第2章 PLC软、硬件组成及工作原理(一)
编号：QD-751C-11 流水号：
河南工业大学继续教育学院
授课教案首页
课程名称PLC原理及应用任课教师
专业课次 4 授课题目第2章 PLC软、硬件组成及工作原理（二）
教学重点1、PLC的扫描过程
2、映像寄存器的作用
3、整体式与模块式PLC各自特点
教学难点1、PLC扫描时间的计算
2、PLC的扫描过程
教具及参考资料PPT 《现代电器控制及PLC应用技术》
王永华
北京航空航天大学出版社
检查签字：
第2章 PLC软、硬件组成及工作原理（二）
一、复习:
PLC硬件有哪些部分组成，各自的作用？
二、引入：
今天我们学习PLC软件系统。
三、新课：
2.3 PLC的软件系统
2.3.1 系统程序
系统程序是由PLC的制造者采用汇编语言编写的，固化于ROM型系统程序存储器中，用于控制PLC本身的运行，用户不能更改。
系统程序分为：
1.系统管理程序
2.用户指令解释程序
3.标准程序模块和系统调用程序
PLC的软件系统
2.3.2 用户程序
用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一控制任务而利用PLC 的编程语言编制的程序。用户程序是线性地存储在系统程序制定的存储区内。
1．用户环境用户环境是由系统程序生成的，它包括用户数据结构、用户元件区、用户程序存储区、用户参数、文件存储区等。
2．用户程序结构用户程序结构大致可以分为三种：
（1）线性程序（2）分块程序（3）结构化程序
3．用户程序语言 PLC的编程语言有多种，其中梯形图、语句表、功能块图是三种基本语言。
2.4 PLC的工作原理
PLC的循环扫描工作过程
接线程序控制与存储程序控制输入/输出滞后响应
2.4.1 接线程序控制与存储程序控制
继电接触器控制系统，又称为接线程序控制系统，是通过电器元器件的固定接线来实现控制逻辑，完成控制任务的。
接线程序控制与存储程序控制
在PLC控制系统中，用户根据控制要求编制出相应的控制程序，并写入PLC的程序存储器中。系统运行时，PLC将程序执行结果输出给相应的输出设备，控制被控对象工作。这种控制称为存储程序控制。
2.4.2 PLC 的循环扫描工作过程
扫描工作分为 5 个阶段
PLC的循环扫描工作过程
扫描工作一般分为：读输入、执行程序、处理通信请求、自诊断检查和写输出等过程，CPU反复不停地分阶段处理上述各种不同的任务，这种周而复始的循环工作方式称为循环扫描。
执行用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用户程序不运行时，PLC也在扫描，只不过在一个周期中去除了执行用户程序和读输入、写输出的内容。
PLC最主要的工作方式是循环扫描（周期扫描）
PLC在运行工作状态，执行如上所述的一次扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为1～100ms。扫描周期与用户程序的长短、指令的种类和CPU的运算速度有很大的关系。用户程序较长时，指令执行的时间在扫描周期中占相当大的比例。
循环扫描工作流程
PLC、接通电源、初始化、硬件检查、正常？异常报警、异常处理、
扫描周期监视、执行用户程序、程序结束？扫描周期检查、等待、扫描周期计算、 I/O刷新、外设端口服务
异常
(1) PLC扫描工作各环节的功能
① PLC上电后，首先检查硬件是否正常。
②按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。对输入的数据进行处理，将结果存入元件映象寄存器。
③计算扫描周期。若正常，则进行下一步；若不正常，则报警并作处理。
母线
④ I/O刷新阶段。
⑤外设端口服务。
读输入点的状态并写入输入映像寄存器。
将元件映像寄存器的状态经输出锁存器、输出电路送到输出点。 访问外设端口连接的外部设备。
执行用户程序
(2) PLC 执行用户程序的过程
(3) PLC 控制的原理
(4) PLC 执行用户程序的特点
① 按梯形图自左向右、自上而下逐次执行程序
② 执行程序时所需数据取自于： 输入映像寄存器 元件映像寄存器
③ 输入映像寄存器和元件映像寄存器中的数据：
元件映像寄存器：在一个扫描周期中可读可写，输入映像寄存器：在一个扫描周期中保持不变
④ 每个扫描周期I/O 刷新阶段集中读入/读出数据
用户程序的循环扫描过程
1） 输入采样 PLC 在系统程序控制下，以扫描方式顺序读输入端口的状态（如开关的接通或断开），并写入输入状态寄存器，此时输入状态寄存器被刷新。接着转入程序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变。输入状态的改变只能在下一个扫描周期输入采样到来时，才能重新读入。
