《电气控制与PLC技术及应用》课件-第6章--可编程序控制器结构组成与工作原理.pptx

电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理第第6 6章章 可编程序控制器结构组成可编程序控制器结构组成与与工作原理工作原理 6.16.1可编程序控制器的结构组成可编程序控制器的结构组成可编程序控制器的结构组成可编程序控制器的结构组成 6.26.2可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言6.36.3可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理6.46.4三菱三菱三菱三菱FX2NFX2N可编程序控制器简介可编程序控制器简介可编程序控制器简介可编程序控制器简介电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理6.1 6.1 可编程序控制器的结构组成可编程序控制器的结构组成6.1.1PLC的基本组成的基本组成 可编程序控制器主要由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出单元（I/O接口单元）、电源和编程器等组成电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理6.1 6.1 可编程序控制器的结构组成可编程序控制器的结构组成6.1.2PLC各组成部分作用各组成部分作用1.中央处理单元（中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC的核心，相当于人的大脑，它主要由控制电路、运算器和寄存器组成，其主要作用是按PLC中系统程序赋予的功能控制整个系统协调一致地运行，它解释并执行用户及系统程序，通过执行用户及系统程序完成所有控制、处理、通信以及其它功能。

主要任务包括：控制从编程器输入的用户程序和数据的接收与存储；用扫描方式通过I/O单元部件接收现场的状态或数据，并存入输入映象存储器或数据存储器中；PLC内部电路的故障和编程错误等的自诊断功能；PLC运行状态中从用户程序存储器读取用户指令，并经解释后按指令规定的任务执行数据传送、逻辑运算或算术运算；根据运算结果，更新有关标志位状态及输出映象存储器内容，然后经输出单元部件实现输出或数据通讯等功能电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理6.1 6.1 可编程序控制器的结构组成可编程序控制器的结构组成6.1.2PLC各组成部分作用各组成部分作用2.存储器（存储器（RAM、ROM）存储器主要功能是存放程序和数据程序是PLC操作的依据，数据是PLC操作的对象根据存储器在PLC系统中的作用，可分为用户存储器（RAM）和系统存储器（ROM）1）系统存储器2）用户存储器 电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理6.1 6.1 可编程序控制器的结构组成可编程序控制器的结构组成6.1.2PLC各组成部分作用各组成部分作用3.输入输入/输出单元（输出单元（I/O接口单元）接口单元）可编程序控制器作为一种工业控制计算机，它的控制对象是工业过程，它与工业生产过程的联系就是通过输入/输出单元（I/O接口单元）实现的，它是PLC与外界连接的接口。

输入/输出单元的作用是将输入信号转换为CPU能够接收和处理的信号，将CPU送出的微弱信号转换为外部设备需要的强电信号输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、选择开关、继电器触点、接近开关、光电开关、行程开关、数字拨码开关等开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模拟量输入信号输出接口一般分为继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型，用来连接被控对象中各执行元件，如接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理6.1 6.1 可编程序控制器的结构组成可编程序控制器的结构组成6.1.2PLC各组成部分作用各组成部分作用4.电源电源 PLC的供电电源是一般市电，也有用直流24V供电的PLC对电源稳定度要求不高，一般允许电源电压额定值在+10%15%的范围内波动小型整体式可编程序控制器内部有一开关式稳压电源，一方面用于对PLC的CPU单元、I/O单元或扩展单元供电（DC5V），另一方面提供DC24V，可用作外部输入元件（传感器）的供电电源。

电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理6.1 6.1 可编程序控制器的结构组成可编程序控制器的结构组成6.1.2PLC各组成部分作用各组成部分作用5.编程器编程器 编程器是PLC重要的外围设备利用编程器可以将用户程序送入PLC的用户存储器，还可以利用编程器检查程序、修改程序；利用编程器还可以监视PLC的工作状态编程器按结构可分为三种类型：1）手携式编程器 2）带有显示屏的编程器 3）通用计算机作为编程器6.其它设备其它设备 PLC还配有其它外围设备，如盒式磁带机、EPROM写入器、存储器卡等电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理6.2 6.2 可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言 PLC提供了完整的编程语言，但不同的厂家、甚至不同型号的提供了完整的编程语言，但不同的厂家、甚至不同型号的PLC的编程语的编程语言只能适应自己的产品言只能适应自己的产品目前目前PLC常用的编程语言有四种：常用的编程语言有四种：梯形图编程语言（梯形图编程语言（LAD）、指令语句）、指令语句表编程语言（表编程语言（STL）、功能图编程语言（）、功能图编程语言（SFC）、高级语言编程。

