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1、 Slide 1第07讲-PLC的结构组成及工作原理1-结构组成 Slide 2可编程控制器组成可编程控制器组成硬件硬件编程器编程器编程器编程器电源电源电源电源CPUCPUCPUCPU存储器存储器存储器存储器I/OI/OI/OI/O口口口口软件软件系统程序系统程序用户程序用户程序PLCPLCPLCPLC 5 Slide 3 5.1 5.1 PLCPLC的硬件系统结构组成的硬件系统结构组成外部设备外部设备现场用户输出设备现场用户输出设备微处理器（微处理器（CPU）运算器运算器控制器控制器输输出出部部件件输输入入部部件件系系统统存存储储器器用用户户存存储储器器I/O扩扩展展接接口口通通讯讯及及编编
2、程程接接口口编程设备编程设备计算机计算机打印机等打印机等传感器传感器按钮、开关按钮、开关现场信号现场信号电磁阀电磁阀中间继电器中间继电器执行器执行器现场用户输入设备现场用户输入设备扩展设备扩展设备扩展单元扩展单元通讯模块通讯模块功能模块功能模块电源变换器电源变换器220V市电市电PLC基本单元基本单元PLC系统结构示意图系统结构示意图 Slide 4CPU开关量I/O接口RAM、ROM 模拟量I/O接口EPROM/E2ROM通迅接口编程器电源 PLC组成的原理框图PLCPLC由由由由5 5 5 5个主要部件组成：个主要部件组成：个主要部件组成：个主要部件组成：CPU CPU 存储器存储器 I/
3、O I/O部分部分 编程器编程器 电源电源 5.1 PLCPLC主要部件主要部件主要部件主要部件 Slide 5v微处理器（微处理器（CPU）接收并存储用户程序和数据；接收并存储用户程序和数据；诊断电源、诊断电源、PLCPLC工作状态及编程的语法错误；工作状态及编程的语法错误；接收输入信号，送入数据寄存器并保存；接收输入信号，送入数据寄存器并保存；运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户 程序的各种操作；程序的各种操作；将用户程序的执行结果送至输出端。将用户程序的执行结果送至输出端。PLC主要部件主要部件：微处理器（微处理器（CPU）5.1 Sl
4、ide 6v系统存储器系统存储器系统程序存储器系统程序存储器+系统数据存储器系统数据存储器存放系统工作程序（监控程序）；存放系统工作程序（监控程序）；存放模块化应用功能子程序；存放模块化应用功能子程序；存放命令解释程序；存放命令解释程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放存储系统参数。存放存储系统参数。v用户存储器用户存储器RAM/EPROM/E2PROM存放用户工作程序；存放用户工作程序；存放工作数据。存放工作数据。PLC主要部件：主要部件：存储器存储器 5.1 Slide 7v输入单元输入单元带光电隔离电路带光电隔离电路多种辅助电源类型：多种辅助电源类型：AC
5、AC电源电源DC24VDC24V输入输入 DC DC电源电源DC24VDC24V输入输入 DC DC电源电源DC12VDC12V输入输入接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收传感器输出信号。接收传感器输出信号。PLC主要部件：主要部件：输入单元输入单元 5.1 Slide 8注意：光电耦合器的作用注意：光电耦合器的作用u实现现场与PLC主机的电气隔离，以提高抗干扰性。u避免外部强电侵人主机而损坏主机。u
6、电平变换，光电耦合器将现场各种开关信号变换成 PLC主机要求的标准逻辑电平。5.1 Slide 9PLC 输入接口电路输入接口电路 5.1 Slide 10v输出单元输出单元带光电隔离器及滤波器带光电隔离器及滤波器多种输出方式多种输出方式：晶体管：晶体管 晶闸管晶闸管 继电器继电器驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动非频繁动作的交驱动非频繁动作的交/直流负载（继电器输出单元）；直流负载（继电器输出单元）；驱动频繁动作的交驱动频繁动作的交/直流负载（晶闸管输出单元）。直流负载（晶闸管输出单元）。PLC主要部件：主要部件：输出单元输出单元 5.1 Slide 11v
