PLC系统组成培训讲义

PLC系统组成和工作原理PLC的基本组成PLC对继电器控制系统的仿真PLC的工作原理主要内容3.1PLC的基本组成3.1.1PLC的基本组成3.1.2PLC各组成部分的作用

1.中央处理单元（CPU）

★微处理器：实现逻辑运算、数学运算，协调控制系统内部各部分的工作★按照系统程序所赋予的任务运行★任务：

1.控制用户程序和数据的接收与存储

2.进行自诊断

3.

执行用户程序微处理器控制接口电路CPUPLC的核心★控制接口电路

是微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件数据缓冲单元选择信号匹配中断管理功能2.存储器系统程序存储器

用户程序存储器

存储器1)系统程序存储器存放：系统监控程序用户指令解释标准程序模块系统调用管理程序各种系统参数系统程序关系到PLC的性能，不能由用户访问和修改。

2)用户程序存储器用户程序区数据区系统区用户程序存储器用户程序工作数据系统参数系统参数（CPU组态数据）：*输入输出组态

*功能的设置

3.输入、输出单元PLC的CPU与现场I/O装置或其它外部设备之间连接的接口部件电平转换功率放大光电耦合

电平转换光电耦合

类型：晶体管输出方式晶闸管输出方式继电器输出方式输入单元输出单元直流交流交直流输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。作用（1）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。COM光电三极管发光二极管直流电源输入端子+–PLCXn+24V–发光二极管继电器输出（2）输出接口电路：以继电器形式为例：PLC内部电路内部电路J+交流电源或直流电源YCOM-4.编程器*程序的编制、编辑、调试、监视······*简易型*智能型5.电源单元◆把外部电源变换成系统内部各单元所需的电源◆采用开关电源◆电源的性能直接影响PLC的抗干扰能力

◆掉电保护电路◆后备电池电源

PLC控制系统的组成循环扫描的工作方式PLC执行用户程序的过程输入/输出延迟响应3.2可编程序控制器的工作原理

3.2.1PLC控制系统的组成

主电路控制电路用PLC替代继电器控制系统就是替代控制电路那部分，主电路基本保持不变1.继电器—接触器控制系统的组成输入部分输出部分逻辑部分:由电器的触点和导线及其固定接线组成2.PLC控制系统的组成PLC控制系统可分为三部分：输入部分、逻辑部分、输出部分

(A)继电器-接触器控制电路(B)用PLC实现控制功能的示意图3.PLC控制系统与继电器-接触器控制系统的比较逻辑部分:由电器的触点和导线及其固定接线组成逻辑部分:程序继电－接触控制系统PLC控制系统输入部分控制按钮、操作开关、限位开关、光电管信号等继电－接触器系统＋输入单元逻辑部分逻辑部分由各种主令电器、继电器、接触器等电器的触点和导线微处理器、存储器由计算机软件替代继电器控制电路输出部分接触器线圈、电磁阀线圈等执行电器及信号灯继电－接触器系统＋输出单元思考PLC外部端子所连接的控制按钮的状态如何与PLC内部的程序发生联系呢？PLC程序执行的结果又如何直接驱动外部与输出端子所连接的负载（如接触器的线圈等）？在PLC数据存储器中有一输入、输出映像寄存器区域与输入、输出端子相对应

(每一个输入端子都有一个输入映像寄存器中的状态位相对应）(每一个输出端子都有一个输出映像寄存器中的状态位相对应）4.PLCI/O映象区I：Q：Q0.0I0.0存储器

3.2.2循环扫描的工作方式

（一）可编程序控制器的工作过程

一个循环扫描过程所需的时间称为一个扫描周期

周期循环扫描PLC上电后对PLC系统进行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模块配置运行方式检查，停电保持范围设定及其他初始化处理等。当CPU处于STOP方式时，转入执行自诊断检查。当CPU处于RUN方式时，完成用户程序的执行和输出处理，再转入执行自诊断检查。PLC每扫描一次，执行一次自诊断检查如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描停止。3.2.3用户程序工作过程如果对远程I/O、特殊模块、更新时钟和其他通信服务等内容暂不考虑，这样主要工作过程就剩下“输入采样”、“执行用户程序”和“输出刷新”三个阶段。PLC的工作过程举例高电平表示按下按钮或KM线圈通电PLC周期性工作特点集中采样与集中输出的工作方式程序执行阶段输出映象区的内容随着程序执行的进程而变化，而输入映像区的内容不变外界信号状态的变化要到下一个周期才被读入输入、输出延迟响应

什么是输入、输出延迟响应？当PLC的输入端的信号发生变化到PLC输出端对该变化作出反应需要一段时间，这种现象称为输入、输出延迟响应或滞后现象变化响应3.2.4输入、输出延迟响应影响输入、输出延迟响应的因素③输入电路滤波时间，它由RC滤波电路的时间常数决定。改变时间常数可调整输入延迟时间。①

PLC循环扫描的工作方式⑤用户程序中语句的安排④输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关。继电器输出方式的滞后时间为10ms左右；双向晶闸管输出方式，在接通负载时滞后时间约为1ms，切断负载时滞后时间小于10ms；晶体管输出方式的滞后时间小于1ms。②

PLC对输入采样、输出刷新的集中处理方式工作方式输入输出输入电路滤波时间+–PLCXn+24V–继电器输出输出电路的滞后时间以继电器形式为例：PLC内部电路内部电路J+交流电源或直流电源YCOM-CPU读输入输入输出延迟时间——最短响应时间输入/输出刷新时间最短响应时间=输入延迟时间+一个扫描周期+输出延迟时间CPU读输入输入/输出刷新时间输入输出延迟时间——最长响应时间最长响应时间=输入延迟时间+两个扫描时间+输出延迟时间结论输入信号至少应持续一个扫描周期的时间，才能保证被系统捕捉到。设置脉冲捕捉功能

用户程序的语句安排影响响应时间

快速响应？使用快速响应模块直接处理的方式（专门的软件指令）立即I/O指令脱离扫描周期3.2.5在用户程序执行阶段

PLC对输入输出的处理规则

1.输入映象寄存器的内容，由采样时输入端子的状态决定。2.输出映象寄存器的状态，由程序执行期间输出指令的执行结果决定。3.输出锁存电路的状态，由最新一次输出刷新期间输出映象寄存器的状态决定。4.输出端子板上各输出端的状态，由输出锁存电路来确定。5.执行程序时所用的I/O状态值，取用于输入、输出映象寄存器的状态。3.3梯形图是仿真继电器控制电路1.梯形图与继电器控制电路图相呼应

电动机启、停控制电路

梯形图结构、功能相同2.梯形图结构

“能流”触点线圈功能方框左母线

右母线？梯形图由触点、线圈或功能方框构成3.梯形图网络每个输出元素（线圈或方框）可以构成一个梯级每个网络由一个或多个梯级组成4.梯形图与继电器控制电路的

①“软继电器”不是物理继电器②“能流”的表示方式差异能流扫描方向能流不许倒流

③常开、常闭触点不是现场物理开关的触点④梯形图中的输出线圈不是物理线圈⑤梯形图中的接点原则上可无限次使用，同一地址的线圈通常只用一次PLC认为：常开触点是取位状态操作；常闭