S7-300PLC的基本结构及工作原理概要.ppt

3. CPU模块 CPU模块有多种型号，它是可编程控制器的神经中枢，是系统的运算控制核心。它根据系统程序的要求完成以下任务：接收并存储用户程序和数据，接收现场输入设备的状态和数据，诊断PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误，完成用户程序规定的运算任务，更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，实现输出控制或数据通信等功能。 4. 输入输出模块 输入输出模块是CPU模块与现场输入输出元件或设备连接的桥梁，用户可根据现场输入/输出元件选择各种用途的I/O模块。 一般PLC均配置I/O电平转换及电气隔离： 输入电压转换是用来将输入端不同电压或电流信号，转换成微处理器所能接收的低电平信号，输出电平转换是用来将微处理器控制的低电平信号，转换为控制设备所需的电压或电流信号。 电气隔离是在微处理器与I/O回路之间采用的防干扰措施，输入输出模块既可以与CPU摸扳放置在一起，又可远程安装。 PLC实现控制的过程一般是可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段，如图1-9所示： 1.3.2 可编程控制器的简单工作原理 图1-9 PLC的一般工作过程 1. 输入采样阶段 PLC以扫描工作方式，输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。在整个工作周期内，这个采样结果的内容不会改变，而且这个采样结果将在PLC执行程序时被使用。 2. 程序执行阶段 PLC按顺序对程序进行扫描，并分别从输入映像区和输出映像区中获得所需的数据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像区中保存。这个结果在程序执行期间可能发生变化，但在整个程序未执行完毕之前不会送到输出端口。 3. 输出刷新阶段 在执行完用户所有程序后，PLC将输出映像区中的内容送到寄存输出状态的输出锁存器中，这一过程称为输出刷新。输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点，再去驱动用户设备。 PLC的简单工作原理特点： PLC工作的主要特点是循环扫描执行输入输出采样、程序执行、输出刷新“串行”工作方式，这样既可避免继电器、接触器控制系统因“并行”工作方式存在的触点竞争，又可提高PLC的运算速度，这是PLC系统可靠性高、响应快的原因。但是，也导致输出对输入在时间上的滞后。 为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实上， PLC的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。 图1-3所示的过程是简化的过程，实际的PLC工作流程还要复杂些。除了I/O刷新及运行用户程序，还要做些公共处理工作。公共处理工作有：循环时间监控、外设服务及通讯处理等。 PLC的开机流程要经过上电初始化、系统自检、运行程序、循环时间计算、I/O刷新、外设及通讯服务等几个阶段，如图1-10所示。 1.3.3 可编程控制器的详细工作原理 图1-10 PLC 的工作流程 返回目录 根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-3），定义了5种PLC编程语言： （1）指令表IL(Instruction list)：西门子称为语句表STL。 （2）结构文本ST(Structured text)：西门子称为结构化控制语言（SCL）。 （3）梯形图LD(Ladder diagram)：西门子简称为LAD。 （4）功能块图FBD (Function block diagram)：标准中称为功能方框图语言。 （5）顺序功能图SFC(Sequential function chart)：对应于西门子的S7 Graph。 1.4 可编程控制器的编程语言 1. 梯形图语言（LAD） 梯形图语言是PLC程序设计中最常用的编程语言。它是与继电器线路类似的一种编程语言。由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。 图1-11是典型的交流异步电动机直接启动的继电器控制电路图。 图1-12是采用PLC控制的程序梯形图。 图1-11 交流异步电动机直接启动电路图 图1-12 PLC梯形图 * 四川机电职业技术学院 .电子电气工程系 第一章 可编程控制器概述 SIMATIC S7-30