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1、4-2 PLC4-2 PLC的组成与工作原理的组成与工作原理硬件组成硬件组成软件组成软件组成工作原理工作原理了解PLC的硬件、软件组成；熟悉各硬件的功能；熟悉PLC的工作原理。教学目标教学目标思维导图（教学内容）4-2 PLC4-2 PLC的组成与工作原理的组成与工作原理1.硬件组成硬件组成1）中央处理单元（）中央处理单元（CPU）2）存储器）存储器3）输入输出单元）输入输出单元（I/O单元）单元）4）电源）电源5）编程器）编程器6）扩展接口）扩展接口7）通讯接口）通讯接口读指令读指令执行指令执行指令准备取下一条指令准备取下一条指令中断中断 1）中央控制单元中央控制单元 CPU-大规模集成电路
2、大规模集成电路主要功能主要功能 输入并存储用户程序、显示输入内容和地址；输入并存储用户程序、显示输入内容和地址；检查、校验用户程序，发现错误即报警；检查、校验用户程序，发现错误即报警；诊断故障、记忆故障信息并报警。诊断故障、记忆故障信息并报警。其它功能其它功能接收数据接收数据-存储数据存储数据运算运算输出输出ROMROM厂家程序厂家程序厂家程序厂家程序RAM用户程序用户程序,需要后备电池，断电信息丢失需要后备电池，断电信息丢失 键盘键盘键盘键盘翻译翻译翻译翻译信息传递信息传递信息传递信息传递监控监控监控监控1）系统存储器（ROM）：存放系统管理程序，相当于个人存放系统管理程序，相当于个人电脑的
3、操作系统。电脑的操作系统。2）用户存储器(RAM)：由用户设定，存放用户编制的控制程由用户设定，存放用户编制的控制程序序。2）存储器存储器用户存储器包括用户程序存储器用户存储器包括用户程序存储器(程序区程序区)和功能存储器和功能存储器(数据区数据区)两部分两部分存储器单元类型的不同，存储器单元类型的不同，RAM(有掉电保护有掉电保护)、EPROM或或EEPROM存储器存储器系统程序固化在ROM内，用户不能直接更改，它使PLC具有基本的功能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。3 ）输入输出输入输出接口接口输入/输出接口是PLC与现场I/O设备或其它外部设备之间的连接部件。PLC通过输入接口把外
4、部设备(如开关、按钮、传感器)的状态或信息读入CPU，通过用户程序的运算与操作，把结果通过输出接口传递给执行机构（如电磁阀、继电器、接触器等）。实际生产中信号电平是多样的，外部执行机构所需要的电平实际生产中信号电平是多样的，外部执行机构所需要的电平也是不同的，而可编程序控制器的也是不同的，而可编程序控制器的CPUCPU所处理的信号只能是标准所处理的信号只能是标准电平，因此，需要通过输入电平，因此，需要通过输入/输出单元实现这些信号电平的转换。输出单元实现这些信号电平的转换。可编程序控制器的输入可编程序控制器的输入/输出单元实际上是输出单元实际上是PLCPLC与被控制对象之与被控制对象之间传送信
5、号的间传送信号的接口部件接口部件。输入接口电路输入接口电路l直流输入电路l交流输入电路l交直流输入电路由于生产过程中使用的各种开关、按钮、传感器等输入器件是直接接到PLC输入接口电路上的，为防止由于触点抖动或干扰脉冲引起错误的输入信号，输入接口电路必须具有很强的抗干扰能力。一般采用光电耦合和阻容滤波方式提高抗干扰能力。直流输入接口电路原型输入：输入公共短接负极漏型输入：输入公共端接正极输出接口电路输出接口电路l继电器输出继电器输出-交直流负载交直流负载l晶体管输出晶体管输出直流负载（直流负载（输出脉冲，能进行位输出脉冲，能进行位置控制，驱动步进电机伺服电机）置控制，驱动步进电机伺服电机）l晶闸
6、管输出晶闸管输出-交流负载交流负载 （不太用）（不太用）其作用是把其作用是把PLC内部的标淮信号转换成现场执行机构所需的开内部的标淮信号转换成现场执行机构所需的开关量信号，驱动负载。发光二极管关量信号，驱动负载。发光二极管(LED)用来显示某一路输出用来显示某一路输出端子是否有信号输出。端子是否有信号输出。继电器输出接口电路晶体管输出接口电路晶体管输出接口电路只可驱动直流负载。其优点是可靠性高，执行速度快，寿命长；缺点是过载能力较差。适合在直流供电、输出量变化快的场合选用。输出接口电路既可驱动交流负载，又可驱动直流负载。驱动负载的能力一般在2A左右。4 ）电源电源PLC工作时需要给各模块提供电
