现代电气控制技术任振辉电子课件现代电气控制技术第4章节(2569KB).ppt

六、外部设备接口 外设I/O接口是PLC主机实现人机对话、机机对话的通道。通过它，PLC可以和编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备相连，也可以与其它PLC或上位机连接。 4.4.2 PLC的工作原理 1. PLC的工作方式 最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器、接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不同的： （1）继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果某继电器线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的所有位置上都会立即同时动作。 （2）PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点（包括其常开或常闭触点）不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。 为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式——扫描技术。这样，在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果就没有什么区别了。PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式。 2. PLC的扫描工作过程 PLC 在执行用户程序时工作过程大致可分为三个阶段， 输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。 PLC 在输入采样阶段 , 首先扫描所有输入端子 , 并将各输入端子的状态存入内存中各对应的输入映象寄存器。这一点与计算机控制系统不同。此时 , 输入映象寄存器被刷新。而后在 PLC 执行程序阶段或输出阶段 , 输入映象寄存器与外界隔离 , 其内容保持不变 , 直到下一个扫描周期的输入采样阶段。 1. 输入采样阶段 PLC 根据用户梯形图程序，按照先上后下、先左后右的步序逐句扫描执行。当遇到程序跳转指令 , 则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址：当指令中涉及到输入/输出时 ，PLC 从输入映象寄存器中“ 读入” 采样阶段采入的对应输入端子状态；从输出映象寄存器“ 读入” 对应输出映象寄存器的当前状态。然后进行相应的运算，运算结果再存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器来说，每一个元件 ( 如中间继电器、输出继电器 ) 的状态都会随着程序执行过程而发生变化。 在所有指令执行完毕后 , 输出映象寄存器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段转存到输出锁存寄存器中 , 通过一定方式输出 , 驱动外部负载。 2.程序执行阶段 3. 输出刷新阶段 4.5 PLC的基本性能指标 （1）存储容量 PLC的存储器由系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器三部分组成。PLC 存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的重要技术指标。 （2）I/O点数 I/O点数是PLC可以接受的输入、输出信号的总和，是衡量PLC性能的重要指标。I/O点数越多，外部可接的输入设备和输出设备就越多，控制规模就越大。 （3）扫描速度 扫描速度是指PLC执行用户程序的速度，一般以扫描1k字节用户程序所需时间来表示，通常以ms/k字为单位。PLC用户手册一般给出执行各条指令所用的时间，可以通过比较各种PLC执行相同的操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型，CPU的类型、机器字长等直接影响PLC运算精度和运行速度。 （4）指令系统 指令系统指PLC所有指令的总和，PLC具有基本指令和功能指令。指令的种类、数量也是衡量PLC性能的重要指标。PLC的编程指令越多，软件功能越强，PLC的处理能力和控制能力也越强，用户编程越简单、方便，越容易完成复杂的控制任务。 （5）内部元件的种类与数量 在编制PLC程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息，这些元件的种类与数量越多，表示PLC的存储和处理各种信息的能力越强。 （6）特殊功能单元 特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。近年来各PLC厂商非常重视特殊功能单元的开发，特殊功能单元种类日益增多，功能日益增强，控制功能日益扩大。 （7）可扩展能力 PLC的可扩展能力包括I/O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展、各种功能模块的扩展等。在选择PLC时，经常需要考虑PLC的可扩展能力。 （8） 通信功能 通信有PLC之间的通信和PLC与其