第2部分PLC软硬件组成及工作原理.ppt

◇ 概述 1968年美国通用汽车公司提出的替代继电器控制系统的新型控制器的十项指标（GM十条）： PLC的发展经历了五个重要时期 ： （1）从产生到20世纪70年代初期。CPU由中小规模数字集成电路组成，存储器为磁芯存储器，控制功能比较简单。 （2）20世纪70年代末期。采用CPU微处理器，存储器采用半导体存储器，体积减小，数据处理能力有很大提高。 （3）20世纪70年代末到80年代中期。PLC开始采用8位和16位微处理器，使数据处理能力和速度大大提高。 （4）20世纪80年代中期到90年代中期。超大规模集成电路促使PLC完全计算机化，CPU已经开始采用32位微处理器。 （5）20世纪90年代中期至今。PLC使用16位和32位微处理器，出现了智能化模块，可以实现对各种复杂系统的控制。 ◇ PLC的硬件组成 1.中央处理单元（CPU）： (1)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令 (2)将各种输入信号取入 (3) 把运算结果送到输出端 (4) 响应各种外部设备的请求 ◇ PLC的软件系统 系统程序 系统程序是由PLC的制造者采用汇编语言编写的，固化于ROM型系统程序存储器中，用于控制PLC本身的运行，用户不能更改。 系统程序分为： 1.系统管理程序 2.用户指令解释程序 3.标准程序模块和系统调用程序 用户程序 用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一控制任务而利用PLC的编程语言编制的程序。用户程序是线性地存储在系统程序制定的存储区内。 1．用户环境 用户环境是由系统程序生成的，它包括用户数据结构、用户元件区、用户程序存储区、用户参数、文件存储区等。 2．用户程序结构 用户程序结构大致可以分为三种： （1）线性程序（2）分块程序（3）结构化程序 3．用户程序语言 PLC的编程语言有多种，其中梯形图、语句表、功能块图是三种基本语言。 ◇ PLC的工作原理 输入输出延迟时间——最短响应时间 输入输出延迟时间——最长响应时间 ◇ PLC的主要指标 ◇ PLC的分类 电源单元 PLC 一般采用 AC220V 电源，经整流、滤波、稳压后可变换成供 PLC 的 CPU 、存储器等电路工作所需的直流电压，有的 PLC 也采用 DC24V 电源供电。为保证 PLC 工作可靠，大都采用开关型稳压电源。有的 PLC 还向外部提供 24V 直流电源。 小型机：一体机。有接口可扩展。 Power in a Small Package!! 电源模块 CPU模块 IO模块 底 板 中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。 外部设备 PLC的外部设备主要有： 编程设备 触摸屏 操作面板 文本显示器 打印机 等 外部设备接口是在主机外壳上与外部设备配接的插座，通过电缆线可配接编程器、计算机、打印机、 EPROM 写入器、触摸屏等。 I/O扩展接口 I/O 扩展接口是用来扩展输入、输出点数的。当用户输入、输出点数超过主机的范围时，可通过 I/O 扩展接口与 I/O 扩展单元相接，以扩充 I/O 点数。 A/D 和 D/A 单元以及链接单元一般也通过该接口与主机连接。 PLC的循环扫描工作过程 接线程序控制与存储程序控制 输入/输出滞后响应 1. 接线程序控制与存储程序控制 继电接触器控制系统，又称为接线程序控制系统，是通过电器元器件的固定接线来实现控制逻辑，完成控制任务的。 在PLC控制系统中，用户根据控制要求编制出相应的控制程序，并写入PLC的程序存储器中。系统运行时，PLC将程序执行结果输出给相应的输出设备，控制被控对象工作。 这种控制称为存储程序控制。 1. 接线程序控制与存储程序控制 2. PLC的循环扫描工作过程 PLC 的工作方式为循环扫描方式，其工作过程大致分为 3 个阶段： 输入采样、程序执行和输出刷新 。 设置各异常继电器 异常： (ERR/ALM)LED 灯亮 警告： (ERR/ALM)LED 闪烁 异常或警告？ 无 有 异常 检查结果正常？ 扫描周期监视 时间预置 执行用户程序 程序结束？(END命令？) No Yes 扫描周期固定值 设定检查 有固定值设置？ 等待设定扫描周期到 计算扫描周期 I/O 刷 新 正常 异常 警告 接通电源 初始化 I/O 外设端口 服务 初始化 I/O 、内部辅助、特殊辅助、 辅助记忆继电器区域清零 定时器预置 识别扩展单元 公 共 处 理 执行用户 程序 扫 描 周 期 计 算 处 理 刷新 硬件、用户程序内存 检 查 外设端口服务 接通电源 初始化 硬件检查 正常？ 异常报警 异常处理 扫描周期监视 执行用户程序