《结构及工作原理》PPT课件.ppt

《《结构及工作原理》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《结构及工作原理》PPT课件.ppt（56页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第1页页 可编程控制器的硬件构成可编程控制器的硬件构成 可编程控制器的软件构成可编程控制器的软件构成 可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理 可编程控制器的分类可编程控制器的分类第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第2页页 可编程控制器的硬件构成可编程控制器的硬件构成一、一、CPU模块模块二、输入输出接口电路二、输入输出接口电路 三、电源三、电源 四、外部设备四、外部设备图图1 1 可编程控制器可编程控制器第第2 2节节 可编

2、程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第3页页 可编程控制器的硬件构成可编程控制器的硬件构成可编程控制器的硬件构成可编程控制器的硬件构成图图2 PLC2 PLC的硬件结构的硬件结构 PLCPLC由由CPUCPU、存储器、输入存储器、输入/输出接口、内输出接口、内部电源和编程部电源和编程设备几部分构设备几部分构成成第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第4页页一、一、一、一、CPUCPUCPUCPU模块模块模块模块 接受、存储用户程序；接受、存储用户程序；按扫描工作方式接收来自输入单元的数据和

3、信息，并存入相按扫描工作方式接收来自输入单元的数据和信息，并存入相应的数据存储区；应的数据存储区；执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑处理，产执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑处理，产生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作；生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作；响应外部设备的请求。响应外部设备的请求。CPUCPU是是PLCPLC的运算控制中心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运的运算控制中心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分的工作，其具体作用是：算、数学运算、协调系统内部各部分的工作，其具体作用是：CPUCPU模块（中央处理

4、器模块（中央处理器+存储器）存储器）第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第5页页一、一、一、一、CPUCPUCPUCPU模块模块模块模块RAM：随机存储器，可读可写，没有断电保持功能。随机存储器，可读可写，没有断电保持功能。ROM：只读存储器，只读，不能写。只读存储器，只读，不能写。RAM存放用户程序存放用户程序ROM存放系统程序存放系统程序 存储器存储器用于存放系统程序、用户程序和运行中的数据。包括只读用于存放系统程序、用户程序和运行中的数据。包括只读存储器存储器(ROM)和随机存取存储器和随机存取存储器(RAM)。EPROM：

5、可擦除程序的只读存储器，用紫外线照射芯片上的透可擦除程序的只读存储器，用紫外线照射芯片上的透镜窗口，可以擦除已写入的内容，而写入新的程序。镜窗口，可以擦除已写入的内容，而写入新的程序。EEPROM：可电擦除的只读存储器，兼有可电擦除的只读存储器，兼有ROM的非易失性和的非易失性和RAM的随机存取的优点。的随机存取的优点。第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第6页页 输入输出接口输入输出接口是是PLC与工业控制现场各类信号连接的部分。与工业控制现场各类信号连接的部分。二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口

6、输入接口输入接口用来用来接受接受生产过程的各种参数（生产过程的各种参数（输入信号输入信号）。）。输输出出接接口口用用来来送送出出可可编编程程控控制制器器运运算算后后得得出出的的控控制制信信息息（输输出出信信号），并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。号），并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。为为了了适适应应可可编编程程控控制制器器在在工工业业生生产产现现场场的的工工作作，对对输输入入输输出出接接口口有二个主要的要求：有二个主要的要求：良好的抗干扰能力良好的抗干扰能力 能满足工业现场各类信号的匹配要求能满足工业现场各类信号的匹配要求第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可

7、编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第7页页可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元：可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元：开开关关量量输输入入接接口口 将将现现场场各各种种开开关关量量信信号号（如如按按钮钮、选选择择、行行程程、限限位位、接接近近等等开开关关）转转换换成成PLCPLC内内部部统统一一的的标标准准信信号号电电平平，传传送送到到内内部部总线的输入接口模块。总线的输入接口模块。开关量输入接口按可接纳的外部信号电源的类型不同，分为开关量输入接口按可接纳的外部信号电源的类型不同，分为直流输直流输入单元入单元和和交流输入单元交流输入单元。开关量输出接口按

