PLC结构和原理课件

可编程序控制器结构和工作原理

2.1结构和工作原理

2.1.1结构

2.1.2工作原理

2.1.1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。下图为一典型PLC结构简图。整体式组合式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。（1）通用处理器：8086、80286、80386

（2）单片机芯片：8031、8096

（3）位片式微处理器：AMD-2900

小型采用8位微处理器中型采用16位微处理器大型采用高速位片式微处理器CPU的主要任务：1）接收与存储用户由编程器键入的用户程序和数据2）检查编程中的语法错误，诊断电源及PLC内部的工作故障3）用扫描方式接收现场输入信号，并存入相应存储区4）从存储器中读取指令并执行指令（顺序取指令）5）处理中断2.存储器

存储器（RAM/ROM）：

ROM：存系统程序（CMOS固化监控程序和解释程序）

RAM：存用户程序和工作状态数据RAM的经验计算：以字（16位）为单位逻辑控制时，RAM=（I+O）*10

有AD时，RAM=AD*120

有AD和DA时，RAM=（AD+DA）*250

3.输入输出单元

是现场与PLC间的桥梁开关量、模拟量、特殊量（远程、干结点）（1）输入接口电路

（2）输出接口电路

输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。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；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。输出三种形式：继电器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶体管--高速小功率输入接口作用：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。输入接口电路通常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。输入方式一般有以下三种：直流汇点输入方式交流汇点输入方式分隔式输入方式直流汇点输入方式

（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–发光二极管交流汇点输入方式

分隔式输入方式

输出接口电路通常PLC的输出类型可以是直流、交流和交直流。输出电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。一般有以下四种：晶体管输出方式场效应管输出方式固体继电器输出方式有触点继电器输出方式继电器输出（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-采用晶体管输出的多路汇点输出接口电路

采用场效应管输出的多路汇点输出接口电路固体继电器输出方式其它电源：DC24V；AC220V编程器：手持式、计算机PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREAD

OTL

WLORR

WRANY

WYSTX

WXSRC

(-)OP(BIN)K/HSCCTC

EVTMT

SVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR手持式的编程器2.1.2

工作原理

1.循环扫描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，其工作过程如图所示。PLC工作过程公共部分扫描时间T1外设扫描时间T3用户程序执行时间T4I／0扫描时间T5通信服务扫描时间T2PLC执行的五个阶段，称为一个扫描周期，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。PLC的扫描周期T=公共部分扫描时间T1(几十毫秒)+通信服务T2+外设扫描时间T3+用户程序执行时间T4+I／0扫描时间T5PLC的I／0响应时间：输入触点闭合到输出触点闭合的时间。PLC的I／0响应时间=输入延迟时间

+扫描周期

+等待刷新时间

+输出延迟时间PLCI/O处理示意图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+输出延迟时间图2.5程序执行原理图注意：输入信号的宽度必须大于一个扫描周期，否则就检测不到该信号。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2.与计算机的异同

相同点：（1）基本结构相同

（2）程序执行原理相同

不同点：

（1）工作方式不同。（2）可工作环境不同。（3）编程语言不同。3.与继电接触器的异同

相同点：图形结构和逻辑关系相同。

不同点：（1）实现原理不同（硬继电器、软继电器）（2）工作方式不同（3）安装、维护量不同举例有三个开关S1、S2、S3控制要求：S1、S2都接通，灯HL1亮，2s后灯HL2亮。当开关S3接通，两个灯同时灭。V1-V2-V1+继电器控制S1S2S3K1S3KT0K2K1KT0K1K2HL1HL2V1+V2+HL1HL2HL1HL1V2+PLC控制PLCV2-V1-HL1HL2S1S2S3I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1输入输出I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.0I0.2Q0.1T32ENPT2000T32梯形图程序继电器控制S1S2S3K1S3KT0K2K1KT0K1K2HL1HL2V1+V2+HL1HL2HL1HL1V1-V2-2.3技术性能指标

1.外形尺寸

2.输入输出点数

3.速度4.存储器容量5.指令系统6.扩展性7.通信功能

PLC组成控制系统所能介入的最大数量以执行1000字指令所需的时间来衡量ms/千字指令长度或指令条数允许扩展的模块个数2.4编程语言IEC-1131标准规定PLC的5种编程语言：1.FBD(FunctionBlockDiagram)功能图块语言（功能块）2.SFC(SequenceFunctionChar