第二章可编程控制器的系统构成和工作原理

《第二章可编程控制器的系统构成和工作原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章可编程控制器的系统构成和工作原理（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理v2.1 可编程控制器的基本组成v2.2 可编程控制器的基本工作原理v2.3 可编程控制器的分类v2.4 可编程控制器的系统配置第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理2.1 可编程控制器的基本组成v可编程控制器的基本组成可以划分为两 大部分，即硬件系统和软件系统。v2.1.1 可编程控制器的硬件系统v2.1.2 可编程控制器的软件系统第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理2.1.1 可编程控制

2、器的硬件系统v 世界各国生产的可编程控制器外观各异，但 作为工业控制计算机，其硬件系统都大体相 同，主要由中央处理器模块、存储器模块、 输入输出模块、编程器和电源等几部分构成 。 v 点击观看 PLC的硬件系统结构图 v 点击观看PLC的各个组成部分： v 中央处理器模块 v 存储器模块 v 输入输出模块 v 编程器 v 电源第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理PLC的硬件系统结构图第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理6.16.1 PLC的基本组成1)CPU模块 微处理器+存 储器 2)I/O模块 输入：开

3、关量 、模拟量 输出：执行器 （接触器、电磁阀 、调节器、调速） 3)编程器编辑用户程 序监视PLC状 态 4)电源为系统提 供电源第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理三菱FX2N系列PLC 的外形图工作指示灯输出端子输入端子I/O状态指示灯第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理中央处理器模块（CPU） CPU功能v 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据； v 诊断电源、PC内部电路的工作状态和编程的语 法错误； v 用扫描的方式接收输入信号，送入PC的数据寄 存器保存起来； v PC进入运行状态后，根据存

4、放的先后顺序逐条读 取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中 规定的各种操作； v 将用户程序的执行结果送至输出端。第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理6.16.1 PLC的基本组成1)中央处理单元CPU PLC的核心与一般计算机一样， CPU 是可编程控制器的核心，它按系统程 序赋予的功能指挥可编程控制器有条不紊地进行工作，其主要任 务有： （ 1 ）接收、存储由编程工具输入的用户程序和数据，并通过显 示器显示出程序的内容和存储地址。 （ 2 ）检查、校验用户程序。 （ 3 ）接收、调用现场信息。 （ 4 ）执行用户程序。 （ 5 ）故障诊断。注

5、意：PLC通常以字而不是以字节为单位存储和处理数据第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理描述PLC性能的几个术语位：位：二进制的一位，仅有二进制的一位，仅有1 1、0 0数字：数字：4 4位二进制数构成一个数字位二进制数构成一个数字字节：字节：2 2个数字或个数字或8 8位二进制数构成一个字节位二进制数构成一个字节字：字：两个字节构成一个字。两个字节构成一个字。第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理中央处理器模块（CPU）v 可编程控制器通常使用以下几类CPU芯片： v 通用微处理器 v 单片微处理器 v 位片

6、式微处理器 v 其中小型PLC的CPU多采用单片机或专用CPU，大型PLC的CPU 多采用位片式结构，具有高速数据处理能力。第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理存储器模块v 根据存储器在系统中的作用可以把它们分成二类： v 系统程序存储器: v 用来控制和完成PLC各种功能的程序 v 用户程序存储器: v 用户根据工程现场的生产过程和工艺要求编写的控制程序 v 存储器有以下几种类型： v 随机存储器RAM； v 只读存储器ROM； v 可擦除可编程序的只读存储器EPROM； v 可电擦除的EPROM（EEPROM或E2PROM）。 第二章 可编程控制

7、器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理输入输出模块v 输入输出模块是可编程控制器和工业控制现场各类 信号连接的部分。 v 由于可编程控制器在工业生产现场工作，对输入输 出模块有两个主要的要求： v 一是要有良好的抗干扰能力， v 二是能满足工业现场各类信号的匹配要求。v 点击观看常见的I/O单元第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理常用的常用的I/OI/O单元单元v 开关量输入单元 v （1）直流输入单元 (CLICK HERE) v （2）交流输入单元 (CLICK HERE) v 开关量输出单元 v （1）晶体管输出单元(C

8、LICK HERE)v （2）双向晶闸管输出单元(CLICK HERE) v （3）继电器输出单元(CLICK HERE)， 第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理（1 1）直流输入电路）直流输入电路第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理（2 2）交流输入电路）交流输入电路v开关量输入模块的输入电压只有DC24伏?()第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理（1 1）晶体管输出电路）晶体管输出电路( (适用直流负载适用直流负载) )第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理

