第四可编程序控制器的硬件与工作原理
可编程控制器的组成和工作原理
（四）、功能块图（FBD）
❖ 类似于数字逻辑门电路旳编程语言，有数字 电路基础旳人很轻易掌握。
❖ 该编程语言用类似与门、或门旳方框来表达 逻辑运算关系，方框旳左侧为逻辑运算旳输 入变量，右侧为输出变量；信号也是由左向 右流向旳，各个功能方框之间能够串联，也 能够插入中间信号。
第3章 可编程控制器构成与 工作原理
本章主要内容 ❖ 可编程控制器旳构成 ❖ 可编程控制器旳工作原理 ❖ 可编程控制器旳编程语言
1
§3-1 可编程控制器旳构成
中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出电路、外部 设备接口、电源几大部分构成 .
2
一、中央处理单元（CPU）
❖ 1) 通用微处理器（如：8080、8086等） ；
❖ （2）集中输出：将输出映像寄存器旳内容集 中送给输出端口。在其他阶段端口状态不变。
❖ （3）循环扫描：周而复始，不断地循环。
32
（1）扫描工作方式旳优点： 提升了系统旳抗干扰能力。
集中采样、集中输出旳循环扫描方式使 PLC在工作旳大部分时间与外界隔离，从根 本上提升了抗干扰能力，提升了可靠性。 （2）扫描工作方式旳缺陷：响应滞后，降低了 系统速度。
37
举例
例：三菱企业FX2—40MR，配置开关量输入 24点，开关量输以16点，顾客程序为1000步， 不包括特殊功能指令，PLC运营时不连接上 位计算机等外设。I/O旳扫描速度为0．03ms ／8点，顾客程序旳执行速度为0．74μs/步， 自诊疗所需旳时间为0．96ms，试计算一种 扫描周期所需要旳时间为多少?
3
CPU旳主要功能：
❖ （1）接受、存储顾客经过编程器等输入设备输入旳 程序和数据。
❖ （2）以扫描方式接受来自输入单元旳输入变量、状 态数据，并存入相应旳数据存储区（输入映像寄存 器）。
第四章 可编程序控制器(PLC)原理与应用)
分类 低档机 主要功能 具有逻辑运算、定时、计数、移位及自诊断、监控 等基本功能。有些还有少量模拟量I/O功能和算术运 算等功能 应用场合 开关量控制、定时、计数控制、顺序控制等场合， 有模拟量I/O功能的低档PLC应用更广 适用于既有开关量又有模拟量的较为复杂的控制 系统，如过程控制、位置控制等
年份 第一代1969~1972 第二代1973~1975 功能特点 逻辑运算、定时、计数、中小规模集成电路CPU，磁芯 存储器 增加算术运算、数据处理功能，初步行程系列，可靠性 进一步提高 增加复杂数值运算和数据处理，远程I/O和通信功能， 采用大规模集成电路，微处理器，加强自诊断、容错技 术 高速大容量多功能，采用32位微处理器，编程语言多样 化，通信能力进一步完善，智能化功能模块齐全 取代继电器控制 能同时完成逻辑控制，模拟量控制 适应大型复杂控制系统控制需要并用于联网、通信、 监控等场合 构成分级网络控制系统，实现图像动态过程监控， 模拟网络资源共享 应用范围
输 入 继 电 器
05 06 1000~1715 07 08 09 10 11 12 13 14
15
主机
15
15
扩Ⅰ
15
15
扩Ⅱ
15
15
扩Ⅲ
15
表4-7 输出继电器区域（共128点）
名称 范围 20CH 00 01 02 03 04 21CH 00 01 02 03 04 05 06 07 （08） （09） （10） （11） （12） （13） （14） 22CH 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 继电器地址通道 23CH 00 01 02 03 04 05 06 07 （08） （09） （10） （11） （12） （13） （14） 24CH 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 25CH 00 01 02 03 04 05 06 07 （08） （09） （10） （11） （12） （13） （14） 26CH 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 27CH 00 01 02 03 04 05 06 07 （08） （09） （10） （11） （12） （13） （14）
可编程控制器工作原理
可编程控制器工作原理
可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种
采用微处理器作为核心控制元件、具有可编程记忆功能、控制离散工业过程的工控设备。
