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第5章 可编程控制器的组成及工作原理 5．1 概述 5．2 可编程控制器的组成 5．3 可编程控制器的工作原理 第5章 可编程控制器的组成及工作原理 5.1 概述 可编程控制器简称PLC（Programmable Logic Controller）, 是一种新型工业控制装置。它与CAD/CAM、工业机器人并称为加工业自动化的三大支柱。 功能： 实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数。大型高档PLC还能：数字运算、数据处理、模拟量调节、联网通信。 特点：通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简单易学。易于掌握、体积小、維修工作少、现场连接安装方便。 应用：冶金、采矿、建材、石油、化工、机械制造、汽车、电力、造纸、纺织、装卸、环保等领域，尤其在机械加工、机床控制上应用广泛。 1．PLC的由来 ——生产发展需要与技术进步结合的产物。 继电器控制系统：简单、实用。缺陷： 1）可靠性不高（使用机械触点）； 2）生产流程改变，硬件接线改变； 3）体积庞大、生产周期长。 20世纪60年代，美国数字设备公司（DEC）将计算机程序存储技术引入顺 第5章 可编程控制器的组成及工作原理 序控制系统开发成功，应用于通用汽车公司汽车装配流水线。当时叫PLC（Programmable Logic Controller)。随后，有哥德（GOULD）、爱伦——布瑞德雷（A—B）公司、德国、日本的公司相继推出自己的产品，适应激烈竟争的生产需要。 2.?PLC的分类： (1) 按结构型式分 整体箱式：各部分安装在几块印制版上，与电源一起装配在一个机壳内，形成一个整体。特点结构简单、体积小，多为小型、低档PLC。可用扩展箱増加点数。 模块组合式：将PLC分成相对独立的几部分制成标准尺寸模块。主要有CPU模块（含存储器）、输入模块、输出模块、电源模块、组装在一个机架内，可按需要灵活配置。 (2) 按I/O点数分 小型：少于256点。 中型：在256~2048点间。 大型：2048点以上。 各类PLC性能上有差异。如CPU个数，小型为单个，中型为2个，大型为多个；扫描速度中型优于小型，大型优于中型；大中型PLC有智能I/O等. 第5章 可编程控制器的组成及工作原理 3．PLC的特点 (1) 使用灵活、通用性强。 (2)?编程简单、易于掌握。 (3)?可靠性高、适应各种环境。 (4) 接口简单、维护方便。 4. PLC的发展趋势 不仅能进行开关量控制，还能进行模拟量控制、位置控制、联网通信。从单机控制向多机控制，从集中控制向多层次分布式控制系统发展，形成了满足各种需要的PLC应用系统。 PLC及其控制系统的发展方向： (1)小型、廉价、高性能 (2)大型、多功能、网络化 (3)与智能控制系统相互渗透和结合 5.2 可编程控制器的组成及元件 以三菱FX2N系列PLC为例，介绍基本组成、接口电路等. 第5章 可编程控制器的组成及工作原理 5.2.1可编程控制器的组成 1．硬件： 核心是一台单板机，外围配置了相应的接口电路（硬件），内部配置了监控程序（软件）。 图5-1 PLC结构框图 组成:基本组成部分{构成PLC的最小系统：单板机（CPU）、存储器及后备电池、I/O接口、电源}；I/O扩展部分；外部設备。 第5章 可编程控制器的组成及工作原理 （1）CPU PLC的CPU板，是必需部件。包括CPU、存贮器RAM、ROM；并行接口PIO；串行接口SIO；时钟CTC。 作用：对整个PLC的工作进行控制。是PLC的运算、控制中心。实现逻辑运算、算术运算并对整机进行协调、控制，按系统程序赋予功能工作： ①对系统进行管理，如自诊断、查错、信息传送、时钟、计数刷新等； ②进行程序解释，根据用户程序执行输入、输出操作. 各组成部分介绍： CPU芯片：随机型不同而异。如：F1、F2系列为8031；K系列为8085；A系列为8086；A系列的高速系统A3H中包含一片80286及一片48位三菱专用逻辑处理芯片。 FX2系列:CPU板只有二片集成电路.一片是通用16位CPU，用于处理普通逻辑指令；一片是专用逻辑处理器，用于处理高速指令、中断等。 串行接口与并行接口：用于CPU与接口器件交换信息，数量取决于系统规模大小。 定时器／计数器：用于产生系统时钟及用户时钟信息。在一台单片机中，CTC数量很有限，经过系统监控程序的处理，可产生几十个，甚至数百个相对独立的计数器和定时器。 第5章 可编程控制器的组成及工作原理 （2）存储器 二种：一是单片机带的存贮器，主要用于存贮系统监控程序及系统工作区间，生成用户环境；二是用户程序存贮器，通常都是CMO