7、源，有AC和DC两种。外部电源、内部电源和后备电源机械工程学院外部电源：驱动负载，用户电源外部电源：驱动负载，用户电源内部电源：内部电源：PLC的工作电源的工作电源后备电源：停机或突然失电时保障后备电源：停机或突然失电时保障RAM信息信息常见外部电源有交流常见外部电源有交流：（220v，110v）直流:100v,48v,24V,12v,5vPLC有24V工作电源PLC采用锂电池作为RAM的后备电池，寿命25年。机械工程学院手持编程器手持编程器专用编程器专用编程器装有编程软件的计算机装有编程软件的计算机手持编程器体积小，携带方手持编程器体积小，携带方便，在现场调试时更显其优便，在现场调试时更显其
8、优越性，但在程序输入或阅读越性，但在程序输入或阅读理解分析时，比较繁琐理解分析时，比较繁琐 功能强，可视化程度高，使功能强，可视化程度高，使用也很方便，但其价格高，用也很方便，但其价格高，通用性差通用性差 计算机进行计算机进行PLC的编程已成为的编程已成为一种趋势一种趋势。利用计算机进行利用计算机进行PLC的编程、的编程、通信更具优势。通信更具优势。5 ）编程编程器器给PLC写入程序,读出程序,插入程序,删去程序,监督PLC的作业状况等。外形及接线外形及接线编程器编程器通信数据线通信数据线6 ）扩展模块输入输出点数扩展模块、A/D模块、D/A模块、定位模块.1.PLC的基本单元主要（）部分构成
9、。微处理器（CPU）、存储器输入和输出模块、电源模块I/O扩展接口、外设I/O接口以上都是ABCD提交单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮2.PLC的组成部分不包括（）。CPU存储器外部传感器I/O口ABCD提交单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮3.可编程序控制器在硬件设计方面采用了一系列措施，如对干扰的（）。屏蔽、隔离和滤波屏蔽和滤波屏蔽和隔离隔离和滤波ABCD提交单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮4.可编程序控制器在输入端使用了()，来提高系统的抗干扰能力。继电器晶闸管晶体管光电耦合器ABCD提交单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮5.编程器用于对用户程
10、序进行()。编辑输入调试与监控以上都是ABCD提交单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮为了加强抗干扰能力,PLC输入电路一般使用光耦合器进行隔离。光耦合器是由发光二极管和()组成。发光晶体管红外晶体管光敏晶体管热敏晶体管ABCD提交单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮2.2.软件组成软件组成1）系统程序）系统程序2）用户程序）用户程序3）标准子程序）标准子程序PLC的系统程序有三种，即系统管理程序、用户程序编辑和指令解释程序、标准子程序和调用管理程序。系统管理程序用于系统管理，包括PLC的运行管理（各种操作的时间分配），存储空间的管理（生成用户数据区）和系统自诊断管理（如电源、
11、系统出错、程序语法等）。用户程序编辑将用户程序变成内码形式，以便于程序的修改和调试；指令解释程序用于将编程语言变成机器语言，以便CPU操作。为提高运行速度，在程序执行中，某些信息处理（如I/O处理）或特殊运算等，是通过调用标准子程序来完成的。用户根据系统配置和控制要求编写的程序称为用户程序。用户程序是PLC用于工业控制的重要环节。PLC的编程语言多种多样，不同的PLC厂家、不同系列的PLC，采用的编程语言不尽相同。常用的编程语言有梯形图、语句表、逻辑图、功能表图以及高级语言（如C语言）几种。1 1.梯形图语言梯形图语言 梯形图是梯形图是在原继电器接触器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种