其工作原理主要包括输入信号的采集、逻辑控制的执行以及输出信号的输出三个过程。
首先，PLC通过输入接口采集外部输入信号。
输入接口可以
接收来自传感器、按钮以及其他外部设备的信号，并将其转换为数字信号。
这些输入信号可以表示各种状态，如开关的开关状态、传感器的检测结果等。
其次，PLC通过内部的逻辑控制程序对输入信号进行逻辑运
算和处理。
逻辑控制程序由程序员编写，其中包括了各种逻辑运算、条件判断以及运算结果的存储等。
当输入信号满足特定的逻辑条件时，PLC会执行相应的控制操作。
最后，PLC通过输出接口将逻辑控制的结果输出到外部设备。
输出接口可以控制继电器、电磁阀等各种执行机构，实现对工业过程的控制。
根据控制需要，PLC可以将逻辑结果通过输
出信号转换为电压、电流、频率等形式，以满足不同设备的工作需求。
总的来说，PLC的工作原理是通过采集输入信号，经过逻辑
控制程序的运算处理，最后将控制结果输出到外部设备，实现对工业过程的自动控制。
其可编程特性使得PLC能够根据具
体的工控需求进行灵活的功能扩展和逻辑代码编写，能够广泛应用于工业自动化控制领域。
可编程控制器的组成及工作原理
参数进行监视；与打印机相连可打印程序清单或输出有关记录信息。 • 2. 软件 • PLC工作所用各种程序的集合，包括：系统监控程序、用户程序。 • (1) 监控程序 • 由生产厂家编制用于管理、协调PLC各部分工作，充分发挥硬件功能，
第5章 可编程控制器的组成及工作原理
• （1）CPU
• PLC的CPU板，是必需部件。包括CPU、存贮器RAM、ROM；并行接口 PIO；串行接口SIO；时钟CTC。
• 作用：对整个PLC的工作进行控制。是PLC的运算、控制中心。实现逻辑 运算、算术运算并对整机进行协调、控制，按系统程序赋予功能工作：
• c、单个模块输入点数：8、16、32点，各点电路相同。
• 按输入模块与外部用户设备接线，可分为汇点输入接线和独立输入接线 两种基本形式。
第5章 可编程控制器的组成及工作原理
• 汇点输入：可用于直流也可用于交流输入模块。各输入元件共用一个公 共端（汇集端）COM，可以是全部输入点为一组，共用一个公共端和一 个电源，如图5-4（a）示；也可将全部输入点分为若干组，每组有一个 公共端和一个电源，如图5-4（b）示。
稳压电源;另一种是外部电源（用户电源），用于传送现场信号或驱动现 场执行机构。 • （5）扩展接口 • 用于系统扩展输入、输出点数。如I/O点离主机较远，可设置一个I/O子 系统将这些I/O点归纳到一起，通过远程I/O接口与主机相连。
第5章 可编程控制器的组成及工作原理
• (6) 存贮器接口 • 可根据使用需要扩展存贮器，内部与总线相连，可扩展用户程序存贮区、
可编程控制器的结构与基本工作原理
另外，交流信号输入也可采用双向发光二极管来保证信号 连续，如图3-5所示，显示用的两个发光二极管也是反向并联 的，但此电路只能接受交流信号。
晶体管输出电路如图3-7所示，只能带直流负载，直流电源 由用户提供。输出信号经光电隔离器送给输出晶体管，晶体 管的饱和导通和截止状态，相当于触点的接通和断开。稳压 管用来消除关断过电压和外部的浪涌电压，保护晶体管。
上一页 下一页 返回
3. 1可编程控制器的硬件结构与基本 形式
双向可控硅输出电路如图3-8所示，只能带交流负载(属于交 流输出方式)，交流电源由用户提供。输出信号经光电隔离器 控制双向可控硅。RC电路和压敏电阻用来消除可控硅的关断 过电压和外部的浪涌电压。
上一页 下一页 返回
3. 1可编程控制器的硬件结构与基本 形式
直流输入模块的内部电路和外部接线图，如图3-3所示(为说 明问题以后各图只画出一路输入和输出，COM是公共点)。 图中的输入信号触点直接接在公共点和输入端X001之间，不 需外接输入回路的电源(PLC内部自带24 V电源)。有的可编 程控制器还可以为接近开关、光电开关之类的传感器提供24 V直流电源，如图3-3所示。
上一页 下一页 返回
3. 1可编程控制器的硬件结构与基本 形式
多数可编程控制器的电源模块的主要用途是为了PLC各模块 的集成电路供电，同时，也为输入电路提供24 V的电压。根 据电源输入类型可将其分为:交流220 V或交流110 V;直流电源， 常用直流24 V。
5.特殊功能模块(功能模块或智能模块) 随着可编程控制器在工业控制中的广泛应用和发展，为了
可编程控制器的基本结构及其工作原理
可编程控制器的基本结构及其工作原理摘要：随着电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC的功能也越来越强大，更多地具有计算机的功能，目前PLC已经在智能化、网络化方面取得了很好的发展。