8、可编程控制器机内使用的器件不同，分为开关量输出接口按可编程控制器机内使用的器件不同，分为继电器继电器型型、晶体管型晶体管型和和可控硅型可控硅型。开关量输出接口开关量输出接口 其作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行其作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号。机构所需的开关量信号。二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第8页页1 1开关量输入接口开关量输入接口图图3 3 直流开关量输入单元直流开关量输入单元二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口

9、输入输出接口输入输出接口2424V V直流由直流由PLCPLC内部提供内部提供第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第9页页1 1开关量输入接口开关量输入接口图图4 4 交流开关量输入单元交流开关量输入单元二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口由由PLCPLC外部提供交流电源，交流信号经整流、限流后再通过光耦传入外部提供交流电源，交流信号经整流、限流后再通过光耦传入CPUCPU。第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第10页页特点：a a、1 1

10、次次电电路路与与2 2次次电电路路间间用用光光电电耦耦合合器器隔隔离离。可可防防止止输输入入触点抖动、输入线混入的噪声所引起的误动作；触点抖动、输入线混入的噪声所引起的误动作；b b、光光耦耦器器初初、次次级级间间无无电电路路直直接接联联系系，绝绝缘缘电电阻阻大大，可可耐耐高高压压（15001500V V），将将生生产产现现场场与与PLCPLC内内部部隔隔离离，提提高高可可靠性靠性;c c、单个模块输入点数：单个模块输入点数：8 8、1616、3232点，各点电路相同。点，各点电路相同。按按输输入入模模块块与与外外部部用用户户设设备备接接线线，可可分分为为汇汇点点输输入入接接线线和和独立输入接

11、线两种基本形式。独立输入接线两种基本形式。第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第11页页汇点输入：各各输输入入元元件件共共用用一一个个公公共共端端COMCOM，可可以以是是全全部部输输入入点点为为一一组组，共共用用一一个个公共端和一个电源，也可将全部输入点分为若干组，每组有一个公共端和电源。公共端和一个电源，也可将全部输入点分为若干组，每组有一个公共端和电源。图图 汇点输入接线示意图汇点输入接线示意图 图图 独立输入接线示意图独立输入接线示意图独立输入：每每一一个个输输入入元元件件有有两两个个接接线线端端（图图中中COMCOM端端

12、在在PLCPLC中中是是彼彼此此独独立立的的），由用户提供的一个独立电源供电，控制信号通过用户输入设备的触点输入。由用户提供的一个独立电源供电，控制信号通过用户输入设备的触点输入。二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入接口的接线方式输入接口的接线方式第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第12页页 开关量输出接口，其作用是把开关量输出接口，其作用是把PLC的内部信号转换成现场执行机的内部信号转换成现场执行机构的各种开关信号。构的各种开关信号。考虑负载的驱动电源时，还需选择输出器件的类型。考虑负载的驱动电

13、源时，还需选择输出器件的类型。继电器型继电器型的输出接口，可用于的输出接口，可用于交流及直流两种电源交流及直流两种电源，接通和断开的，接通和断开的频率低，带负载能力强；频率低，带负载能力强；晶体管型晶体管型的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱直流驱动动的场合；的场合；可控硅型可控硅型的输出接口仅用于的输出接口仅用于交流驱动交流驱动的场合，适用快速、频繁动作的场合，适用快速、频繁动作和大电流的场合。和大电流的场合。开关量输出接口开关量输出接口二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成

