第3章 PLC系统组成与工作原理.ppt

1、第3章PLC系统配置和工作原理，3.1 PLC系统配置3.2 PLC工作原理牙齿章节摘要，3.1 PLC系统配置，3.1.1 PLC的硬件系统3.1.2 PLC的软件系统，3.1.1 PLC的硬件系统PLC的基本单位主要是微处理器图3-13360通用小型PLC的硬件系统简化框图。图3-1 PLC硬件系统简化盒，1处理器CPU(CPU)CPU是整个PLC控制的核心，指挥和调整整个PLC的操作。主要由控制器、运算符和寄存器组成，它们控制CPU活动、读取命令、解释命令和执行命令。运算符用于在控制器指挥下工作的数字或逻辑运算。参与寄存器运算并存储运算的中间结果。也可以在控制器指挥下工作。PLC中常用的

2、CPU是通用微处理器(例如Z80、8086)、微控制器(例如8031、8051)和位筹码微处理器(例如AMD2901、AMD2903)。2存储是PLC内存或临时数据的组件，通常由存储、地址解码电路、读写控制电路和数据寄存器(包括系统节目、用户节目、逻辑变量和其他信息)组成。PLC中的内存分为系统内存和用户节目内存。系统内存用于存储系统程序。系统程序由PLC制造商编写并固化到ROM中，为PLC执行PLC设计师规定的各种任务提供了基本的智能。使用者节目记忆体储存使用者建立的控制程式。常用存储类型：CMOS RAM、ROM、PROM、EPROM EEPROM。3 .I/o(I/o)模块I/o模块是C

3、PU与现场用户输入和输出设备之间的连接桥梁。PLC的输入模块用于接收和收集各种外部设备输入信号，例如按钮、各种开关、继电器触点等。或者，将电位器、速度计发电机、传感器等发出的模拟量)转换为CPU可以接受和处理的数据。PLC的输出模块是将CPU输出的控制信息转换为外部设备(例如接触器、指示灯、螺线管阀、调节阀、调速装置等)所需的控制信号。PLC提供了提供多种用途和功能的I/o模块。为了增强PLC的抗干扰能力，常规I/o模块具有光电隔离装置。4 .电源模块电源供应设备是整个设备的能源供应中心。PLC系统的电源分为内部电源和外部电源。内部电源供应器：PLC内部配备交换机电源供应装置模组，可将220V

4、 AC电源转换为PLC内部模组所需的DC电源供应器。小型PLC的内部电源供应器通常与CPU装置结合，而大中型PLC具有专用电源模组。外部电源供应设备也称为用户电源供应设备，用于传输现场信号或驱动现场负载，通常由用户单独准备。5 .程序员是剪辑、输入和调试用户程序，键盘调用和显示PLC内部的某些状态和系统参数监视功能的设备。是PLC中最重要的外围设备，是PLC不可缺少的一部分。目前，很多PLC使用微电脑作为编程工具，只要使用相应的硬件接口和软件包，就可以使用各种编程语言编程，例如阶梯图表、门表等。6TD 200文本显示器文本显示200(TD 200)文本显示器是S7-200系列PLC专用的文本显

5、示和操作界面。TD200支持中文操作和文本显示。TD200的主要功能包括：信息显示控制系统可以提供8个可设置和修改参数的自定义功能键。提供密码保护使用STEP 7-Micro/WIN软件编程在S7-200系列CPU上保留用于与TD200交换数据的专用区域，并提供通过TD200牙齿相应数据区域直接访问CPU所需的功能。7 .外部设备I/o介面PLC的外部设备和： EPROM写入程序(将用户节目写入EPROM)、打印机、外部存储(磁带或磁盘)。外部设备I/O接口的作用是将这些外围设备连接到CPU。某些PLC可以通过通信接口连接到其他PLC或宿主计算机，以执行通信网络功能。8.如果I/O扩展介面用户