本文介绍了可编程控制器的硬件构成和工作原理，包括其历史和应用背景、基本组成和主要功能，通过对可编程控制器的深入了解，我们可以更好地掌握这一技术，为工业自动化的发展做出贡献。
并探讨了其在实际工程中的应用。
关键词：可编程控制器；硬件构成；工作原理；PLC一、引言可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）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。
自20世纪60年代问世以来，PLC 已经广泛应用于工业自动化领域，成为现代工业自动化的三大支柱之一。
PLC技术快速发展，其在工业自动化领域的应用也越来越广泛。
本文将深入探讨可编程控制器的硬件构成和工作原理，以期帮助读者更好地了解和掌握这一重要技术。
二、可编程控制器概述可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）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。
它采用可编程的存储器，存储程序并执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等指令，通过数字或模拟输入/输出方式，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC技术快速发展，其在工业自动化领域的应用也越来越广泛。
三、PLC的基本结构可编程控制器的基本结构了解plc的基本结构可编程控制器基本结构如图所示。
可编程控制器主要由中央处理单元CPU、存储器、输入/输出（I/O）电路、通信接口及电源组成（如下图）。
1. 电源单元可编程控制器的电源单元是整个系统的总电源供应器。
一般为直流电源，但也有交流电源形式。
电源电压一般要求在允许波动范围内稳定，波动范围为±10%。
在电源设计上，还考虑了为一些故障诊断等特殊需要留有余地。
可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
可编程序控制器原理与应用(汪志锋)电子教案
可编程序控制器原理与应用（汪志锋）电子教案第一章：可编程序控制器概述1.1 可编程序控制器的定义与发展历程1.2 可编程序控制器的主要功能与特点1.3 可编程序控制器在各领域的应用实例第二章：可编程序控制器硬件结构与工作原理2.1 可编程序控制器的硬件组成2.2 可编程序控制器的工作原理2.3 可编程序控制器与计算机的区别与联系第三章：可编程序控制器编程软件的使用3.1 编程软件的安装与运行3.2 编程软件的主要功能与操作界面3.3 编程软件的编程实例第四章：可编程序控制器编程基础4.1 编程语言与编程规范4.2 可编程序控制器编程的基本指令4.3 可编程序控制器编程的高级指令与应用第五章：可编程序控制器与外围设备的连接与通信5.1 可编程序控制器与输入/输出设备的连接方法5.2 可编程序控制器与其他设备的通信方式5.3 可编程序控制器通信实例与应用第六章：可编程序控制器的应用案例分析6.1 工业自动化控制案例6.2 民用控制系统案例6.3 特殊应用案例分析第七章：可编程序控制器的故障诊断与维修7.1 故障诊断的基本方法7.2 常见故障分析与处理7.3 维修策略与维护注意事项第八章：可编程序控制器的设计与开发8.1 控制系统需求分析8.2 可编程序控制器选型与配置8.3 系统设计与开发流程第九章：可编程序控制器在工业现场的应用9.1 工业现场环境与挑战9.2 可编程序控制器在工业现场的优势9.3 工业现场应用案例分析第十章：可编程序控制器的发展趋势与展望10.1 新技术在可编程序控制器中的应用10.2 可编程序控制器在未来的发展前景10.3 行业标准与政策对可编程序控制器的影响重点和难点解析重点一：可编程序控制器的定义与发展历程解析：本环节需要重点关注可编程序控制器的起源、发展阶段及其定义。
理解可编程序控制器是如何从传统控制系统演变而来的，以及它的核心优势和特点。
重点二：可编程序控制器的硬件结构与工作原理解析：本环节重点是掌握可编程序控制器的硬件组成，包括中央处理单元、存储器、输入/输出接口等，以及它是如何处理输入信号并输出信号的工作原理。
可编程序控制器工作原理
2 更智能的功能
控制器将集成机器学习和人工智能技术，具备自主学习和优化能力。
3 更广泛的应用领域
控制器将进一步应用于领域如自动驾驶、医疗、能源等。
