第三章可编程序控制器的组成及工作原理教案

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第三章可编程序控制器的组成及工作原理和继电器控制系统类似,PLC控制系统也是由输入部分、逻辑部分和输出部 分组成。齐部分主要作用:?输入部分:收集并保存被控对象实际运行的数据和信息。例如:来自被控对象 上的各种开关信息或操作台上的操作命令等。?逻辑部分:处理输入部分所取得的信息,并按照被控对象实际的动作耍求执行 相应的逻辑功能?输出部分:对需要实时操作的那些设备提供实际操作信号由于输入信号一般为开关信号或电压、电流形成的信号源,它们必须转换成 微处理器所能接受的电平信号,所以,中间必须加入变换器。同样,微处理器输 出的电平信号,也必须传换成控制设备所需的开关信号或电压、电流信号。所以, 也要加入变换器。由此,构成了 PLC控制系统的基木结构框图。(见教材P58图 3-2)按钮开关等9 f-22微处理器(含存储器)控制对象 (灯、电动 机等)输入部分(外部) 逻辑部分(内部) 输出部分(外部)说明:PLC的逻辑部分由大规模集成电路构成的微处理器和存储器组成。对微处理器进行了软、硕件的开发,提供了许多适用于电气控制的逻辑部 件。逻辑部件:继电器逻辑(与、或、非运算)]定时器计数器 ,均为“软”器件移位寄存器触发器 丿编程语言:描述这些逻辑部件的符号和语句 PLC通过编程器编制控制程序,可以将PLC内部各种逻辑部件按照工艺要求进行组合以实现一定的逻辑控制功能。所谓PLC的控制原理:将输入信息采入PC内部一执行逻辑功能一输出达到 控制要求。第一节可编程序控制器的组成一、PLC的基本组成基本组成可归为四大部件:中央处理单元(CPU板)一一控制器的核心 输入部件丫 T/0部件)——连接现场设备与CPU 之间、输出部件 的接口电路电源部件——为PLC内部电路捉供能源整体结构的PLC——四部分装在同一机壳内模块式结构的PLC——各部件独立封装,称为模块,通过机架和总线连接而 成I/O的能力可按用户的需要进行扩展和组合另外,还必须冇编程器一一将用户程序写进规定的存储器内PLC的基木组成框图:教材P58 Fig 3-3可编程序控制器PC按钮.继电器触点 行程开关等接受现场信号输入接口部件中央处理单元CPU (板)输出接口部件驱动受控元件接触器 电磁阀 指示灯等电源部件二、PLC各组成部件的作用1. CPU——是PLC的核心部分。与通用微机CPU—样,CPU在PC系统中的作用类似于人体的神经中枢。其功能:(1)用扫描方式(后面介绍)接收现场输入装置的状态或数据,并存入输入映 象寄存器或数据寄存器;(2) 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据;(3) 诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程小的语法错误;(4) 在PC进入运彳亍状态后:a) 执行用户程序一一产生相应的控制信号(从用户程序存储器屮逐条读 取指令,经命令解释后,按指令规定的任务产生相应的控制信号,去 启闭冇关的控制屯路)b) 进行数据处理一一分吋、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、 变换等动作,完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务c) 更新输出状态一一输出实施控制(根据运算结果,更新冇关标志位的 状态和输出映象寄存器的内容,再由输入映象寄存器或数据寄存器的 内容,实现输出控制、制表、打印、数据通讯等)2. 存储器'系统程序存储器——存放系统工作程序(监控程序)、模块化应用功能子 程序、命令" 解释、功能了程序的调用管理程序和系统参数、 *不能由用户直接存取用户存储器(用户程序存储器——存放用户程序。即用户通过编程器输« 入的用户程序。.功能存储器(数据区)一一存放用户数据PC的用户存储器通常以字(16位/字)为单位來表示存储容量。注意:系统程序直接关系到PC的性能,不能由用户直接存取,所以,通常PC 产甜资料屮所指的存储器形式或存储方式及容量,是指用户程序存储器而言。3. I/O (输入/输出部件)(I/O模块:接口电路、I/O映像存储器)——CPU与现场I/O装置或其他外部设备Z间的连接部件。PLC捉供了各种 操作电平与驱动能力的I/O模块,以及各种用途的I/O组件供用户选用:输入/输出电平转换电气隔离串/并行转换数据传送A/D、D/A 转换误码校验其他功能模块1/0模块可与CPU放在一起,也可远程放置。通常,1/0模块上还具冇状态 显示和I/O接线端了排。4. 编程器等外部设备编程器一一PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具作用: 用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视通过键盘和显示器去检测PLC内部状态和参数通过通讯端口与CPU联系,实现与PLC的人机对话分类: 简单型——只能联机编程;只能用指令清单编程智能型一一既可联机(Online),也可脱机(Offline)编程;可以 采用指令清单(语句表)、梯形图等语言编程。常可直 接以电脑作为编程器,安装相关的编程软件编程注意:编程器不直接加入现场控制运行。一台编程器可开发、监护许多 台PLC的工作。其他外设:磁盘、光盘、EPROM写入器(用于固化用户程序)、打印机、图形 监视系统或上位计算机等等。5. 电源:内部——开关稳压电源,供内部电路使用;大多数机烈述可以向外提供DC24V稳压电源,为现场的开关信号、外部传感器供电。外部——可用一般工业电源,并备冇锂电池(备用电池),使外部电 源故障吋内部重要数据不致丢失。第二节可编程序控制器的工作过程一、PLC的工作过程框图(教材P62 Fig 3-5稍作修改)1. 初始操作(上电处理)PLC未进入正式运行前,首先应确定自身的完好性。这就是接通电源后的初 始操作(见图)。通电后,消除各元件的随机状态,进行清零或复位处理,检查 I/O单元的连接是否止确(I/O总线)。再做一道题,使它涉及各种指令和内存单 元,若解题时间在to以内,则自身完好(否则,系统关闭),解题结束,将监控 定时器to复位,才开始止式运行。2. 运行?PLC的工作方式——(顺序)周期循环扫描扫描——按分时操作的原理,每一时刻执行一个操作,顺序进行,这种分时 操作的过程称“CPU对程序的扫描”?工作特点——集中输入,集中输出(小型PLC) 二、PLC运行过程1.四大类操作(1)公共操作——故障诊断及处理(自检),一般故障,只报警,不停机(2) I/O操作——联系现场的数据输入及控制信号的输出(3)执行用户程序——顺序循环扫描(4)服务外设2. I/O处理过程——(教材P63 Fig3-6)'输入采样 三个阶段{执行用户程序、输出刷新合上电源启动p C的扫描周期上电后的初始操作公共操作数据输入
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