PLC及其應(yīng)用第2章 PLC結(jié)構(gòu)及基本工作原理.ppt

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1、目錄2.1PLC的結(jié)構(gòu)2.2PLC工作原理2.3PLC的性能指標(biāo)2.4PLC的配置10/8/2021第2章PLC結(jié)構(gòu)及基本工作原理PLC實質(zhì)上也是一種計算機(jī)，它有著與通用計算機(jī)相類似的結(jié)構(gòu)，也是由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出接口及電源組成的。只不過它比一般的通用計算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連的接口和更直接的適應(yīng)控制要求的編程語言。本章主要介紹PLC的硬件、軟件結(jié)構(gòu)、工作過程、性能指標(biāo)和配置等內(nèi)容。10/8/20212.1PLC的結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)上是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用自動控制而設(shè)計的計算機(jī)，它比一般的計算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的接口

2、，更直接的適用于控制要求的編程語言和更強(qiáng)的抗干擾能力。盡管在外形上，PLC與普通計算機(jī)差別較大，但在基本結(jié)構(gòu)上，PLC與微型計算機(jī)系統(tǒng)基本相同，也由硬件和軟件兩大部分組成。10/8/20212.1.1PLC的硬件系統(tǒng)1.中央處理器（CPU）2.存儲器3.I/O接口單元4.I/O擴(kuò)展接口及擴(kuò)展部件5.外設(shè)接口及外設(shè)CPU是PLC的核心，由運算器和控制器構(gòu)成。其主要任務(wù)有：（1）接收和保存現(xiàn)場的狀態(tài)和數(shù)據(jù)；（2）診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤；（3）執(zhí)行系統(tǒng)和用戶程序，實現(xiàn)各種運算；（4）輸出運算結(jié)果，驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備；（5）協(xié)調(diào)PLC內(nèi)部各部分

3、工作，控制PLC與外圍設(shè)備通信等。PLC存儲器中配有兩種存儲系統(tǒng)，系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序存儲器主要用來存儲PLC內(nèi)部的各種信息，一般系統(tǒng)程序是PLC生產(chǎn)廠家編寫,系統(tǒng)程序存儲器一般用PROM或EPROM構(gòu)成。用戶程序存放在用戶程序存儲器中。用戶程序存儲器一般分為兩個區(qū)：程序存儲區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)。I/O接口單元是PLC與現(xiàn)場I/O設(shè)備相連接的部件。它的作用是將輸入信號轉(zhuǎn)換為CPU能夠接收和處理的信號，并將CPU送出的弱電信號轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備所需的強(qiáng)電信號。（1）開關(guān)量輸入（DI）接口單元（2）開關(guān)量輸出（DO）接口單元開關(guān)量輸出接口單元可分為

4、：繼電器輸出型用于直流或低頻交流負(fù)載晶體管輸出型用于高速、小功率直流負(fù)載晶閘管輸出型用于高速、大功率交流負(fù)載I/O擴(kuò)展接口是PLC主機(jī)為了擴(kuò)展I/O點數(shù)或類型的部件。當(dāng)用戶所需的I/O點數(shù)或類型超過PLC主機(jī)的I/O接口單元的點數(shù)或類型時，可以通過加接I/O擴(kuò)展部件來實現(xiàn)。I/O擴(kuò)展部件通常有簡單型和智能型兩種。簡單型I/O擴(kuò)展部件自身不帶CPU，對外部現(xiàn)場信號的I/O處理完全由主機(jī)的CPU管理，依賴與主機(jī)的程序掃描過程。外設(shè)接口是PLC實現(xiàn)人機(jī)對話、機(jī)機(jī)對話的通道。通過外設(shè)接口，PLC主機(jī)可與編程器、圖形終端、打印機(jī)、EPROM寫入器等外圍設(shè)備相連，也

5、可以與其他PLC或上位計算機(jī)連接。外設(shè)接口一般分為通用接口和專用接口兩種。通用接口是指標(biāo)準(zhǔn)通用的接口，如RS232、RS422和RS485等。10/8/2021整體式PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖直流輸入交流輸入120V10/8/20212.1.2PLC的軟件系統(tǒng)PLC的軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分。1.系統(tǒng)軟件2.應(yīng)用軟件PLC的系統(tǒng)軟件就是PLC的系統(tǒng)監(jiān)控程序，包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序、標(biāo)準(zhǔn)程序庫和編程軟件等，也有人稱之為PLC的操作系統(tǒng)。它是每臺PLC必須包括的部分，是由PLC的制造廠家編制的，用于控制PLC本身的運行。一般來說，系統(tǒng)軟件對用戶

6、是不透明的。應(yīng)用軟件指用戶根據(jù)工藝生產(chǎn)過程的控制要求，按照所有PLC規(guī)定的編程語言而編寫的應(yīng)用程序。用戶程序可采用梯形圖語言、指令表語言、功能塊語言、順序功能圖語言和高級語言等多種方法來編寫，利用編程裝置輸入到PLC的程序存儲器中去。10/8/20211.PLC的輸入過程2.PLC的輸出過程2.2.1PLC輸入與輸出過程輸入由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。外部輸入信號經(jīng)PLC輸入接線端子去驅(qū)動輸入繼電器的線圈。每個輸入端子與其相同編號的輸入繼電器有著唯一確定的對應(yīng)關(guān)系。輸出部分是由PLC內(nèi)部的輸出繼電器的常開接點、輸出接線端子和外部驅(qū)

7、動電路組成，用來驅(qū)動外部負(fù)載。PLC內(nèi)部有許多輸出繼電器，每個輸出繼電器為外部輸出電路提供了一個實際的常開接點與輸出接線端子相連。10/8/2021過程映象字節(jié)0字節(jié)1字節(jié)2:::CPU存儲器區(qū)字節(jié)0字節(jié)1字節(jié)2:::PIIPIQ用戶程序CPU存儲器區(qū)::LDI2.0=Q4.3::::1110/8/20212.2.2PLC的工作過程PLC的工作過程有兩個顯著特點：一是周期性順序掃描，一是集中批處理。周期性順序掃描是PLC特有的工作方式，在運行過程中，總是處在不斷循環(huán)的順序掃描過程中。每次掃描所用的時間稱為掃描時間，又稱為掃描周期或工作周期。由于PLC的I

8、/O點數(shù)較多，采用集中批處理的方法，可以簡化操作過程，便于控制，提高系統(tǒng)可靠性。