3 故障诊断
可编程序控制器能够检测 和诊断故障，并采取适当 的措施进行修复。
控制器的基本原理
可编程序控制器的基本原理是通过输入和输出模块与外部设备进行通信，接 收和发送信号来实现控制。
控制器的组成部分
CPU
中央处理器负责运行控制器程序和进行数据处 理。
ห้องสมุดไป่ตู้输入模块
接收来自传感器和外部设备的信号。
记忆单元
存储控制器程序和数据。
输出模块
向执行机构和显示设备发送控制信号。
控制器的工作流程
1
输入信号
控制器接收来自传感器和外部设备的输入信号。
2
程序执行
控制器根据预先编写的程序逻辑对输入信号进行处理。
3
输出信号
控制器发送处理后的信号到执行机构和显示设备。
控制器的输入与输出
控制器的输入包括数字信号、模拟信号和通信接口，输出包括开关、继电器、运动控制和通信接口。
控制器的应用领域
工厂自动化
控制器用于自动控制和监控生产线，提高生产效率 和质量。
建筑自动化
控制器用于控制和管理建筑系统，如照明、空调和 安防系统。
智能家居
控制器用于智能家居设备的控制和联网。
机器人技术
可编程序控制器是机器人技术的核心，驱动机器人 完成各种任务。
控制器的发展趋势
1 更强大的处理能力
可编程序控制器工作原理
控制器是现代工业自动化的核心，它以编程方式控制机械设备和生产流程。 本演示将介绍可编程序控制器的基本原理、组成部分、工作流程、输入输出、 应用领域以及未来发展。
可编程序控制器的工作原理
原
序。前面执行的结果马上就可以被后面要执行的任务所用。
理
PC将执行的结果写入存储器的输出状态表寄存区中保存。
可
编
程
序
控
制
器 的 工 作 原
输 出 刷 新 阶
理段
1.3
第5页
当执行完程序后，将输出状态表寄存区中的所有输出状态送到输出锁存电 路，以驱动输出单元把数字信号转换成现场信号输出给执行机构。
PC重复地执行上述三个阶段，每重复。
顺序扫描的工作方式简化了程序设计，并为PC可靠运行提供了保证。一 方面，在同一个扫描周期内，前面指令执行的结果马上就可以被后面要执行的 指令所用；另一方面，PC内部设有扫描周期监视定时器，监视每次扫描时间 是否超过规定的时间，若超过，PC将停止工作并给出报警信号。
这种工作方式的显著不足是输入输出响应滞后。由于输入状态只在输入采 样阶段读入，而在程序执行阶段，即使输入状态变化，输入状态表寄存区中的 数据也不会改变。输入状态的变化只能在下一个扫描周期才能得到响应，这就 是PC输入输出响应滞后现象。一般来说，最大滞后时间为2～3个扫描周期， 这与编程方法有关。
电 工 电 子 技 术
过渡页
第2页
可编程序控制器的工作原理
• 1.1 输入采样阶段 • 1.2 程序执行阶段 • 1.3 输出刷新阶段
第3页
可
编
程
序
用户编制好程序后，将其输入到
控
PC的存储器中寄存，PC是靠执行用
制
户的程序来实现控制要求的。PC是以
器
扫描方式工作的，其工作过程可分为
的
三个阶段：输入采样阶段、程序执行
电 工 电 子 技 术
工
阶段和输出刷新阶段，如图16-6所示
可编程序控制器的组成及原理
PLC可以通过增加模块和扩展接口来扩展功能， 满足不断变化的需求。
PLC广泛应用于制造业、能源管理、交通系统、 建筑自动化等领域。
PLC的编程语言和程序结构
PLC的常用编程语言包括梯形图、指令列表、函数块图等。程序结构一般由输入检测、逻辑控制和输出控制组 成。
PLC的日常维护和故障处理
定期检查
定期检查PLC的硬件和软件状态，确保正常运行。
2
执行逻辑运算
PLC根据程序中的逻辑运算来决定控制输出信号的状态。
3
输出扫描
PLC扫描输出模块，更新输出信号的状态。
LC的优势与应用
1 灵活性
2 可靠性
PLC可根据需要进行编程和配置，适用于各种 不同的应用领域。
PLC具有高可靠性和稳定性，适用于长时间连 续运行的工业环境。
3 可扩展性
4 应用领域
PLC的组成部分及其功能
中央处理器
负责执行控制逻辑，处理输入信号并控制输出 信号。
存储器
用于存储程序、数据和系统配置信息。
输入/输出模块
用于连接外部传感器和执行器，并实现信号的 输入和输出。
编程工具
用于创建、编辑和调试PLC的控制程序。
PLC的工作原理
1
输入扫描
PLC扫描输入模块，读取输入信号的状态。
备份和恢复
定期备份PLC的程序和数据，以防止意外丢失。
故障诊断
对于PLC出现的故障，需要进行诊断定位并采取 相应的修复措施。
维护记录
记录PLC的维护工作和故障处理过程，以便后续 追溯和改进。
PLC的未来发展和趋势
1
更高的性能
未来的PLC将具有更高的计算性能和更多的扩展能力。