14、及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第13页页继电器输出：CPUCPU控控制制继继电电器器KAKA线线圈圈，由由KAKA的的一一个个常常开开触触点点控控制制外外部部负负载载。可可带交、直流负载，用户提供电源。带交、直流负载，用户提供电源。继电器输出电路继电器输出电路 晶体管输出电路晶体管输出电路晶体管输出：通通过过光光耦耦合合使使开开关关晶晶体体管管VTVT通通断断控控制制外外电电路路。只只能能带带直直流流负负载载，用户提供直流电源。用户提供直流电源。二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程

15、控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第14页页晶闸管输出：由由光光电电耦耦合合器器中中的的双双向向光光敏敏二二极极管管控控制制双双向向晶晶闸闸管管VTVT的的通通断，从而控制外部负载。只能带交流负载，交流电源由用户提供。断，从而控制外部负载。只能带交流负载，交流电源由用户提供。双向晶闸管输出电路双向晶闸管输出电路二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第15页页汇点输出：全全部部输输出出点点汇汇集集成成一一组组，共共用用一一个个公公共共端端COMCOM和和一一个

16、个电电源源；或或将将输输出出点点分分成成若若干干组组，每每组组一一个个公公共共端端COMCOM和和一一个个独独立立电电源源。两两种种形形式式的的电电源源均由用户提供，可用直流或交流。均由用户提供，可用直流或交流。独立输出：每每个个输输出出点点构构成成一一个个独独立立回回路路，由由用用户户单单独独提提供供一一个个电电源源，各各个个输出点间相互隔离，负载电源按实际情况可用直流或交流。输出点间相互隔离，负载电源按实际情况可用直流或交流。汇点输出接线示意图汇点输出接线示意图 独立输出接线示意图独立输出接线示意图第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第

17、2节第节第16页页输出接口电路的输出接口电路的几项技术指标：a响应时间继电器输出：最慢，约：最慢，约1010msms；晶体管输出：最快，约：最快，约0 02 2msms以下；以下；晶闸管输出：较快，约：较快，约1 1msms以下。以下。b输出电流继电器型：AC250VAC250V以以下下，可可驱驱动动负负载载：纯纯电电阻阻2 2A A1 1点点；感感性性：8080VAVA以以下（下（AC100VAC100V或或AC200VAC200V）；）；灯负载：灯负载：100100W W以下（以下（AC100VAC100V或或AC200VAC200V）。）。直流感性负载要并联分流二极管，最大电压不超过直流

18、感性负载要并联分流二极管，最大电压不超过DC30VDC30V。晶闸管型：每每点点输输出出电电流流最最大大0 03 3A A，考考虑虑温温度度上上升升因因素素，每每4 4点点总总电电流流必须在必须在0 08 8A A以下（每点平均以下（每点平均0 02 2A A）。）。晶体管型：每每点点0 05 5A A。考考虑虑温温度度上上升升因因素素，每每4 4点点输输出出总总电电流流不不得得大大于于0 08 8A A。c开路漏电流继电器型无开路漏电流；晶闸管型较大；晶体管型在继电器型无开路漏电流；晶闸管型较大；晶体管型在100100A A以下。以下。第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控

19、制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第17页页输出接口输出接口接线方式（接线方式（分组式分组式）图图7 PLC7 PLC的输出接口的输出接口二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第18页页 模拟量输入接口（模拟量输入接口（AD模块模块）模模拟拟量量输输入入接接口口把把现现场场连连续续变变化化的的模模拟拟量量信信号号转转换换成成适适合合可可编编程控制器内部处理的程控制器内部处理的二进制数字信号二进制数字信号。模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行模拟量信号输入

20、后一般经运算放大器放大后进行AD转换，再转换，再经光电耦合后为可编程控制器提供一定位数的数字量信号。经光电耦合后为可编程控制器提供一定位数的数字量信号。图图8 8 模拟量输入单元框图模拟量输入单元框图二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第19页页 模拟量输出接口（模拟量输出接口（DA模块模块）模拟量输出接口将模拟量输出接口将PLC运算处理后的数字信号转换为相应的模运算处理后的数字信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。拟量信号输出，以满足

