PLC第2章课件，工作原理和结构特点

第2章PLC的工作原理和结构特征赵自宇陈德荣上海交通大学电气工程学院电气系1第2章PLC的工作原理和结构特征1 PLC的硬件结构2 PLC的工作原理3硬件寻址和内部软件组件2-1 PLC的硬件结构PLC本质上是一台专用于工业控制的计算机，其硬件结构与微型计算机基本相同. 基本结构是: 通信模块电源功能模块PLC中央处理器CPU输入输出接口电路存储器返回2-1 PLC硬件结构电源中央处理器（CPU）存储器输入输出电路功能模块通信模块外部设备PLC打印机人机界面计算机盒式磁带驱动器条形码扫描仪按钮行程开关编程工具外部设备接口通信模块光传输输入隔离端口存储系统程序用户程序数据I / O扩展接口功能模块CPU电源输入隔离输出驱动接口I / O扩展单元指示器电磁线圈电磁阀的电源输入输出端子输出装置一，电源PLC的电源在整个系统中起着非常重要的作用. 通常，AC电压波动在正负10％（15％）之内. 高级（“系统”）电源参数: 110/240 VAC（90-264 VAC），24 VDC（19-34 VDC）保护: 短路，过载，24V传感器电源，断电信号传感器电源: 集成24 VDC电源: 0.5 A（PSY 2600）或0.9A（PSY 5500）外部24 VDC电源: 110/240 VAC电源24 VDC传感器电源（0.5 A / 0.9 A）b，中央处理器（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC的控制中心.

根据PLC系统程序赋予的功能，接收并存储用户程序和从编程器输入的数据；检查电源，内存，I / O和看门狗定时器的状态，并可以诊断用户程序中的语法错误. TSX / PMX CPU *** RUN ERRTER I / ORESET按钮（冷启动）编程端口TER辅助端口AUX1类型PCMCIA存储卡类型3 PCMCIA通信卡集成了FIPIO端口PCX CPU: 2-1 PLC硬件结构c，存储器存储系统该软件的存储器称为系统程序存储器. 用于存储应用程序软件的存储器称为用户程序存储器. （1）PLC的常用存储器类型1.一种RAM读/写存储器（随机存储器）2. EPROM可擦除只读存储器3. EEPROM电可擦除只读存储器4. FLASH闪存（Flash Memory），不仅具有ROM的特性，而且具有很高的访问速度，并且易于擦除和重写，并且功耗非常小. （2）PLC存储空间的分配尽管各种PLC的CPU的最大寻址空间不同，但根据PLC的工作原理，该存储空间通常包括以下三个区域: ◎系统程序存储区域◎系统RAM存储区域（ （包括I / O图像区和系统软设备等）逻辑线圈数据寄存器定时器计数器索引寄存器累加器◎用户程序存储区2-1 PLC硬件结构d，输入输出电路1，现场输入电路光电耦合由PLC内部接口电路组成.

它分为数字输入和模拟输入. 其中，开关量有直流和交流两种输入方式. 直流开关输入单元: 电源光耦合器R1CR2VDPLC内部LED电路2-1 PLC硬件结构交流开关输入单元: R1 R2双向光耦合器C R3〜交流电源VDPLC内部LED电路2-1 PLC硬件结构仿真数量输入单元框图: 光电A / D电气PLC滤波器转换器与内部隔离电路2-1 PLC硬件结构2耦合. 现场输出电路由输出接口电路隔离，例如输出数据寄存器，选通电路和中断请求驱动器组成. 分为开关量输出和模拟量输出. 其中，开关输出具有三种输出模式: 继电器，晶闸管和晶体管. 继电器型开关输出单元: 负载负载〜外部电源PLC内部电路2-1 PLC硬件结构晶闸管型开关输出单元: 0.015μF22Ω负载负载〜外部电源PLC内部电路2-1 PLC硬件结构晶体管开关输出单位: 负载负载外部电源PLC内部电路2-1 PLC硬件结构模拟输出单元框图: PLC内部电路光电D / A信号耦合訙号合交流分离器2-1 PLC硬件结构e，计数等功能模块，计时和其他功能模块. F. 通讯模块，例如以太网，RS485，Profibus-DP通讯模块等.