2
简述可编程控制器的工作原理
简述可编程控制器的工作原理
可编程控制器（PLC）的工作原理是基于其硬件和软件两个部
分的配合运行。
硬件部分包括中央处理器（CPU）、输入模块、输出模块和通信模块等。
输入模块用于接收外部信号（传感器、按钮等），输出模块用于控制外部设备（电机、阀门等）。
通信模块可用于与其他设备进行通信。
中央处理器是PLC的核心，负责执
行程序的运行与控制。
软件部分主要由编程软件、编程语言和程序组成。
在编程软件中，用户可以使用编程语言进行程序的编写。
常见的编程语言包括梯形图、指令表和结构化文本等。
编写好的程序会被下载到PLC的中央处理器中，由CPU执行。
程序中包含了一系列
的逻辑和控制算法，根据设定的条件对输入信号进行处理，并控制输出信号的状态。
PLC的工作流程一般如下：
1. 输入信号采集：PLC的输入模块将外部传感器或按钮等接
入的信号转换为数字信号，并上传给中央处理器。
2. 程序执行：中央处理器根据预先编写的程序和算法对输入信号进行处理。
程序可以包含逻辑判断、计算、数据存储等功能。
3. 输出控制：中央处理器根据程序的执行结果，通过输出模块控制外部设备的状态，如打开或关闭电机、开关阀门等。
4. 监控和通信：PLC会不断地监测输入信号的状态，并将控制结果反馈给运行监控系统或其他设备。
同时，PLC也可以与其他设备进行通信，实现数据的交换和共享。
总结起来，可编程控制器的核心是中央处理器，通过输入模块采集外部信号，编程软件编写控制程序，中央处理器执行程序并通过输出模块控制外部设备，从而实现自动化控制。
PLC工作原理 (1)
数控机床电气控制 （1）输入采样阶段 扫描所有的输入端子，将各输入存入内存 中各对应的输入映像寄存器。此时，输入映像 寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段或输出 阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论信号 如何变化其内容保持不变直到下一扫描周期的 输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。
注意： 输入采样的状态保持一个扫描周期。
存器和输出映像寄存器读出。
数控机床电气控制
三、PLC的等效电路
1.输入部分 2.内部控制部分 3.输出部分
数控机床电气控制 四、PLC编程语言
1. 梯形图
由电路接点和软继电器线圈按一定的逻辑关系构 成的梯形网络。每个梯形网络由多个梯级组成，每个 输出元素构成一个梯级，每个梯级可由多个之路组成。
能流：
数控机床电气控制
二、PLC的工作原理
数控机床电气控制
1. 扫描的概念
扫描：
依次对各种规定的操作项目全部进行访问 和处理。
扫描周期：
每扫描一个循环所用的时间，即从读入输 入状态到发出输出信号所用的时间称为扫描周 期。
数控机床电气控制
2. PLC的工作过程
PLC工作过程是周期顺序循环扫描的工作过程。
第三节
数控机床：
数控机床的PLC
采用数字控制技术对机床的加工过程进行自 动控制的机床。 计算机数控（CNC）系统： 一种用计算机通过执行其存储器内的程序来 实现数控功能的专用计算机系统。 在数控机床中，PLC完成对主轴正/反转、刀 架换刀、卡盘夹紧/松开、冷却液开/关、排屑等动 作的控制。
数控机床电气控制
数控机床电气控制
第一节
概
述
数控机床电气控制
数控机床电气控制
数控机床电气控制 继电器控制
可编程序控制器的基本原理
输入部分搜集并保存被控对象实际运营旳数据
和信息。例如，它搜集来自被控制对象上旳多种开
关信息或操作台上旳操作命令等。
现代电气自动控制技术
Y SH X
5.2 可编程序控制器的基本原理
逻辑部分处理输入部分所取得旳信息，并按照 被控对象实际旳动作要求做出反应。
输出部分提供被控装置中哪几种设备正在需要 实时操作处理。
现代电气自动控制技术
Y SH X
5.2 可编程序控制器的基本原理
现场信号“1”（ S↓）
24V电源经R1和R2 分压后，经2CW52
稳压到3V左右
光耦原边LD↓
光耦副边↓
5V信号 输入锁存器
需要时 读入CPU
（2）开关量输出模块
输出模块旳任务是将CPU输出旳控制信息转化 为生产现场合需旳、能驱动多种特定设备旳控制信
现代电气自动控制技术
Y SH X
5.2 可编程序控制器的基本原理
CPU旳信号处理过程如图5-2所示。
现代电气自动控制技术
Y SH X
5.2 可编程序控制器的基Leabharlann 原理5.2.1.2 存储器