21、生产过程现场连续控制信号的需求。模拟量模拟量输出接口一般由光电隔离、输出接口一般由光电隔离、D DA A转换和信号驱动等环节组成转换和信号驱动等环节组成。图图1.9 1.9 模拟量输出单元框图模拟量输出单元框图二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第20页页 为了适应更复杂的控制工作的需要，可编程控制器还有一些智能控为了适应更复杂的控制工作的需要，可编程控制器还有一些智能控制单元，如制单元，如PID单元、高速计数器单元、温度控制单元、通信单元、定位单元、高速计数器单元、

22、温度控制单元、通信单元、定位单元等。单元等。特殊功能模块特殊功能模块都是独立的工作单元，它们和普通输入输出接口都是独立的工作单元，它们和普通输入输出接口的区别在于都的区别在于都带有独立的带有独立的CPU，有专门的处理能力有专门的处理能力。智能输入输出接口（智能输入输出接口（特殊功能模块特殊功能模块）二、二、二、二、输入输出接口输入输出接口输入输出接口输入输出接口图图1 10 0 特殊功能模块特殊功能模块第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第21页页三、三、三、三、电源电源电源电源可编程控制器的电源包括可编程控制器的电源包括:*为可

23、编程控制器各工作单元供电的为可编程控制器各工作单元供电的开关电源开关电源*为掉电保护电路供电的为掉电保护电路供电的后备电源后备电源，一般为电池，一般为电池 第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第22页页四、外部设备四、外部设备 可编程控制器一般可配备的外部设备：可编程控制器一般可配备的外部设备：编程器编程器 盒式磁带机，用以记录程序或信息盒式磁带机，用以记录程序或信息 打印机，用以打印程序或制表打印机，用以打印程序或制表 EPROM写入器，用以将程序写入用户写入器，用以将程序写入用户EPROM中中 高分辨率大屏幕彩色图形监控系统，

24、用以显示或监视有关部高分辨率大屏幕彩色图形监控系统，用以显示或监视有关部分的运行状态分的运行状态编程器编程器第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第23页页2.2 2.2 2.2 2.2 可编程序控制器的软件构成可编程序控制器的软件构成可编程序控制器的软件构成可编程序控制器的软件构成一、一、可编程序控制器的系统软件可编程序控制器的系统软件二、二、可编程序控制器的应用软件可编程序控制器的应用软件三、三、可编程序控制器的编程元件可编程序控制器的编程元件四、四、可编程序控制器的编程软件可编程序控制器的编程软件第第2 2节节 可编程控制器的

25、硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第24页页2.2 2.2 可编程控制器的软件构成可编程控制器的软件构成PLCPLC软件软件系统软件系统软件系统软件系统软件应用软件应用软件应用软件应用软件系统管理程序系统管理程序用户指令解释程序用户指令解释程序专用标准程序模块专用标准程序模块第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第25页页 系系统统软软件件包包括括系系统统管管理理程程序序，用用户户指指令令解解释释程程序序和和供供系系统统调调用用的专用标准程序块等。的专用标准程序块等。系统管理程序系统管理程序用于运

26、行管理、存储空间分配管理和系统的自检，用于运行管理、存储空间分配管理和系统的自检，控制整个系统的运行；控制整个系统的运行；用户指令解释程序用户指令解释程序是把应用程序（梯形图）的输入翻译成机器能是把应用程序（梯形图）的输入翻译成机器能够识别的机器语言；够识别的机器语言；专用标准程序模块专用标准程序模块是由许多独立的程序块组成，各自能完成不同是由许多独立的程序块组成，各自能完成不同的功能。的功能。系统程序由系统程序由PLC生产厂家提供，并固化在生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能中，用户不能直接读写。直接读写。一、可编程序控制器的系统软件一、可编程序控制器的系统软件第第2 2节节 可编程

