第二章 PLC的结构与原理.ppt

第二章 PLC的结构与原理 2.1 PLC的结构 PLC是一种工业控制计算机。 PLC的基本组成可以划分为两大类： 硬件系统 软件系统 中央处理器模块(CPU) CPU是可编程控制器的核心。 CPU不断地采集输入信号， 执行用户程序，刷新系统的输出。 通过地址总线、数据总线和控制总线实现他们的联系。 这些电路集成在一个芯片上 CPU 控制器：控制PLC工作，由他读取并解释指令 运算器：完成算数活逻辑运算 寄存器：参与运算并存储运算的中间结果 制造厂家使用CPU部件的指令系统编写系统程序，将其固化到只读存储器中。 系统程序赋予了CPU接收由编程设备输入的用户程序和数据的功能，并将其存入随机存储器中。 存储器模块 输入/输出模块 I/O单元是PLC与工业控制现场各类信号连接的部分，起传递信息的作用。 输入模块用来接收生产中的各种信号，输入信号有两类：开关量输入信号（数字信号，如从按钮、光电开关等传来的）和连续变化的模拟量信号（如从电位器、测速发电机传来的）。 输出模块用来输出PLC运算后得到的控制信息，一次控制接触器、电磁阀、调速装置等执行器。 对I/O单元有两个要求：良好的抗干扰能力和能满足工业现场各类信号的匹配要求。 电源模块 PLC使用220V交流电源或者24V直流电源，内部配有一个专用开关稳压电源，降供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源—5V直流。 有些电源与CPU模块合二为一。 外部设备 编程设备：简易编辑器、只能图形编辑器、基于PC的专用 编程软件。 监控设备：数据监视器、图形监视器。 存储设备：存储卡、磁盘、只读存储器。永久性的存储用户程序。 输入/输出设备：接受现场的输入信号或送出输出信号。如条码读入器、输入模拟量的电位器和打印机等。 网络通信设备：借助于现场总线通信模块等使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机之间能交换信息，实现集散式控制。 二、软件系统 2.2 PLC的工作原理 一、概述 继电器控制装置：硬逻辑并行运行。各类触点动作时间100ms以上。 PLC：顺序逐条扫描用户程序。若一个线圈接通或断开，该线圈的所有触点不会立即动作，必须等到扫描到该触点时才会动作。扫描时间一般小于100ms。—循环扫描运行方式。 计算机：等待输入，相应处理的工作方式。 二、PLC的工作过程 工作方式：循环扫描。可插入中断程序，可以中断正在扫描运行的程序，以处理紧急任务。 故障诊断及处理操作 异常—出错指示灯亮—判断故障性质（一般、严重故障） 通信处理 检查是否有与编程器和计算机的通信请求。若有，则接收由编程器送来的程序、数据，并把要显示的状态、出错信息等发给编辑器进行显示。 注：若PLC处于停止状态，只执行上述两个操作；若处于运行状态，还要完成以下三个操作。 输入扫描 PLC的核心模块CPU不能直接与外部接线端子连接。送到PLC端子上的输入信号，要经过电平转换、光电隔离、滤波处理等一系列电路后，进入缓冲器进行采样。 PLC的存储器中，有一个专门存放输入信号状态的区域—输入印象寄存器。 程序执行阶段： CPU从输入印象寄存器读出有关元件的状态(0、1)，并根据指令要求执行相应的逻辑运算，并将运算结果写入输出映像寄存器。 监视定时器：每次执行程序前复位WDT并开始计时。正常时，程序扫描一周不会超过某一定值。 输出处理阶段 CPU将输出映像寄存器的0、1状态传送到输出锁存器。该信号经输出模块隔离和功率放大后。继电器型的输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。 注：PLC内部的各种存储器成为“软继电器”。 补充：输入/输出滞后时间 三、FP0的各部名称及功能 ① 状态显示LED 　表示PLC的运行/停止、错误/报警 等动作状态 ② 输入部 　使用连接端子与 输入设备相连 ③ 模式切换开关 　切换PLC的运行模式 ④ 输出部 　使用连接端子与输出设备相连