教案PLC的硬件组成PLC工作原理

1、了解了解PLCPLC的组成部分并熟悉各组成部分的作用；的组成部分并熟悉各组成部分的作用；学习要求（目标）学习要求（目标） 了解了解PLCPLC控制系统与继电器控制系统与继电器- -接触器控制系统在接触器控制系统在工作方式上的差别，工作方式上的差别，掌握掌握PLC的扫描工作原理。的扫描工作原理。 项目一项目一 初识初识PLCPLC项目一项目一 初识初识PLCPLCPLC控制系统在包控制系统在包装生产线中的应用装生产线中的应用生力啤酒装罐包装生产生力啤酒装罐包装生产线线项目一项目一 初识初识PLCPLC项目一项目一 初识初识PLCPLC项目一项目一 初识初识PLCPLC项目一项目一 初识初识PLC

2、PLC项目一项目一 初识初识PLCPLCPLC控制系统在清控制系统在清洗生产线中的应用洗生产线中的应用项目一项目一 初识初识PLCPLC项目一项目一 初识初识PLCPLC项目一项目一 初识初识PLCPLC项目一项目一 初识初识PLCPLC运送电机运送电机牵引小车牵引小车项目一项目一 初识初识PLCPLC项目一项目一 初识初识PLCPLC项目一项目一 初识初识PLCPLC清洗济、冲洗清洗济、冲洗清水控制阀驱清水控制阀驱动电动机动电动机项目一项目一 初识初识PLCPLC排水阀驱排水阀驱动电动机动电动机项目一项目一 初识初识PLCPLC项目一项目一 初识初识PLCPLC整体式结构整体式结构PLC项目

3、一项目一 初识初识PLCPLC整体式结构整体式结构PLC及扩展单元及扩展单元PLC及外及外围电路围电路项目一项目一 初识初识PLCPLC装配生产线装配生产线继电继电- -接触器控制系统接触器控制系统 按时间原则按时间原则的控制方法。的控制方法。 采用三个计采用三个计时器对三级控时器对三级控制的计时。制的计时。主令输入主令输入保护输入保护输入输入部分输入部分输出部分输出部分逻辑部分逻辑部分控制对象控制对象继电器系统与继电器系统与PLC系统逻辑部分不同系统逻辑部分不同项目一项目一 初识初识PLCPLC正反转正反转回回 是将各种继电器、接触器、按钮、开关等电器是将各种继电器、接触器、按钮、开关等电器

4、 ， 根据控制要求用导线按照一定的逻辑关系连接起来根据控制要求用导线按照一定的逻辑关系连接起来所构成的控制系统。所构成的控制系统。 是一种接线逻辑控制系统是一种接线逻辑控制系统 是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来一种新型工业自动控控制技术和通信技术发展起来一种新型工业自动控 制装置制装置工业控制用计算机工业控制用计算机。 是一种存储逻辑的系统是一种存储逻辑的系统继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统可编程控制器控制系统可编程控制器控制系统项目一项目一 初识初识PLCPLC硬件方面：硬件方面： PLCPLC的输入输出接口

5、为方便与工业控的输入输出接口为方便与工业控制系统接口专门设计制系统接口专门设计PLCPLC的应用软件是由使用者编制，用梯的应用软件是由使用者编制，用梯形图或指令表表达的专用软件形图或指令表表达的专用软件与普通计算机的差别与普通计算机的差别 PLC PLC是一种专门为在工业环竟下应用而设计的数字是一种专门为在工业环竟下应用而设计的数字运算操作的电子装置。运算操作的电子装置。 带有带有“可以编制程序的存储器可以编制程序的存储器”配置了适用于工业配置了适用于工业控制的器件，控制的器件，是经开发的工业控制用的计算机是经开发的工业控制用的计算机。项目一项目一 初识初识PLCPLC项目一项目一 初识初识P

6、LCPLC 硬件硬件一、中央处理器（一、中央处理器（CPU）二、存储器二、存储器 可编程控制器的核心，是在系统程序的控制下，可编程控制器的核心，是在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分工完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分工作等任务。作等任务。 1. 1. 只读存储器只读存储器EPROMEPROM、EEPROMEEPROM（ROMROM）：用）：用来存放来存放系统程序系统程序和需长久保存的程序，并有掉电保持。和需长久保存的程序，并有掉电保持。 2. 2. 读写存储器读写存储器RAMRAM：用于存放：用于存放用户程序用户程序及系统运及系统运行中产生的临时数据，配备有