7、通讯及编程接口通讯及编程接口采用采用RS-485RS-485或或RS-422RS-422串行总线串行总线连接专用编程器连接专用编程器；连接个人电脑（连接个人电脑（PCPC），实现编程及在线监控；），实现编程及在线监控；连接工控机，实现编程及在线监控；连接工控机，实现编程及在线监控；连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯；连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯；连接打印机等计算机外设。连接打印机等计算机外设。PLC主要部件：主要部件：通讯及编程接口通讯及编程接口 5.1 Slide 12vI/OI/O扩展接口扩展接口采用并行通讯方式采用并行通讯方式扩展扩展I/OI/O模块模块；扩展位置控
8、制模块；扩展位置控制模块；扩展通讯模块；扩展通讯模块；扩展模拟量控制模块。扩展模拟量控制模块。PLC主要部件：主要部件：I/O扩展接口扩展接口 5.1 Slide 13 5.15.1 PLC的的硬件结构组成硬件结构组成 PLC由三个基本部分组成：由三个基本部分组成：输入部分输入部分输入部分输入部分、逻辑处理部分逻辑处理部分逻辑处理部分逻辑处理部分、输出部分输出部分输出部分输出部分。基本结构示意图如图基本结构示意图如图5-1所示。所示。PLC的基本组成框图输入部分输入部分输入部分输入部分输出部分输出部分输出部分输出部分 Slide 14输入部分：输入部分：是指各类按钮、行程开关、传感器等接口电路
9、，它收集并保存是指各类按钮、行程开关、传感器等接口电路，它收集并保存来自被控对象的各种开关量、模拟量信息和来自操作台的命令信息等。来自被控对象的各种开关量、模拟量信息和来自操作台的命令信息等。逻辑处理部分：逻辑处理部分：用于处理输入部分取得的信息，按一定的逻辑关系进行运用于处理输入部分取得的信息，按一定的逻辑关系进行运算，并把运算结果以某种形式输出。算，并把运算结果以某种形式输出。输出部分：输出部分：是指驱动各种电磁线圈、交是指驱动各种电磁线圈、交/直流接触器、信号指示灯等执行元直流接触器、信号指示灯等执行元件的接口电路，它向被控对象提供动作信息。件的接口电路，它向被控对象提供动作信息。为了使
10、用方便，为了使用方便，为了使用方便，为了使用方便，PLCPLC还常配套有编程器等外部设备，它们可以通过总线或标还常配套有编程器等外部设备，它们可以通过总线或标还常配套有编程器等外部设备，它们可以通过总线或标还常配套有编程器等外部设备，它们可以通过总线或标准接口与准接口与准接口与准接口与PLCPLC连接。连接。连接。连接。不同厂家、不同类型的不同厂家、不同类型的PLC指令系统的指令符号、指令内容、指令条数也不指令系统的指令符号、指令内容、指令条数也不同同；关于；关于软器件和软器件和I/O口的相应规定也不一样口的相应规定也不一样。虽然。虽然PLC方方面面都有很多方方面面都有很多不同，但是这种装置都
11、称为可编程序控制器，它们在基本内涵上一定同多异不同，但是这种装置都称为可编程序控制器，它们在基本内涵上一定同多异少。少。PLCPLC的硬件系统结构组成的硬件系统结构组成 5.1 Slide 155.25.2 PLC软件系统组成软件系统组成系统监控程序系统监控程序 运行管理运行管理 生成用户元件生成用户元件系统内部自检系统内部自检管理程序管理程序 解释程序解释程序标准程序模块、系统调用标准程序模块、系统调用用户程序用户程序自动化系统控制程序自动化系统控制程序数据表格数据表格软件系统软件系统一、软件组成一、软件组成 Slide 16u梯形图梯形图梯形图梯形图(LAD)(LAD)u语句表语句表语句表
12、语句表（STLSTL）u功能块图功能块图功能块图功能块图(FBD)(FBD)u顺序功能表图（顺序功能表图（顺序功能表图（顺序功能表图（SFCSFC）u高级语言高级语言高级语言高级语言二、二、PLC的编程语言的编程语言5.2PLC编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列的不同系列的PLC产品采用的编程语言的表达方式也产品采用的编程语言的表达方式也不相同不相同。IEC61131-3 Slide 17 梯形图语言是在传统电气控制系统中常用的梯形图语言是在传统电气控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变接触器、继电器等图形表达符号的基础上