27、控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第26页页二、二、可编程序控制器的应用软件可编程序控制器的应用软件1、应用软件、应用软件 是用户为达到某种控制目的，采用是用户为达到某种控制目的，采用PLC厂家提供的厂家提供的编程语言自主编制的程序。编程语言自主编制的程序。使用使用PLC实现某种控制目的，用存储在计算机中的实现某种控制目的，用存储在计算机中的程序实现控制功能，就是人们所指的存储逻辑。程序实现控制功能，就是人们所指的存储逻辑。应用程序是一定控制功能的表述。同一台应用程序是一定控制功能的表述。同一台PLC用于用于不同的控制目的时就需要编制不同的应用软件。

28、不同的控制目的时就需要编制不同的应用软件。用户软件存入用户软件存入PLC后如需改变控制目的可多次改写。后如需改变控制目的可多次改写。2、继电接触器与、继电接触器与PLC控制方案的比较控制方案的比较第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第27页页例例1 1 用继电接触器实现电动机启停控制用继电接触器实现电动机启停控制QSFRFUKMM3 工作原理工作原理工作原理工作原理:合刀开关合刀开关QS按按SB1 KM线圈线圈得电得电按按SB2 KM线圈线圈失电失电M3M3 KM辅助触头闭合辅助触头闭合自自锁锁 KM主触头闭合主触头闭合 M运转运

29、转 KM辅助触头解除辅助触头解除自自锁锁 KM主触头断开主触头断开 M停转停转KMSB1KMSB2FR主电路主电路控制电路控制电路第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第28页页QSFRFUKMM3M3M3 KMFRX0X1COMCOMY0COM1COM1Y0X0Y0 220 VSB1SB2PLCX1例例2 2 用用PLCPLC实现电动机启停控制实现电动机启停控制主电路主电路控制电路控制电路用户程序用户程序第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第29页页二、二、可编程控制

30、器的应用软件可编程控制器的应用软件 （1 1）梯形图梯形图（Ladder diagramLadder diagram）3 3、应用软件编程语言表达方式、应用软件编程语言表达方式梯形图语言是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电接触器控制电路演变过来的。梯形图与继电-接触器控制系统的电路图很相似，其中的编程元件沿用了“继电器”名称。梯形图的基本结构主母线副母线触点编程线圈（）节点（）第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第30页页1.编程元件：用户使用的每一个输入、输出端子及内部的存贮单元称为元件。元

31、件数量由监控程序规定，它的多少决定PLC整个系统的规模及数据处理能力。梯形图的几点说明梯形图的几点说明第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第31页页2.梯形图自上而下,从左向右排列3.梯形图中的继电器不是物理继电器,是变量存储器中的位触发器4.梯形图中的某个继电器只能出现一次5.梯形图是PLC的形象化编程6.输入继电器用于接PLC的外部输入信号.梯形图中只出现输入继电器的触点而无其线圈.7.输出继电器PLC的输出控制,不能直接驱动现场执行部件的内部继电器不能做输出控制用,只是一些逻辑运算用中间存储单元的状态.梯形图的几点说明梯形图

32、的几点说明第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第32页页 语句表类似于计算机汇编语言的形式，用指令的助记符来进行编程。它通过编程器按照语句表的语句顺序逐条写入PLC并可直接运行。语句表的指令助记符比较直观易懂，编程也简单，便于工程人员掌握，因此得到广泛的应用。每条语句CPU一个操作指令指令语句:操作码+操作数 操作码:指示CPU完成的某种操作-编程指令，包括逻辑运算,算术、定时、计数、移位、传递等 操作数：给出的是操作码指定的某种操作对象或执行操作所需的数据，通常是编程元件的编号或常数。LD X000OR X002ANI X001

33、OUT Y000LD X002OUT Y001（2 2）指令表指令表 （Instruction listInstruction list）第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第33页页(3(3）顺序功能图顺序功能图（Sequential function chartSequential function chart）顺序功能图常）顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EX

