第 二节 工作原理.ppt

第三节 PLC的工作原理 工作方式 工作原理 工作过程 PLC的工作方式 PLC的工作方式是：不断循环扫描的工作方式。系统上电后，在系统程序监控下，周而复始按固定顺序对系统内部各种任务进行查询，判断，和执行。 一个循环扫描的过程称为扫描周期。 一个扫描周期=输入采样时间+用户程序执行时间+输出刷新时间 ? 一个扫描周期的典型值为1~100ms。 ? 输入采样和输出刷新阶段只需1~2ms. ? 一个扫描周期主要由用户程序执行时间决定。 PLC的工作过程 PLC在一个扫描周期内要执行六大任务： （1）运行监控任务：PLC内部设置了系统定时计时器WDT（Watch Dog Timer）,在每个扫描周期都对WDT进行复位如果扫描周期超时，自动发出报警信号，PLC停止运行。WDT设定值为100~200ms(2~3倍T)，可由硬件或软件设定。 （2）与编程器交换信息任务：在每个扫描周期内都把与编程器交换信息的任务单独列出。 （3）与数字处理器DPU交换信息任务：大中型PLC常为双处理系统（字处理器CPU和位处理器DPU），为双处理器系统时，就会有与DPU交换信息的任务。 （4）与外部设备接口交换信息任务：PLC与上位计算机、其他PLC或一些终端设备（彩色图形显示器，打印机）进行信息交换。没外设，该任务跳过。 （5）执行用户程序任务：在每个扫描周期把用户程序执行一遍，结果装入输出状态暂存区中，实现系统控制功能。 （6）输入输出任务：实现输入输出状态暂存区与实际输入输出单元的信息交换。在每个扫描周期都执行该任务。 PLC的工作过程 PLC的中断处理： PLC中断申请信号输入后，系统要中断正在执行的程序而转向执行中断子程序，但PLC对中断的响应不是在每条指令执行结束后进行，而是在扫描周期内某个任务完成后进行。 当有多个中断源时，将按中断的优先级排队处理；中断源有优先顺序，但无嵌套关系。在中断程序执行中如有中断发生，只有原中断处理程序结束后，再进行新中断处理。 在一个循环扫描周期内，其工作过程分为三个阶段： 输入采样阶段，程序执行阶段，输出刷新阶段 PLC的工作原理 PLC的工作原理 PLC对I/O的处理规则 输入映像寄存器中的数据，是在输入采样阶段扫描到的输入信号的状态集中写进去的，在本扫描周期中，不随外部输入信号变化而变化。 输出映像寄存器的状态，由用户程序中输出指令的执行结果来决定。 输出锁存器中的数据在输出刷新阶段，从输出映像寄存器中集中写进去。 输出端子的输出状态，是由输出锁存器中的数据确定的。 执行用户程序时所需输入、输出状态，从输入映像寄存器和输出映像寄存器中读出。 PLC的工作原理 PLC的扫描周期及滞后响应： ?一个扫描周期=输入采样时间+用户程序执行时间+输出刷新时间 ?从PLC输入端有一个输入信号发生变化到PLC的输出端对该输入变化做出反应，所需时间，称响应时间或滞后时间。 （1）响应滞后影响了控制的实时性，但对于一般的工业控制是无妨的。 （2）如需快速响应，可选用快速响应模块、高速计数模块，或采用中断处理功能来缩短滞后时间。 ?影响响应时间的因素： （1）输入滤波器的时间常数（输入延迟）：PLC 输入滤波器是个积分环节，故输入滤波器的输出电压相对现场实际输入元件的变化信号，有一个时间延迟，导致实际输入信号在进入输入映像寄存器前就有一个滞后时间。如果输入导线很长，由于分布参数的影响，也会产生一个“隐形”滤波器效果。在实时性要求很高的情况下，可考虑用快速响应输入模块。 （2）输出继电器的机械滞后（输出延迟）：PLC数字量输出常采用继电器触点的形式输出，由于继电器固有动作时间，导致继电器的实际动作相对线圈的输入电压的滞后效果，如采用双向可控硅或晶体管的输出方式，可减少滞后时间。继电器输出型电路滞后时间在10ms左右，双向可控硅型输出电路在负载接通时的滞后时间约1ms，负载由导通到断开时的最大滞后时间为10ms, 晶体管型输出电路的滞后时间在1ms左右。 PLC的工作原理 （3）PLC的循环扫描工作方式：要减少程序扫描时间，必须优化程序结构，可能情况下，采用跳转指令。 （4）PLC对输入采样、输出刷新的集中批处理方式（图3-2） ：PLC的循环扫描的工作方式决定了输入信号到输出响应间有一个时间的滞后。 （5）用户程序中语句顺序安排不当： PLC的工作原理 NOTE： 图（a）假定在当前扫描周期内，I0.0的闭合信号已经在输入采样阶段送到了输入映像寄存器，在程序执行时，M0.0为“1”， M0.1也为“1”，而Q0.0要等到下一个扫描周期才变为“1”。 Q0.0相对于I0.0 的闭合信号，滞后了一个扫描周期。 如果I0.0的闭合信号是在当前扫描周期的输入采样阶段后发出的，则M