PLC中旳存储器主要用于存储系统程序，顾客 程序和工作状态数据。当代PLC都采用半导体存储 器作为它旳存储器。
计算机编程 采用通用旳计算机，经过硬件接口
和专用软件包，顾客直接在计算机上连机或脱机方式
编程，能够是梯形图编程也能够用助记符指令编程。
现代电气自动控制技术
Y SH X
5.2 可编程序控制器的基本原理
5.2.2 PLC旳内部编程器件
继电器系统是经过硬件电路实现其控制功能， 在电路设计中要用到多种继电器、接触器、时间继 电器等一系列有特定功能旳逻辑器器件。
简述可编程控制器的工作原理
简述可编程控制器的工作原理可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种专门用于工业自动化控制的计算机设备。
它通过对输入信号的采集、处理和输出控制信号，实现对工业过程的控制。
PLC的工作原理主要包括输入模块、中央处理器（CPU）、输出模块和通信模块等几个基本组成部分。
PLC的输入模块用于采集外部设备产生的各种输入信号，例如传感器、按钮、开关等。
这些输入信号经过输入模块的转换和处理后，以二进制的形式传送给PLC的中央处理器。
中央处理器是PLC的核心部件，它负责对输入信号进行逻辑运算、数据处理和控制算法的执行。
根据预设的程序和逻辑条件，中央处理器将计算结果存储在内部的存储器中，以供后续的输出控制使用。
PLC的输出模块负责将处理后的结果转换为合适的控制信号，通过继电器、电磁阀、电机等输出装置，对工业过程进行控制。
输出模块接收中央处理器传输的二进制信号，并根据预设的输出逻辑进行转换和放大，最终输出为电流、电压等形式的控制信号。
这些控制信号通过输出模块的端口连接到外部设备上，对其进行控制。
除了输入模块、中央处理器和输出模块外，PLC还可以配备通信模块。
通信模块可以实现PLC与其他设备之间的数据交换和通信，例如与上位机的通信、与其他PLC的通信等。
通过通信模块，PLC可以接收外部的控制指令或发送状态信息，实现更复杂的控制功能。
PLC的工作原理可以简单概括为：通过输入模块采集外部设备的输入信号，经过中央处理器的处理和运算，得出控制结果，再通过输出模块将控制信号传递给外部设备，从而实现对工业过程的控制。
PLC的特点是可编程性，用户可以通过编程软件编写控制程序，根据实际需求进行逻辑运算、数据处理和控制算法的设计，从而实现不同的控制功能。
PLC的工作原理具有以下几个特点：1. 可编程性：PLC可以根据用户的需求进行编程，实现不同的控制功能。
用户可以根据具体的工业过程和控制要求，编写控制程序，并通过编程软件将程序下载到PLC中，使其执行相应的控制任务。
可编程序控制器的结构及工作原理
上一页 下一页 返回
第一节 PLC系统的组成及功能
PLC常用的CPU有通用微处理器、单片机和位片式微处理 器。通用微处理器常用的是8位机和16位机，如8080、8086、 M6800、M68000、80286和80386等。单片机常用的有8031、 8051、8096和8098等。位片式微处理器常用的有AMD2900、 AMD2901、AMD2903等。
上一页 下一页 返回
第一节 PLC系统的组成及功能
为提高抗干扰能力，一般的输入/输出模块都有光电隔离 装置。在数字量I/O模块中广泛采用由发光二极管和光电三极 管组成的光电耦合器，在模拟量I/O模块中通常采用隔离放大 器。
来自工业生产现场的输入信号经输入模块进入PLC。这些 信号有的是数字量，有的是模拟量；有的是直流信号，有的 是交流信号，所以输入模块的品种是琳琅满目。使用时要根 据输入信号的类型选择合适的输入模块。下面以通用的开关 量输入模块为类，来分析输入模块的基本原理。
小型PLC大多采用8位微处理器或单片机，中型PLC大多采 用16位微处理器或单片机，大型PLC大多采用高速位片式微处 理器。PLC的档次越高，所用的CPU的位数也越多，运算速度 也越快，功能越强。
上一页 下一页 返回
第一节 PLC系统的组成及功能
2．存储器 PLC配有两种存储器:系统程序存储器和用户存储器。系 统程序存储器存放系统程序，用户存储器用来存放用户编制 的控制程序。 常用的存储器类型有CMOS RAM、EPROM和EEPROM。
EEPROM称作电可擦除的可编程序只读存储器，除可用紫 外线擦除外，还可用电擦除，是近年来广泛使用的一种只读 存储器，它不需要专用写入器而只需用编程器就能方便地对 所存储的内容实现“在线修改”，所写入的数据内容能在彻 底断电的情况下保持不变。
可编程序控制器原理与应用(汪志锋)电子教案