34、IT第第2节第节第34页页二、二、可编程控制器的应用软件可编程控制器的应用软件（4 4）功功能能块块图图（Function Function block block diagramdiagram）功功能能块块图图是是一一种种类类似似于于数数字字逻逻辑辑电电路路的的编编程程语语言言，熟熟悉悉数数字字电电路路的的人人比比较较容容易易掌掌握握。该该编编程程语语言言用用类类似似与与门门、或或门门的的方方框框来来表表示示逻逻辑辑运运算算关关系系，方方框框的的左左侧侧为为逻逻辑辑运运算算的的输输入入变变量量，右右侧侧为为输输出出变变量量，输输入入端端、输输出出端端的的小小圆圆点点表表示示“非非”运运算算，

35、信信号号自自左左向向右右流流动动。就就像像电电路路图图一一样，它们被样，它们被“导线导线”连接在一起，如下图所示。连接在一起，如下图所示。第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第35页页二、二、可编程控制器的应用软件可编程控制器的应用软件（5 5）结结构构文文本本（Structured Structured texttext）随随着着PLCPLC技技术术的的飞飞速速发发展展，如如果果许许多多高高级级功功能能还还使使用用梯梯形形图图来来表表示示，会会很很不不方方便便。为为了了增增强强PLCPLC的的数数学学运运算算、数数据据处处理理、

36、图图表表显显示示、报报表表打打印印等等功功能能，方方便便用用户户的的使使用用，许许多多大大中中型型PLCPLC都都配配备备了了PASCALPASCAL、BASICBASIC、C C等等高高级级编编程程语语言言。这这种种编编程程方方式式叫叫结结构构文文本本。与与梯梯形形图图相相比比，结结构构文文本本有有两两个个很很大大的的优优点点，其其一一是是能能实实现现复复杂杂的的数数学学运运算算，其其二二是是非非常常简简洁洁和和紧紧凑凑，用用结结构构文文本本编编制制极极其其复复杂杂的的数数学学运运算算程程序序可可能能只只占占一页纸。结构文本用来编制逻辑运算程序也很容易。一页纸。结构文本用来编制逻辑运算程序也

37、很容易。第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第36页页 PLC PLC 可看成是由各种功能元器件（可看成是由各种功能元器件（软元件软元件）组成的工业控制器。）组成的工业控制器。利用编程语言，按照一定的逻辑关系对这些软元件进行编程（利用编程语言，按照一定的逻辑关系对这些软元件进行编程（调用调用），），就可实现某种控制要求。就可实现某种控制要求。PLC PLC 的编程软元件实质上是存储器单元的编程软元件实质上是存储器单元，每个单元都有惟一的地，每个单元都有惟一的地址。址。在系统软件的安排下，不同的软元件具有不同的功能在系统软件的安排下

38、，不同的软元件具有不同的功能。编程元件的编号规则：编程元件的编号规则：以英文字母开头字母表示编程元件的的功能后跟数字。以英文字母开头字母表示编程元件的的功能后跟数字。三、三、三、三、可编程控制器的编程元件可编程控制器的编程元件可编程控制器的编程元件可编程控制器的编程元件第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第37页页四、可编程序控制器的编程软件四、可编程序控制器的编程软件三菱三菱SWOPC-FXGPSWOPC-FXGPWIN-CWIN-C编程软件是用于编程软件是用于FXFX系列系列PLCPLC的的编程软件。编程软件。第第2 2节节

39、可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第38页页2.3 2.3 2.3 2.3 可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理一、一、扫描工作方式扫描工作方式二、二、程序执行过程程序执行过程三、三、输入输出的处理规则输入输出的处理规则四、四、信息刷新方式信息刷新方式五、五、输入输出滞后时间输入输出滞后时间 第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第39页页一、扫描工作方式一、扫描工作方式一、扫描工作方式一、扫描工作方式扫描：扫描：从从0000000