7、电池作为备用电源。行中产生的临时数据，配备有电池作为备用电源。项目一项目一 初识初识PLCPLC三、输入输出接口三、输入输出接口输入输出（输入输出（I/OI/O）部件）部件 是是PLCPLC与控制现场输入输出设备之间的连接部件，与控制现场输入输出设备之间的连接部件，传递输入输出信息的接口电路。传递输入输出信息的接口电路。内部电路24V1. 开关量输入接口开关量输入接口 是把现场的开关是把现场的开关量信号变成量信号变成PLCPLC内部内部处理的标准信号。处理的标准信号。 即接收输入信息即接收输入信息 无源直流开关量输入接口电路无源直流开关量输入接口电路XCOM （机外不需配备电源）（机外不需配备

8、电源）输入输入项目一项目一 初识初识PLCPLC图图有源直流开关量输入电路有源直流开关量输入电路 （机外需配备直流电源）（机外需配备直流电源）项目一项目一 初识初识PLCPLC有源交流开关量输入电路有源交流开关量输入电路项目一项目一 初识初识PLCPLC2. 开关量输出接口开关量输出接口 是把是把PLCPLC内部的标准信号转换成现场执行机构的内部的标准信号转换成现场执行机构的开关量信号。开关量信号。 即送出运算后的控制信息即送出运算后的控制信息可用于交流和直流可用于交流和直流输出输出项目一项目一 初识初识PLCPLC只能用于直流只能用于直流项目一项目一 初识初识PLCPLC只能用于交流只能用于

9、交流项目一项目一 初识初识PLCPLC四、电源四、电源 配有开关式稳压电源的电源模块，用以将外部配有开关式稳压电源的电源模块，用以将外部供电电源转换成供供电电源转换成供PLCPLC内部的内部的CPUCPU、存储器和、存储器和I/OI/O接接口等电路工作所需的直流电源。口等电路工作所需的直流电源。五、外部设备五、外部设备 1. 1. 编程器：编程器： 专用的编程器（有手持、台式、专用的编程器（有手持、台式、机身上自带的）。机身上自带的）。 个人计算机（用编程软件）。个人计算机（用编程软件）。 2. 2. 其他外部设备：盒式磁带机、打印机、其他外部设备：盒式磁带机、打印机、EPROMEPROM写入

10、器等。写入器等。项目一项目一 初识初识PLCPLC 系统管理程系统管理程序：序：用以完成机内运行相关时间分配、存用以完成机内运行相关时间分配、存 储储空间分配管理及系统自检等工作。空间分配管理及系统自检等工作。 用户指令的解用户指令的解释程序：释程序：用以完成用户指令变换为机器码的用以完成用户指令变换为机器码的工作。工作。 供系统调用的供系统调用的专用标准程序块：专用标准程序块：由许多能完成不同功能的独立程序块由许多能完成不同功能的独立程序块组成，组成，用以完成输入、输出处理及特用以完成输入、输出处理及特殊运算等殊运算等。 是用户为达到某种控制目的，采用专用语言自主编制的是用户为达到某种控制目

11、的，采用专用语言自主编制的程序。程序。（用户程序）（用户程序） 软件软件何时输入、何时输出、何时计算、何时自检等何时输入、何时输出、何时计算、何时自检等（主管（主管PLCPLC的运作）的运作）怎么做怎么做做什么做什么项目一项目一 初识初识PLCPLC 是从继电器电路图演变过来的一种以图形符号在图中是从继电器电路图演变过来的一种以图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言。的相互关系表示控制关系的编程语言。物理继电器与物理继电器与PLCPLC内部元件符号对照内部元件符号对照 梯形图编程语言梯形图编程语言 应用软件常用的编程语言应用软件常用的编程语言项目一项目一 初识初识PLCPLC典型的梯形