13、演变而来的。它与电气控制线路图相似，继承了传而来的。它与电气控制线路图相似，继承了传统电气控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算统电气控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，具有形象、直观、实用方式和输入输出形式，具有形象、直观、实用的特点。的特点。因此，这种编程语言为广大电气技术人员因此，这种编程语言为广大电气技术人员所熟知，是应用最广泛的所熟知，是应用最广泛的PLC的编程语言，是的编程语言，是PLC的第一编程语言。的第一编程语言。1.梯形图语言梯形图语言(LAD)5.2二、二、PLC的编程语言的编程语言 Slide 18 从图中可看出，与电气从图中可看出，与电气接线图表示思想是一
14、致接线图表示思想是一致的，具体表达方式有一的，具体表达方式有一定区别。定区别。PLC的梯形图使用的是的梯形图使用的是内部继电器、定时计内部继电器、定时计数器等，都是由软件来数器等，都是由软件来实现，使用方便，修改实现，使用方便，修改灵活，是电气控制线路灵活，是电气控制线路硬接线无法比拟的。硬接线无法比拟的。1.梯形图语言梯形图语言(LAD)5.2二、二、PLC的编程语言的编程语言 Slide 19这种编程语言是一种与汇编语言这种编程语言是一种与汇编语言类似的助记符编程表达方式。类似的助记符编程表达方式。STL适合于熟悉适合于熟悉PLC和逻辑编程和逻辑编程的有经验的程序员的有经验的程序员虽然各个
15、虽然各个PLC生产厂家的语句表生产厂家的语句表形式不尽相同形式不尽相同，但，但基本功能相差基本功能相差无几无几。2.语句表语言（语句表语言（STL）5.2二、二、PLC的编程语言的编程语言 Slide 20 这是一种建立在布尔表达式之上的这是一种建立在布尔表达式之上的图形语言。实质上是一种将逻辑表达式图形语言。实质上是一种将逻辑表达式用类似于用类似于“与与”、“或或”、“非非”等逻等逻辑电路结构图表达出来的图形编程语言。辑电路结构图表达出来的图形编程语言。它没有梯形图的触点和线圈，但是它没有梯形图的触点和线圈，但是有与之等价的指令（盒指令），程序逻有与之等价的指令（盒指令），程序逻辑由盒指令盒
16、指令之间的连接决定。辑由盒指令盒指令之间的连接决定。3.功能块图功能块图(FBD)5.2二、二、PLC的编程语言的编程语言 Slide 21 功能表图功能表图语言是一种较新的编程方语言是一种较新的编程方法，又称状态转移图语言。它将一个完法，又称状态转移图语言。它将一个完整的控制过程分为若干阶段，各阶段具整的控制过程分为若干阶段，各阶段具有不同的动作，阶段间有一定的转换条有不同的动作，阶段间有一定的转换条件，转换条件满足就实现阶段转移，上件，转换条件满足就实现阶段转移，上一阶段动作结束，下一阶段动作开始。一阶段动作结束，下一阶段动作开始。是用功能表图的方式来表达一个控制过是用功能表图的方式来表达
17、一个控制过程，对于程，对于顺序控制系统特别适用顺序控制系统特别适用。4.顺序功能表图（顺序功能表图（SFC）5.2二、二、PLC的编程语言的编程语言 Slide 22随着随着PLC技术的发展，为了增强技术的发展，为了增强PLC的运算、数的运算、数据处理及通信等功能，以上编程语言无法很好地据处理及通信等功能，以上编程语言无法很好地满足要求。满足要求。近年来推出的近年来推出的PLC，尤其是大型，尤其是大型PLC，都可用高，都可用高级语言进行编程。级语言进行编程。采用高级语言后，用户可以像采用高级语言后，用户可以像使用普通微型计算机一样操作使用普通微型计算机一样操作PLC，使，使PLC的各的各种功能
18、得到更好的发挥。种功能得到更好的发挥。5.高级语言高级语言5.2二、二、PLC的编程语言的编程语言 Slide 23 IEC（国际电工委员会）推出了一个有关（国际电工委员会）推出了一个有关PLC编程方面的轮廓性标准。这个标准鼓励不同的编程方面的轮廓性标准。这个标准鼓励不同的PLC厂商向用户提供与厂商向用户提供与IEC指令集指令集的表示和操的表示和操作一致的指令。作一致的指令。IEC61131-3指令集指令集是不同是不同PLC厂商的指令标准。厂商的指令标准。5.2IEC61131-3指令集指令集二、二、PLC的编程语言的编程语言 Slide 24PLC的工作原理的工作原理PLC的主要的主要技术技