12、图形语言一种图形语言。它是目前用得最多的它是目前用得最多的PLCPLC编程语编程语言。言。注意注意：梯形图表示的并并不是一个实际电路而只是一个控制不是一个实际电路而只是一个控制程序，程序，其间的连线表示的是它们之间的逻辑关系，即所谓“软接线”。常开触点：可以有无数个 常闭触点：可以有无数个 线圈：注意：注意：注意：注意：它们并非是物理实体，而是它们并非是物理实体，而是“软继电器软继电器”。每个每个“软继电器软继电器”仅对应仅对应PLCPLC存储单元中的一位。存储单元中的一位。该位状态为“1”时，对应的继电器线圈接通，其常开触点闭合、常闭触点断开；状态为“0”时，对应的继电器线圈不通，其常开、常
13、闭触点保持原态。PLCPLC软件系统软件系统-编程语言编程语言2.2.指令指令助记符语言助记符语言助记符语言类似于计算机汇编语言助记符语言类似于计算机汇编语言，用一些简洁易记的文字符号表达PLC的各种指令。同一厂家的PLC产品，其助记符语言与梯形图语言是相互对应的，可互相转换。助记符语言常用于手持编程器中，梯形图语言则多助记符语言常用于手持编程器中，梯形图语言则多用于计算机编程环境中。用于计算机编程环境中。3.步进顺控图4.逻辑符号图5.高级编程语言 1）PLC的工作方式有的工作方式有两两个显著特点个显著特点。其一是其一是周期性顺序扫描周期性顺序扫描其二是其二是信号集中批处理信号集中批处理PL
14、C通电后，需要对软硬通电后，需要对软硬件做初始化工作。为了使件做初始化工作。为了使PLC的输出能及时地响应各的输出能及时地响应各种输入信号，初始化后反复种输入信号，初始化后反复不停地分步处理各种不同的不停地分步处理各种不同的任务，任务，这种周而复始的循环这种周而复始的循环工作方式称为周期性顺序扫工作方式称为周期性顺序扫描工作方式描工作方式。3.PLC3.PLC工作原理工作原理PLC在运行过程中，在运行过程中，总是处在不断循环的顺序总是处在不断循环的顺序扫描过程中，每次扫描所扫描过程中，每次扫描所用的时间称为用的时间称为扫描时间，扫描时间，又称为扫描周期或工作周又称为扫描周期或工作周期期。由于P
15、LC的I/O点数较多，采用集中批处理的方法，可简化操作过程，便于控制，提高系统可靠性。当处于RUN状态时，上述扫描周期不断循环。2）工作原理）工作原理 PLC采用循环扫描的工作方式，包括采用循环扫描的工作方式，包括内部处理、内部处理、通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。3 3）PLC PLC 扫描过程扫描过程输入处理输入处理程序执行程序执行输出处理输出处理2-20PLC的工作流程（即扫描过的工作流程（即扫描过程）主要包括输入采样、程程）主要包括输入采样、程序执
16、行、输出刷新三个阶段。序执行、输出刷新三个阶段。PLC的主要技术指标1.输入输出点数（I/O点数）2.内存容量 注意：注意：“内存容量”实际是指用户程序容量，不包括系统程序存储器的容量。3.扫描速度(单位：msk或s/步。)4.指令条数 5.内部继电器和寄存器数目 6.编程语言及编程手段 7.高级模块 主控模块可实现基本控制功能，高级模块可实现一些高级模块可实现一些特殊的专门功能。特殊的专门功能。如AD和DA转换模块等。1.PLC的扫描工作过程可分为输入刷新、()和输出刷新三个阶段。系统程序执行用户程序执行监控程序执行操作系统执行ABCD提交单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮2.下列
17、选项不是PLC的性能指标()。I/O总点数程序存储器容量扫描速度自动控制ABCD提交单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮3.PLC的输出有三种形式:继电器输出,晶体管输出,晶闸管输出。请问只能带直流负载是哪种输出形式。()继电器输出晶晶体管输出晶闸管输出其它ABCD提交单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮4.PLC的工作原理,概括而言,PLC是按集中输入、集中输出,周期性()的方式进行工作的。并行扫描循环扫描一次扫描多次扫描ABCD提交单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮5.PLC的扫描周期等于()。系统程序+用户程序执行时间输入采样时间+用户程序执行时间用户程序执行时间+输出刷新时间输入采样时间+用户程序执行时间+输出刷新时间ABCD提交单选题1分此题未设置答案，请点击右侧设置按钮6.根据控制要求，应该选根据控制要求，应该选I/o点数为多少合适？点数为多少合适？A 48,B 64,C 80，D 128