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1、重庆科技学院常用电器及PLC 电子教案 （三）重庆科技学院机械工程学院机械电子教研室张罡重庆科技学院第二部分 PLC及其应用第三章：PLC基础知识n PLC系统与继电器系统比较n PLC组成n PLC工作原理n PLC特点与分类第四章：FX2NPLC及其指令系统第五章：PLC程序设计重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识P LC控制系统与继接控制系统的比较（一）电器控制系统组成重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识P LC控制系统与继接控制系统的比较（二）PLC控制系统组成重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识P LC控制系统与继接控制系统的比较（三）例：三相异步电动机单向运行电器
2、控制系统输入设 备 输出设备 重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识P LC控制系统与继接控制系统的比较（四）三相异步电动机单向运行PLC控制系统重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识P LC控制系统与继接控制系统的比较（五）控制方法上： 硬硬 ： 软软工作方式上： 并行工作方式并行工作方式 ： 串行工作方式串行工作方式控制速度上： 速度速度 慢慢 ： 快快 定时和计数控制上： 精度精度 低低 ： 高高 可靠性和可维护性上： 可靠性可靠性 低低 ： 高高返回本章重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成（一）n PLC的基本组成与一般的微机系统类似：是一种以微处理器为核心的、
3、以微处理器为核心的、用于控制的用于控制的特殊计算机n PLC的基本组成包括硬件与软件硬件与软件两部分PLCPLC的硬件：的硬件：中央处理器（CPU）、存储器、输入接 口、 输出接口、通信接口、电源等PLCPLC的软件：的软件：系统程序和用户程序重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成（二）电 源输入单元输出单元CPU通信接口扩展接口存储器编程器 写入器重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成（三）PLC中的CPU及作用 n PLC中常采用的CPU有三类：1) 通用微处理器通用微处理器（如Z80、8086、80286等）2) 单片微处理器单片微处理器（如8031、8096
4、等）3) 位片式微处理器位片式微处理器(如AMD29W等) n 小型PLC：大多采用8位通用微处理器和单片微处理器， 中型PLC：大多采用16位通用微处理器或单片微处理器大型PLC：大多采用高速位片式微处理器（32位）小型PLC为单单CPUCPU系统，系统，中、大型PLC则大多为双双 CPUCPU或多或多CPUCPU系统。系统。对于双CPU系统，一般一个为字处字处 理器理器，一般采用8位、16位或32位处理器；另一个为位处位处 理器理器，采用由各厂家设计制造的专用芯片。重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成（四）PLC中的存储器及作用n n 存储器的作用存储器的作用：在PLC中，
5、存储器主要用于系统程序、用户程序、数据n n 存储器的类型存储器的类型： 可读/写操作的随机存储器RAM 只读存储器ROM、PROM、EPROM和EEPROM重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成（五）系统程序系统程序 n 系统程序是完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用、管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能。 n 系统程序由PLC的制造厂家编写的，在PLC使用过程中不会变动，它和PLC的硬件组成有关，它关系到PLC的性能。n 系统程序 由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中，用户不能访问和修改。重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成（六）
6、用户程序用户程序n 用户程序是用户根据控制对象生产工艺及控制的要求 而编制的应用程序。它是由PLC控制对象的要求而定的，n 为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于 CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将 其固化在EPROM中。n 现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成（七）PLC的编程语言（IEC61131-3中的5种PLC基本语言）n 顺序功能图（SFC）：不仅仅是一种语言，更是一种组织控 制程序的图形化方式。n 梯
7、形 图（ L D ）：以图形方式表达触点和线圈 以及特殊指令块的梯级。 n 指 令 表（ I L ）：类似汇编程序的基于文本 的语言与其相对应的是LD。 n 结 构 文 本（ S T ）：类似Pascal的基于文本的语言 n 功 能 块 图（FBD）：一种对应于线路图的图形语言。 FBD广泛地用于过程工业。重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成（八）工作数据工作数据n n 工作数据工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。它们存放在RAM中，以适应随机存取的要求。n 在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入/输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，
8、这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成（九）存储器n 系统程序和工作数据与用户无直接联系n 在PLC产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器用户程序存储器。n 当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存储器扩展功能。重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成PLC中的输入/输出接口及作用（一）n n 输入输入/ /输出接口输出接口通常也称I / O I / O 单元或单元或I