19、术指标指标5.35.3 PLC的工作原理及技术指标的工作原理及技术指标5 Slide 25一、一、PLC的工作原理的工作原理5.3 S7-200 CPU连续执行用户程序，任务的循环序列称为扫描连续执行用户程序，任务的循环序列称为扫描STOPSTOP模式：不运行模式：不运行用户程序用户程序S7-200 CPUS7-200 CPU有两个操作模式有两个操作模式RUNRUN模式：运行模式：运行用户程序用户程序CPUCPU的扫描周期包含：的扫描周期包含：读输入读输入执行程序执行程序处理通讯请求处理通讯请求执行执行CPU自诊断测试自诊断测试写输出写输出 Slide 26Cycle of the S7 20
20、0 CPU(1)Program executionCommunica-tion handlingSelf-diagnosticson CPUReaddig.inputsWritedig.outputsStart:5.3 Slide 27Cycle of the S7 200 CPU(2)Read inputsCyclical updating of the digital inputs in the process image of inputs(the PII has 8-bit sections,bits which are not used are initialized to zero
21、)Analog inputs are read by direct I/O access without storage in process image.Program executionExecution of all operations Additional direct access to I/Os also possible in the interrupt section of the programCommunication handlingIn this part of the cycle,the CPU processes all messages received fro
22、m the interfaces.5.3 Slide 28Cycle of the S7 200 CPU(3)Self-diagnostics on CPUDuring this part of the cycle,the CPU checks the firmware,the program memory and the status of the expansion modules.Write outputsThe process image of the digital outputs(PIQ)is automatically output to the I/Os at the end
23、of the cycle(the PIQ has 8-bit sections,bits which are not used can be used as internal bit memories).Analog outputs are updated by direct I/O access.5.3 Slide 29一、一、PLC的工作原理的工作原理 PLC的运行方式 理解PLC的运行过程（和继电器系统比较）5.3 Slide 30形象理解形象理解PLCPLC的工作原理典型例子的工作原理典型例子5.3一、一、一、一、PLC PLC的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 Slide 31
24、一、一、PLC的工作原理的工作原理建立建立I/OI/O映像区映像区输入点总有输入映象区的某一位输入点总有输入映象区的某一位与之相对应与之相对应 I/O映象区的大小与系统控制的映象区的大小与系统控制的规模有关规模有关 PLC工作时，将采集到的工作时，将采集到的输入信号状态输入信号状态存放在存放在输入映象区输入映象区对对应的位上；将应的位上；将运算的结果运算的结果存放到存放到输出映象区输出映象区对应的位上。对应的位上。PLC在执行用户程序时所需在执行用户程序时所需“输入继电器输入继电器”、“输出继电器输出继电器”的数据取用于的数据取用于I/O映象区，而不直接与外部设备发生关系映象区，而不直接与外部
