可编程控制器的工作原理

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1、可编程控制器的工作原理2010-1-28:59:11可编程控制器是从继电器控制系统发展而来的，它的梯形图程序与继电器系统电路图相似,梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器等等。这种用计算机程序实现的“软继电器”，与继电器系统中的物理继电器在功能上有某些相似Z处。由于以上原因，在介绍可编程控制器的工作原理Z前，首先介绍物理继电器的结构和工作原理。2.2.1继电器(a)(b)图2.10继电器结构示意图继电器是一种用弱电信号控制输出信号的电磁开关，以有一百多年的历史，是继电器控制系统中最基木的元件。图2.10(a)是继电器结构示慧图，它主要由

2、电磁线圈、恢心、触点和复位弹簧组成。继电器有两种不同的触点，当线圈断电时处于断开状态的触点称为长闭触点(如图2.10中的触点1,2)；当线圈通电时，电磁铁产牛磁力，吸引衔铁，使长闭触头断开，常'开触头闭合。图2.10(b)是继电器的线圈、常开触头和长闭触头在电路图中的符号。一只继电器可能冇若干对常开触头和长闭触头，在继电器电路图中，用同一个由字母、数字组成的名称(如KA2)來标注同一个继电器的线圈和他点。继电器在控制系统中有以下作用：1.功率放大在控制系统中，常用继电器来实现弱电对强电的控制。例如可以用6V、几十mA的肓流电流驱动焊接在印刷电路板上的超小型继电器，用这

3、种继电器的常开触点可以控制交流220V、2A的电阻性负载，可见继电器的功率放人倍数是相当大的。2.电气隔离继电器的线圈与触点在电路上是完全隔离开的，各对触点Z间一般也是隔离开的。它们可以分别接在不同性质（交流或立流）和不同电压等级的电路中。利用这一性质，可以使可编程控制器的继电器型输出模块中的内部电子电路与可编程控制器驶动的外部负载在电路上完全分隔开。3.逻辑运算在开关量控制系统中，变量仅有两种相反的工作状态，如继电器线圈的通电和断电、触点的接通和断开，它们分别用逻徘代数中的“1”和“0”来表示，在波形图屮，用高电平表示“1”状态，用低电平表示“0”状态。设A,B为输

4、入逻辑变量，1为输出逻辑变量，它们Z间的“与”、“或”、“非”逻辑运算关系如表2.1所示，用继电器电路或梯形图可以实现基本的“与”、“或”、“非”逻辑运算（见图2.11）o按触器的结构和工作原理与继电器的基本和同，区别仅在于继电器触点的额定电流较小，而接触器是用来控制大电流以负载的，例如它可以控制额定电流为几十A至几千A的杲步电动机。⑻与AM(b)或（c）非图2.11基本逻辑运算2.2.2可编程控制器的工作原理可编程控制器冇两种基木的工作状态，即RUN）状态与停止（STOP）状态。在运行状态，可编程控制器通过执行反映控制要老谋深算的用户程序来实现控制功能。为了使可编

5、程控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行,直到可编程控制器停机或切换一到STOP工作状态。除了执行用户程序Z外，在每次循环可分为5个阶段（见图2.12）.可编程控制器的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高，从外部输入一输出关系來，处理过程似乎是同时完成的。在内部处理阶段，可编程控制器检查CPU模块内部的硕件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。RUNSTOP内部处n運倍朋务檢入处理倫出验理图2.12扫描过程在通信服务阶段，可编程控制器与别的带微处理器的智能装置通信

6、，响丿'V编程器键入的命令更新编程器的显示内容。当可编程控制器处于停止（STOP）状态时，只执行以上的操作，可编程控制器处于运行（RUN）状态时，还要完成另外三个阶段的操作（见图2.13），图中仅画出了与用户程序执行过程有关的三个阶段。在可编程控制器的存储器中设置了一片区域用來存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器,可编程控制器梯形图中别的编程元件也冇支应的映像存储器。在输入处理阶段，可编程控制器把所有外部输入伸展路的接通/断开（ON/OFF）状态主动性主输入映像寄存器。外接的输入触点电路接通时，对应的输入映像寄存器为“1”状态，梯形

7、图中对应的输入继电器的常开触点接通，常闭触点断开，外接的输入触点电路断开时，对应的输入映像寄存器为“0”状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开，常闭触点接通。在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态也不会随Z而变，输入信号变化了的状态只能在下一个月扫描周期的输入处理阶段被子读入。可编程控制器的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按步序号顺序排列。在没育跳转指令时，CPU从第一个条指令开始，逐条顺序执行用户程序，直到川户程序结束周期的输入处理阶段被子读入。图2.13扌T描过程示意图可编程控制器的用户程序由若干条指