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项目1 初步认识PLC 知识目标 了解PLC 的硬件组成及各组成部分的功能。 了解PLC 的工作原理、等效电路和特点。 熟悉PLC 的性能指标和分类。 教学内容 任务引入 知识链接 任务实施 * * 任务一分析PLC的结构组成与工作原理 技能目标 熟悉PLC 的结构组成。 教学重点 PLC 的结构组成。 PLC 的工作原理。 S7-200 系列 PLC 编程元件。 PLC 的分类及性能指标。 教学难点 PLC 的工作原理。 S7-200 系列 PLC 编程元件。 1 任务引入 2 知识链接 3 任务实施 4 延伸阅读 5 任务拓展 6 任务评价 7 课后习题 上个世纪 60 年代末，诞生了一种新型的控制设备——可编程序控制器（英文名称Programmable Logic Controller 简称 PLC）。PLC 的出现，在设备控制领域掀起一场革命，世界上许多知名的公司纷纷推出 PLC 产品，如三菱、欧姆龙、西门子、施耐德等，其性能不断提高、功能也不断完善和强大、价格不断下降，应用领域不断扩大，如自动化生产线（图1-1-1）、数控机床、电梯（图1-1-2）等。现在 PLC 已与 CAD/CAM、机器人技术并成为现代制造业三大支柱。本任务以西门子 S7-200 为例对 PLC 进行介绍，了解它的结构、工作原理和作用。 一、PLC 的结构与组成 PLC 是专为工业现场应用而设计的控制器，采用了典型的计算机结构，由硬件和软件两大系统组成。 目前市场上 PLC 种类繁多，但其结构和工作原理基本相同。PLC 硬件系统主要由 CPU、输入/输出接口电路、存储器、电源等组成 。 1．中央处理单元CPU（Central Processing Unit） 中央处理单元又称CPU模块或中央控制器，它是PLC的“大脑”，由控制器、运算器和寄存器组成。 CPU通过数据总线（Data Bus）、地址总线（Address Bus）和控制总线(Control Bus)与输入/输出接口电路、存储单元电路连接。 CPU的主要作用是：存储器中读取指令、执行指令、取下一条指令、处理中断等。 2．存储器 存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作数据。因此，存储器有三类：存放系统程序的存储器称为系统程序存储器；存放应用程序的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。 PLC 常用的存储器类型有RAM、ROM、EPROM、EEPROM等。。 计算机中病毒了，有时要重装系统，这时主要是对哪个存储器进行操作？ 想一想 3．输入/输出单元（I/O模块） （1）输入接口 它用于接收来自现场设备的各种控制信号，常与限位开关、操作按扭、行程开关、传感器输出等（开关量）连接，或者与电位器、热电偶等（模拟量）的输出连接。通过输入接口电路，输入接口将这些信号转换成CPU能够识别和处理的信号，并存入输入映像寄存器。 “温馨提示” 现场输入接口电路一般由滤波电路及耦合隔离电路组成，目的是为了提高PLC的抗干扰能力和实现电平转换。 （2）输出接口 它用于PLC处理后内部标准输出信号转换成执行机构所需的控制信号。用户程序由CPU执行后，处理结果存放到输出映像寄存器中，输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号，以驱动接触器、电磁阀、指示灯、报警喇叭等。 输出模块有开关量输出型和模拟量输出型两种。 4．扩展单元 扩展单元是对基本单元的输入、输出接口进行扩展。扩展单元一般需和基本单元配合使用，不能单独使用。而且有的CPU可以扩展，有的不能。 5．电源 PLC一般使用220V的交流电源或24V的直流电源作为工作电源。整体式小型PLC还提供一定容量的直流24V电源，供外部有源传感器或输入模块电路工作用电。 6．通信接口 PLC通信接口主要是为了实现“人-机”或“机-机”之间的对话，PLC通过通信接口可以与打印机、计算机、扫描仪、触摸屏等外部设备相连，也可以与其他PLC相连。 7、其他部件 有的PLC根据需要还可以配存储器卡、电池卡等。 二、PLC的工作原理 1、PLC的工作原理 （1）用继电器直接控制的电路 （2）用PLC控制的电路 2、PLC的工作方式 PLC是采用循环扫描工作方式执行程序的。PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符号后又返回第一条，如此重复，不断循环。 PLC工作时的扫描过程可分为5个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。 （1）内部处理阶段 PLC的CPU对硬件各部分进行检查。如果发现异常，则停机并显示报警信息。 （2）通信处理阶段 PLC与一些智能模块通信