25、设备发生关系。5.3 Slide 32理解理解理解理解PLCPLC的工作原理典型例子的工作原理典型例子的工作原理典型例子的工作原理典型例子5.3一、一、一、一、PLC PLC的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 启动排水的操作面板开关状态加到其它的输入状态上。启动排水的操作面板开关状态加到其它的输入状态上。这些状态的计算决定了输出的状态，由输出驱动关闭排这些状态的计算决定了输出的状态，由输出驱动关闭排水的阀门。水的阀门。CPU读输入状态CPU中存储的程序利用这些输入执行控制逻辑。当程序运行时，CPU刷新有关数据。CPU把数据写到输出CPU连续地扫描程序，读写数据。连续地扫描程序，读写数据。
26、Slide 33FPLC的工作方式PLC的工作按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。工作过程 上电处理扫描过程出错处理5.3一、一、一、一、PLC PLC的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 Slide 34形象理解形象理解PLCPLC的工作方式的工作方式5.3一、一、一、一、PLC PLC的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 Slide 35PLC工作过程工作过程定期检查用户程序存储器、定期检查用户程序存储器、I/O单元的连接、单元的连接、I/O总线是否正常，定期复位监控定时器总线是否正常，定期复位监控定时器WDTPLC之间以及之间以及PLC与与PC之间；之间；PLC
27、与其他带与其他带微处理器的智能装置通信微处理器的智能装置通信编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印机编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印机 以扫描的方式按顺序逐句扫描处理，运算结果存以扫描的方式按顺序逐句扫描处理，运算结果存入输出映象区对应位中入输出映象区对应位中 扫描的方式输入信号的状态存入输入映象区；扫描的方式输入信号的状态存入输入映象区；结果存入输出映象区，直至传送到外部被控设结果存入输出映象区，直至传送到外部被控设备。备。清除内部继电器区，复位定时器等，并进行自诊清除内部继电器区，复位定时器等，并进行自诊断，对电源、断，对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进内部电路、用户程序的语法
28、进行检查。行检查。开机开机内部处理内部处理通信服务通信服务输入刷新输入刷新程序执行程序执行输出刷新输出刷新5.3 Slide 36执行OB1中的程序(循环执行)事件(日期时间中断、硬件中断等)调用其他 OB，FB，FC输出模块A I 0.1A I 0.2=Q8.0块OB 1循环监视时间的开始启动块(OB 100)上电后执行一次从模块读信号状态，并保存到过程映象区(PII)把过程映象输出表(PIQ)写到输出模块CPU 循环循环输入模块PLC的的工作过程流程图工作过程流程图5.3 Slide 37用户程序的循环扫描过程用户程序的循环扫描过程信号传递过程信号传递过程(从输入到输出从输入到输出)输输输
29、输入入入入端端端端输输输输入入入入电电电电路路路路输输输输入入入入映映映映像像像像寄寄寄寄存存存存器器器器a.输入刷新阶段-CPU从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输入映像寄存器；X0X1b.b.b.b.程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段-CPU CPU从输入映像寄存器和元从输入映像寄存器和元从输入映像寄存器和元从输入映像寄存器和元 件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据 此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映
30、此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映 像寄存器中；像寄存器中；像寄存器中；像寄存器中；c.c.c.c.紧接着的输出刷新阶段紧接着的输出刷新阶段紧接着的输出刷新阶段紧接着的输出刷新阶段-将输出映像寄存将输出映像寄存将输出映像寄存将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递输出端子，从而控制外接器件动作。传递输出端子，从而控制外接器件动作。传递输出端子，从而控制外接器件动作。传递输出端子，从而控制外接器件动作。X0Y0Y0Y1元元
