第2章 PLC的硬件与工作原理

可编程序控制器课件机电工程学院电气工程及其自动化系2007.12第二章PLC的硬件与工作原理§2.1可编程序控制器的物理§2.2CPU模块§2.3开关量I/O模块§2.4PLC的工作原理第二章PLC的硬件与工作原理§2.1可编程序控制器的物理结构PLC整体式模块式整体式§2.1可编程序控制器的物理结构整体式模块式叠装式§2.1可编程序控制器的物理结构第二章PLC的硬件与工作原理§2.2CPU模块在控制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。CPU模块微处理器存储器RAM(随机存取存储器）ROM（只读存储器）EPROM（可擦除可编程存储器）EEPROM（电可擦写可编程只读存储器）§2.3开关量I/O模块•开关量I/O模块的输入输出信号仅有接通和断开两种状态。电压等级有直流5V、12V、24V、48V和交流110V、220V。输入输出电压的允许范围很宽。各I/O点的通/断状态用发光二极管或其它元件显示在面版上，外部I/O接线一般接在模块面版的接线端子上。•开关量I/O模块每块可能有4点、8点、16点、32点、64点。2.3.1模块的外部接线方式§2.3开关量I/O模块基本接线方式：（三菱FX2-32M）2.3.2输入模块•直流输入电路§2.3开关量I/O模块2.3.2输入模块•交/直流输入电路§2.3开关量I/O模块2.3.2输入模块•交流输入电路§2.3开关量I/O模块2.3.3输出模块•继电器输出电路§2.3开关量I/O模块2.3.3输出模块•晶体管输出电路§2.3开关量I/O模块2.3.3输出模块•双向可控硅电路§2.3开关量I/O模块功率放大电气隔离逻辑运算§2.4PLC的工作原理2.4.1继电器的作用2.4.2PLC工作原理•PLC有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。在运行状态，PLC通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作状态。§2.4PLC的工作原理PLC扫描过程示意图PLC的工作过程输入端子输入映像寄存器401430100403元件映像寄存器输出锁存器输出端子输入采样阶段程序执行阶段输出刷新阶段扫描周期输入刷新输出刷新输入处理阶段：PLC把所有外部输入电路的接通/断开（ON/OFF）状态读入输入映象寄存器。程序执行阶段：即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映象寄存器的状态也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。PLC的用户程序由若干条指令组成，指令在存贮器中按步序顺序排列。在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，直到用户程序结束之处。在执行指令时，从输入映象寄存器或别的元件映象寄存器中将有关编程元件的“0”/“1”状态读出来，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算的结果写入到对应的元件映象寄存器中。因此，各编程元件的映象寄存器（输入映象寄存器除外）的内容随着程序的执行而变化。输出处理阶段：CPU将输出映象寄存器的“0”/“1”状态传送到输出锁存器，经输出模块隔离和功率放大后驱动外部的负载。2.4.3扫描周期PLC在RUN工作状态时，执行一次扫描工作所需的时间称为扫描周期，其典型值为1～100ms。当用户程序较长时，指令执行时间在扫描周期中占有相当大的比例。§2.4PLC的工作原理2.4.4输入/输出滞后时间一输入/输出滞后时间又叫系统响应时间，是指PLC的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔。它由输入电路滤波时间、输出模块的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。§2.4PLC的工作原理2.4.5FX系列PLC型号名称的含义FX□□-□□□□-□FX1N-60MT-D§2.4PLC的工作原理子系列名称输入输出点数单元类型输出形式电源类型