2-2 PLC输入处理程序的工作原理处理输出处理返回2-2 PLC的工作原理PLC是一种执行逻辑功能的工业控制设备. 与其他控制设备一样，PLC根据控制要求根据输入信号的状态执行处理和判断，并生成控制输出. 该过程包括输入部分，内部逻辑（程序处理）部分和输出部分. PLC的等效电路如下: SB1 X000Y000Y000KM1X001com SB2输入处理部分内部逻辑（程序处理）部分输出处理部分返回页首2-2 PLC的工作原理（1）输入部分输入部分使用输入端子与外部设备连接时通电延时继电器时序图，这些外部设备将通过输入端子将外部信息发送到PLC. （2）内部逻辑部分内部逻辑部分不是硬件连接，而是用户程序（例如梯形图程序）. 在这些程序的控制下，PLC对输入信号进行算术处理，确定需要输出的信息，然后将其通过输出端子发送到负载. （3）输出部分输出部分是PLC驱动负载的电路. 其等效线圈（编程设备）由内部逻辑电路的命令控制，并驱回外部外部负载以做出相应的动作. 2-2 PLC的工作原理可以从PLC等效电路的输入，内部逻辑和输出部分的功能中得出. PLC的工作过程通常分为三个主要阶段: （1）输入处理: 在程序执行之前，将所有输入端子的PLC的开/关状态读入图像寄存器.

此过程变为采样. （2）程序处理: 图像寄存器的内容随着程序的执行而连续变化. 输出继电器触点的动作由输出图像寄存器的内容决定. （3）输出处理: 执行完所有指令后，输出Y的图像寄存器的ON / OFF状态被锁存，成为PLC的实际输出. PLC重复这三个阶段，每个执行称为扫描周期. 输入和输出刷新时间通常为4毫秒，程序执行时间取决于程序的长度. PLC扫描周期通常在40到100毫秒之间. 输入处理（1）读取X0 X1 X2输入端子输入图像寄存器（2）读取程序处理X0Y0（3）元素M0（4）读取图像寄存器Y0辅助继电器（5）д寄存器为程序重复一个周期扫描周期输出处理输出输出锁定（6）存储终端输出存储2-3硬件寻址和内部设备硬件地址分配方法I / O地址分配: PLC对应于输入和输出点在主体上和扩展地址. 从左到右，为该模块分配了一个0到7之间的地址号. CPU的地址号始终为0. TWIDO系列PLC中的离散地址和模拟地址由以下字符串表示: ％I / Q / IW / QW xyz I: 数字输入Q: 数字输出IW: 模拟输入QW: 模拟输出x =控制器位置（0〜7），0表示主控制器（远程连接到主机），（1〜7）表示（远程连接到从属设备）.

y =模块编号（0〜7），0表示控制器主体I / O，1〜7表示扩展的I / O z =通道号返回图形说明离散％I，％Q和模拟％IW ，％QW寻址规则PLC内部软继电器输入继电器输出继电器辅助继电器状态继电器指针常量定时器计数器数据寄存器索引寄存器三菱FX和施耐德twido元件编号对应关系三菱施耐德输入继电器X％I输出继电器Y％Q辅助继电器M％ M定时器T％Tmi计数器C％Ci（请参阅编程手册）1.输入继电器（X）◆PLC使用输入继电器接收来自用户输入设备的输入信号◆编号为X000-X267（八进制）输入继电器线圈由外部输入信号驱动. 仅当连接了外部信号时，相应的输入继电器才会通电，并且无法通过命令进行驱动. ※在程序中绝对不可能输入继电器的线圈，只能显示输入继电器的触点. ※每个输入继电器的常开和常闭触点可以使用无数次. 2.输出继电器（Y）◆输出继电器用于将PLC内部信号输出传输到外部负载◆编号为Y000-Y267（八进制）◆输出继电器线圈由PLC内部程序驱动，其线圈状态被传送到输出单元，然后由输出单元的相应硬触点驱动外部负载※每个输出继电器对应于输出单元中的一个常开硬触点，但是该输出继电器是为程序中提供的编程设置的，是否常开或常闭，可以使用无数次.

3. 辅助继电器（M）◆辅助继电器是PLC中最多的继电器，其作用相当于继电器控制系统中的中间继电器. ◆与输出继电器一样，其线圈由程序指令驱动. 每个辅助继电器都具有用于编程的无数个常开和常闭触点. 但是，其触点不能直接驱动外部负载，并且外部负载只能由输出继电器驱动. ◆FX系列PLC的辅助继电器为: （三种）通用辅助继电器（M0至M499），用于保持辅助继电器（M500至M1023）的特殊辅助继电器（M8000至M8255）①通用辅助继电器●通用辅助继电器与输出继电器，PLC电源中断后，其状态将变为OFF. 恢复供电后，除程序打开外，其余保持OFF. X0M0M0Y0M0Y1②保留的辅助继电器●线圈断电后，其触点应保持断电前的状态. X0 M500 M500M500 Y0 Y1③特殊辅助继电器（ M8000〜M8255）●特殊辅助继电器是具有特定功能的辅助继电器，通常可分为接触型和线圈型两种. ●接触型特殊辅助继电器的线圈由PLC自动驱动，用户可以仅使用其联系人. ●线圈型特殊辅助继电器的线圈由用户控制. 线圈通电后，PLC会执行特定的操作.