2） 程序执行 PLC 按照梯形图先左后右、先上后下的顺序，扫描执行每一条用户程序。执行程序时所用的输入变量和输出变量，是在相应的输入状态寄存器和输出状态寄存器中取用，运算的结果写入输出状态寄存器。
3）输出刷新 将输出状态寄存器的内容传送给输出端口，驱动输出设备，这才是PLC 的实际输出。
2.4.3 输入、输出延迟响应
一个扫描周期
输入
端子
输入滤波
电路输出
输出
端子最长I/O响应时间执行指令执行指令
一个扫描周期输入延迟时间
输出延迟时间
由于PLC采用循环扫描的工作方式，而且对输入/输出信号只在每个扫描周期的固定时间集中输入/输出，所以必然会产生输出信号相对输入信号的滞后现象。
输入/输出滞后响应又称系统响应时间，是指PLC的外部输入信号发生变化到它控制的有关外部输出信号发生变化的时间间隔。
它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。
产生I/O滞后现象的原因
PLC的I/O滞后现象
（1）由于PLC采用循环扫描的工作方式。
PLC只在每个扫描周期的I/O刷新阶段集中输入/输出，导致输出信号相对输入信号滞后。
（2）输入滤波器对信号的延迟作用。滤波器时间常数越大，对输入信号的延迟作用越强。有的PLC其输入电路滤波器的时间常数可以调整。——输出ON延时。
（3）输出继电器的动作延迟（继电器输出型PLC）。
从输出锁存器ON、到输出触点ON经历一定时间
（4）用户程序的长短及语句编排。要求有较快响应的场合最好不要使用继电器输出型PLC。 I/O滞后现象，对慢速控制系统影响不大。要求快速响应的场合，需要解决I/O速度问题。
输入、输出延迟响应
①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。
③ PLC循环扫描的工作方式
⑤用户程序中语句的安排
④ PLC对输入采样、输出刷新的集中处理方式
②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。
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
最长响应时间=输入延迟时间+两个扫描时间+输出延迟时间
输入输出延迟时间——最短响应时间
I/O响应时间的估算
以20点的继电器输出型CPM1A为例。设输入ON延时为8毫秒公共处理和I/O刷新时间为2毫秒、执行用户程序时间为14毫秒、输出ON延时为15毫秒、输入状态经过一个扫描周期后在输出得到响应、——最小I/O响应时间、输入状态经过两个扫描周期后在输出得到响应、——最大I/O响应时间、最小I/O响应时间的计算、最小I/O响应时间 = 输入ON延时 + （公共处理 + I/O刷新时间） + 执行程序时间 + 输出ON延时 = 8 + 2 + 14 + 15 = 39 ms
输入触点、输入滤波、输出锁存、输出触点、输入ON延时、输出ON延时、I/O响应时间
输入ON延时
最大I/O响应时间
= 输入ON延时+ (公共处理+ I/O刷新+执行程序)×2
+ 输出ON延时 = 8 +（2 +14）× 2 + 15 = 55 ms。
最大I/O响应时间的计算
输出ON延时
I/O响应时间
程序语句安排对I/O响应时间的影响举例
当SB闭合，经过输入滤波，设第一个扫描周期I/O刷新时 00000的映像寄存器 ON。第一个扫描周期结束时，01000为OFF。01000只能在第二个扫描周期结束后才能ON。当SB闭合，经过输入滤波，设第一个扫描周期 00000的映像寄存器 ON。01000 在第一个扫描周期结束后就能ON 。续。如果将梯形图的第一与第二梯级交换，如下图：显然，程序语句的安排对I/O响应的影响很大。
2.5 PLC的主要指标
1、输入/输出（I/O）点数
PLC上的I/O端子的个数。I/O点数越多，外部可接的输入和输出元器件就越多，控制规模就越大。
2、存储容量
这里说的存储容量指的是用户程序存储器的容量。也有的PLC用存放用户程序的指令条数来表示容量。
3 、扫描速度
扫描速度是指PLC执行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标。
4、指令的种类和条数
编程指令的种类和条数是衡量PLC软件功能强弱的主要指标。
5 、特殊I/O单元（高级模块或智能模块）
PLC不仅能完成开关量的逻辑控制，而且利用特殊I/O单元可完成模拟量控制、运动控制、模糊控制、定位控制、高速中断控制、通信联网
等功能。
6 、支持软件
符合IEC1131-3标准的语言，为用户提供方便的编程环境。
2.6 PLC的分类
1．按PLC的控制规模分类
小型机控制点一般在256点之内
中型机控制点一般不大于2048点
大型机控制点一般多于2048点
2．按PLC的控制性能分类
高档机、中档机、低档机
3．按PLC的结构分类
整体式、混合式（叠装式）、组合式（框架式）
