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1、PLC可编程控制器的结构和基本工作原理PLC由于其自身的特点，在工业生产的各个领域得到了愈来愈广泛的应用。而作 为PLC的用户，要正确地应用PLC去完成各种不同的控制任务，首先应了解其组成 结构和工作原理。一、PLC的基本结构可编程序控制器实施控制，其实质就是按一定算法进行输入输出变换，并将 这个变换与以物理实现。输入输出变换、物理实现可以说是PLC实施控制的两个 基本点，同时物理实现也是PLC与普通微机相区别之处，其需要考虑实际控制的 需要，应能排除干扰信号适应于工业现场，输出应放大到工业控制的水平，能为 实际控制系统方便使用，所以PLC采用了典型的计算机结构，主要是由微处理器 （CPU）、
2、存储器（RAM/ROM）、输入输出接口（I/O）电路、通信接口及电源组 成。PLC的基本结构如下图所示：1、中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC的控制核心。它按照PLC 系统程序赋予的功能：a.接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储 器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投 入运行时，首先它以扫描的方式采集现场各输入装置的状态和数据，并分别存 入I/O映象寄存区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解 释后按指令的规定执行逻辑或算数运算并将结果送入I/O映象寄存区或数据寄 存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象
3、寄存区的各输出状 态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环直到停止运行。为 了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。2、存储器 可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用 户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令 解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器； 存放用户程序（用户程序存和数据）的存储器称为用户程序存储器，所以又分 为用户存储器和数据存储器两部分。PLC常用的存储器类型：（1）RAM （Random As
4、sess Memory） 这是一种读/写存储器（随机存储器）， 其存取速度最快，由锂电池支持。（2）EPROM （Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除的 只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。（在紫外线连续 照射下可擦除存储器内容）。（3）EEPROM（Electrical Erasable Programmable Read Only Memory这是一 种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修 改。PLC存储空间的分配：虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC的工作原理，
5、其存储空间一般包括以下三个区域：（1）系统程序存储区（2）系统RAM存储区（包括I/O映象寄存区和系统软设备等）。3)用户程序存储区系统程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统 的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊 断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件 一起决定了该PLC的性能。系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象寄存区以及各类软元 件，如：逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等存 储器。(1) I/O映象寄存区：由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才 依次读入各输入状态和数
6、据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应 的外设。因此，它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O的状态和数据， 这些单元称作I/O映象寄存区。一个开关量I/O占用存储单元中的一个位，一 个模拟量I/O占用存储单元中的一个字。因此整个I/O映象寄存区可看作两个 部分组成：开关量I/O映象寄存区；模拟量I/O映象寄存区。(2) 系统软元件存储区：除了 I/O映象寄存区区以外，系统RAM存 储区还包括PLC内部各类软元件(逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和 累加器等)的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和失电不保持 的存储区域，前者在PLC断电时，由内部的锂电池供电，数据不
7、会丢失；后者 当PLC断电时，数据被清零。(3) 用户程序存储区： 用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不 同类型的PLC，其存储容量各不相同。3输入接口电路 输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我 们实习室涉及到的信号当中，开关量最普遍，也是实验条件所限，在次我们主 要介绍开关量接口电路。可编程序控制器优点之一是抗干扰能力强。这也是其1/0设计的优点之处， 经过了电气隔离后，信号才送入CPU执行的，防止现场的强电干扰进入。如下 图就是采用光电耦合器(一般采用反光二极管和光电三极管组成)的开关量输 入接口电路：.输出接口电路：可编程序控制器的输出有：继电器输出(M)、晶体管输 出(T
8、)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。R5C丁甲户电海现场开关 R1光耦4(1) 输出接口电路的隔离方式输出接口电路的主要技术参数（2）a. 响应时间 响应时间是指PLC从ON状态转变成OFF状态或从OFF状态 转变成ON状态所需要的时间。继电器输出型响应时间平均约为10ms；晶闸 管输出型响应时间为1ms以下；晶体管输出型在0. 2ms以下为最快。b. 输出电流 继电器输出型具有较大的输出电流，AC250V以下的电路电 压可驱动纯电阻负载2A/1点、感性负载80VA以下（AC100V或AC200V）及 灯负载100W以下（AC100V或200V）的负载；Y0、Y1以外每输出1点的输 出电流是
9、0.5A，但是由于温度上升的原因，每输出4合计为0.8A的电流, 输出晶体管的ON电压约为1.5V，因此驱动半导体元件时，请注意元件的输 入电压特性。Y0、Y1每输出1点的输出电流是0.3A，但是对Y0、Y1使用 定位指令时需要高速响应，因此使用10100mA的输出电流；晶闸管输出 电流也比较小，FX1S无晶闸管输出型。c. 开路漏电流 开路漏电流是指输出处于OFF状态时，输出回路中的电流。 继电器输出型输出接点OFF是无漏电流；晶体管输出型漏电流在0.1mA以 下；晶闸管较大漏电流，主要由内部RC电路引起，需在设计系统时注意。（3）输出公共端（COM）公共端与输出各组之间形成回路，从而驱动负载。FX1S有1点或4点一个公共端输出型，因此各公共端单元可以驱动不同电源电压系统的负载。输出电S精入电略
