plc课件第2章

1、第2章 PLC的组成和工作原理,2.1 可编程控制器的基本组成,2.1.1 可编程控制器的系统结构,PLC的实质就是工业控制计算机，属于过程控制计算机的一个分支。可编程控制器的主机由中央微处理器(CPU)、存储器(RAM、EPROM、E2PROM)、输入/输出(INPUT/OUTPUT)模块、外设I/O接口、I/O通道接口、编程器及电源部分等组成。对于整体式PLC主要部件都在同一机壳内，对于PLC为模块式的机型，各功能单元可独立封装，构成模块，各模块通过框架或连接电缆组合在一起。编程器是可编程控制器的外围设备。,PLC硬件构成,PLC系统结构,总线可分为： 电源总线 控制总线 地址总线 数据总

2、线,PLC内各部分或模块间均通过总线进行信息交换,常用的外部设备：,PLC也可以通过通信接口或通信模块实现PLC与PLC之间、PLC与上位机之间的数据通信，构成PLC工业控制局域网或集散型控制系统。,编程器 盒式磁带机 打印机 EPROM写入器等,2.1.2 可编程控制器各部分的功能,CPU由控制器和运算器组成 主要任务： (1) 诊断功能：诊断PLC电源、内部工作电路的工作状态和所存储的用户程序中的语法错误。 (2) 接收并存储用户程序。 (3) 以扫描方式接收现场输入装置输入的状态或数据，并存入相应的数据存储区。 (4) 执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑运算，产生相应的控制信号

3、，完成用户指令规定的各种操作。 (5) 响应各种外部设备(如编程器、上位机、打印机等)的工作请求,1CPU(中央微处理器),可编程控制器采用的CPU 单片机芯片 位片式微处理器 通用微处理器 小型PLC大多采用8位微处理器或单片机作为CPU 中型PLC大多采用16位微处理器或单片机作为CPU 大型PLC大多采用位片式微处理器 有些大中型PLC采用了冗余技术，即采用双CPU或三CPU工作方式，进一步提高了系统的可靠性。采用冗余技术的PLC平均无故障工作时间可达几十万小时以上,2存储器,PLC的存储器 系统程序存储器 用户程序存储器 （包括用户程序存储区和用户数据存储区） 系统程序存储器通常采用R

4、OM或EPROM芯片存储器 (2) 用户程序存储区主要存放用户已编制好的程序或正在调试的应用程序 (3) 用户数据存储区通常采用RAM存储器,3输入/输出接口,输入接口电路与输入控制设备的连接示意图,PLC的继电器输出接口,PLC的晶闸管输出接口,PLC的晶体管输出接口,4编程器,编程器是PLC的重要外围设备，使用编程器将用户编写的程序存入用户程序存储区，实现人与PLC的对话,(1) 编程器的类型 简易编程器 图形编程器 计算机编程器,(2) 简易编程器简介,液晶显示屏 (16字符X4行 带后照明) 功能键 专用键 指令键 元件符号键 数字键,连接用接插件 其他键 清除键 辅助键 空格键 步序

5、键 光标键 执行键,5电源,可编程控制器内部有一稳压电源，用来把供电电源转换成满足PLC的各内部电路(如CPU、存储、I/O接口等)工作所需要的直流电源。FX2系统PLC采用开关电源，除向PLC内部电路供电外，还可向外提供DC24V稳压电源用于对外部供电,6扩展接口,若PLC主机板(又称基本单元)的I/O点数不能满足输入/输出设备的需要时，可用扩展电缆将I/O扩展单元与基本单元相连，达到灵活配置，增加I/O点数的目的,2.2 可编程控制器的工作原理,PLC在工业中使用对逻辑运算稳定性要求相应较高，一般不采用微型计算机等待命令和中断工作方式，而采用循环扫描的工作方式，即PLC工作时对用户程序反复

6、循环扫描，逐条地解释用户程序，并加以处理,2.2.1 可编程控制器的工作方式,2.2.2 可编程控制器的工作过程,PLC投入运行后，要完成以下操作： 以故障诊断和处理为主的公共操作 联系现场信号输入/输出状态刷新 执行用户程序 服务于外设命令的操作 PLC中的CPU采用分时方式去执行这些操作。按顺序每一时刻执行一个操作,数据输入/输出状态刷新示意图,2.2.3 扫描过程的简单实例,输入/输出响应滞后示意图,(a) (b),2.2.4 PLC与其他工业控制系统的比较,1PLC与继电器控制系统的比较,3PLC与集散型控制系统的比较,可编程控制器与集散型控制系统DCS(Distribution Co

7、ntrol System)都是应用于工业现场的自动控制设备，都可完成工业生产中的控制任务。 两者的区别： 发展基础不同 发展方向不同 由微型计算机为主构成的集散型控制系统将被PLC构成的集散型控制系统取而代之.,2.3 可编程控制器的编程语言,可编程控制器的编程语言主要有： 梯形图语言 助记符语言 功能块图 功能表图 高级语言,2.3.1 梯形图语言,编写梯形图语言应遵循以下原则： (1) 梯形图图形符号应放在左右两条垂直母线之间，根据需要在最外层的主母线内可嵌套小母线。 (2) 梯形图按横行从上到下排列，每一横行由左至右编写。可编程控制器也按此编写顺序执行程序。 (3) 梯形图左侧I/O接点

8、和内部继电器接点可以是常开接点也可以是常闭接点，也可表示定时器/计数器的状态。,(4) 梯形图右侧应放置输出元件，相当于继电器控制原理图中的继电器线圈，梯形图右侧放置的输出元件一般为I/O继电器、内部继电器的线圈或其他相当于线圈的状态元件。 (5) 梯形图中对应各种继电器的常开或常闭接点可以不受使用次数的限制任意串联和并联；同一编号的输出线圈一般情况下只能在梯形图中出现一次，不同的输出线圈只能并联不能串联。 (6) 输入接点和输出继电器线圈对应的是I/O映像寄存器的相应状态，不能直接驱动现场设备。现场设备只受控于输出继电器状态的接口元件，即通过输出模块的输出接口控制现场设备,2.3.2 助记符

9、语言,助记符语言是一种指令编程语言。指令由若干条基本指令和功能指令构成，若干条指令控制语句组成PLC的助记符控制程序。不同的生产厂家生产的PLC使用的助记符不同。 下面以电机正-反转控制为例，用日本三菱公司生产的FX2系列可编程控制器的助记符来说明用助记符语言进行PLC编程的格式,电动机正反转电气控制原理图,PLC控制电器外围接线图,梯形图及助记符语言程序,其程序清单如下：,2.3.3 功能块图,功能块图(FBD)类似于普通逻辑功能图，它沿用了半导体逻辑电路的逻辑框图的表达方式。功能块图是图形化的高级编程语言,功能块图(FBD),功能有： 基本逻辑功能 计时和计数功能 运算和比较功能 数据传送功能,2.4 PLC的一般技术指标,1输入/输出点数(I/O点数) 2扫描速度 3内存容量 4指令条数 5内部继电器的种类和数量,2.4.1 PLC的一般技术指标,2.4.2 FX2系列PLC的一般技术指标,FX2系列可编程控制器的总体