PLC原理及应用(第2、3章).ppt

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1、第二章PLC的组成及工作原理第一节PLC的组成第二节PLC的工作原理§2-1PLC的组成§2-1-1PLC硬件系统组成外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器～110V/220V市电PLC基本单元PLC系统结构示意图微处理器（CPU）整个PLC这一计算机系统的控制器与运算器系统核心系统存储器——系统程序

2、存储器+系统数据存储器存放系统工作程序（监控程序）；存放模块化应用功能子程序；存放命令解释程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放存储系统参数。用户存储器——RAM/EPROM/EEPROM存放用户工作程序；存放工作数据。输入单元——带光电隔离电路多种辅助电源类型：AC电源DC24V输入DC电源DC24V输入DC电源DC12V输入接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收传感器输出信号。输出单元——带光电隔离器及滤波器多种输出方

3、式：晶体管晶闸管继电器驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动非频繁动作的交/直流负载（继电器输出单元）；驱动频繁动作的交/直流负载（晶闸管输出单元）。通讯及编程接口——采用RS-485或RS-422串行总线连接专用编程器（FX-20P、FX-10P）；连接个人电脑（PC），实现编程及在线监控；连接工控机，实现编程及在线监控；连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯；连接打印机等计算机外设。I/O扩展接口——采用并行通讯方式扩展I/O模块；扩展位置控制模块（如F2-30GM）；扩展通讯模块（如FX-232

4、AW等）；扩展模拟量控制模块（如FX-2DA、FX-4AD等）。§2-1-2PLC软件系统组成系统监控程序运行管理生成用户元件系统内部自检管理程序解释程序标准程序模块、系统调用用户程序自动化系统控制程序数据表格软件系统§2-2可编程序控制器的工作原理★当PLC运行时，需要进行众多的操作★而PLC的CPU不可能同时去执行多个操作，每一刻只能执行一个操作。§2-2-1扫描工作方式★解决的办法：采用分时操作原理★由于CPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，PLC外部出现的结果似乎是同时完成的。★这种分时操

5、作的方法称为扫描工作方式★例如：用户程序的执行（用户程序的扫描工作过程）扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，并周而复始地重复进行。检查CPU等内部硬件，对监视定时器（WDT）复位以及其它工作与其它智能装置（如编程器、计算机等）实现通信按顺序对所有输入端的状态进行采样，并存入相应寄存器对用户程序扫描执行，并将结果存入相应的寄存器将寄存器中与输出有关状态，转到输出锁存器，输出驱动外部负载★整个过程包括内部处理、通信服务

6、、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段★整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期★扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关。★典型值为1～100ms§2-2-2PLC的扫描过程分析可编程序控制器对用户程序进行循环扫描可分为三个阶段进行，即输入采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段。011、输入采样阶段PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中对应的输入映像寄存器（对应于输入端子状态的数据区）中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，将进入程序执行阶段，在程序执行阶

7、段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。即：输入映像存储器每周期刷新一次。PLC扫描周期一般仅几十mS，两次采样之间的间隔时间很短，对一般的开关量而言，可以认为采样是连续的。2、程序执行阶段根据PLC梯形图程序扫描原则，PLC按先左后右，先上后下的步序语句逐句扫描。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器“读入”上一阶段采入的

8、对应输入端子状态，从输出映像寄存器“读入”对应元件(“软继电器”)的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入输出映像寄存器中。对输出映像寄存器来说，每一个元件(“软继电器”)的状态会随着程序执行过程而变化。3、输出刷新阶段同理，CPU不能直接驱动负载，处理的结果存放在输出映像存储器中。在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态（接通/断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中（称为输出状态刷新），通过一定方式输出，驱动外部