可编程序控制器原理与应用(汪志锋)电子教案第一章：可编程序控制器概述1.1 可编程序控制器的定义1.2 可编程序控制器的发展历程1.3 可编程序控制器的特点与应用领域1.4 可编程序控制器的基本组成与工作原理第二章：可编程序控制器硬件结构2.1 CPU模块2.2 存储器模块2.3 输入/输出模块2.4 通信模块2.5 电源模块第三章：可编程序控制器软件编程3.1 编程语言简介3.2 编程的基本规则与技巧3.3 常用指令及其功能3.4 编程软件的使用与操作第四章：可编程序控制器系统设计与应用4.1 系统设计流程4.2 输入/输出地址分配与信号处理4.3 程序设计与调试4.4 可编程序控制器在工业控制中的应用案例第五章：可编程序控制器的维护与故障诊断5.1 日常维护与保养5.2 故障诊断与排除方法5.3 故障案例分析5.4 可编程序控制器的故障监测与保护第六章：可编程序控制器网络通信技术6.1 工业控制系统与网络基础6.2 常见的工业通信协议6.3 可编程序控制器的网络配置与通信参数设置6.4 网络通信在分布式控制系统中的应用案例第七章：可编程序控制器在自动化生产线中的应用7.1 自动化生产线概述7.2 可编程序控制器在生产线上的典型应用7.3 生产线系统的集成与优化7.4 案例分析：可编程序控制器在智能制造中的应用第八章：可编程序控制器在过程控制中的应用8.1 过程控制的基本概念8.2 可编程序控制器在过程控制中的应用8.3 过程控制算法与程序设计8.4 案例分析：可编程序控制器在化工生产过程中的应用第九章：可编程序控制器的编程实例与高级应用9.1 复杂逻辑控制编程实例9.2 数据处理与高级功能指令9.3 用户自定义函数与子程序9.4 高级应用案例：可编程序控制器在控制中的应用第十章：可编程序控制器的未来发展趋势10.1 新型可编程序控制器技术特点10.2 工业互联网与可编程序控制器的融合10.3 可编程序控制器在智能制造中的应用前景10.4 未来可编程序控制器技术发展趋势与挑战重点和难点解析重点环节1：可编程序控制器的基本组成与工作原理（第一章）这是理解整个可编程序控制器原理与应用的基础。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
输入采样
程序执行
输出刷新
2020年5月21日6时18分
娄底职院
14
输入处理
程序处理
输出处理
输
内
输
输
输入
执部
出输
输
入 信 号
入映 像
端寄 子存
器
行存 用储 户器 程刷 序新
映出 像 寄端
存子 器
出 信 号
PLC的工作过程示意图
2020年5月21日6时18分
娄底职院
15
4.3.2 程序执行过程
①采样
娄底职院
10
4.2.1 输入接口电路
一、直流输入接口电路
说明把外部开关量的 状态转换为PLC内部“1”、 “0”状态的过程。
图中只画出一个点的 内部接口，外部电源是直 流24V电源。
2020年5月21日6时18分
娄底职院
11
4.2.1 输入接口电路的工作过程与原理
▪ 工作作用：
▪ 外部电路中的一个按钮或开关闭合时，二极 管都要导通发光使光耦合元件的输出端的晶 体光敏三极管导通，就把该外部开关闭合的 信号传递到内部电路，使输入状态寄存器对 应位存“1”。
交流输入接口电路在外部输入开关器件需接交流电源时使用。 ▪ 工作：同样的，当外部电路中的按钮或开关闭合时，交流电压加
在输入端与公共端之间，使光耦元件工作，开关闭合的信号送到 PLC内部，使输入状态暂存器对应位存“1”。 ▪ 三、直接输入接口电路 ▪ 有的PLC已经把24V电源事先串接在PLC的内部接口电路线上，在 外部看不见电源，外部接线时只需要把开关或按钮直接接在输入 点和COM端上就可以了，这叫做直接输入。
接受、存储用户程序；
按扫描工作方式接收来自输入单元的数据和信息， 并存入相应的数据存储区；
执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻 辑处理，产生相应的内部控制信号，完成用户指令规 定的各种操作；
响应外部设备的请求。
2020年5月21日6时18分
娄底职院
3
存储器用于存放系统程序、用户程序和运行中的数据。包括只读 存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。
2020年5月21日6时18分
娄底职院
9
4.1.4 外部设备
编程器
可编程控制器一般可配备的外部设备： 编程器
盒式磁带机，用以记录程序或信息 打印机，用以打印程序或制表 EPROM写入器，用以将程序写入用户EPROM中 高分辨率大屏幕彩色图形监控系统，用以显示或监视有关部 分的运行状态
