PLC的基本结构及工作原理课件.ppt

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1、PLC的结构和工作原理PLC的基本结构PLC的工作原理PLC的分类PLC的主要技术指标PLC的发展趋势一、PLC的基本结构1．主机2．I/O扩展机3．外部设备1．主机CPU（微处理器）存储器输入单元输出单元电源I/O扩展接口外设I/O接口（1）CPUCPU是PLC的核心，类似于人的大脑。具体作用如下：①接受、存储用户程序。②按扫描方式接收来自输入单元的数据和各状态信息，并存入相应的数据存储区。③执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑处理，产生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作。④响应外部设备的请求。（2）存储器PLC的存储器有两种：系统程序存储器和用

2、户程序存储器。系统程序存储器主要用于存放系统正常工作所必须的程序，如系统诊断程序、键盘输入处理程序、指令解释程序、监控程序等。这些程序与用户无直接关系，已由厂家直接固化进EPROM中，不能由用户直接存取、修改。用户程序存储器主要存放用户程序（用户利用PLC的编程语言按不同控制要求所编制的控制程序或数据，这相当于设计继电器控制系统硬接线的控制电路图），可修改。(3)输入单元输入单元的作用是接收从开关、按钮、继电器触点和传感器等输入的现场控制信号，并将这些信号转换成CPU能接收和处理的数字信号。根据输入信号形式的不同，可分为开关量输入单元和模拟量输入单元两大类。开关量输入

3、单元模拟量输入单元：（4）输出单元输出单元接收经过CPU处理过的输出数字信号，并把它转换成被控制设备或显示装置所能接收的电压或电流信号，以驱动接触器、电磁阀和指示器件等。根据输出信号形式的不同，可分为开关量输出单元和模拟量输出单元两大类。①开关量输出单元：继电器输出方式晶体管输出方式晶闸管输出方式继电器输出电路继电器输出方式的特点既可驱动交流负载,又可驱动直流负载。驱动负载的能力在2A左右。优点：适用电压范围比较宽，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强。缺点：动作速度较慢，动作次数（寿命）有一定的限制。建议在输出量变化不频繁时优先选用。晶体管输出电路晶体管输出方

4、式的特点只可驱动直流负载。驱动负载的能力为零点几安培左右。优点：可靠性强，执行速度快，寿命长。缺点：过载能力差。适合在直流供电、输出量变化快的场合选用。晶闸管输出电路晶闸管输出方式的特点适合驱动交流负载。驱动负载的能力为1A左右。优点：可靠性强，执行速度快，寿命长。缺点：过载能力差。适合在交流供电、输出量变化快的场合选用。②模拟量输出单元（5）电源电源单元的作用是把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（直流5伏、±12伏、24伏），并为外部输

5、入元件（如接近开关、）提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLC负载的电源由用户提供。电源组件内还装有备用锂电池，以保证在断电时保存必要的信息。（6）I/O扩展接口I/O扩展接口是PLC主机为了扩展输入/输出点数和类型的部件，输入/输出扩展单元、远程输入/输出扩展单元、智能输入/输出单元等都通过它与主机相连。I/O扩展接口有并行接口、串行接口等多种形式。（7）外设I/O接口外设I/O接口是PLC主机实现人机对话、机机对话的通道。通过它，PLC可以和编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备相连，也可以与其他PLC或上位计算机连接。2．I/O扩展机每种PLC都有

6、与主机相配的扩展模块，用来扩展输入、输出点数，以便根据控制要求灵活组合系统。PLC的扩展模块内一般不设CPU，仅对I/O通道进行扩展，不能脱离主机独立实现系统的控制要求。3．外部设备编程设备盒式磁带机打印机EPROM写入器图形监控系统PLC或上位计算机二、PLC的工作原理1.PLC的工作方式——循环扫描方式一个扫描周期主要可分为：（1）输入采样阶段（2）执行程序阶段（3）处理通信请求阶段（4）执行CPU自诊断测试阶段（5）输出刷新阶段PLC的工作原理PLC采用循环顺序扫描方式工作，CPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入映像寄存器区域；然

7、后根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。PLC扫描过程输入输出的处理过程输入采样阶段执行程序阶段输出刷新阶段输入采样阶段PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的状态读入到输入状态寄存器中存储，这一过程称为采样。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，而且将在PLC执行程序时被使用。执行程序阶段PLC按从上到下、从左到右顺序对程序进行扫描，并分别从输入状态寄存器和输出状态寄存器中获得所需的数据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入输出状态寄存器中保存。但这个结果在全部程序未执行完