電氣控制與PLC應(yīng)用 課件 3.2 PLC的基本組成及工作原理

電氣控制與PLC3.2PLC的基本組成及工作原理內(nèi)容PLC的硬件組成1PLC的軟件組成2PLC的工作原理工作方式：循環(huán)掃描工作過程：3的階段掃描周期3PLC的硬件組成1硬件組成1PLC生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也各不相同，但其基本構(gòu)成是一樣的，都采用計算機結(jié)構(gòu)，都以微處理器為核心，通過硬件和軟件的共同作用來實現(xiàn)其功能。PLC主要有六部分組成：CPU(中央處理器)、存儲器、輸入/輸出（I/O）接口電路、電源、外設(shè)接口、輸入/輸出（I/O）擴展接口。

硬件組成1硬件組成11.中央處理單元（CPU）：由控制器和運算器組成，其功能如下：(1)自檢，接受程序，將將程序存入程序存儲器中(2)掃描輸入接口，將各種輸入信號取入(3)從程序存儲器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令(4)把運算結(jié)果送到輸出端(5)刷新輸出接口，驅(qū)動控制對象

硬件組成1PLC中所采用的CPU通常有三種：（1）通用處理器：8086、80286、80386（2）單片機芯片：8031、8096（3）位片式微處理器：AMD-2900小型PLC多采用8位微處理器或單片機作為CPU中型PLC多采用16位微處理器或單片機作為CPU大型PLC多采用高速位片式微處理器硬件組成1存儲器用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和運行中的數(shù)據(jù)。包括只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)。RAM：隨機存儲器，可讀可寫，沒有斷電保持功能。ROM：只讀存儲器，只讀，不能寫。硬件組成1RAM存放用戶程序ROM存放系統(tǒng)程序EPROM：可擦除程序的只讀存儲器，用紫外線照射芯片上的透鏡窗口，可以擦除已寫入的內(nèi)容，而寫入新的程序。EEPROM：可電擦除的只讀存儲器，兼有ROM的非易失性和RAM的隨機存取的優(yōu)點。硬件組成13.輸入輸出接口輸入輸出接口是PLC與工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。輸入接口用來接受生產(chǎn)過程的各種參數(shù)（輸入信號）。輸出接口用來送出可編程控制器運算后得出的控制信息（輸出信號），并通過機外的執(zhí)行機構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。硬件組成1

為了適應(yīng)可編程控制器在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的工作，對輸入輸出接口有二個主要的要求：

良好的抗干擾能力

能滿足工業(yè)現(xiàn)場各類信號的匹配要求硬件組成14.電源單元PLC一般采用AC220V電源，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后可變換成供PLC的CPU、存儲器等電路工作所需的直流電壓，有的PLC也采用DC24V電源供電。為保證PLC工作可靠，大都采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源。有的PLC還向外部提供24V直流電源。硬件組成15.外部設(shè)備外部設(shè)備接口是在主機外殼上與外部設(shè)備配接的插座，通過電纜線可配接編程器、計算機、打印機、EPROM寫入器、觸摸屏等。編程器：用于編輯、輸入、調(diào)試PLC的工作程序；對PLC的運行狀態(tài)及被控對象的參數(shù)進行監(jiān)視；與打印機相連可打印程序清單或輸出有關(guān)記錄信息。PLC的軟件組成2軟件組成2可編程序控制器(plc)軟件由系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序兩大部分組成。

1.系統(tǒng)程序：由PLC制造商固化在系統(tǒng)程序存儲器中，用以控制可編程序控制器本身的運作；用戶程序則是由使用者編制并輸入用戶程序存儲器，用來控制外部對象的運作。

2.應(yīng)用程序：是PLC的使用者針對具體控制對象編制的程序。根據(jù)不同控制要求編制不同的程序，相當于改變PLC的用途，程序既可由編程器方便地送入PLC內(nèi)部的存儲器中，也能通過編程器方便地讀出、檢查與修改。PLC的工作原理3工作原理3PLC的工作方式為循環(huán)掃描方式，其工作過程大致分為3個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新。3掃描一個循環(huán)所用的時間稱為掃描周期,約40~100ms讀讀讀寫寫I/O刷新I/O刷新0100101000000000000101000輸入端子輸入電路用戶輸入設(shè)備輸入映像寄存器輸出電路輸出端子元件映像寄存器輸出鎖存器

用戶輸出設(shè)備

執(zhí)行用戶程序工作原理3

為提高工作可靠性和及時接收外部控制命令，每個掃描周期還要進行故障自診斷（自診斷），處理與編程器、計算機的通信請求（與外設(shè)通信）。工作原理31.自診斷每次掃描用戶程序前，對CPU、存貯器、I／O模塊等進行故障診斷，發(fā)現(xiàn)故障或異常情況則轉(zhuǎn)入處理程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，關(guān)閉全部輸出，停機并顯示出錯信息。2.與外設(shè)通信自診斷正常后，PLC對編程器、上位機等通信接口進行掃描，如有請求便響應(yīng)處理。工作原理33.輸入采樣完成前兩步后，PLC掃描各輸入點，將各點狀態(tài)和數(shù)據(jù)（開關(guān)的通／斷、A／D轉(zhuǎn)換值、BCD碼數(shù)據(jù)等），讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映象寄存器中存貯，稱為采樣。4．程序執(zhí)行

PLC從用戶程序存貯器的最低地址（0000H）開始順序掃描（無跳轉(zhuǎn)情況），并分別從輸入映象寄存器和輸出映象寄存器中獲得所需的數(shù)據(jù)進行運算、處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入輸出映象寄存器中保存。工作原理35．輸出刷新執(zhí)行完用戶程序后，PLC將輸出映象寄存器中的內(nèi)容送到寄存輸出狀態(tài)的輸出鎖存器中，再去驅(qū)動用戶設(shè)備，稱為輸出刷新。掃描不斷循環(huán)，實現(xiàn)對設(shè)備的連續(xù)控制。掃描周期:T＝T1＋T2＋T3＋T4＋T5，為上述五步操作時間之和。工作原理總結(jié)

一、PLC的硬件組成△二