12、图示意图典型的梯形图示意图 梯形图梯形图继电器电路图继电器电路图KM1电源线电源线电源线电源线SB1SB2KM1X1X2Y1Y1左母线左母线右母线右母线项目一项目一 初识初识PLCPLCX0YOX1Y0LDANIOUTOREND4LDLD0X0OR1Y0ANI2X1OUT3Y0无操作数无操作数助记符助记符步序步序操作数操作数END 指令表编程语言指令表编程语言 项目一项目一 初识初识PLCPLC步步1步步2步步3动作动作1动作动作2动作动作3转移转移 2 2转移转移 3 3转移转移 1 1转移转移 4 4动作动作4 是一种描述顺是一种描述顺序控制系统功能的序控制系统功能的图解表示法，主要图解表

13、示法，主要包含包含“步步”、“动动作作”及及“转移转移”等等三个要素。三个要素。 功能图编程语言功能图编程语言 项目一项目一 初识初识PLCPLC图图1. 1. 输入采样阶段输入采样阶段 计算机：计算机： 等待命令的工作方式。等待命令的工作方式。 PLCPLC的分时处理及扫描工作方式的分时处理及扫描工作方式PLCPLC：采用循环扫描工作方式，采用循环扫描工作方式，PLCPLC与计算机的区别与计算机的区别2 2程序执行阶段程序执行阶段 3 3输出处理阶段输出处理阶段 处理处理刷新刷新项目一项目一 初识初识PLCPLC输入设备输入设备 例：三相异步电动机单向运行电器控制系统例：三相异步电动机单向运

14、行电器控制系统 继电器继电器- -接触器控制电路图接触器控制电路图PLCPLC控制梯形图控制梯形图（虚线部分）（虚线部分）梯形图梯形图Y0X0 X1 X2Y0输出设备输出设备 PLC PLC等效控制电路等效控制电路控制对象控制对象控制电路控制电路项目一项目一 初识初识PLCPLC集中采样方式运用于小型集中采样方式运用于小型PLCPLC，响应速度慢，但提高了系，响应速度慢，但提高了系统的抗干扰能力，增强了可靠性。统的抗干扰能力，增强了可靠性。 扫描所有输入端子并将输扫描所有输入端子并将输入量（开关入量（开关“1 1”“0 0”状态）状态）顺序存入输入映像寄存器，此顺序存入输入映像寄存器，此后关闭

15、输入通道，转入程序执后关闭输入通道，转入程序执行阶段。行阶段。1. 输入（采样）处理阶段输入（采样）处理阶段程序执行项目一项目一 初识初识PLCPLC2. 2. 程序执行（处理）阶段程序执行（处理）阶段PLCPLC对用户程序（梯形图）按对用户程序（梯形图）按先左后右、从上至下步序，先左后右、从上至下步序，逐句执行程序指令。逐句执行程序指令。 在程序执行过程中根据在程序执行过程中根据程序执行需要，将有关元件程序执行需要，将有关元件的状态、数据读出，按程序的状态、数据读出，按程序要求进行逻辑运算和算术运要求进行逻辑运算和算术运算并将每步运算结果写入相算并将每步运算结果写入相关元件映像寄存器（有关存

16、关元件映像寄存器（有关存储器或数据寄存器）。因此，储器或数据寄存器）。因此，内部元件寄存器随程序执行内部元件寄存器随程序执行在不断刷新。在不断刷新。 程序执行项目一项目一 初识初识PLCPLC3. 3. 输出处理阶段输出处理阶段 所有程序指令执行完所有程序指令执行完毕，将内部元件寄存器中毕，将内部元件寄存器中所有输出继电器状态（构所有输出继电器状态（构成输出状态表）在输出处成输出状态表）在输出处理阶段一次转存到输出锁理阶段一次转存到输出锁存器中，经隔离、驱动功存器中，经隔离、驱动功率放大电路送到输出端子，率放大电路送到输出端子，并通过并通过PLCPLC外部接线驱动外部接线驱动实际负载。实际负载

17、。程序执行项目一项目一 初识初识PLCPLC例：三相异步电动机单向运行电器控制系统例：三相异步电动机单向运行电器控制系统 继电器继电器- -接触器控制电路图接触器控制电路图PLCPLC控制梯形图控制梯形图输入输入设备设备 输出输出设备设备 控制控制对象对象控制控制电路电路项目一项目一 初识初识PLCPLCKMY0X2X1 X0Y0输出瑞输出瑞输入输入设备设备输出输出设备设备FRSB1SB2输入瑞输入瑞PLC电源电源可编程序控制器的工作过程可编程序控制器的工作过程项目一项目一 初识初识PLCPLC读读读读读读写写写写读读读读读读转存转存可编程序控制器的工作过程可编程序控制器的工作过程项目一项目一