9、第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理（2 2）双向晶闸管输出电路）双向晶闸管输出电路( (适用交流负载适用交流负载) )第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理（3 3）继电器输出电路）继电器输出电路第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理编程器 第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理电源v 可编程控制器使用220V交流电源或24V直流电源，内部配有一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电

10、源转化为PLC内部电路需要的工作电源（5V直流）。 第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理2.1.2 可编程控制器的软件系统vPLC软件系统分为系统程序和用户程序两大类。 v 系统程序包含系统的管理程序、用户指令的解释程序 ，另外还包括一些供系统调用的专用标准程序块等。 v 用户程序是用户为达到某种控制目的，采用PLC厂家 提供的编程语言的程序，是一定控制功能的表述。 v 个人计算机程序开发系统的软件： v 1、编程软件 2、文件编制软件 v 3、数据采集和分析软件 4、实时操作员软件 v 5、仿真软件 6、其他软件 vPLC的( )程序要永久保存在P

11、LC中,用户不能改变? 系统程序、用户程序、软件程序、仿真程序第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理2.2 可编程控制器基本工作原理v 继电器控制系统： v 硬逻辑并行运行的方式 v 计算机控制系统： v 采用等待命令的工作方式，如键盘扫描方式或I/O 扫描方式。 v 可编程控制器控制系统： v 循环扫描工作方式，即系统工作任务管理及应用程 序执行都是按循环扫描方式完成的 第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理控制方法上： 硬 ： 软工作方式上： 并行工作方式 ： 串行工作方式控制速度上： 速度 慢 ： 快 定

12、时和计数控制上： 精度 低 ： 高 可靠性和可维护性上： 可靠性 低 ： 高v继电器控制系统与可编程控制器区别第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理2.2 可编程控制器基本工作原理开机内部处理通讯服务输入刷新程序执行输出刷新编程控制器有两种基本 的工作状态：运行（RUN） 状态与停止（STOP）状态 。可编程控制器在开机后 ，完成内部处理、通信处理 、输入刷新、程序执行、输 出刷新五个工作阶段，称为 一个扫描周期。完成一次扫 描后，又重新执行上述过程 ，可编程控制器这种周而复 始的循环工作方式称为扫描 工作方式。 第二章 可编程控制器的系统构成和工作原

13、理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理内部处理阶段v PLC接通电源后，在进行循环扫描之前，首先确定自 身的完好性，若发现故障，除了故障灯亮之外，还可 判断故障性质：一般性故障，只报警不停机，等待处 理；严重故障，则停止运行用户程序，此时PLC切断 一切输出联系。 v 确定内部硬件正常后，进行清零或复位处理，清除各 元件状态的随机性；检查I/O连接是否正确；启动监 控定时器，执行一段涉及到各种指令和内存单元的程 序，然后监控定时器复位，允许扫描用户程序。第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理通讯服务阶段v PLC在通信服务阶段检查是否有与编程器和计

14、算机的通 信请求，若有则进行相应处理，如接收由编程器送来的 程序、命令和各种数据，并把要显示的状态、数据、出 错信息等发送给编程器进行显示。如果有与计算机等的 通信要求，也在这段时间完成数据的接收和发送任务。v 可编程控制器处于停止状态时，只执行以上的操作。 可编程控制器处于运行状态时，还要完成下面三个阶段 的操作。输入处理、程序执行、输出处理输入处理、程序执行、输出处理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理输入处理、程序执行、输出处理输入处理、程序执行、输出处理输入端输入电路输入映像寄存器a. 输入刷新阶段-CPU从输入电路的输出端读 出各路状态，并

15、将其写入输入映像寄存器；SB0SB1b.程序执行阶段 - CPU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，并根据此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映像寄存器中；c. 紧接着的输出刷新阶段-将输出映像寄存器 的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递 输出端子，从而控制外接器件动作。X0Y0Y0Y1元件映像寄存器读写输出锁存器输出电路输出端KM0KM1读写X0X1Y0Y1第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理映像寄存器v 在PLC的存储器中，有一个专门存放输入输出信号 状态的区域，称为输入映像寄存器和输出映像寄存 器，可编程控制器梯形图中别的编程元件也有对应 的映像存储区，它们统称为元件映像寄存器。v 外接的输入触点电路接通时，对应的输入映像寄 存器为“1”，梯形图中对应的输入继电器的常开触 点接通，常闭触点断开。外接的输入触点电路断开 时，对应的输入映像寄存器为“0”，梯形图中对应 的输入继电器的常开触点断开，常闭触点接通。第二章 可编程控制器的系统构