可编程序控制器原理及应用 教学课件 ppt 作者 穆向阳 第2章

1、第二章 PLC的基本原理,2.1 PLC的组成及各部分的功 2.2 PLC的结构形式 2.3 PLC的工作过程 2.4 PLC的使用步骤,2.1 PLC的组成及其各部分的功能 2.1.1 PLC的基本组成 PLC与计算机控制系统的组成十分相似，也具有中央处理器（CPU）、存贮器、输入输出（I/O）接口、电源等，如图2.1.1所示。,由于PLC的中央处理器都是由微处理器、单片机或位片式计算机组成，存储器和I/O部件的形式也多种多样，因此也可将PLC的组成以微型计算机控制系统所常用的总线结构形式表示，如图2.1.2所示,2.1.2 PLC各组成部分的作用 1、输入部件是PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件，是现场信号进入PLC的桥梁。该部件接收由主令元件、检测元件来的信号。 2、输出部件 它也是PLC与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现场设备进行工作（如电机的启、停、正转、反转，阀门的开和关，设备的转动、移动、升降等）。与输入部件类似，输出部件上也有输出状态锁存、显示、电平转换和输出接线端子排。输出部件或模块也有多种类型供选用。,3、中央处理器（CPU） 主要任务有： 控制从编程

2、器键入的用户程序和数据的接收与存贮； 用扫描的方式通过/0部件接收现场的状态或数据，并存入输入状态表或数据存贮器中； 诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等； PLC进入运行状态后，从存贮器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等； 根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存器表的内容，再经由输出部件实现输出控制、制表打印或数据通讯等功能。,4. 存贮器及存贮器扩展 与普通微机系统中的存贮器功能相似，用来存贮系统程序和用户的程序与数据。 5. 通讯接口 PLC通过这些通讯接口可以与监视器、打印机、其它的PLC或计算机相连。当与计算机相连时，可以组成多级控制系统，实现控制与管理相结合的综合系统。 6. 智能I/O接口 7. I/O扩展接口 8. 功能开关与指示灯 9. 编程器,它的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。 10. 其它部件 , PLC还可配有盒式磁带机、EPROM写入器等其它外部设备。,2.2 PLC的结构形式 2.2.1 单元式结构 单元式结构在一个箱体内包括有CPU、RAM、ROM、I/O接口及编程器或EP

3、ROM写入器相连的接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，有输入输出端子、电源、各种指示灯等。 如右图 2.2.2 模块式结构 模块式结构的PLC采用搭积木的方式组成系统。这种结构形式的特点CPU为独立的模块，输入、输出、电源等也是独立的模块。要组成一个系统，只需在一块基板上插上CPU、电源、输入、输出模块及其它诸如通讯、数模转换、模数转换等特殊功能模块，就能构成一个总I/O点数很多的大规模综合控制系统。如右图,2.2.3 叠装式 叠装式结构的CPU、电源、I/O等单元也是各自独立的模块，但它们相互的联接安装不需要用基板，仅用电缆联接即可，并且各模块可以一层层地叠装,2.3 PLC的工作过程 概括地讲，大多数PLC的工作方式是一个不继循环的顺序扫描（串行）过程，也有采用并行工作的方式。每一次扫描所用的时间称为扫描时间，也可称为扫描周期或工作周期。 顺序扫描工作方式简单直观，便于程序设计和PLC自身的检查。 扫描顺序可以是固定的，也可以是可变的。 大中型PLC与小型PLC在每个扫描周期所完成的工作不尽相同，下面分别加以说明。,2.3.1 大中型PLC的工作过程 1.自监视扫描阶段 2. 与编

4、程器交换信息的扫描阶段 3. 与数字处理器DPU交换信息的扫描阶段 4. 网络进行通讯的扫描阶段 5. 用户程序扫描阶段 6. 输入输出（I/O）服务扫描阶段,图 2.3.1 大中型PLC的扫描工作过程,图2.3.2 I/O服务与用户程序执行阶段,2.3.2 小型PLC的工作过程 小型PLC的典型工作过程如图2.3.3所示。可以看出它与大中型PLC的工作过程不尽相同。 图2.3.3,小型PLC的工作过程可以分为四个扫描阶段： 一般处理扫描阶段：在此扫描阶段PLC复位WDT，检查I/O总线和程序存贮器。 执行外设命令扫描阶段：在此阶段PLC执行编程器、图形编程器等外设输入的命令。 执行用户程序扫描阶段。 数据输入/输出扫描阶段。与大中型PLC的I/O服务阶段类似。,2.3.3 输入/输出响应的滞后现象 当PLC的输入端有一个输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这段时间就称为响应时间或滞后时间。 响应时间的大小与以下因素有关： 输入滤波的时间常数（输入延迟）； 输出继电器的机械滞后（输出延迟）； PLC是循环扫描工作方式； PLC是输入采样、输出刷新的特殊处理

5、方式； 用户程序中语句的安排，程序的优化。 其中是由PLC的工作原理决定的，无法改变。而并非PLC固有的，可以改变。,由于PLC是循环扫描工作方式，因此影响时间与收到输入信号的时刻有关，在此我们仅仅给出最短和最长响应时间。 最短响应时间：在一个扫描周期刚刚结束时收到一个输入信号，下一扫描周期一开始这个信号就被采样，使输入更新，这时响应时间最短。 最短响应时间=输入延迟时间+一个扫描周期+输出延迟时间 最长响应时间：如果在一个扫描周期开始时收到一个输入信号，在该扫描周期内这个输入信号不会起作用，要到下一个扫描周期快结束时的输出刷新阶段输出才会作出反应，这时响应时间最长。 最长响应时间=输入延迟时间+二个扫描周期+输出延迟时间,图2.3.4 PLC的最短响应时间,图2.3.5 PLC的最长响应时间,2.4 PLC的使用步骤 1.系统设计 即确定被控制对象的动作及动作顺序。例如CP1H 来控制一个报警器或加热器周期性通（ON）或断 （OFF），TIM000导通时间5S，TIM001断开时间 3S。 2. I/O分配 即确定哪些是送到PLC的，并分配给相应的输入端 号，哪些信号是由PLC送到被控对象的，并分配给 相应的输出端号,图2.4.1 例题的接线图,3. 画梯形图 图2.4.2 例题的梯形图和时序图,4. 助记符机器程序 5. 编辑程序 6. 调试程序 7. 保存程序 8. 调试通过的程序，可利用写入器固化在EPROM中或保存在磁带上备用。,

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