40、0号存贮地址开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存贮号存贮地址开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存贮地址号递增的方向顺序逐条扫描用户程序直到程序结束。地址号递增的方向顺序逐条扫描用户程序直到程序结束。完成一次扫描程序后，再从头开始扫描，并周而复始地重复。完成一次扫描程序后，再从头开始扫描，并周而复始地重复。一一个循环扫描过程称为扫描周期。个循环扫描过程称为扫描周期。扫描过程分为三个阶段进行：即输扫描过程分为三个阶段进行：即输入采样（输入处理）阶段，程序执行（程序处理）阶段，输出刷新入采样（输入处理）阶段，程序执行（程序处理）阶段，输出刷新（输出处理）阶段。（输出处理）阶段。输入采样输入采样程

41、序执行程序执行输出刷新输出刷新第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第40页页输入采样输入采样程序执行程序执行输出处理输出处理一个扫描周期一个扫描周期Y0Y1Yn输输入入映映像像寄寄存存器器采样采样元元件件映映像像寄寄存存器器写写写写读读X0Y0Y0M0输输出出锁锁存存电电路路输输出出端端子子输输入入端端子子二、二、二、二、程序执行过程程序执行过程程序执行过程程序执行过程读读图图11 11 PLCPLC的工作过程的工作过程X0X1Xn刷新刷新第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第

42、2节第节第41页页输入采样阶段：输入采样阶段：PLCPLC以以扫扫描描方方式式按按顺顺序序将将所所有有输输入入端端的的输输入入信信号号状状态态（开开或或关关、即即ON或或OFF、“1”或或“0”）读读入入到到输输入入映映像像寄寄存存器器中中寄存起来，称为对输入信号的寄存起来，称为对输入信号的采样采样，或称，或称输入刷新输入刷新。接接着着转转入入程程序序执执行行阶阶段段，在在程程序序执执行行期期间间，即即使使输输入入状状态态变变化化，输输入入映映像像寄寄存存器器的的内内容容也也不不会会改改变变。输输入入状状态态的的变变化化只只能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重新读入。能在下一个工作周期的输入

43、采样阶段才被重新读入。二、二、二、二、程序执行过程程序执行过程程序执行过程程序执行过程第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第42页页二、二、二、二、程序执行过程程序执行过程程序执行过程程序执行过程程序执行阶段：程序执行阶段：程序执行阶段，程序执行阶段，PLCPLC对程序按顺序进行扫描；对程序按顺序进行扫描；如果程序用梯形图表示，则总是按先左后右、先上后下的顺序进行扫如果程序用梯形图表示，则总是按先左后右、先上后下的顺序进行扫描；描；每扫描到一条指令时，所需要的输入元件状态或其它元件的状态分别每扫描到一条指令时，所需要的输入元件状态

44、或其它元件的状态分别由输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出，而将执行结果写入到由输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出，而将执行结果写入到元件映像寄存器中；元件映像寄存器中；元件映像寄存器中寄存的内容，随程序执行的进程而动态变化元件映像寄存器中寄存的内容，随程序执行的进程而动态变化。第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第43页页 输出刷新阶段：输出刷新阶段：程序执行完后，进入输出刷新阶段。此时，将元件映像寄存器中所有程序执行完后，进入输出刷新阶段。此时，将元件映像寄存器中所有输出继电器的状态转存到输出锁存寄存器，再去驱动用户输出设备

45、（负载）输出继电器的状态转存到输出锁存寄存器，再去驱动用户输出设备（负载），这就是，这就是PLCPLC的实际输出。的实际输出。扫描周期：扫描周期：PLC重复执行上述三个过程，每重复一次的时间就是一个工作周期重复执行上述三个过程，每重复一次的时间就是一个工作周期（或扫描周期）。工作周期的长短与程序的长短、指令的种类和（或扫描周期）。工作周期的长短与程序的长短、指令的种类和CPU执执行的速度有关。一个扫描过程中，执行指令程序的时间占了绝大部分。行的速度有关。一个扫描过程中，执行指令程序的时间占了绝大部分。PLC在每次扫描中，对输入信号采样一次，对输出信号刷新一次。这在每次扫描中，对输入信号采样一次