四、小结
重点：1、PLC的扫描过程2、映像寄存器的作用3、整体式与模块式PLC各自特点
难点：1、1、PLC的扫描过程2、1、PLC的扫描时间的计算
五、作业
P24后6题
六、讲授方法
结合本门课的特点，主要采用传统教学，在提问题的过程中，采用讨论式教学。
PLC的基本结构和工作原理
第二讲PLC的基本结构和工作原理 教学课题：可编程控制器的基本结构和工作原理 教学目的： 1.熟悉PLC的结构组成、部等效电路； 2.理解掌握PLC的工作方式和工作过程 教学重点：PLC可编程序控制器的组成和工作过程 教学难点：PLC可编程序控制器的工作过程 教学方法：讲授 教学时间：2课时 教学过程及容： {导入} 要实现PLC的控制需要： 输入设备、输出设备、PLC硬件和软件（控制程序）。 一、PLC的基本组成 可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持，实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机。Memorizer(RAM,ROM), it is the memory devices of the PLC and used to store programs and data. (一)PLC的硬件结构 CPU）——控制器的核心 (RAM、ROM） 输入、输出部件（I/O部件）——连接现场设备与CPU之间的接口电路
电源部件——为PLC部电路提供能源 整体结构的PLC——四部分装在同一机壳 模块式结构的PLC——各部件独立封装，称为模块，通过机架和总线连接而成 I/O的能力可按用户的需要进行扩展和组合（扩展机） 另外，还必须有编程器——将用户程序写进规定的存储器 1.中央控制处理单元(CPU) 可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。 通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；单片机有8031、8096等；位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。 2.存储器 可编程控制器配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。 图1 PLC硬件结构
三菱编程序的结构及基本工作原理
三菱编程序的结构及基本工作原理 可编程序控制器的功能特点 1．逻辑控制 : PLC具有逻辑运算功能，能够进行与、或、非等逻辑运算，可以代替继电器进行开关量控制，故它可替代继电器进行开关量控制。 2．定时控制 :为满足生产控制工艺对时间的要求，PLC一般提供时间继电器，如FX1S提供T0—T63共64个计时器。并且计时时间常数在范围内用户编写程序时自己设定：接通延时、关断延时和定时脉冲等方式。并且在PLC运行中也可以读出、修改，使用方便。 3．计数控制 :为满足计数的需要，不同的PLC提供不同数量、不同类型的计数器。如FX1S 提供16位增量计数C0—C15（一般用）、C16—C31（保持用），32位高速可逆计数器C235—C245（单相单输入）、C246—C250（单相双输入）、C251—C255（双相双输入）共26个定时器。用脉冲控制可以实现加、减计数模式，可以连接码盘进行位置检测，且在PLC运行中也可以 读出、修改，使用方便 4．步进顺序控制 :步进顺序控制是plc最基本的控制方式。是为有时间或运行顺序的生产过程专门设置的指令，在前道工序完成之后，就转入下一道工序，使一台PLC可作为多部步 进控制器使用。 5．对控制系统的监控 PLC具有较强的监控能力，操作人员可以根据PLC的监控信息，通过监控命令，可以监视系统的运行状态，从而改变对异常值的设定。 6．数据处理: PLC具有较强的数据处理能力，随着PLC的发展，已经能对大量的数据进行 快速处理。如数据采集、存储与处理功能。 7．通信和联网: 现代 PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。 通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC 作现场机。 8．输入/输出接口调理功能: 具有 A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要求选择。具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。9．人机界面功能 :提供操作者以监视机器、过程工作必需的信息。允许操作者和PLC系统与其应用程序相互作用，以便作出决策和调整。实现人机界面功能的手段：从基层的操作者屏幕文字显示，到单机的CRT显示与键盘操作和用通信处理器、专用处理器、个人计算机、 工业计算机的分散和集中操作与监视系统。 可编程序控制器是属于存储程序控制的一种装置，其控制功能是通过存放在存储器内的程序