18、 初识初识PLCPLC1. 1. 输入采样阶段输入采样阶段 CPU CPU首先以扫描方式读入所有输入端的首先以扫描方式读入所有输入端的开关信号状态（闭合为开关信号状态（闭合为“1 1”，断开为，断开为“0 0”），），并逐一存入输入映象寄存器。并逐一存入输入映象寄存器。2 2程序执行阶段程序执行阶段 3 3输出处理阶段输出处理阶段 组成程序的每条指令是按顺序依次组成程序的每条指令是按顺序依次存入存储器中，这个顺序号称为步序，存入存储器中，这个顺序号称为步序，在程序执行时，从在程序执行时，从0 0步开始按顺序执行步开始按顺序执行程序指令。执行指令时，若涉及输入程序指令。执行指令时，若涉及输入或输

19、出的状态，就从输入映象区中或或输出的状态，就从输入映象区中或输出映象区的某对应位读入，然后进输出映象区的某对应位读入，然后进行逻辑运算，运算结果存入各元件的行逻辑运算，运算结果存入各元件的映象区。映象区。 在所有指令执行完毕在所有指令执行完毕后，将输出映象区中各输后，将输出映象区中各输出继电器的出继电器的1/01/0状态传送状态传送至输出锁存区，驱动微型至输出锁存区，驱动微型功率继电器形成功率继电器形成PLCPLC的实的实际输出，控制现场被控设际输出，控制现场被控设备。备。 这三个阶段为这三个阶段为分时完成分时完成，为了连续地完成，为了连续地完成PLCPLC所承担的工作，系统所承担的工作，系统

20、必须周而复始地依一定的顺序完成这一系列的工作。必须周而复始地依一定的顺序完成这一系列的工作。这一工作方式叫循这一工作方式叫循环扫描工作方式环扫描工作方式。项目一项目一 初识初识PLCPLC 输入输入/ /输出滞后时间输出滞后时间（系统响应时间）（系统响应时间）Y2Y1Y0X0Y1Y1第一周期第二周期第三周期输入输入输入输入输入输入输出输出输出输出输出输出执行执行执行执行执行执行X0Y1Y2Y0输入信号输入信号 是指从是指从PLCPLC外部输入信号发生变化的时刻起至它控制外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻止之间的间隔。的有关外部输出信号发生变化的时刻止之间的间隔

21、。 1. 1. 同样的若干条逻辑支路，若在梯形中的排列顺序不同，同样的若干条逻辑支路，若在梯形中的排列顺序不同，执行的结果也可能不同，这是由执行的结果也可能不同，这是由PLCPLC的扫描工作方式决定。的扫描工作方式决定。项目一项目一 初识初识PLCPLC1控制控制 2. 2. 由于输入信号只在输入阶段才读入，在程序执行阶段，由于输入信号只在输入阶段才读入，在程序执行阶段，即使输入信号发生变化，输入映象寄存器区的内容也不会改即使输入信号发生变化，输入映象寄存器区的内容也不会改变，所以在本次循环中得不到响应，致使输出信号的变化滞变，所以在本次循环中得不到响应，致使输出信号的变化滞后于输入信号的变化

22、。后于输入信号的变化。 PLCPLC控制系统与继电器系统工作原理上的差别控制系统与继电器系统工作原理上的差别1. 1. 继电器控制系统工作方式：为接线程序（接线逻辑）控继电器控制系统工作方式：为接线程序（接线逻辑）控制系统，工作方式是硬逻辑并行运行。制系统，工作方式是硬逻辑并行运行。2. PLC2. PLC的工作方式：为存储程序（存储逻辑）控制系统，的工作方式：为存储程序（存储逻辑）控制系统，是循环扫描的工作方式，是时间上的串行运行（分时扫是循环扫描的工作方式，是时间上的串行运行（分时扫描）。描）。项目一项目一 初识初识PLCPLC PLC PLC的硬件方面包含有核心部分的中央处理器的硬件方面包含有核心部分的中央处理器（CPUCPU），用于存储程序及系统运行中产生的临时数