46、，对输出信号刷新一次。这就保证了就保证了PLC在执行程序阶段，输入映像寄存器和输出锁存寄存器的内容在执行程序阶段，输入映像寄存器和输出锁存寄存器的内容或数据保持不变。或数据保持不变。二、二、二、二、程序执行过程程序执行过程程序执行过程程序执行过程第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第44页页 扫描工作方式的特点：扫描工作方式的特点：简单直观，简化了程序的设计，并为简单直观，简化了程序的设计，并为PLC的可靠运行提供了的可靠运行提供了保证；保证；所扫描到的指令被执行后，其结果马上就可以被将要扫描所扫描到的指令被执行后，其结果马上就可

47、以被将要扫描到的指令所利用；到的指令所利用；系统监视定时器系统监视定时器WDT可可监视每次扫描的时间，并在每个扫监视每次扫描的时间，并在每个扫描周期内都要对描周期内都要对WDT进行复位操作。如果系统的硬件或用进行复位操作。如果系统的硬件或用户软件发生了故障，户软件发生了故障，WDT就会就会超时自动报警，并停止超时自动报警，并停止PLCPLC的的运行，从而避免了程序进入死循环的故障。运行，从而避免了程序进入死循环的故障。二、二、二、二、程序执行过程程序执行过程程序执行过程程序执行过程第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第45页页三、

48、三、三、三、输入输出的处理规则输入输出的处理规则输入输出的处理规则输入输出的处理规则输入映像寄存器的数据，取决于输入端子在输入采样阶段所刷新输入映像寄存器的数据，取决于输入端子在输入采样阶段所刷新的状态；的状态；输出映像寄存器的状态，由程序中输出指令的执行结果决定；输出映像寄存器的状态，由程序中输出指令的执行结果决定；输出锁存寄存器中的数据，由上一个工作周期输出刷新阶段存入输出锁存寄存器中的数据，由上一个工作周期输出刷新阶段存入到输出锁存电路中的数据来确定；到输出锁存电路中的数据来确定；输出端子的输出状态，由输出锁存寄存器中的数据来确定；输出端子的输出状态，由输出锁存寄存器中的数据来确定；程序

49、执行中所需的输入、输出状态（数据），从输入映像寄存器程序执行中所需的输入、输出状态（数据），从输入映像寄存器或输出映像寄存器中读出。或输出映像寄存器中读出。第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第46页页四、四、四、四、信息刷新方式信息刷新方式信息刷新方式信息刷新方式 信信息息刷刷新新的的方方式式有有多多种种。一一般般来来说说，输输入入刷刷新新是是在在输输入入采采样样阶段进行，输出刷新是在输出采样阶段进行。阶段进行，输出刷新是在输出采样阶段进行。有有的的PLC其其信信息息刷刷新新的的方方式式则则与与上上述述不不同同，输输入入刷刷新新

50、除除了了在在输输入入采采样样阶阶段段进进行行外外，在在程程序序执执行行阶阶段段每每隔隔一一定定时时间间还还要要刷刷新新一一次次。同同样样，输输出出刷刷新新除除了了在在输输出出处处理理阶阶段段进进行行外外，在在程程序序执执行行阶阶段段，凡凡是是程程序序中中有有输输出出指指令令的的地地方方，该该指指令令执执行行后后又又立立即即进进行行一一次次输输出出刷刷新新。这这种种形形式式的的PLC尤尤其其适适合合于于输输入入输输出出要要求求快快速速响响应应的场合。的场合。第第2 2节节 可编程控制器的硬件构成及工作原理可编程控制器的硬件构成及工作原理EXIT第第2节第节第47页页五、五、五、五、输入输出滞后时