PLC的结构和工作原理 课件.ppt

第2章 　PLC结构和工作原理 引言 2.1　结构 2.2　工作原理 2.3 软件和编程软元件 引言 在讲PLC的基本结构之前先介绍一下传统继电接触控制系统和PLC控制系统的构成。 传统的继电接触控制系统通常由输入设备、控制线路和输出设备三大部分组成，如图下页所示： 输入设备通常由被控对象的各种开关、按钮、传感器等构成。继电器控制线路通常由中间继电器、时间继电器和将这些器件联接起来的导线等组成。复杂的继电器控制系统，一般由一个或几个控制柜构成，系统构成比较庞大。输出设备由被控对象执行元件组成，如电磁阀、接触器等。 引言 引言 PLC控制系统是从继电接触控制系统发展而来的，如上页图所示。因此，这两种控制系统有很多相同之处，其中输入设备和输出设备基本相同。 通过图比较可以看出，用PLC的控制部分取代了继电器控制线路。传统的继电器控制线路的控制作用是通过许多导线与继电器硬连接实现的，而PLC控制系统的控制作用是通过软件编程实现的，后者可以通过软件编程改变其控制作用，前者就很难做到。 引言 PLC是为了取代传统的继电器控制系统而设计的一种工业控制计算机，结构与常规计算机相似，但它是专门为工业环境而设计的标准控制器。硬件是以微处理器和输入输出接口电路构成。随着PLC的发展，功能不断完善，从开关量的输入、输出，模拟量的输入、输出，到完成复杂控制功能、通讯联网功能的各种控制单元。 引言 编程语言采用梯形图、梯形图指令及高级语言编程。梯形图和继电器控制系统电路图相似，也可以说是在继电器控制系统电路图基础上发展起来的，所以非常容易被掌握。可以这样理解PLC的控制功能：由梯形图语言将输入接口电路、输出接口电路、通讯接口电路联系起来。梯形图语言将输入信号读入PLC，然后根据梯形图中的控制要求进行逻辑解算，将解算结果输出到输出接口电路。 2.1　结构 PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。图2.1为一典型PLC结构简图。 1. 中央处理单元 CPU CPU(Center Process Unite)单元，又称中央处理单元，是PLC的核心。它除CPU芯片外，还包含外围芯片、总线接口及有关电路等。所以，称它为CPU单元。　　CPU芯片实际上就是微处理器或者是单片机，如东芝公司的EX40用的是8051单片机，欧姆龙公司的C200H PLC用的是MC68B09CP微处理器。有的CPU单元从可靠性和PLC速度考虑配置多个CPU芯片。大型PLC不少采用这种多CPU结构。由于微处理器和单片机是由大规模集成电路组成的，较复杂，没有必要对CPU内部详细分析，只要弄清它的功能与特性，正确使用就可以了。　　CPU单元的工作方式一般是通过硬件开关的设定和对内存单元的设置来决定的。通常内存单元都有一个内存区，可以设定PLC各种工作参数，如CQM1 CPU的DM6600～DM6655。　　CPU单元的工作状态可通过相应的状态指示灯反映出来，如运行显示、故障显示、电源显示等。PLC机型不同，这些显示也不同。 CPU的主要功能： 读入现场状态。控制存储器和解读用户逻辑；执行各种算术运算；输入、输出运算结果；执行系统诊断程序；与外部设备或计算机通讯。 CPU单元的性能：CPU单元性能主要反映在以下几个方面。 1）从存储器中读取指令　 2）执行指令 3）顺序取指令 4）处理中断 PLC的CPU一般工作在扫描方式，所以过去PLC的CPU单元没有中断功能，为了加强对应急信号的处理能力，新推出PLC的CPU单元都具有中断处理能力。 2. 存储器 在PLC系统中存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。　　系统程序是由PLC的制造厂家研制的，它是PLC的一部分，在PLC使用过程中是不变的。因此，系统程序在机器出厂时由制造厂固化于PROM存储器中，用户不能访问、修改这一部分存储器内容。　　用户的应用程序是按PLC的应用对象而设计的，随着生产工艺的不同而变化，是由使用者根据应用对象的工艺要求编制的，一般存放在EPROM或E2PROM中。　　工作数据是PLC在应用过程中要经常变化，经常存取的数据，一般不需长期保持。因此，这部分数据的存储器都选用RAM，以适应随机存取的要求。在PLC系统的工作数据存储区中开辟有输入、输出数据的映像区，定时器/计数器的设定区和当前的数据存放区。 3. 输入输出单元 PLC的对外功能主要通过各类接口单元实现对工业设备或生产过程的检测与控制。通过各种输入输出接口电路，PLC即可检测到所需要的过程信息，又可以将处理