可编程序控制器的硬件结构ppt课件

1、2.1 可编程序控制器的硬件构造可编程序控制器的硬件构造2.2 可编程序控制器的系统构造可编程序控制器的系统构造2.3 可编程序控制器的技术性能可编程序控制器的技术性能2.4 可编程序控制器的任务过程及原理可编程序控制器的任务过程及原理第第2 2章章 plc plc的构造和任务原理的构造和任务原理2.1 PLC的硬件构造的硬件构造 PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，PLC是一种工业控制用的公用计算机，是由硬件系统和软件系统两大部分组成。 1. 主机系统主机系统n 主机电源微处理器(CPU)运算器控制器输入单元存储器EPROM(系统程序)RAM(用户程序)外设I/O接口I/O扩展

2、接口用户输入设备输出单元用户输出设备I/O扩展接口PLC或上位计算机图形监控系统EPROM写入器打印机盒式磁带机编程器外部设备 为顺应工业过程现场输入/输出信号的匹配，PLC配置了各种类型的输入/输出模块单元： 开关量输入单元：把现场各种开关信号变成PLC内部处置的规范信号。分为直流输入单元和交流输入单元，分别如图2.2和图2.3所示。图图2.2 直流开关量输入单元直流开关量输入单元光耦合器PLC内部电路LEDCR2R1VD电源双向耦合器PLC内部电路LEDCR3R1VD交流电源R2图图2.3 交流开关量输入单元交流开关量输入单元2. 开关量输出单元：开关量输出单元： 它的作用是把PLC的内部

3、信号转换成现场执行机构的各种开关信号。按照现场执行机构运用的电源类型的不同，开关量输出单元可分为:晶体管输出方式 用于直流输出负载双相晶闸管输出方式 用于交流输出负载继电器触点输出方式 即可用于直流、又可交流 特别应指出的是，由于继电器方式具有实践断点，可以从物理上切断所控制的回路，同时这种方式既适宜于直流情况又适宜于交流情况，因此这种方式在开关频率不太高的情况下是首选的输出控制方案。图2.4给出了这种输出方案的原理图。PLC内部电路LEDVD交流电源KSL图2.4 继电器方式输出单元3. 模拟量输入单元 模拟量输入在过程控制中的运用很广，如常用的温度、压力、速度、流量、酸碱度、位移的各种工业

4、检测都是对应于电压、电流的模拟量值，再经过一定运算(PID)后，控制消费过程到达一定的目的。模拟量输入电平大多是从传感器经过变换后得到的，模拟量的输入信号为420 mA的电流信号或15 V、-1010 V、010 V的直流电压信号。 模拟量输入单元的作用是把现场延续变化的模拟量规范信号转换成PLC内部处置的、由假设干位表示的数字信号。模拟量输入单元普通由滤波、A/D转换器、光耦合器隔离等部分组成。4. 模拟量输出单元n作用是把PLC运算处置后的假设干位数字量信号转换成相应的模拟量信号然后输出，以满足消费过程现场延续信号的控制要求。模拟量输出单元普通由光耦合器隔离、D/A转换器和信号转换等部分组

5、成。n模拟量输出模块是将中央处置器的二进制数字信号转换成420 mA的电流输出信号或010 V、15 V的电压输出信号，以提供应执行机构。因此模拟量输出模块又叫D/A转换输出模块。可编程序控制器的软件系统可编程序控制器的软件系统 PLC除了硬件系统外，还需求软件系统的支持，共同构成PLC。PLC的软件系统由系统程序和用户程序两大部分组成。 1. 系统程序 系统程序由PLC的制造企业编制，固化在PROM或EPROM中，安装在PLC上，随产品提供应用户。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序和供系统调用的规范程序模块等。 由于经过改良系统程序可以在不改动硬件系统的情况下大大改善PLC的性能，因

6、此系统程序也在不断晋级和完善。n 2. 用户程序n 用户程序是根据消费过程控制的要求由用户运用制造企业提供的编程言语自行编制的运用程序。用户程序包括开关量逻辑控制程序、模拟量运算程序、闭环控制程序和操作站系统运用程序等。n (1) 开关量逻辑控制程序。它是PLC用户程序中最重要的一部分。n (2) 模拟量运算程序及闭环控制程序。通常，它是在大中型PLC上实施的程序。n (3) 操作站系统程序。它是大型PLC系统经过通讯联网后，由用户为进展信息交换和管理而编制的程序。2.2 可编程序控制器的系统可编程序控制器的系统构造构造nPLC的构造分为整体式和模块式两类n图2.3 整体式PLC组成框图 图2