PLC基本组成及工作原理
] 项目四：ＰＬＣ基础知识学习 模块一：ＰＬＣ基本组成及原理学习 可编程序控制器（Programmable Controller ）原本应简称PC，为了与个人计算机专称PC 相区别，所以可编程序控制器简称定为PLC（Programmable Logic Controller），但并非说PLC只 能控制逻辑信号。PLC是专门针对工业环境应用设计的，自带直观、简单并易于掌握编程语言环境的 工业现场控制装置。 一、PLC基本组成 PLC基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（缩写为I/O，包括输入接口、输 出接口、外部设备接口、扩展接口等）、外部设备编程器及电源模块组成，见图4-1。PLC内部各组成 单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设 备与控制装置构成PLC控制系统。
图4-1 PLC的基本组成 1. 中央处理器 中央处理器（CPU）由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。 小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机，如8031、M68000等，这类芯片价格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机，如8086、96系列单片机等，这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高；而大型PLC则需采用高速位片式微处理器。 CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。 2. 存储器 PLC内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。 1）系统程序存储器 PLC系统程序决定了PLC的基本功能，该部分程序由PLC制造厂家编写并固化在系统程序存储器中，主要有系统管理程序、用户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。 系统管理程序主要控制PLC的运行，使PLC按正确的次序工作；用户指令解释程序将PLC的用户指令转换为机器语言指令，传输到CPU内执行；功能程序与系统程序调用则负责调用不同的功能子程序及其管理程序。 系统程序属于需长期保存的重要数据，所以其存储器采用ROM或EPROM。ROM是只读存储器，该存储器只能读出内容，不能写入内容，ROM具有非易失性，即电源断开后仍能保存已存储的内容。EPEROM为可电擦除只读存储器，须用紫外线照射芯片上的透镜窗口才能擦除已写入内容，可电擦除可编程只读存储器还有E2PROM、FLASH等。 2）用户程序存储器 用户程序存储器用于存放用户载入的PLC应用程序，载入初期的用户程序因需修改与调试，所以称为用户调试程序，存放在可以随机读写操作的随机存取存储器RAM内以方便用户修改与调试。 通过修改与调试后的程序称为用户执行程序，由于不需要再作修改与调试，所以用户执行程序就被固化到EPROM内长期使用。 3）数据存储器 PLC运行过程中需生成或调用中间结果数据（如输入/输出元件的状态数据、定时器、计数器的预置值和当前值等）和组态数据（如输入输出组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等），这类数据存放在工作数据存储器中，由于工作数据与组态数据不断变化，且不需要长期保存，所以采用随机存取存储器RAM。 RAM是一种高密度、低功耗的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦断电就可通过锂电池供电，保持RAM中的内容。
PLC基本工作原理1
※PLC的基本结构和工作原理 1.PLC的硬件结构 可编程控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几组成。PLC硬件结构如图1所示： 图1 PLC硬件结构 2.中央控制处理单元(CPU) 可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。 通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；单片机有8031、8096等；位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。 3.