水厂下位培训

水厂下位培训第1页，共20页，2023年，2月20日，星期六第2页，共20页，2023年，2月20日，星期六第一章

PLC结构和工作原理

1.1定义及发展

1.2基本结构1.3工作原理第3页，共20页，2023年，2月20日，星期六1.1

PLC的定义及发展可编程控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。自从20世纪60年代末，美国首先研制和使用可编程控制器以后，世界各国特别是日本和联邦德国也相继开发了各自的PLC。我国在80年代初才开始使用PLC，目前从国外引进的PLC使用较为普遍的有三菱、松下、欧姆龙、美国GE、德国西门子、ABB、施耐德等系列。第4页，共20页，2023年，2月20日，星期六1.2基本结构

PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。图1.1为一典型PLC结构简图。图1.1结构简图返回第5页，共20页，2023年，2月20日，星期六1.2.1中央处理单元

中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线和控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。主要具有以下功能：1）从存储器中读取指令2）执行指令3）顺序取指令4）处理中断第6页，共20页，2023年，2月20日，星期六1.2.2.存储器

1、PLC常用的存储器类型有RAM、ROM、EPROM、EEPROM等。2、PLC存储空间的分配：

1）系统程序存储区：有制造厂家将系统程序固化到ROM或EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了PLC的各项性能。

2）系统RAM存储区：该区包括I/O映象区以及各类软设备（如逻辑先去、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等）存储区。该区存放一些现场数据和运算结构。在实际中，现场数据要不断的输入到PLC中，PLC根据运算结构，再将控制命令输出。现场数据是不断变化的，这就要求在PLC内有一定量的存储器，既能写入，又能被刷新。RAM可读写可存储器就具有这特点。

3）用户程序存储器：该区存放用户编制的用户程序。一般采用EPROM或EEPROM存储器，或加备用电池的RAM。第7页，共20页，2023年，2月20日，星期六1.2.3输入输出单元

输入、输出接口电路是PLC与现场I/O设备或其他外设之间的连接部件，起着传递信息的作用。1、输入接口电路接收从按钮开关、选择开关、行程开关等来的开关量输入信号（DI）和由电位器、热电偶、测速发电机等来的连续变化的模拟量输入信号（AI），然后送给PLC。2、输出接口电路控制现场的执行部件：开关量输出模块(DO)用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备，模拟量输出模块(AO)用来控制调节阀、变频器的执行装置。第8页，共20页，2023年，2月20日，星期六通常PLC的输入类型可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。图1.2和图1.3分别为一种型号PLC的直流和交流输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。图1.2描述了一个输入点的接口电路。其输入电路的一次电路与二次电路用光耦合器相连，当行程开关闭合时，输入电路和一次电路接通，上面的发光管用于对外显示，同时光耦合器中的发光管使三极管导通，信号进入内部电路，此输入点对应的位由0变为1。即输入映像寄存器的对应位由0变为1。第9页，共20页，2023年，2月20日，星期六图1.2直流输入电路图第10页，共20页，2023年，2月20日，星期六图1.3交流输入电路图第11页，共20页，2023年，2月20日，星期六1.2.4电源单元PLC一般使用AC220V或DC24V电源。内部的开关电源为各模块提供DC5V、DC12V和DC12V等电源。第12页，共20页，2023年，2月20日，星期六1.2.5编程单元编程器是PLC的重要外部设备，它是人机对话的窗口。主要由键盘、显示器、工作方式选择开关和外出出气接插口等部件组成。编程器的作用是：输入、修改、检查及显示用户程序，调试用户程序，监视程序运行情况，查找故障，显示出错信息等。（目前采用通用计算机为编程器，可直接编制梯形图，监控功能也比较强。）分为两种编程方式:1、在线（联机）编程方式

2、离线（脱机）编程方式第13页，共20页，2023年，2月20日，星期六1.3

PLC的工作原理

PLC是从继电器控制系统发展而来的，它的梯形图程序与继电器系统电路图相似，梯形图中的某些元件也沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器等。这种用计算机程序实现的“软继电器”，与继电器系统中的物理继电器在功能上有某些相似之处。第14页，共20页，2023年，2月20日，星期六1.3.1扫描工作方式PLC采用循环扫描工作方式，这个工作过程一般包括五个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、输入扫描、用户程序执行、输出处理，其工作过程如图1.4所示。图1.4中当PLC方式开关置于RUN（运行）时，执行所有阶段；当方式开关置于STOP（停止）时，不执行后3个阶段，此时可进行通信处理，如对PLC联机或离线编程。第15页，共20页，2023年，2月20日，星期六图1.4扫描过程第16页，共20页，2023年，2月20日，星期六PLC执行的五个阶段，全过程扫描一次称为一个扫描周期。一般约为1-100ms。与用户程序长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大关系。PLC完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。可编程序控制器的输入处理、执行用户程序和输出处理过程的原理如图1.5所示。程序执行阶段根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。遇到跳转指令，则跳转。1.3.2扫描周期第17页，共20页，2023年，2月20日，星期六图2.5程序执行原理图返回第18页，共20页，2023年，2月20日，星期六第二章硬件及软件编程了解了PLC的硬件组成，通过软件编程控制硬件执行的动作及顺序从而达到控制外围设备的目的，STEP7就是实现编程任务的工具软件。安装STEP硬件要求：操作系统为professionalCPU主频600MHZ以上RAM推荐1G内存显示设备X