6、的输入和输出设备所需的I/O数量超过主机(基本单元)中的I/O点数，则必须扩展到I/O扩展单元。I/O扩展接口是扩展单元和基本单元之间的连接，使I/O点配置更加灵活。3.1.2 PLC软件系统PLC的软件是PLC作业中使用的各种节目的集合，其中包括系统软件和应用软件的大部分。系统软件决定了PLC的基本智能，应用软件规定了PLC的具体工作。系统软件(也称为系统程序)是一种通用程序，用于管理和协调PLC制造商创建的PLC的各个部分，充分发挥PLC的硬件功能，使用户可以轻松使用。系统软件通常在EPROM中固化，与机器的其他硬件一起提供给用户。应用软件程序(也称为自定义程序)是根据用户实际的系统控制使

7、用PLC的编程语言(PLC)创建的。3.2.1 PLC工作原理3.2.2 PLC工作过程3.2.3扫描周期计算和PLC I/o反应时间，3.2 PLC工作原理，3.2.1 PLC工作原理PLC运行用户节目的循环扫描工作原理运行PLC时，CPU会定期循环用户程序。没有跳转命令或中断，CPU从第一个命令开始按顺序运行用户程序，直到用户程序结束。然后返回到第一个指令，开始新的检查，重复执行。在每次扫描过程中，输入信号收集和刷新输出状态等操作也完成。PLC使用循环扫描工作方式，这与微电脑、继电器接触器控制不同的重要特性。微型计算机通常使用等待命令的工作方式。继电器接触器控制系统采用硬逻辑“并行”工作方

8、式。PLC以循环扫描方式工作。如果在操作过程中打开软继电器线圈，该线圈中的所有常开触点和常闭触点可能无法立即工作。仅在CPU扫描到该触点时工作。也就是说，相应的常闭触点将断开，常开触点将关闭。这意味着PLC一次只能执行一个指令，并且以“串行”方式工作，从而避免了继电器接触器控制的触点竞争和时序不匹配问题。3.2.2 PLC的作业过程1PLC的作业过程PLC整个作业过程包括5个阶段：自我诊断、与程序员通信、输入采样、运行用户节目、更新输出等。图3-2 PLC的工作流程图：2 .输入和输出图像寄存器输入和输出图像寄存器在PLC的RAM工作区中，使用特定区域的存储设备作为输入图像寄存器和输出图像寄存

9、器存储库。输入图像寄存器存储相应位输入“继电器”的通过/断开状态。高级“1”为通过，低级“0”为单数。这里，“继电器”的意思是系统软件节目小偷具有继电器功能的“软继电器”。每个输入图像寄存器也对应于PLC的每个实际输入部分的通过/分离状态。输入图像寄存器内容只能从PLC的CPU读取，不能复盖。输出图像寄存器单元存储相应位输出寄存器的状态。运行用户程序时，输出图像寄存器可能被PLC的CPU读取并被CPU复盖。3PLC I/o处理规则(1)输入图像寄存器状态取决于每个输入端子的上次刷新期间的状态。(2)节目执行阶段所需的输入和输出状态寄存器从输入图像寄存器和输出图像中读取。(3)输出图像寄存器内容

10、由程序的输出命令执行结果决定。(4)输出锁的内容由上次刷新输出时的输出图像寄存器状态确定。(5)每个输出端子的阻塞状态由输出锁的内容确定。3.2.3扫描周期计算和PLC的I/o反应时间PLC将执行自我诊断、与程序员或计算机通信、输入采样、运行用户节目和刷新输出的5阶段时间称为扫描周期。扫描周期T(不管像程序员一样的通信时间)计算：T=诊断时间(输入点x读取1点钟的时间) (计算速度x节目步数) (输出点x输出1点钟的时间)，I/o反应时间：从PLC的输入信号更改开始到输出端信号更改时间所需的时间。为了提高PLC的抗干扰能力和提高可靠性，PLC的每个开关输入部分都具有光电光电此外，PLC使用不同于常规微电脑工作方式的环路扫描工作方式。由于牙齿的两个茄子主要原因，PLC的I/O响应比普通微电脑产业控制系统慢得多，响应时间至少等于一个扫描周期，最大时间为23个扫描周期。PLC的这种延迟响应对于常规产业控制系统来说并不重要，但是在需要快速实时控制I/O响应速度的情况下，需要对硬件和软件采取措施。第3章摘要，(1) PLC主要由CPU、存储、I/o模块、电源模块、I/o扩展模块、外围介面和程序员组成。软件部分包括两部分：系统软件和用户软件。(2) PLC的工作方式包括自我诊断、与程序员通信、输