存储器 可编程控制器配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。 系统存储器：存放系统管理程序。 用户存储器：存放用户编制的控制程序。 4.输入接口电路 PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成PLC所需的标准电平供PLC进行处理。 接到PLC输入接口的输入器件是：各种开关、按钮、传感器等。各种PLC的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。PLC输入电路通常有三种类型：直流(12∽24)V输入、交流(100∽120)V 输入与交流(200∽240)V输入和交直流(12∽24)V输入
5. 输出接口电路 PLC 的输出有三种形式，即继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。如图所示： 图2 直流输入模块 图3 交、直流输入模块 图4 交流输入模块 图5 场效应晶体管输出方式（直流输出）
图6 可控硅输出方式（交流输出） 图7 继电器输出方式（交直流输出） 输出端子有两种接法： 一种是输出各自独立，无公共点：各输出端子各自形成独立回路。 一种为每4∽8个输出点构成一组，共有一个公共点：在输出共用一个公共端子时，必须用同一电压类型和同一电压等级，但不同的公共点组可使用不同电压类型和等级的负载，且各输出公共点之间是相互隔离的。 输入输出端子处理的过程如下： 6.电源 PLC的供电电源一般是市电，也有用直流24V电源供电的。 7.编程器 利用编程器可将用户程序输入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序； 利用编程器还可以监视PLC的工作状态。编程器一般分简易型和智能型。 8.PLC的软件结构 在可编程控制器中，PLC的软件分为两大部分： 1.系统监控程序：用于控制可编程控制器本身的运行。主要由管理程序、用户指令解释 程序和标准程序模块，系统调用。 2.用户程序：它是由可编程控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。
PLC基本原理总集
1.PLC的硬件结构 可编程控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几组成。PLC硬件结构如图1所示： 图1 PLC硬件结构 1.1 中央控制处理单元(CPU) 可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。 通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；单片机有8031、8096等；位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。 1.2 存储器 可编程控制器配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。 系统存储器：存放系统管理程序。 用户存储器：存放用户编制的控制程序。 1.3 输入接口电路 PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成PLC所需的标准电平供PLC进行处理。 接到PLC输入接口的输入器件是：各种开关、按钮、传感器等。各种PLC的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。PLC输入电路通常有三种类型：直流(12∽24)V输入、交流(100∽120)V输入与交流(200∽240)V输入和交直流(12∽24)V输入
1.4 输出接口电路 PLC 的输出有三种形式，即继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。如图所示： 图2 直流输入模块 图3 交、直流输入模块 图4 交流输入模块
图5 场效应晶体管输出方式（直流输出） 图6 可控硅输出方式（交流输出） 图7 继电器输出方式（交直流输出）输出端子有两种接法： 一种是输出各自独立，无公共点：各输出端子各自形成独立回路。
可编程控制器的基本结构和工作原理