高级语言编程梯形图编程语梯形图编程语言形象直观，类似电气控制系统中继电接触器控制电路图，逻辑关系明显；指言形象直观，类似电气控制系统中继电接触器控制电路图，逻辑关系明显；指令语句表编程语言虽然不如梯形图编程语言直观，但键入方便；功能图编程语令语句表编程语言虽然不如梯形图编程语言直观，但键入方便；功能图编程语言是一种较新的编程方法，适合于言是一种较新的编程方法，适合于“步进控制步进控制”；高级语言编程需要比较多的；高级语言编程需要比较多的计算机知识计算机知识利用利用PLC编程语言，用户按照不同的控制要求编制不同的控制任务用编程语言，用户按照不同的控制要求编制不同的控制任务用户程序，相当于设计和改变继电接触器控制的户程序，相当于设计和改变继电接触器控制的“硬接线硬接线”控制线路，只不过这控制线路，只不过这里采用了里采用了“软继电器软继电器”等逻辑部件等逻辑部件“软接线软接线”来实现输入信号与输出被控对象来实现输入信号与输出被控对象之间的逻辑关系，这就是之间的逻辑关系，这就是PLC的的“可编程序可编程序”程序既可由编程器方便地送入到程序既可由编程器方便地送入到PLC内部存储器中，也能方便地读出、检查和修改。

内部存储器中，也能方便地读出、检查和修改电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理6.2 6.2 可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言 6.2.1 梯形图编程语言（梯形图编程语言（LAD）该语言习惯上称作“梯形图”，它是在继电接触器控制系统中常用的接触器、继电器逻辑控制基础上演变而来的用户第一语言”梯形图按“从左到右、自上而下”的顺序排列，最左边的竖线称为“起始母线”或“左母线”，然后按一定的控制要求和规则连接各个“软触点”，最后以继电器“软线圈”结束，称为一逻辑行或一“梯级”，一般在最右边还加上一条竖线，这一竖线称为“右母线”通常一个梯形图中有若干逻辑行或梯级，形似梯子，如图6-3（b）所示，梯形图由此得名其主要特点是形象直观、实用方便、修改灵活，深受技术人员厚爱，是目前使用最多的一种PLC编程语言，因此又被称为“用户第一语言”电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理6.2 6.2 可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言 6.2.1 梯形图编程语言（梯形图编程语言（LAD）PLC梯形图编程原则如下：梯形图中的触点为“软触点”，只有常开触点（）和常闭触点（），它可以是与PLC输入端相连的外部开关（按钮、行程开关、传感器等）对应触点，但通常是PLC内部继电器触点或内部寄存器、计数器等的状态。

PLC内各触点都有自己特殊的编号，以示区别同一编号的触点有常开的和常闭的，可多次使用，便于编程梯形图中的输出线圈为“软线圈”，用圆圈（）表示，它包括输出继电器线圈、辅助继电器线圈以及计数器、定时器逻辑运算结果只有线圈接通后，对应的触点才动作梯形图中触点可以任意串联或并联，但线圈只能并联不可串联内部继电器、计数器、移位寄存器等均不能控制外部被控负载，只能作中间结果供PLC使用，只有输出继电器才能驱动外部负载PLC是按循环扫描的工作方式沿梯形图的先后顺序执行程序的，在同一扫描周期中的结果保留在输出状态暂存器中，所以输出点的值在用户程序中可以当作条件使用程序结束时要有结束标志“END”若利用通用计算机作为编程器进行梯形图编程时，只要按梯形图的先后顺序把逻辑行输入到计算机，最后用“END”结束符表示程序结束，计算机就可以自动地将梯形图转换成PLC所能接收的机器语言并存入内存单元电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理6.2 6.2 可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言 6.2.2指令语句表编程语言（指令语句表编程语言（STL）指令语句表编程语言又称为助记符语言，是可编程序控制器最基础的编程语言。

它类似于计算机中的汇编语言，采用一些容易记忆的助记符来表示PLC的某种操作，也是由操作符和操作数两部分组成，但比汇编语言更直观易懂操作符用助记符表示，用来执行要实现的功能，告诉CPU该进行什么操作操作数一般由标识符和参数组成，表示被操作的对象或目标电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理6.2 6.2 可编程序控制器的编程语言可编程序控制器的编程语言 6.2.3功能图编程语言（功能图编程语言（SFC）功能图编程语言是一种较新的编程方法，目前国际电工协会（IEC）正在实施发展这种新的编程标准它是用象控制系统流程图一样的功能图表达一个顺序控制过程，我们将在后面的内容中详细介绍这种方法不同厂家的PLC对这种编程语言所用的符号和名称也不一样，三菱PLC叫做功能图编程语言（图6-4（a），而西门子PLC则叫控制系统流程图编程语言（图6-4（b）电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理1）输入接口电路）输入接口电路 直流输入单元电路直流输入单元电路 交流输入单元电路交流输入单元电路 开关量输入模块的作用开关量输入模块的作用是将生产现场各种开关量信号转换成是将生产现场各种开关量信号转换成CPU能接收能接收的的TTL标准电平的数字量信号，传送到内部总线的输入接口模块。

标准电平的数字量信号，传送到内部总线的输入接口模块6.3 6.3 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理 6.3.1PLC的等效电路的等效电路 电气控制与电气控制与PLC技术及应用技术及应用第第6章章 PLC结构组成与工作原理结构组成与工作原理 汇点输入接线示意图汇点输入接线示意图 独立输入接线示意图独立输入接线示意图 输入模块与外部输入模块与外部 用户设备的用户设备的接线形式：接线形式：汇点输入接线，独立输入汇点输入接线，独立输入接线6.3 6.3 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理 6.3.1PLC的等效电路的等效电路 1）输入接口电路）输。