PLC的工作原理及内部结构

第一节PLC的工作原理可编程序控制器是在其硬件的支持下，通过执行反映控制要求的程序来完成其控制任务的。PLC采用循环扫描工作方式，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条。如此周而复始不断循环。PLC是以“串行”方式工作的。第1页，共18页。PLC的工作原理及内部结构15/9/2024PLC的扫描工作过程

检查CPU等内部硬件，对监视定时器（WDT）复位以及其它工作与其它智能装置（如编程器、计算机等）实现通信

按顺序对所有输入端的状态进行采样，并存入相应寄存器对用户程序扫描执行，并将结果存入相应的寄存器将寄存器中与输出有关状态，转到输出锁存器，输出驱动外部负载

第2页，共18页。PLC的工作原理及内部结构25/9/2024PLC的扫描工作过程

★整个过程包括内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段★整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期★扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关。★典型值为1～100ms第3页，共18页。PLC的工作原理及内部结构35/9/2024

PLC扫描工作方式的特点★集中采样：

在一个扫描周期中，对输入状态的采样只在输入处理阶段进行。当PLC进入程序处理阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才对输入状态进行重新采样。★集中输出：

在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。★提高了抗干扰能力，增强了系统可靠性，降低了系统的响应速度

PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性第4页，共18页。PLC的工作原理及内部结构45/9/2024PLCI/O处理示意图第5页，共18页。PLC的工作原理及内部结构55/9/2024第二节PLC的内部结构PLC由四部分组成：中央处理单元（CPU板）、输入输出（I/O）部件和电源部件

第6页，共18页。PLC的工作原理及内部结构65/9/2024模块式PLC结构示意图第7页，共18页。PLC的工作原理及内部结构75/9/2024数字输入单元图中，R1为限流电阻，R2和C1构成滤波器，用以除去输入信号中的高频干扰。V1为光电耦合器，由发光二极管和光敏三极管组成，它将输入电路与内部电路(控制电路)隔离，提高输入单元的抗干扰能力。

第8页，共18页。PLC的工作原理及内部结构85/9/2024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+–内部电路3.3k1000PF470PLCXn+24V–第9页，共18页。PLC的工作原理及内部结构95/9/2024第10页，共18页。PLC的工作原理及内部结构105/9/2024输出方式开关量输出接口：通过该接口实现对外部设备的驱动控制继电器输出晶体管输出晶闸管输出继电器输出：输出接口由继电器构成。晶体管输出：输出接口由晶体管构成。晶闸管输出：输出接口由晶闸管构成。适于大功率、低速、交、直流负载适合于小功率、高速、直流负载适合于大功率、高速、交流负载第11页，共18页。PLC的工作原理及内部结构115/9/2024(图)继电器输出型接口电路负载电源由外部提供继电器输出接口电路第12页，共18页。PLC的工作原理及内部结构125/9/2024开关量输出接线方式第13页，共18页。PLC的工作原理及内部结构135/9/2024PLC编程器及作用第14页，共18页。PLC的工作原理及内部结构145/9/2024PLC的分类按I/O点数分小型PLC：入出总点数

256中型PLC：入出总点数256~2048大型PLC：入出总点数>2048按结构类型分整体式模块式（积木式）按功能分低档机中档机高档机PLC分类第15页，共18页。PLC的工作原理及内部结构155/9/2024第二节PLC的软件和用户环境一、PLC的软件结构软件结构监控程序用户程序1.监控程序监控程序是可编程控制器产品必须包括的部分，由生产厂家提供。其功能如下：第16页，共18页。PLC的工作原理及内部结构165/9/2024

1）系统管理运行管理：何时输入、何时输出、何时运算、何时自检、何时通讯等进行时间上的分配管理。程序空间的管理：生成用户环境。系统自检程序：系统出错检验、用户程序语法检验、句法检验等。2）用户指令解释程序编辑程序和解释程序。3）标准程序和系统调用第17页，共18页。PLC的工作原理及内部结构175/9/20242.用户程序用户在PLC提供的编程环境下编制的完成控制功能的程序。1.用户数据结构

1）位数据这是一类逻辑量，其值只有“0”