31、元元件件件件映映映映像像像像寄寄寄寄存存存存器器器器读读写写输输输输出出出出锁锁锁锁存存存存器器器器输输输输出出出出电电电电路路路路输输输输出出出出端端端端Y0Y1读读写写5.3 Slide 38PLC扫描过程的中心内容扫描过程的中心内容输入采样阶段输入采样阶段程序执行阶段程序执行阶段输出刷新阶段输出刷新阶段5.3一、一、一、一、PLC PLC的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 Slide 39PLC的扫描工作过程的进一步描述的扫描工作过程的进一步描述PLC主要的方式是周期扫描方式。主要的方式是周期扫描方式。可以细分成下面几个过程。可以细分成下面几个过程。5.3一、一、一、一、PLC P
32、LC的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 Slide 40上电处理过程上电处理过程 PLC PLC上电后，要进行上电的初始化处理。上电后，要进行上电的初始化处理。占用的时间为占用的时间为T0。共同处理过程共同处理过程 共共同同处处理理的的主主要要任任务务是是复复位位监监视视计计时时器器、检检查查I/O总总线线、检检查查扫扫描描周周期期、检检查查程程序序存存储储器器。该该过过程占用时间为程占用时间为T1。通讯服务过程通讯服务过程 当当PLCPLC和和微微机机构构成成通通讯讯网网络络或或由由PLCPLC构构成成网网络络时时，需要有通讯服务过程。该过程占用的时间为需要有通讯服务过程。该过程占用的
33、时间为T2。外设服务过程外设服务过程 当当PLCPLC接接有有外外部部设设备备如如编编程程器器、打打印印机机等等，则则需需要进行外设服务过程。该过程占用的时间为要进行外设服务过程。该过程占用的时间为T3。PLC的扫描工作过程的进一步描述（续）的扫描工作过程的进一步描述（续）5.3一、一、一、一、PLC PLC的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 Slide 41输入刷新过程输入刷新过程 输输入入信信号号刷刷新新为为输输入入处处理理过过程程。该该过过程程占占用用时时间间为为T4，和和PLCPLC所带的输入模块的种类和点数多少有关所带的输入模块的种类和点数多少有关程序执行过程程序执行过程 该该
34、过过程程用用于于执执行行用用户户程程序序。从从输输入入映映像像区区读读入入输输入入信信息息，根根据据用用户户程程序序进进行行运运算算操操作作，并并向向输输出出映映像像区区送送出出控控制制信信息息。该该过过程程占占用用的的时时间间为为T5。显显然然T5T5和和PLCPLC速度、用户程序长短及指令种类有关。速度、用户程序长短及指令种类有关。输出刷新过程输出刷新过程 输输出出信信号号刷刷新新为为输输出出处处理理过过程程。该该过过程程占占用用时时间间为为T6和和PLCPLC所带的输出模块的种类和点数多少有关。所带的输出模块的种类和点数多少有关。PLCPLC的扫描周期的扫描周期 TS=T1+T2+T3+
35、T4+T5+T6PLC的扫描工作过程的进一步描述（续）的扫描工作过程的进一步描述（续）5.3一、一、一、一、PLC PLC的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 Slide 42I/O滞后现象的原因滞后现象的原因 输入滤波器有时间常数输入滤波器有时间常数 输出继电器有机械滞后输出继电器有机械滞后 PC循环操作时，进行公共处理、循环操作时，进行公共处理、I/O刷新刷新 和执行用户程序等产生扫描周期和执行用户程序等产生扫描周期 程序语句的安排，也影响响应时间程序语句的安排，也影响响应时间5.3 Slide 43关于关于PLC的时间滞后问题的时间滞后问题 PLC对输入和输出信号的响应是有延时的，对
