杨青峰-PLC原理与应用-知识模块二.ppt

　　知识模块二 交通信号灯控制 2.1 教学组织 2.2 教学内容 2.3 课堂演示——交通信号灯控制实例 2.4 技能训练 边学边议 ;　　　　　　　2.1 教 学 组 织　　一、教学目的　　(1) 了解可编程控制器的硬件组成。　　(2) 掌握可编程控制器的编程元件。　　(3) 理解可编程控制器的工作原理。　　(4) 熟悉可编程控制器的定时器、计数器的功能及使用。　　(5) 熟悉PLC基本的延时控制程序的功能和设计。;;　　　　　　2.2 教 学 内 容2.2.1 PLC的硬件结构组成　　虽然可编程控制器的生产厂家各异，种类繁多，但其基本硬件结构和工作原理却基本相同。一般而言，PLC的硬件结构通常由输入部分、逻辑部分、输出部分及电源部件四个部分组成，如图2-1所示。具体地讲，PLC的基本硬件包括中央处理器CPU、存储器、　　输入/输出接口、电源、扩展接口、通信接口、编程工具、智能I/O接口、智能单元等部分，如图2-2所示。;;;　　1. 输入部分　　PLC的输入部分也就是其输入接口部分。输入部分的主要作用是收集并保存被控对象实际运行的数据和信息。其输入信号分主令信号和现场检测信号两种。主令信号一般是指来自操作台上各种功能键(如开机、关机、调试或紧急停车等按键)的操作信号；现场检测信号是指来自被控对象的各种检测元件(如行程开关、限位开关、光电检测开关、继电器触点及其他各类传感器等)传送过来的检测信号。;　　PLC的输入接口电路一般可分为开关量输入接口电路和模拟量输入接口电路。开关量输入接口电路要求PLC的输入信号是数字信号，即开关信号，如各种开关、按钮的通断信号。模拟量输入接口电路则接收处理各种模拟信号，即电平信号，如现场各种传感器输送过来的电压或电流信号。PLC的输入接口部分要求具有较强的抗干扰能力，同时能够满足工业现场各类信号的匹配要求。;　　PLC开关量输入接口电路的作用就是把现场各种开关信号变成其内部处理的标准信号。按使用的电源不同，通常PLC的开关量输入接口可分为三种类型，分别是直流12～24 V输入接口、交流100～120 V或200～240 V输入接口、交直流(AC/DC)12～24 V输入接口。输入接口电路中都有滤波电路和光电耦合电路。滤波电路具有抗干扰的作用；光电耦合电路可以将外部电路与PLC隔离开。光电耦合电路中的光电耦合器通常由发光二极管和光敏晶体管组成。;　　1) 直流输入接口电路 　　直流输入接口电路的原理如图2-3所示。图中画出了一个输入端口的输入电路，虚线框中的部分为PLC内部电路，虚线框外为用户接线。R1、R2用于分压，且R1起限流作用，R2及C构成滤波电路。输入电路采用光耦合实现输入信号与机内电路的耦合，COM为公共端子。　　当输入端的开关接通时，光耦合导通，直流输入信号转换成TTL(5 V)标准信号送入PLC的输入电路，同时LED输入指示灯亮，表示输入端接通。;;　　2) 交流输入接口电路 　　交流输入接口电路如图2-4所示，为减小高频信号的串入，电路中设有隔直电容C。;　　3) 交/直流输入接口电路 　　图2-5所示为交/直流输入接口电路。其内部电路结构与直流输入接口电路基本相同，所不同的是外部电源除直流电源外，还可用12～24 V交流电源。　　开关量输入接口电路的主要参数是电流信号。当现场开关闭合时，输入信号接通，此时必须有足够的电流流入光耦输入端，光敏晶体管才能饱和导通，使CPU在输入采样阶段读入数字1；而当现场开关断开时，输入信号中断，必须保证流入光耦输入端的电流足够小，以保证光耦输出端的光敏晶体管可靠截止，光耦合器中的发光二极管熄灭，使CPU在输入采样阶段读入数字0。不同型号的PLC对输入可靠动作的电流都有明确规定，使用时可参照使用手册。;;　　模拟量输入接口电路框图如图2-6所示。由于现场中模拟量的变化范围一般是不标准的，因此需将现场中的各类检测信号通过传感器和变送器先转换为标准的电信号，再经过A/D转换器将模拟信号转换成PLC可以认识的数字量。PLC是根据数字量的大小来判断模拟量的大小的。由此可见，模拟量输入接口电路的作用就是把现场连续变化的模拟量标准信号转换成PLC可以进行内部处理的数字信号。模拟量输入接口接收的标准模拟电流或电压信号分别是4～20 mA直流电流信号、1～10 V直流电压信号等。;;　　2. 逻辑部分　　可编程控制器本质上是一种工业控制计算机，因此其逻辑部分的核心部件就是CPU和存储器。逻辑部分的主要功能就是处理输入部分所得信息，并按被控对象的实际动作要求做出反应。　　1) 中央处理器CPU　　与一般计算机一样，CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作，其