可编程控制器的基本结构和工作原理 .2.1 可编程控制器的基本结构 1．中央处理器 ?中央处理器是PLC的大脑。起着指挥的作用，其主要功能是： ?（1）编程时接受并存储从编程器输入的用户程序和数据，并能进行修改或更新。 （2）以扫描方式接受现场输入的用户程序和数据，并存入输入状态表（即输入继电器）和数据寄存器所谓输入影像寄存器。 （3）从存储器中逐条读出用户程序，经解读用户逻辑，完成用户程序中规定的各种任务，更新输出映像寄存器的内容。 （4）根据输出所存电路的有关内容实现输出控制。 （5）执行各种诊断程序 目前，PLC中的CPU主要采用单片机，如Z80A 8051 8039 AMD2900等，小型PLC大多数采用8为单片机，中型PLC 大多数采用16位甚至32位单片机。 2．存储器 ?PLC内部存储器用来存放PLC的系统程序，用户程序和逻辑变量及数据信息。存储器分为只读存储器（ROM）和随机存储 器（RAM）两大类。ROM的内容杂使用时只能读出不能写入，它的写入需要使用特殊的方法和设备，一旦写入即使掉电也不会消失，称为固化。ROM主要存放监控程序及已调试好的用户程序。RAM的内容可以随时由CPU对它进行读取，写入，任意修改，但掉电后，信息丢失。用户程序是使用者为PLC完成某一具体控制任务编写的应用程序，用户程序在设计和调试过程中要经常进行读写操作，为了便于调试、修改、扩充、完成，用户程序一般使用RAM存储。 RAM中的内容在掉电后要消失，所以PLC对RAM提供备用锂电池，一般锂电池使用期为3－5年左右。如果调试通过的用户程序要长期使用，可用专用EPROM写入器把程序固化在EPROM芯片中，再把芯片插入PLC的EPROM插座上。3．输入、输出模块 ?这是PLC与被控设备的连接部件，输入模块通过输入端子接受现场设备的控制信号（包括开关量和模拟量），如控制按钮、 限位开关、传感器信号等，并把这些信号转换成被控设备能接收的电压或电流信号，以驱动被控装置（包括开关量和模拟量），如电磁阀、接触器、信号灯等。
PLC的基本概念.
PLC的基本概念 - PLC的工作原理 PLC的由来 可编程控制器(Programmable Controller是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装臵的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装臵称作可编程控制器,简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC。 一. PLC的由来 在60年代,汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装臵构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装臵的重新设计和安装。随着生产的发展,汽车型号更新的周期愈来愈短,这样,继电器控制装臵就需要经常地重新设计和安装,十分费时,费工,费料,甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状,美国通用汽车公司在1969年公开招标,要求用新的控制装臵取代继电器控制装臵,并提出了十项招标指标,即: 1、编程方便,现场可修改程序; 2、维修方便,采用模块化结构; 3、可靠性高于继电器控制装臵; 4、体积小于继电器控制装臵; 5、数据可直接送入管理计算机; 6、成本可与继电器控制装臵竞争; 7、输入可以是交流115V;
8、输出为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀,接触器等; 9、在扩展时,原系统只要很小变更; 10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。 1969年,美国数字设备公司(DEC研制出第一台PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用,获得了成功。这种新型的工业控制装臵以其简单易懂,操作方便,可靠性高,通用灵活,体积小,使用寿命长等一系列优点,很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年,已经成功地应用于食品,饮料,冶金,造纸等工业。 这一新型工业控制装臵的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台PLC。1973年,西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。 二. PLC的定义 PLC问世以来,尽管时间不长,但发展迅速。为了使其生产和发展标准化,美国电气制造商协会NEMA(National Electrical Manufactory Association经过四年的调查工作,于1984年首先将其正式命名为PC(Programmable Controller,并给PC作了如下定义:“PC是一个数字式的电子装臵,它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑,顺序,计时,计数与演算等功能,并通过数 字或类似的输入/输出模块,以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着,亦被视为PC,但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。” 以后国际电工委员会(IEC又先后颁布了PLC标准的草案第一稿,第二稿,并在1987年2月通过了对它的定义: “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的