9、/ O I / O 模块，模块，是PLC与工业生产现场之间的连接通道。n n PLCPLC输入接口输入接口-可以检测被控对象的各种数据，用这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据n n PLCPLC输出接口输出接口-将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成PLC中的输入/输出接口及作用（二） I / O I / O 接口的作用：接口的作用： 电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所需 的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的 信号是标准电平信号。 光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰能力 通常还有状态指示，工作状况直观，便
10、于维护 I / O I / O 接口的类型接口的类型： 开关量输入/输出接口 模拟量输入/输出接口重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成PLC中的输入/输出接口及作用（三）开关量输入开关量输入/ /输出接口输出接口常用开关量输入接口开关量输入接口：直流输入接口、交流输入接口、 交/直流输入接口常用开关量输出接口开关量输出接口：继电器输出接口：响应速度慢、动作频率低，可驱动交流或直流负载晶体管输出接口：响应速度快、动作频率高，只能用于驱动直流负载晶闸管输出接口：响应速度快、动作频率高， 只能用于驱动交流负载重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成PLC中的输入/输出接口
11、及作用（四）模拟量输入模拟量输入/ /输出接口输出接口模拟量输入接口（A/D接口）分辨率（8位、10位、12位等）、量化误差、偏移 误差、满刻度误差、线性度、精度等许多PLC还有与热电阻或热电偶配套使用的A/D接 口模拟量输出接口（D/A接口）分辨率（8位、10位、12位等）、精度、线性度、 稳定时间等重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成PLC中的输入/输出接口及作用（五）输入输入/ /输出（输出（I/OI/O）点数点数： PLCPLC的的I / OI / O点数点数是指PLC的I/O接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数的总和。 I/O点数是选择PLC的重要依据之一 当I/
12、O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成PLC中的输入/输出接口及作用（六）PLCPLC配有各种通信接口与外部设备连接配有各种通信接口与外部设备连接 与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印 与监视器连接，可将控制过程图像显示出来 与 P L C 连接，组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制 与计算机连接，组成多级分布式控制系统，控制与管理相结合 与人机界面（触摸屏）连接 与智能接口模块连接。智能接口模块是一独立的计算机系统， 它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的 接口 ，PLC的智能接口模块种
13、类很多。 与编程器连接重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成PLC中的输入/输出接口及作用（七）扩展接口扩展接口（是用于连接护 展单元的接口）当PLC基本单 元I/O点数不能满 足要求时，可通 过扩展接口连接 扩展单元以增加 系统的I/O点数 通信与扩展接口的连接实例通信与扩展接口的连接实例重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成 PLC中的电源及作用 PLC配有开关式稳压电源，以提供内部电路使用。与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能 力强。因此，对于电网提供的电源稳定度要求不高， 一般允许电源电压在其额定值15%的范围内波动。 许多PLC还向外提供直流24
14、V稳压电源，用于对外部传 感 器供电。 电源的容量重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC组成 PLC编程器、写入器及作用编程器的作用编程器的作用：是编辑、调试、输入用户程序，也可在线 监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的设备。写入器写入器:是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。为了使调试好用户程序不易丢失，经常用EPROM写入器将PLC内RAM保存到EPROM中。简易编程器专用编程器编程器 智能编程器 通用编程系统：PC上配专用编程软件包返回本章重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC工作原理扫描工作方式
15、（一）n 当PLC运行时，需要进行众多的操作n 而 PLC的CPU不可能同时去执行多个操作， 每一刻只 能执行一个操作n 解决的办法：采用分时操作原理 n 由于CPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，PLC外部出现的结果似乎是同时完成的。n 这种分时操作的方法称为扫描工作方式扫描工作方式 重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC工作原理扫描工作方式（二） 例如：用户程序的执行（用户程序的扫描工作过程）扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行执行程序，情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行执行程序，
16、直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，并周而复始直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，并周而复始地重复进行。地重复进行。重庆科技学院PLC及其应用之PLC基础知识PLC工作原理扫描工作过程（一）n n 检查检查CPUCPU等内部硬件，对监视定等内部硬件，对监视定 时器（时器（WDTWDT）复位以及其它工作复位以及其它工作 n n 与其它智能装置（如编程器、计算与其它智能装置（如编程器、计算 机等）实现通信机等）实现通信n n 按顺序对所有输入端的状态进行采按顺序对所有输入端的状态进行采 样，并存入相应寄存器样，并存入相应寄存器n n 对用户程序扫描执行对用户程序扫描执行 ，并将结果，并将结果