2020年5月21日6时18分
2020年5月21日6时18分
娄底职院
4
4.1.2 输入输出接口
输入输出接口是PLC与工业控制现场各类信号连接的部分。 输入接口用来接受生产过程的各种参数（输入信号）。
输出接口用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息（输出 信号），并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。
为了适应可编程控制器在工业生产现场的工作，对输入输出接口 有二个主要的要求：
2020年5月21日6时18分
娄底职院
13
4.3.1 plc工作方式（循环扫描）
扫描：
从0000号存贮地址开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存 贮地址号递增的方向顺序逐条扫描用户程序直到程序结束。
完成一次扫描程序后，再从头开始扫描，并周而复始地重复。 一个循环扫描过程时间称为扫描周期。扫描过程分为三个阶段进行： 即输入采样（输入处理）阶段，程序执行（程序处理）阶段，输出 刷新（输出处理）阶段。
X0
输 X1 入
端 ●
●
●子
Xn
输 入 映 ●像 寄 ●
●
存 器
②读
③写
X0 Y0
④读
Y0 M0
2020年5月21日6时18分
外设
I/O 接口
存储器
EPROM RAM (系 统 程 序 ) (用 户 程 序 )
I/O 扩展 接口
图.1 PLC的结构
娄底职院
用 户 输 出 设 备
I/O 扩展 接口
2
4.1.1 CPU模块
CPU模块（中央处理器+存储器）
CPU是PLC的运算控制中心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运 算、数学运算、协调系统内部各部分的工作，其具体作用是：
第一章：可编程控制器的组成 与工作原理
娄底职院
4.1 可编程控制器的构成
PLC由CPU、
存储器、输入/
输出接口、内
部电源和编程
用 户
设备几部分构
输
入
成
设
备
编程器
主机
电源
输
微 处 理 器 (CPU) 输
入
运算器
出
单
单
元
控制器
元
外部设备
盒式磁带机 打印机
EPROM写 入 器 图形监控系统 PLC或 上 位 计 算 机
RAM： 随机存储器，可读可写，没有断电保持功能。
ROM：只读存储器，只读，不能写。 EPROM：可擦除程序的只读存储器，用紫外线照射芯片上的透 镜窗口，可以擦除已写入的内容，而写入新的程序。
EEPROM：可电擦除的只读存储器，兼有ROM的非易失性和 RAM的随机存取的优点。
ROM存放系统程序
RAM存放用户程序
2020年5月21日6时18分
娄底职院
LED
7
1.1.2 输入输出接口
1．开关量输入接口
R1
R2
双向耦合器
C
R3
VD
~
交流电源
PLC内 部电路
图1.3 交流开关量输入单元
2020年5月21日6时18分
娄底职院
LED
8
4.1.3 电源
可编程控制器的电源包括: * 为可编程控制器各工作单元供电的开关 电源 * 为掉电保护电路供电的后备电源，一般 为电池
▪ 当外部电路中按钮或开关断开时，接口电路 不通，发光二极管不发光，则把该外部开关 断开的信号也传递到内部电路，使输入状态 寄存器对应位存“0”。
2020年5月21日6时18分
娄底职院
12
4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2.1 输入接口电路
▪ 二、交流输入接口电路 ▪ 其外部电源是交流电源，电压为交流110V或220V（50或60Hz）。
良好的抗干扰能力 能满足工业现场各类信号的匹配要求
2020年5月21日6时18分
娄底职院
5
可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元：
开关量输入接口 其作用是把现场的开关量信号变成可编程控制器 内部处理的标准信号。
开关量输入接口按可接纳的外部信号电源的类型不同，分为直流输 入单元和交流输入单元。
开关量输出接口 其作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行 机构所需的开关量信号。
开关量输出接口按可编程控制器机内使用的器件不同，分为继电器 型、晶体管型和可控硅型。
2020年5月21日6时18分
娄底职院
6
4.1.2 输入输出接口
1．开关量输入接口
R1
光耦合器
电源
C R2 VD
PLC内 部电路
图1.3 直流开关量输入单元