PLC控制柜工作原理
PLC控制柜工作原理 一、扫描技术 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (一) 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM
存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 (三) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。 PLC控制柜组成部分一般有： 1：空开：一个总的空气开关，这个是整个柜体的电源控制。相信每个柜子都必须要有的一个东西。 2：PLC：这个要根据工程需要选择。打个比方如果工程小可以直接就是一个一体化的PLC 但如果工程比较大可能就需要模块、卡件式的，同时还可能需要冗余（也就是两套交替使用）。 3：24VDC的电源：一个24VDC的开关电源，大多数的PLC都是自带24VDC的电源，根据是否确实需要来定是否要这个开关电源。4：继电器：一般PLC是可以直接将指令发到控制回路里，但也可能先由继电器中转。打个比方，如果你PLC的输出口带电是24VDC
PLC梯形图地基本原理
前言、PLC 的发展背景及其功能概述 PLC ，(Programmable Logic Controller)，乃是一种电子装置，早期称为顺序控制器“Sequence Controller”，1978 NEMA(National Electrical Manufacture Association)美国国家电气协会正式命名为Programmable Logic Controller ，PLC)，其定义为一种电子装置，主要将外部的输入装置如：按键、感应器、开关及脉冲等的状态读取后，依据这些输入信号的状态或数值并根据内部储存预先编写的程序，以微处理机执行逻辑、顺序、定时、计数及算式运算，产生相对应的输出信号到输出装置如：继电器(Relay)的开关、电磁阀及电机驱动器，控制机械或程序的操作，达到机械控制自动化或加工程序的目的。并藉由其外围的装置(个人计算机/程序书写器)轻易地编辑/修改程序及监控装置状态，进行现场程序的维护及试机调整。而普遍使用于PLC 程序设计的语言，即是梯形图(Ladder Diagram)程序语言。 而随着电子科技的发展及产业应用的需要，PLC 的功能也日益强大，例如位置控制及网络功能等，输出/入信号也包含了DI (Digital Input)、AI (Analog Input)、PI (Pulse Input)及NI (Numerical Input)，DO (Digital Output)、AO (Analog Output)、PO (Pulse Output)及NO (Numerical Output)，因此PLC 在未来的工业控制中，仍将扮演举足轻重的角色。 1.1 梯形图工作原理 梯形图为二次世界大战期间所发展出来的自动控制图形语言，是历史最久、使用最广的自动控制语言，最初只有A （常开）接点、B （常闭）接点、输出线圈、定时器、计数器等基本机构装置（今日仍在使用的配电盘即是），直到可程控器PLC 出现后，梯形图之中可表示的装置，除上述外，另增加了诸如微分接点、保持线圈等装置以及传统配电盘无法达成的应用指令，如加、减、乘及除等数值运算功能。 无论传统梯形图或PLC 梯形图其工作原理均相同，只是在符号表示上传统梯形图比较接近实体的符号表示，而PLC 则采用较简明且易于计算机或报表上表示的符号表示。在梯形图逻辑方面可分为组合逻辑和顺序逻辑两种，分述如下： 1. 组合逻辑： 分别以传统梯形图及PLC 梯形图表示组合逻辑的范例。 传统梯形图 PLC 梯形图 X0X1Y0X4 Y1X2X3 Y2 X0 Y0 X1Y1Y2 X2X3 X4 行1：使用一常开开关X0（NO ：Normally Open ）亦即一般所谓的〝A 〞开关或接点。其特性是在平常（未 按下）时，其接点为开路（Off ）状态，故Y0不导通，而在开关动作（按下按钮）时，其接点变为导通（On ），故Y0导通。 行2：使用一常闭开关X1（NC ：Normally Close ）亦即一般所称的〝B 〞开关或接点，其特性是在平常时， 其接点为导通，故Y1导通，而在开关动作时，其接点反而变成开路，故Y1不导通。