7、 .4 模块式PLC组成框图 2.3 可编程序控制器的技术可编程序控制器的技术性能性能n根本技术性能根本技术性能 n存储容量存储容量 nI/OI/O点数点数 n扫描速度扫描速度 n指令的功能与数量指令的功能与数量 n内部元件的种类与数量内部元件的种类与数量 n特殊功能单元特殊功能单元 n可扩展才干可扩展才干 nPLC的内存分配及容量nPLC的内存分配n系统程序存储区 n系统RAM 存储区 n用户程序存储区 nPLC的容量 nPLC的容量包括IO点数和用户存储容量两个方面：n通常IO点数是根据被控对象的输入、输出信号的实践需求，再加上1015的裕量来确定。n用户程序存储容量字节开关量IO点数10

8、 模拟量IO通道数100 可编程序控制器的任务过程可编程序控制器的任务过程 PLC上电后，就在系统程序的监控下，周而复始地按固定顺上电后，就在系统程序的监控下，周而复始地按固定顺序对系统内部的各种义务进展查询、判别和执行，这个过程本质序对系统内部的各种义务进展查询、判别和执行，这个过程本质上是一个不断循环的顺序扫描过程。一个循环扫描过程称为扫描上是一个不断循环的顺序扫描过程。一个循环扫描过程称为扫描周期。周期。 PLC在一个扫描周期内根本上要执行以下六个义务：在一个扫描周期内根本上要执行以下六个义务： (1) 运转监控义务。为了保证系统可靠任务，运转监控义务。为了保证系统可靠任务，PLC内部设

9、置了系统内部设置了系统监视定时器监视定时器WDT，WDT的时间设定值普通为扫描周期的的时间设定值普通为扫描周期的23倍，倍，通常为通常为100200 ms。 (2) 与编程器交换信息义务。编程器在与编程器交换信息义务。编程器在PLC的外部设备中占有非常的外部设备中占有非常重要的位置，用户把运用程序输入到重要的位置，用户把运用程序输入到PLC中，或对运用程序进展中，或对运用程序进展在线运转监视和修正都要用到它。编程器在完成处置义务或到达在线运转监视和修正都要用到它。编程器在完成处置义务或到达信息交换的规定时间后，就把控制权交还给信息交换的规定时间后，就把控制权交还给PLC。2.4可编程序控制器的

10、任务过可编程序控制器的任务过程及原理程及原理n (3) 与数字处置器(DPU)交换信息义务。普通大中型PLC多为双处置器系统，一个是字节处置器(CPU)，另一个是数字处置器(DPU) ，在普通小型PLC中是没有这个义务的。n (4) 与外部设备交换信息义务。假设没有衔接外部设备，那么该义务跳过。n (5) 执行用户程序义务。系统的全部控制功能都在这一义务中实现。n (6) 输入/输出信息处置义务。PLC的输入的输入/输出过程输出过程n PLC的任务方式是周期扫描方式，所以其输入/输出过程是定时进展的，对用户程序而言，要处置的输入信号是输入信号形状暂存区的信号，而不是实践的信号。运算处置后的输出

11、信号被放入输出信号形状暂存区中，而不是直接输出到现场的。n PLC周期性的输入/输出处置方式对普通控制对象而言是可以满足的，但是对那些要求呼应时间小于扫描周期的控制系统那么不能满足，这时可以用智能型输入/输出单元或专门的软件指令，经过与扫描周期脱离的方式来处理。PLC的中断输入处置过程的中断输入处置过程 PLC的中断输入处置方法同普通计算机系统是根本一样的，即当有中断恳求信号输入后，系统要中断正在执行的相关程序而转向执行中断子程序；当有多个中断源时，它们将按中断的优先级有一个先后顺序的排队处置。系统可以经过程序设定允许中断或制止中断。 PLC的中断源信息是经过输入单元进入系统的。 PLC的中断源有优先顺序，普通无嵌套关系。 PLC的任务