(基础)机械设备电气自动控制PPT课件

计算机
编程器
图4-1 PLC的基本结构示意图
4.2.1.1 PLC各组成部分的功能
（1） CPU
用于接收并存储从编程器输入的用户程序，检查编程过
程是否出错；进行系统诊断；解释并执行用户程序；完成通
信及外设的某些功能。
（2） 用户程序存储器
存放PLC用户的应用程序。采用可读写的随机存储器。
（3） 系统程序存储器
在PLC的编程中引入了继电器的术语 。
（1）PLC编程元件的物理含义
防输出电源线路夹带的干扰信号入侵。
（7）通信接口
PLC的通信接口有：与上位计算机或其它PLC通
信的接口及与编程器通信的接口两种。前者一般用
RS232C或RS485等标准串行接口；后者的种类很多，
不同的机型有不同的编程器接口。PLC的通信模块类
型目前尚无统一的标准，而是随机型而异。
（8）编程器
用于用户程序的输入、编辑、调试和监视，
发送运行、停止、清除内存、监控等指令。
（3）扫描输入状态
完成前两个阶段的扫描后，PLC便扫描输入模块
的各个输入点，读入各点的状态值和数据，如开关状
态值1或0、A/D转换值、BCD码数据等，并把这些状பைடு நூலகம்
态值和数据写入数据存储器中。其中，输入点的状态
值写入输入映象寄存区。在一个扫描周期内，不管外
部输入信号是否变化，已存入输入映象寄存区中的状
（5） 输入接口及模块
将外部输入的开关信号与PLC的内部信号进行光
电隔离，以防干拢信号入侵；并将DC110V或DC24V
的外部输入信号变换成DC5V的内部电平信号。
（6）输出接口及模块
将输出信号变换成能驱动外负载的电压和电流信
号；并将PLC的内部信号与驱动外负载的电气元件(晶
体管或双向晶闸管或小型继电器)的电源进行隔离，以
自诊断结果正常后，PLC便扫描上位计算机(以下
简称上位机) 或编程器通信接口，若有通信请求便响应
处理。在与上位机通信过程中，PLC将上位机发来的
指令进行相应的操作，并把自身的工作状态数据回传
给上位机。而编程器把输入指令和修改参数传送给主
控单元，主控单元则把要显示的状态、数据、错误等
信息返传给编程器予以显示。编程器还可向主控单元
第四章 可编程序控制器原理及应用技术
4.1 概述
4.1.1 PLC的定义
PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技术、
自动控制技术和通信技术的一种通用的工业自动控制
装置。
▪ 4.1.2 PLC的功能
它的主控单元具有逻辑运算、顺序控制、定时、
计数、算术运算、数据传送、监控和通信等基本功能，
连接各种控制功能模块后，还具有PID调节、过程控
态值和数据均不变。只有到下一个扫描周期，才能根
据外部输入信号的变化刷新输入映象寄存区中的状态
值和数据。
（4）解算用户逻辑
即执行用户程序。通常是从用户程序存储器的最
低位地址存放的第一条指令开始，按地址递增的方向
顺序扫描用户程序，并按用户程序进行逻辑运算或算
术运算。解算用户逻辑的结果暂存到数据存储器的相
应存储单元。其中，向外输出状态值则暂存到数据存
储器的输出映象寄存区。
（5）输出结果
全部解算完用户逻辑后，将运算结果中的所有向
外输出信号，从输出映象寄存区经输出锁存器传送到
输出模块的相应输出端子。此时才是驱动外负载的实
际输出。
4.2.2.3 扫描周期
PLC完成上述5个扫描步骤所需的时间称为一个
自诊断——与外设通信——扫描输入状态——解算用 户逻辑——输出结果。
（1）自诊断
PLC在运行状态下，每次扫描用户程序前，首先对
CPU、存储器、输入/输出模块等进行故障诊断，如果正
常便继续进行扫描，一旦发现故障则转入处理程序，并
保留当前工作状态和切断全部输出，接着停机及显示出
错信息。
（2）与外设通信
存放PLC的梯形图和指令语句的编译解释
程序、自诊断程序、数据区管理程序、编程器管
理通信程序、输入扫描程序和输出驱动程序等系
统程序。这些程序在PLC出厂前已固化到只读存
储器ROM中。
（4） 数据存储器
由系统程序将其划分为：存放输入/输出状态值 的输入/输出映象存储区、定时/计数存储区、辅助继 电器状态值存储区和其它特殊继电器状态值存储区。
扫描周期。在PLC产品技术性能参数中所列的扫描周
期，一般是指按上述5个步骤扫描1000条指令所需的时
间。而实际的扫描周期则由用户程序的大小而定，程
序指令越少，扫描周期越短，否则反之。
4.2.2.4 扫描工作方式的特点
在扫描过程中，前面扫描过的中间运算结果立即
可以被后面将扫描到的指令所利用。而当前扫描指令
4.2 PLC的组成和工作方式
4.2.1 PLC的组成
现场输入开关元件 手动开关 限位开关 光电传感器 接近开关 编码器 数字开关 电源
PLC 主 控 单 元
输
数据存储 器
输
入
出
接 口
接
中央处理单元（CPU)
口
及
及
模 系统程序 块 存储器
用户程序 模 存储器 块
通 信接口及模块
现场被控执行电器 继电器、接触器 电磁阀 变频器输入端 数码显示器 指示灯 蜂鸣器 电源
制、位置控制、智能控制和远程控制等功能。
4.1.3 PLC技术的新发展——可编程计算 机控制器
1996年奥地利推出了集PLC技术和大型计算机技 术于一体的新一代可编程序控制器，称可编程计算机 控制器PCC。PCC除了具有上述PLC的所有功能外， 还具有通用计算机的强大的数据处理能力和很高的运 算速度。可以预料，PCC将成为二十一世纪工业自动 化的主流控制装置。
还可以通过其调用和显示PLC的某些内部状态
和系统参数。
4.2.2 PLC的扫描工作方式
4.2.2.1 什么叫扫描工作方式？
PLC运行时, 对系统程序和用户程序从步序0起的
第一条指令到程序结束指令END，按顺序进行访问和
执行，并周而复始地进行下去，直至执行到停止运行
指令或停电或出现故障为止。
4.2.2.2 描述工作方式的五步曲
以前的指令中的各种继电器的状态，要到下一个扫描
周期扫描到该继电器所属指令时才改变状态。弄清这
一工作方式对正确设计PLC的应用程序很有邦助。
4.2.3 PLC的编程元件
继电器的术语 PLC的编程一般是以梯形图作为依
据，而PLC的梯形图程序最初来源于继电器逻辑电路图。
由于继电器逻辑电路图中用到各种各样的继电器。 因而