PLC2_S7200编程教案(东北大学)

可编程序控制器原理与应用第2章可编程序控制器的组成和工作原理教师庞维成2020年1月11日PLC原理及应用2第二章可编程序控制器的组成和工作原理1.PLC的基本组成和各部分的作用PLC的基本组成PLC的各部分的作用2.PLC对继电器控制系统的仿真模拟继电器控制系统的编程方法梯形图仿真继电器控制电路3.PLC的工作原理建立I/O映像区循环扫描的工作方式输入、输出延迟响应PLC原理及应用31.PLC的基本组成和各部分的作用PLC的基本组成PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。图2.1为一典型PLC结构简图。PLC原理及应用4CPU存储器电源部分输入单元输出单元编程器或其他设备按钮接触器电磁阀指示灯行程开关继电器触点PLC原理及应用5PLC的各部分的作用中央处理单元中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。CPU的主要功能：1）从存储器中读取指令2）执行指令3）处理中断PLC原理及应用6存储器1系统程序存储器2用户程序存储器输入/输出单元编程器电源单元PLC原理及应用7输入/输出单元（1）输入接口电路图2.2描述了一个输入点的接口电路。其输入电路的一次电路与二次电路用光耦合器相连，当行程开关闭合时，输入电路和一次电路接通，上面的发光管用于对外显示，同时光耦合器中的发光管使三极管导通，信号进入内部电路，此输入点对应的位由0变为1。即输入映像寄存器的对应位由0变为1。PLC原理及应用8直流输入电路图PLC原理及应用9交流输入电路图PLC原理及应用102.PLC对继电器控制系统的仿真PLC原理及应用11PLC原理及应用12控制电路都由三部分组成：输入部分、逻辑部分、输出部分。梯形图是PLC模拟继电器控制控制系统的编程方法。梯形图中的基本编程元素有：触点：代表逻辑控制条件。线圈：通常代表逻辑“输出”的结果。方框：代表某种特定功能的指令。梯形图中，每个输出元素（线圈或方框）可以构成一个梯级。每一个梯形图网络有一个或多个梯级组成。PLC原理及应用13梯形图与继电器控制电路图的差异（1）梯形图中的“软继电器”不是物理继电器，每个“软继电器”各为存储器中的一位；（2）梯形图中的流过的“电流”不是物理电流，而是“能流”，只能从左到右，自上而下流动；（3）梯形图中的常开、常闭触点不是现场物理开关的触点，它们对应输入、输出映像寄存器或数据寄存器中相应位的状态，而不是现场物理开关的触点状态；（4）梯形图中的输出线圈不是物理线圈，不能用它直接驱动现场执行机构；（5）编制程序时，PLC内部继电器的节点原则上可无限次的反复使用。PLC原理及应用143.PLC的工作原理一、建立I/O映像区二、循环扫描的工作方式（一）PLC的工作过程1初始化2CPU自诊断3通信信息处理4与外部设备交换新信息5执行用户程序6输入、输出信息处理PLC原理及应用15PLC原理及应用16PLC原理及应用17（二）用户程序的循环扫描过程1输入采样阶段2程序执行阶段3输出刷新阶段PLC原理及应用18CPU的扫描周期一个扫描周期读输入执行程序处理通信请求写输出执行CPU自诊断PLC原理及应用19继电器控制电路SB5SB6KM5KM1KM2G1KM1K1KM1KM2KM3G2KM2K2KM2KM3KM4G3KM3K3KM3KM4KM5G4KM4K4KM4KM5KM5PLC原理及应用20PLC采用循环扫描工作方式，这个工作过程一般包括五个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、输入扫描、用户程序执行、输出处理，其工作过程如图2.4所示。图2.4中当PLC方式开关置于RUN（运行）时，执行所有阶段；当方式开关置于STOP（停止）时，不执行后3个阶段，此时可进行通信处理，如对PLC联机或离线编程。可编程序控制器的输入处理、执行用户程序和输出处理过程的原理如图2.5所示。PLC执行的五个阶段，称为一个扫描周期，PLC完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。PLC原理及应用212.与计算机的异同相同点：（1）基本结构相同（2）程序执行原理相同不同点：两者的不同点主要体现在工作方式上。3.与继电接触器的异同相同点：图形结构和逻辑关系相同。不同点：（1）实现原理不同（2）工作方式不同PLC原理及应用22输入、输出延迟响应输入、输出延时响应响应时间1最短响应时间最短响应时间=输入延迟时间+一个扫描周期+输出延迟时间2最长响应时间最长响应时间=输入延迟时间+两个扫描周期+输出延迟时间PLC原理及应用23PLC对输入、输出的处理规则1.输入映像寄存器的内容，由上一个扫描周期输入端子的状态决定；2.输出映像寄存器的内容，由输出指令的执行结果决定；3.输出锁存器的状态，由上一次输出映像寄存器的状态决定；4.输出端子板上个输出端的状态，由输出锁存器决定；5.执行程序时所采用的状态值，取决于输入、输出映像寄存器的状态。PLC原理及应用24PLC技术性能指标1.外形尺寸2.输入输出点数3.机器字长4.速度5.指令系统6.存储器容量7.扩展性8.通信功能