第二章硬件构成及工作原理

会计学1第二章硬件构成及工作原理2.1.1中央处理器模块（CPU）

中央处理器模块主要由CPU芯片组成，相当于人的大脑，是可编程控制器的核心。它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。可编程控制器通常使用以下几类CPU芯片：1.通用微处理器，如Intel公司的8086，80186到Pentium系列芯片；2.单片微处理器（单片机），如Intel公司的MCS51/96系列单片机；3.位片式微处理器，如AMD2900系列位片式微处理器。第1页/共17页2.1.2存储器模块（Memory）

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。1.PLC常用的存储器类型（1）RAM随机存储器

(2)ROM只读存储器,只能读出，不能写入。(3)EPROM可擦除的只读存储器。(4)EEPROM或E2PROM可电擦除的只读存储器。

主要有以下三点：①写入信息所需的时间比RAM长的多，读／写过程约需10～15ms。②执行读／写操作的次数有限，约10000次。③比RAM和EPROM的价格高一些。第2页/共17页2．PLC存储空间的分配（1）系统程序存储器

包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断程序等。由制造厂商将其固化在EPROM或ROM中。它和硬件一起决定了该PLC的各项性能。（2）系统RAM存储器

包括输入输出I/O映象寄存器以及各类软设备(例如计时器、计数器、变址寄存器、累加器等)存储器。（3）用户程序存储器

由用户使用者根据工程现场的生产过程和工艺要求编写的控制程序，用于解决实际问题，一般存放在用户程序存储器EEPROM/RAM中，可由用户通过编程器或计算机修改。第3页/共17页2.1.3输入输出模块（I/O）1.开关量I/O模块的接线方式

开关量I/O模块的输入／输出信号仅有接通和断开两种状态。为适应被控对象的不同，I/O模块的输入／输出电压等级通常有直流5V、12V、24V、48V和交流l10V、220V等。第4页/共17页2.开关量输入模块直流输入模块和交流输入模块。

开关量输入模块的输入端子与外部开关连接，将现场开关信号变成CPU能接收的标准电信号，并将输入信号状态锁存，以便于CPU通过系统实时读入。3.开关量输出模块

开关量输出模块的输出端与外部执行元件相连，其作用是：驱动接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器，和外部负载指示灯、数字显示装置和报警装置等。输出电路的负载电源由外部提供，负载电流一般不超过2A。第5页/共17页4.电源

供电电源是一般市电，也有用直流24V供电的。PLC对电源稳定度要求不高，一般允许电源电压额定值在+10％～—15％的范围内波动。5.编程器

编程器是PLC的最重要外围设备。小型PLC常用简易型编程器，大中型PLC多用智能型CRT编程器。在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。第6页/共17页2.2PLC对继电器控制系统的仿真

第7页/共17页2.3可编程控制器基本工作原理

2.3.1可编程控制器的工作原理循环扫描方式第8页/共17页2.PLC控制异步电动机“启动-保持-停止”程序扫描过程示例

针对可编程控制器PLC实现异步电动机“启动-保持-停止”逻辑控制，进一步说明PLC的扫描工作过程第9页/共17页2.3.2I/O系统响应时间

由输入电路的滤波时间、输出模块的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分所组成。第10页/共17页2.4可编程控制器的分类

2.4.1按硬件的结构类型分类1.整体式可编程控制器

体积小、价格低，小型可编程控制器一般采用整体式结构。2.模块式叠装式可编程控制器

模块式可编程控制器用搭积木的方式组成系统,大、中型可编程控制器和部分小型可编程控制器采用模块式结构。3.叠装式叠装式可编程控制器

将整体式和模块式可编程控制器组合起来。第11页/共17页2.4.2按可应用规模及功能分类

根据PLC的输入/输出（I/O）点数的多少，一般可将PLC分为以下3类。1．小型机

小型PLCI/O总点数一般在256点以下，用户程序存储器容量在4KB左右。2．中型机

中型PLC的I/O总点数在256～2048点之间，用户程序存储器容量达到8KB左右。3．大型机

大型PLC的I/O总点数在2048点以上，用户程序存储器容量达到16KB以上。第12页/共17页2.5可编程控制器的系统配置

2.5.1FX2N系列型号名称的含义FX2N系列可编程控制器型号格式如下：FX2N—□□

□

□—□①②③④①输入输出的总点数：范围从4到128；②单元类型：M为基本单元，E为输入输出混合扩展单元与扩展模块，EX为输入专用扩展模块，EY为输出专用扩展模块；③输出形式：R为继电器输出，T为晶体管输出，S为双向可控硅输出；④电源和输入和输出类型：D为DC（直流）电源，DC输入；若无符号，则为AC电源、DC输入、横式端子排、标准输出（继电器输出为2A/1点；晶体管输出为0.5A/1点；双向可控硅输出为0.3A/1点）。第13页/共17页2.5.2FX2N系列可编程控制器基本构成

基本指令执行时间高达0.08s，内置的用户存储器容量为8K步，可扩展到16K步，最大可以扩展到256个I/O点，有5种模拟量输入/输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、4种位置控制模块、多种RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或功能扩展板，以及模拟定时器功能扩展板，使用特殊功能模块和功能扩展板，可以实现模拟量控制、