第三章 可编程序控制器

第三章可编程序控制器的基本组成和工作原理第一节PLC的基本组成和各部分的作用一、PLC的基本组成组成：中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口、电源等返二、PLC各部分的作用（一）中央处理单元（CPU）CPU单元是PLC的核心部分，包括微处理器和控制接口电路微处理器的主要任务：（1）与编程器之间的联系；（2）与输入单元之间的联系；（3）进行自诊断；（4）与存储器之间的联系；（5）与输出单元之间的联系；控制接口电路：是微处理器与主机其他单元进行连接的部件，主要有数据缓冲、单元选择、信号匹配、中断管理等功能。（二）存储器（Memory）：系统程序存储器和用户程序存储器1、系统程序存储器用于存放PLC生产厂家编写的系统程序（PROM/EPROM/EEPROM）,用户不可访问和修改系统程序包括：系统监控程序、用户指令解释程序、标准程序模块、系统调用、管理等程序以及各种系统参数等2、用户程序存储器用户程序区、数据区、系统区用户程序区：存放用户编写的应用程序数据区：存放PLC运行过程中所用到和生成的各种数据，是存储器的特定区域包括输入、输出映像寄存器、定时器存储器、计时器存储器等系统区：存放CPU的组态数据，即有关PLC配置结构的参数（三）输入、输出单元（Input/OutputUnit）I/O单元是PLC的CPU与现场输入、输出装置或其他设备之间的连接部件直流输入单元输出单元类型：晶体管输出方式、晶闸管输出方式和继电器输出方式交流输入单元I/O单元均带有光耦合电路，其目的是把PLC与外部电路隔离开，以提高PLC的抗干扰能力输入单元还有滤波、电平转换、信号锁存电路晶体管输出方式晶闸管输出方式继电器输出方式（四）编程器作用：供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等分类：简易型和智能型最近几年的发展新趋势：采用个人计算机编程开发系统（五）电源单元是PLC的电源供给部分，即把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源，有的电源单元还向外提供24V直流电源第二节PLC对继电器控制系统的仿真一、模拟继电器控制系统的编程方法PLC的编程元件用“软继电器”命名，认为它们像继电器一样有线圈和触点，且线圈得电，触点动作（当然线圈和触点只是假设的）。所谓线圈得电，不过是“软继电器”对应的存储单元置“1”，线圈失电，即存储单元置“0”。梯形图语言是一种图形语言，它沿用了继电控制电路中继电器的线圈、触点、串并联等术语和图形符号、另外还增加了一些功能强又使用灵活的功能指令符号。因此梯形图和电气控制电路图的形式和符号有许多相同和相似的地方。二、梯形图仿真继电器控制电路梯形图左、右的垂直线称为左、右母线画梯形图时，从左母线开始，经过触点和线圈（或功能方框）终止于右母线。梯形图的基本编程元件：触点、线圈和功能方框梯形图中，每个输出元素（线圈或方框）构成一个梯级。梯形图网络由一个或多个梯级构成。梯形图和继电器控制电路之间的差异：（1）梯形图中的“软继电器”不是实际的物理继电器，其每个“软继电器”为各存储器中一位，如相应位为“1”，表示该继电器线圈“通电”。（2）梯形图中流过的“电流”不是实际的物理电流，而是“能流”，且规定它的流向只能是从左到右、自上而下，不允许倒流。即串行工作方式；“能流”到，线圈则接通。继电器控制系统中的电流是不受方向限制的，导线接到哪儿，电流就可流到哪里。即并行工作方式。（3）梯形图中的常开、常闭触点不是实际的物理开关的触点。他们对应输入、输出映像寄存器或其他数据寄存器中的相应位的状态；PLC认为常开触点取存储器中相应位的状态操作，则常闭触点理解为相应位的状态取反操作；则在梯形图中同一元件的常开、常闭触点的切换没有时间延迟，即是同时动作的；继电器控制系统中大多数电器的触点属于先断后合型。（4）梯形图中的输出线圈不是实际的物理线圈；输出线圈的状态对应输出映像寄存器相应位的状态而不是现场电磁开关的实际状态。（5）在编制程序时，PLC内部继电器的触点原则上可无限次反复使用；继电器控制系统中的继电器触点数量有限，但可编程控制器内部的线圈通常只引用一次。第三节PLC的工作原理一、建立I/O映像区在PLC存储器的内部开辟了I/O映像区，对于系统的一个输入点总有输入映像区的某一位与之对应，对输出点也如此。I/O映像区的建立使PLC工作时只与内存有关地址内所存信息状态发生关系，则加快程序执行速度，提高系统的抗干扰能力二、循环扫描的工作方式（一）PLC的系统工作过程（二）用户程序的循环扫描过程CPU的操作方式：RUN方式和STOP方式PLC工作原理的特点：•集中采样和集中输出的工作方式；•PLC的工作方式可减少逻辑控制中相互之间的联锁关系，从而简化了程序的设计；•PLC采用循环扫描的工作方式，会使输入、输出之间产生延迟响应，在编程中语句的安排也会影响响应时间。三、输入、输出延迟响应（一）输入、输出延迟响应当PLC的输入端有一个输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化信号作出响应所需的时间称为响应时间或滞后时间（通常为几十毫秒）（二）响应时间响应时间与以下因素有关：（1）输入电路的滤波时间；（2）输出电路的滞后时间；与输出电路的输出方式有关，继电器输出方式：10ms;双向晶闸管输出方式，在接通负载时约为1ms，切断负载时10ms;晶体管输出方式：1ms。（3）PLC循环扫描的工作方式；（4）PLC对输入采样、输出刷新的集中处理方式；（5）用户程序中语句的安排。最短响应时间＝输入延迟时间＋一个扫描周期＋输出延迟时间1.最短响应时间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3.用户程序的语句安排影响响应时间4.PLC对输入、输出的处理规则PLC与继电器控制系统对信息处理方式不同：继电器控制系统是“并行”处理方式；PLC是“串行”处理方式。PLC对输入、输出的处理必须遵守以下规则：（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）输出映像寄存器的状态，由程序执行期间输出指令的执行结果决定；（3）输出锁存器的状态，由上一次输出刷新期间输出映像寄存器的状态决定；（4）输出端子板上各输出端的状态，由输出锁存器确定；（5）执行程序是所用的输入、输出状态值，取至于输入、输出寄存器的状态。扫描周期的长短和程序的长短、每条指令执行时间的长短有关一般PLC的扫描周期均小于50－60ms