电气控制与PLC应用技术 教学课件 作者 田效伍 - 副本第5章可编程控制器.ppt

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1、第五章可编程控制器的基本组成及工作原理可编程控制器是以微处理器为核心的工业自动控制装置。5.1可编程控制器的基本组成5.1.1微处理器(CPU)5.1.2存储器5.1.3输入/输出接口（I/O）5.1.4外围设备5.1.5电源5.2可编程序控制器的工作原理5.3PLC控制与继电器控制的区别5.4PLC的编程语言5.4.1梯形图5.4.2语句表5.4.3功能块图可编程控制器硬件系统的基本结构框图如图5-1所示。图5-1PLC硬件系统结构框图5.1.1微处理器(CPU)微处理器又称中央处理器，简称CPU，它是PLC的核心。可编

2、程控制器中所采用的CPU随机型不同而不同，通常有三种：通用微处理器(如8086、80286、80386等)、单片机、位片式微处理器。小型PLC大多采用8位、16位微处理器或单片机作CPU，如Z80A、8031、M68000等，价格低、通用性好。中型的PLC，大多采用16位、32位微处理器或单片机作为CPU，如8086、8096系列单片机；集成度高、运算速度快、可靠性高。大型PLC，大多数采用高速位片式微处理器，灵活性强、速度快、效率高。5.1可编程控制器的基本组成可编程控制器是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬

3、件的作用，更要靠软件的支持。可编程序控制器是一种新型的工业控制计算机。5.1.2存储器存储器用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它信息。PLC使用的存储器有ROM、RAM、E2PROM。5.1.3输入/输出接口（I/O）输入设备一般包括各类控制开关和传感器等，这些量通过输入接口电路的输入端子与PLC的微处理器CPU相连。CPU处理的是标准电平，因此，需要有各类接口模块将不同的电压或电流信号转变为CPU所能接收的电平。输出接线端子与控制对象如接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等连接。借助输出接口电路将CPU输出电平转变为控制

4、对象所需的电压或电流信号。输入/输出接口有数字量（开关量）输入/输出单元，模拟量输入/输出单元。数字量（开关量）输入单元分为直流输入和交流输入两种类型，常用的输入电路有干接点式、直流输入式和交流输入式三种，电路原理如图5-2所示。图5-2可编程控制器输入电路原理图数字量（开关量）输出单元又分为继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出三种形式。继电器输出可接交流负载或直流负载；晶体管输出只能接直流负载；晶闸管输出只能接交流负载，输出负载必须外接电源。三种输出电路的原理如图5-3所示。图5-3可编程控制器输出电路原理图5.1.4外围

5、设备PLC的外围设备有手持编程器、便携式图形编程器及通过专用编程软件实现图形编程的个人计算机。外围设备通过专用的接口与PLC主机相连。5.1.5电源PLC的电源是将交流电压变成CPU、存储器、输入输出接口电路等所需电压的电源部件。5.2可编程序控制器的工作原理指令-使PLC进行逻辑运算、数据处理、输入和输出步骤的助记符。程序-实现某一控制要求的指令的集合。PLC执行程序以循环扫描方式进行扫描过程分为三个阶段输入采样阶段程序执行阶段和输出刷新阶段扫描周期-完成上述过程所需的时间。PLC的工作过程除了包括上述三个主要阶段外，还

6、包括内部处理、通信处理等。PLC扫描周期的长短，取决于PLC执行一个指令所需的时间和有多少条指令。若执行每条指令所需的时间是1us，程序有800条指令，则这一扫描周期的时间就为0.8ms。5.3PLC控制与继电器控制的区别传统的继电接触器控制系统输入设备控制线路输出设备PLC的梯形图与继电器控制电路主要区别如下：1.元器件不同继电器控制电路是由各种硬件继电器组成，而PLC梯形图中输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等软继电器是由软件来实现。2.工作方式不同继电器控制电路工作时，电路中硬件继电器都处于受控状态。

7、PLC梯形图中软件继电器都处于周期性循环扫描工作状态，受同一条件制约的各个软继电器的动作顺序取决于程序扫描顺序。3.元件触点数量不同硬件继电器的触点数量有限，一般只有4～8对PLC梯形图中软继电器的触点数量，编程时可无限制使用，可常开又可常闭4.控制电路实施方式不同继电器控制电路控制功能固定，当要修改控制功能时必须重新接线。PLC控制电路由软件编程来实施，可以灵活变化和在线修改。5.4PLC的编程语言PLC程序常用的表达方式：梯形图、语句表和功能块图。5.4.1梯形图梯形图--按照原继电器控制设计思想开发的一种编程语言，与

8、继电器控制电路图相类似。图5-4是用梯形图表示的PLC程序实例。5.4.2语句表语句表：一种类似于计算机中汇编语言的助记符指令编程语言。指令语句由地址(或步序)、助记符、数据三部分组成。图5-5是用语句表表示的PLC程序实例。图5-4用梯形图表示的PLC程序实例图5-5用语句表表示的PLC程序实例5.4