电器及PLC控制技术与实训 PPT

3.2 PLC的基本组成与工作原理
一、可编程序控制器的组成
可编程序控制器的基本组成包括：中央处理器（CPU）、 存储器、输入/输出单元（I/O）、电源及编程器等外部设备组 成，如图所示。
主机 电源
用 户 输 入 设 备
编程器
打印机 盒式磁带机 EPROM写入器 图形监控系统 PLC或上位计算机
输
微处理器（CPU）
3.2 PLC的基本组成与工作原理
3．输入/输出单元（I/O接口电路） 输入/输出单元是将PLC与现场各种输入、输出设备连接起来 的部件（也称为I/O单元或I/O模块）。
（1）输入单元通过PLC的输入端子接受现场输入设备的 控制信号，并将这些信号转换成CPU所能接受和处理的数字 信号输入主机。
（2） 输出单元用于把用户程序的逻辑运算结果输出到 PLC外部，具有隔离PLC内部电路与外部执行元件的作用， 同时兼有功率放大作用。PLC输出一般有三种：继电器输出 型（R）、晶体管输出型（T）、晶闸管输出型（S）。
大型PLC的输入、输出总点数在2048点以上，用户程 序存储器容量达到8K字以上。
2．根据结构形式分为整体式和模块式。
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3.1 PLC概述
五、可编程序控制器的性能指标 1．存储容量 存储容量是指用户程序存储器的容量。 2．I/O点数 输入/输出（I/O）点数是PLC可以接受的输入信号和输出信 号的总和 。 3．扫描速度 扫描速度是指PLC执行用户程序的速度 。 4．内部元件的种类与数量 5．特殊功能单元
简易编程器
图形编程器
个人机程序编程器
3.2 PLC的基本组成与工作原理
二、可编程序控制器的工作原理 可编程序控制器采用不断循环的顺序扫描 工作方式，PLC的工作过程如图所示。 （1）上电初始化 PLC上电后对系统进行 一次初始化，包括硬件和软件初始化，停电 保持范围设定及其它初始化处理等。 （2）系统自诊断 PLC每扫描一次，执行 —次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正 常，如果发现异常，则停机并显示出错。若 自诊断正常继续向下扫描。 （3）通讯服务 PLC自诊断处理完成以后 进入通讯服务过程。CPU自动检测并处理各 通信端口接收到的任何信息。
电器及PLC控制技术与实训
学习目标
【知识目标】
1．了解PLC的定义； 2．了解PLC的组成与工作原理； 3．了解PLC的常用编程语言； 4．了解FX2N系列PLC的内部配置； 5．了解FX2N系列PLC的硬件结构。
【技能目标】
1．掌握I/O接线方法。 2．掌握FX-20P-E手持编程器的使用。
主要内容
3.1 PLC简介 3.2 PLC的基本组成与工作原理 3.3 PLC的编程语言 3.4 PLC的内部系统配置 3.5 FX-20P-E手持编程器
3.1 PLC简介
一、可编程序控制器的产生和定义 1968年美国通用汽车公司对汽车生产线控制系统提出10 项采用计算机控制的改造要求并公开招标，1969年美国数字 设备公司根据这一要求，研制开发出世界上第一台可编程序 控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用。 1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做 了如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系 统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存 储器，用来在其内部存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数 和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入 输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及 其有关外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体 ，易于扩展其功能的原则而设计。
3.1 PLC简介
二、可编程序控制器的特点 1．抗干扰能力强，可靠性高。 2．控制系统结构简单，通用性强。 3．编程方便，易于使用。 4．功能完善。 5．系统设计、调试的周期短。 6．体积小，维护操作方便。
3.1 PLC概述
三、可编程序控制器的应用 1．开关量逻辑控制。 2．运动控制。 3．数据处理。 4．过程控制。 5．通信及联网。
3.1 PLC概述
四、可编程序控制器的分类 1．按I/O点数及存储器的容量分为大、中、小三个等
级。 小型PLC的输入、输出总点数一般在256点以下，用户
程序存储器容量在2K字（1K=1024，存储一个1或0的二进 制码称为1位，一个字为16位）以下。
中型PLC的输入、输出总点数在256-2048点之间，用 户程序存储器容量一般为2K-8K字。
3.2 PLC的基本组成与工作原理
PLC在上电处理、自诊断和通讯服务完成以后，如果 工作选择开关在RUN（运行）位置，则进入程序扫描工作 阶段。程序扫描处理包括输入处理、程序处理、输出处理 三个阶段，其工作过程如图所示。
1 采样
2读
3写
6 刷新
X0
X1 输 入 端 子
Xn
输
X0
M0
输
入
暂Leabharlann Baidu
4读
出 暂
存
M0
Y0
存
器
器
5
输 出 锁 存 器
Y0
输 Y1 出 端 子
Yn
写
输入处理
程序执行
输出处理
3.2 PLC的基本组成与工作原理
输
用 户
入
运算器
出
输
单
单
出
元
控制器
元
设
备
外设
存储器
I/O
扩展
I/O 接口
EPROM
RAM
（系统程序） （用户程序）
扩展 接口
模块
3.2 PLC的基本组成与工作原理
1．中央处理器（CPU） CPU是整个PLC的核心部件，由控制器、运算器和寄存器 组成并集成在一个芯片内。CPU主要完成的任务是从存储器中 读取指令；执行指令；准备下一条指令；处理中断。 2．存储器 可编程序控制器的存储器包括系统存储器和用户存储器两 部分。 系统存储器，用于存放PLC的内部系统管理程序，用户不 能更改。 用户存储器，主要用于存储用户程序及工作数据等，其内 容可以由用户修改或增删。
3.2 PLC的基本组成与工作原理
4．电源 电源单元是PLC的电源供给部分，交流电源经整流和稳压向 PLC各模块供电，一般PLC采用AC220V，也可采用DC24V。 5．编程器 编程器是PLC重要的外围设备，编程器不仅用于编程，还可 以利用它进行程序的修改和检查，以及器件的监控。专用的编程 器有简易编程器和智能编程器。现在的趋势是使用以个人计算机 为基础的编程装置。如图所示。