36、输入和输出信号的响应是有延时的，这就是滞后现象。为了确保这就是滞后现象。为了确保PLC在任何情况下在任何情况下都能正常无误地工作，一般情况下，输入信号都能正常无误地工作，一般情况下，输入信号的脉冲宽度至少必须大于一个扫描周期的脉冲宽度至少必须大于一个扫描周期TS。5.3 还应该注意一个问题是输出信号的状态是在输还应该注意一个问题是输出信号的状态是在输出刷新时才送出的。因此在一个程序中若给一出刷新时才送出的。因此在一个程序中若给一个输出端多次赋值时，只有最后一次赋的值有个输出端多次赋值时，只有最后一次赋的值有效。效。Slide 44PLCPLC输入输出响应时间输入输出响应时间说明说明:输入信号在
37、第一个扫描周期的输入采样阶段之后才出现，故在第一个扫输入信号在第一个扫描周期的输入采样阶段之后才出现，故在第一个扫描周期内，各映像寄存器的均为描周期内，各映像寄存器的均为“0”状态，使状态，使Y0、Y1、Y2输出端的状态为输出端的状态为OFF（“0”）状态）状态Y1Y0X0Y1Y0Y2输入信号输入信号X0Y1Y2Y0输入采样输入采样 程序执行程序执行 输出处理输出处理出现信号出现信号第一周期第一周期说明说明:在第二个扫描周期的输入采样阶段，输入继电器在第二个扫描周期的输入采样阶段，输入继电器X0的状态为的状态为ON（“1”）状态，程序执行阶段，）状态，程序执行阶段，Y1、Y2没有接通，故没有接
38、通，故Y1、Y2输出端的输出端的状态为状态为OFF（“0”）状态。）状态。说明说明:在第三个扫描周期的程序执行阶段，由于的接通使接通，可见从在第三个扫描周期的程序执行阶段，由于的接通使接通，可见从外部输入触点接通到驱动的负载接通，程序执行阶段，响应延迟达两个多外部输入触点接通到驱动的负载接通，程序执行阶段，响应延迟达两个多扫描周期扫描周期输出处理输出处理输入采样输入采样 程序执行程序执行第二周期第二周期输入采样输入采样 程序执行程序执行 输出处理输出处理第三周期第三周期5.3 Slide 45针对扫描周期循环工作制的优缺点提两点建议：针对扫描周期循环工作制的优缺点提两点建议：u对于小型对于小型
39、PLC:I/O点数较少、用户程序较短一般采用：点数较少、用户程序较短一般采用：集中采样、集中输出集中采样、集中输出集中采样、集中输出集中采样、集中输出的工作方式的工作方式 u对于大中型对于大中型PLC:I/O点数较多，控制功能强，用户程序较长，点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，采用：为提高系统响应速度，采用：定期采样、定期输出方式定期采样、定期输出方式定期采样、定期输出方式定期采样、定期输出方式或中断输入、输出方式中断输入、输出方式中断输入、输出方式中断输入、输出方式以及采用智能以及采用智能I/O接口等多种方式接口等多种方式5.3 Slide 46二、二、PLC的主要的主
40、要技术技术指标指标I/OI/O点数点数 I/O I/O点数的多少反映点数的多少反映PLCPLC的控制规模。的控制规模。程序容量程序容量 程序容量的大小决定了程序容量的大小决定了PLCPLC可以处理控制任务的复杂程度。可以处理控制任务的复杂程度。扫描速度扫描速度 扫描速度决定了扫描速度决定了PLCPLC可以处理快速动作的水平。可以处理快速动作的水平。指令条数指令条数 指令条数的多少反映指令条数的多少反映PLCPLC的软件功能的强弱。的软件功能的强弱。内部继电器内部继电器 内部继电器的多少反映内部继电器的多少反映PLCPLC的硬件功能的强弱。的硬件功能的强弱。特殊功能和高级模块特殊功能和高级模块
41、特殊功能和高级模块的种类多少可用来评价特殊功能和高级模块的种类多少可用来评价PLCPLC的水平的的水平的 高低。高低。5.3 Slide 471 S7-200 CPU模块模块SIMATIC SIMATIC SIMATIC SIMATIC S7-200S7-200S7-200S7-200系系系系 统统统统 CPU CPU CPU CPU 22X22X22X22X系系系系 列列列列 PLCPLCPLCPLC主主主主 机机机机（CPUCPUCPUCPU模块）的模块）的模块）的模块）的外形外形外形外形 ：5.4 5.4 S7-200系列系列PLC系统组成系统组成 Slide 48 5.4 S7-200
42、系列系列PLC系统组成系统组成一个基本的一个基本的S7-200 Micro PLCS7-200 Micro PLC，包括一个包括一个包括一个包括一个S7-200S7-200 CPU模块，一台模块，一台PC，STEP7-Micro/WIN32编程编程软件，以及一条软件，以及一条PC/PPI电缆。电缆。Slide 49S7-200 CPU22XS7-200 CPU22X主要技术指标主要技术指标 Slide 50S7-200 CPU22XS7-200 CPU22X主要技术指标主要技术指标(续续)Slide 51课堂练习课堂练习1 1根据根据PLC的循环扫描原理，分析以下的循环扫描原理，分析以下PLC
