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1、2010.3,第三章 PLC的基本组成和工作原理,2010.3,PLC的基本组成 PLC对继电器控制系统的仿真 PLC的工作原理,主要内容,2010.3,第一节 PLC的基本组成,一、PLC的基本组成,2010.3,一、PLC的基本组成,CPU 存储器 I/O单元 电源 通信接口 扩展接口 编程设备 其他部件,2010.3,二、PLC各组成部分的作用,（一）中央处理单元（CPU）,微处理器：实现逻辑运算、数学运算，协 调控制系统内部各部分的工作 按照系统程序所赋予的任务运行 任务： 1. 控制用户程序和数据的接收与存储 2. 进行自诊断 3. 执行用户程序,微处理器 控制接口电路,CPU,PL
2、C的核心,2010.3,控制接口电路,是微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件,数据缓冲 单元选择 信号匹配 中断管理,功能,2010.3,（二）存储器,系统程序存储器,用户程序存储器,存储器,2010.3,1系统程序存储器,存放： 系统监控程序 用户指令解释 标准程序模块 系统调用管理程序 各种系统参数,系统程序关系到PLC的性能，不能由用户访问和修改。,2010.3,2用户程序存储器,用户程序区 数据区 系统区,用户程序存储器,用户程序,工作数据,系统参数,系统参数（CPU组态数据）： *输入输出组态 *功能的设置,2010.3,（三）输入、输出单元,PLC的CPU与现场I/O装置或其它
3、外部设备之间连接的接口（单元）电路。,电平转换功率放大光电耦合,电平转换光电耦合,2010.3,输入单元,直流输入接口电路（如下图） 交流输入接口电路 交直流输入接口电路,输入单元类型,2010.3,输入单元,交流输入接口电路,2010.3,输出单元类型,输出单元,2010.3,（四）编程器,*程序的编制、编辑、调试、监视 *简易型 *智能型,2010.3,（五）电源单元,把外部电源变换成系统内部各单元 所需的电源 采用开关电源 电源的性能直接影响PLC的抗干扰能力 掉电保护电路 后备电池电源,2010.3,第二节 PLC对继电器控制系统的仿真,一、PLC模拟继电器控制系统的编程方法 1.PL
4、C 替代电路图中的控制电路部分,主电路,控制电路,用PLC替代继电器控制系统就是替代控制电路那部分，主电路基本保持不变,2010.3,2.控制电路与PLC的比较,输入部分,输出部分,输入部分,输出部分,逻辑部分,逻辑部分:由电器的触点和导线及其固定接线组成,“软接线”,“硬接线”,光电耦合电平转换,光电耦合电平转换,PLC仿真继电器控制电路图,梯形图与继电器控制电路相呼应,2010.3,梯形图,“能流”,触点,线圈,功能方框,左母线,右母线,？,梯形图由触点、线圈或功能方框构成,2010.3,梯形图网络,每个输出元素（线圈或方框）可以构成一个梯级 每个网络由一个或多个梯级组成,2010.3,3
5、.梯形图与继电器控制电路的,“软继电器”不是物理继电器，看不见，摸不着 “能流”的表示方式,差异,能流,扫描方向,不许倒流,2010.3, 常开、常闭触点不是现场物理开关的触点 梯形图中的输出线圈不是物理线圈 梯形图中的接点原则上可无限次使用，线圈通常只引用一次,PLC认为：常开触点是取位状态操作； 常闭触点是位取反操作,I/O映象寄存器,I/O映象寄存器,2010.3,建立I/O映象区 循环扫描的工作方式 输入/输出延迟响应,第三节 可编程序控制器的工作原理,2010.3,系统的每一个输入点与输入映象区的某一位相对应 系统的每一个输出点与输出映象区的某一位相对应,.建立I/O映象区,I：,O
6、：,Q0.0,I0.0,存储器,2010.3,采集到的输入信号状态取决于 输入元件的类型以及是否动作,2010.3,二.循环扫描的工作方式,（一）可编程序控制器的工作过程,一个循环扫描过程所需的时间称为 一个扫描周期,周期循环扫描,2010.3,系统初始化，对I/O映象区清零，复位定时器,对电源、内部电路、语法进行检查；定期复位监控定时器WDT,PLC PLC PC；PLC 其他,PLC 编程器,以扫描的方式按顺序逐句扫描处理,以扫描的方式，处理输入/输出信息,循环扫描过程,周而复始,RUN,RUN,2010.3,PLC的运行方式：周期性循环扫描,2010.3,（二）用户程序的循环扫描过程,2
7、010.3,PLC的工作过程举例,高电平表示按下按钮或KM线圈通电,2010.3,特点,集中采样与集中输出的工作方式 外界信号状态的变化要到下一个周期才被读入 程序执行阶段输出映象区的内容随着程序执行的进程而变化 输入、输出延迟响应 语句的安排影响响应时间,2010.3,三. 输入、输出延迟响应,（一）输入、输出延迟响应 PLC是以扫描的方式处理信息，它是顺序地、连续地、循环地逐条执行程序，在任何时刻它只能执行一条指令，即以“串行”处理方式进行工作，导致输入、输出延迟响应。,“串行”处理,2010.3,输入、输出延迟响应： 当PLC的输入端的信号发生变化到PLC输出端对该变化作出反应需要一段时
8、间，这种现象称为输入、输出延迟响应或滞后现象,输入输出延迟响应,变化,响应,2010.3,快速响应？,使用快速响应模块 直接处理的方式（专门的软件指令）,立即I/O指令,脱离扫描周期,2010.3,（二）响应时间,影响因素： 输入滤波电路的时间常数 输出电路的滞后时间 PLC循环扫描的工作方式 集中采样、集中输出的处理方式 用户程序中语句的安排,重要参数,由工作原理决定,合理选择,合理安排,2010.3,1.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,2010.3,2.最长响应时间,最长响应时间 =输入延迟时间+两个扫描时间+输出延迟时间,2010.3,结 论,输入信
9、号至少应持续一个扫描周期的时间，才能保证被系统捕捉到。 设置脉冲捕捉功能。,2010.3,3.用户程序的语句安排影响响应时间,输入继电器,模拟主令电器 输出继电器,模拟KM、YV 内部继电器,模拟KA “能流”到，线圈被激励,输入 继电器,输出 继电器,内部继电器,由外部信号驱动,按程序执行结果而被激励,按程序执行结果而被激励,2010.3,梯形图及各元件状态的时序图,系统初始化，对I/O映象区清零,2010.3,如果将网络1、网络5的位置对调一下，位存储器M2.0在第二周期也能响应 吗？,思考,2010.3,（三）在用户程序执行阶段 PLC对输入输出的处理规则, 输入映象寄存器的内容，由上一个扫描周期输入端子的状态决定。,2010.3, 输出映象寄存器的状态，由程序执行期间输出指令的执行结果决定。,2010.3, 输出锁存电路的状态，由上一次输出刷新期间输出映象寄存器的状态决定。 输出端子板上各输出端的状态，由输出锁存电路来确定。 执行程序时所用的I/O状态值，取用于输入、输出映象寄存器的状态。,2010.3,梯形图与继电器控制电路图存在哪些差异？ 简述可编程序控制器用户程序的工作过程。有何特点？ 可编程序控制器输入、输出延迟响应产生的原因有哪些？,思考,