第四，状态机（S）状态机在步骤顺序控制的控制程序中起着重要作用，它与后面描述的步骤指令STL结合使用. ①初始状态机（S0〜S9）②原点复位状态机（S10〜S19）（FX2N）③正常状态机（S20〜S499）④保持状态机（S500〜S899）⑤报警状态机（S900〜 S999）（FX2N）不使用步进命令时，状态机也可以用作辅助继电器. 5.常数（K / H）●常数也可以作为一个组件处理，因为它占用了一定的存储空间. ●常数的表示: 十进制常数用K表示，例如常数123用K123表示. 十六进制常数用H表示，例如H159表示常数325. ●FX系列PLC的常数范围是: 16位: K: -32,768〜32,767H: 0000〜FFFFH 32位: K: -2,127,283,628〜2,127,283,627H: 00000000〜FFFFFFFF VI. 计时器（T）●PLC计时器等效于电气系统中的通电延迟时间继电器●计时器可提供无数对常开和常闭延迟触点以进行编程●计时器具有一个设定值寄存器，用于存储其输出触点的当前值寄存器和图像寄存器（二进制位），这三个量使用相同的地址号.

但是用法不同，含义也不同. ●计时器共有三种: 1ms，10ms通电延时继电器时序图，100ms通用计时器●计时器可分为: 总计计时器T0〜T199: 100ms T200〜T245: 10ms T246〜T249: 1ms T250〜T255: 100ms通用计时器（示例）◎Schido（twido）: ％TMi（1），TOF类型计时器使用TOF类型计时器来控制关闭延迟动作. 时序图: （2）TON型定时器使用TON型定时器控制接通延迟动作. 时序图: （3）TP型定时器使用TP型定时器生成具有精确宽度的脉冲. 时序图: VII. 计数器（C）●计数方法: 时钟脉冲数●计数器可以提供成对的常开和常闭延迟触点对，用于编程●计数器中有一个设定值寄存器，一个当前值寄存器，以及用于存储其输出触点的图像寄存器（二进制位）. 这三个数量使用相同的地址号. 但是使用场合不同，含义也不同. ●计数器类型: 增量计数器（C0〜C99）断电保持型增量计数器（C100〜C199）通用双向计数器（C200〜C219）断电保持型双向计数器（C220〜C234）高速计数器（C235〜C255） ）◎Schido（twido）: ％Ci上下计数器功能模块: 参数当前值预设值输出指示器％Ci.V％Ci.P％Ci.D 16位向上计数器通用类型: C0〜C99总100点功率Off Hold类型: C100〜C199共100点X10 RST C0X11C0 K10C0 Y0设置值也可以间接设置X1 0X1 110987C0当前值6 543210Y016位计数器工作过程X12 X13 X14 C200X12上升和下降上升M8200X13X14RST C200C200当前值01234 5432100C200 K -5也可以间接设置设定值. Y1-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -7 -6 -5 -4 -3如果已连接输出，则Y132位递增/递减计数器工作流程八，指针（P / I）①嵌套指针（N0-N7）②分支指令指针（P0-P63 / P127）用作指定分支指令（如跳转指令或子例程调用指令）的标签.

九，数据寄存器（D）PLC在输入和输出处理，模拟控制，位置控制中，需要许多数据寄存器来存储数据和参数类型: 通用数据寄存器（D0〜D199），只要不写入其他数据，写入的数据不会改变. 但是，当PLC状态从运行更改为停止时，将清除所有数据. 掉电保留数据寄存器（D200〜D511）只要不被覆盖，原始数据就不会丢失. 特殊数据寄存器（D8000〜D8255）这些数据寄存器用于监视PLC中各个组件的操作模式. 文件寄存器（D1000〜D2999）共有2000点. 10.索引寄存器（V / Z）？索引寄存器的功能类似于一般微处理器中的索引寄存器（例如Z80中的IX，IY），通常用于修改组件编号. ？ V0〜V7，Z0〜Z7共16点16位索引数据寄存器. ？当执行32位操作时，它与V0〜V7组合，指定Z0〜Z7成为（V0，Z0），（V1，Z1）...（V7，Z7）. ◆V和Z是16位数据寄存器，像其他寄存器一样进行读写◆需要32位操作，并且V和Z可以串联使用（Z为低电平，V为高电平）示例: D0Z如果Z = 10 ，是D10

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-176165-1.html