43、梯形梯形图程序，简述当图程序，简述当I0.0为高电平后，其余元件：为高电平后，其余元件：Q0.0、Q0.1、Q0.2得电的顺序。得电的顺序。答案答案答案答案:首先：首先：首先：首先：network2 Q0.0network2 Q0.0其次：其次：其次：其次：network3 Q0.1network3 Q0.1最后：最后：最后：最后：network1 Q0.2 network1 Q0.2 5 Slide 52课堂练习课堂练习2 2根据根据PLC的循环扫描原理，分析以下的循环扫描原理，分析以下PLC梯形梯形图程序，简述当图程序，简述当I0.0为高电平后，其余元件：为高电平后，其余元件：Q0.0、Q
44、0.1、Q0.2得电的顺序。得电的顺序。答案答案答案答案:首先：首先：首先：首先：network2 Q0.0network2 Q0.0其次：其次：其次：其次：network3 Q0.2network3 Q0.2最后：最后：最后：最后：network1 Q0.1 network1 Q0.1 5 Slide 53作业作业外部输入开关外部输入开关I0.1通过通过I0.1存储器控制辅助继电器存储器控制辅助继电器M0.1线圈，线圈，M0.1线圈通过线圈通过M0.1的触点控制输出继电器的触点控制输出继电器Q0.1、Q0.2的线圈，的线圈，Q0.1、Q0.2输出继电器控制输出开关输出继电器控制输出开关Q0.
45、1、Q0.2，再控制接在，再控制接在Q0.1、Q0.2点上的外部执行器件的通电、断电。点上的外部执行器件的通电、断电。p假设假设I0.1开关在第一个扫描周期输入刷新阶段后闭合，请列表开关在第一个扫描周期输入刷新阶段后闭合，请列表分析什么时候分析什么时候Q0.1、Q0.2输出开关跟着闭合。输出开关跟着闭合。5 Slide 54元件、存元件、存储储器器扫扫描周期一描周期一扫扫描周期二描周期二扫扫描周期三描周期三外部外部I0.1开关开关0 01 11 11 11 11 11 11 11 1I0.1触点触点0 00 0M0.1线线圈圈0 00 0M0.1触点触点(上上)0 00 0M0.1触点触点(下
46、下)0 00 0Q0.1线线圈圈0 00 0Q0.2线线圈圈0 00 0Q0.1输输出开关出开关及外部及外部输输出出负载负载0 00 0Q0.2输输出开关出开关及外部及外部输输出出负载负载0 00 0根据根据根据根据PLCPLC的工作填下表的工作填下表的工作填下表的工作填下表:表中表中表中表中表示输入采样阶段表示输入采样阶段表示输入采样阶段表示输入采样阶段 表示程序执行阶段表示程序执行阶段表示程序执行阶段表示程序执行阶段 表示输出刷新阶段表示输出刷新阶段表示输出刷新阶段表示输出刷新阶段5答案答案元件、存元件、存储储器器扫扫描周期一描周期一扫扫描周期二描周期二扫扫描周期三描周期三外部外部I0.1
47、开关开关0 01 11 11 11 11 11 11 11 1I0.1触点触点0 00 00 01 11 11 11 11 11 1M0.1线线圈圈0 00 00 00 01 11 11 11 11 1M0.1触点触点(上上)0 00 00 00 00 00 00 01 11 1M0.1触点触点(下下)0 00 00 00 01 11 11 11 11 1Q0.1线线圈圈0 00 00 00 00 00 00 01 11 1Q0.2线线圈圈0 00 00 00 01 11 11 11 11 1Q0.1输输出开关出开关及外部及外部输输出出负载负载0 00 00 00 00 00 00 00 01 1Q0.2输输出开关出开关及外部及外部输输出出负载负载0 00 00 00 00 01 11 11 11 1根据根据根据根据PLCPLC的工作填下表的工作填下表的工作填下表的工作填下表:表表表表中中中中表示输入采样阶段表示输入采样阶段表示输入采样阶段表示输入采样阶段表示程序执行阶段表示程序执行阶段表示程序执行阶段表示程序执行阶段表示输出刷新阶段表示输出刷新阶段表示输出刷新阶段表示输出刷新阶段5 Slide 56此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