第2講：PLC的硬件及工作原理

第2講PLC的硬件結(jié)構(gòu)

與工作原理自動(dòng)化荊剛（一）PLC的基本組成圖1-1PLC控制系統(tǒng)示意圖一、PLC的硬件結(jié)構(gòu)2.CPU模塊構(gòu)成：CPU芯片、存儲(chǔ)器作用：相當(dāng)于人的大腦，它不斷地采集輸入信號(hào)， 執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。（1）CPU芯片作用：存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)。（2）存儲(chǔ)器：3.I/O模塊構(gòu)成：輸入模塊、輸出模塊傳遞信號(hào)、電平轉(zhuǎn)換、隔離。輸人電路：設(shè)有RC濾波電路和光電耦合器。（1）輸入模塊作用：接收和采集輸入信號(hào)（數(shù)字量/模 擬量）；作用：控制接觸器、電磁閥、指示燈等輸出設(shè)備 及調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。（2）輸出模塊輸出電路：晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管、雙向晶閘管，小型繼電器。4.編程裝置作用：編程裝置用來(lái)生成用戶程序，并對(duì)它進(jìn)行編輯、 檢查和修改。分類(lèi)：手持式、編程軟件式（2）編程軟件編程：在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、 指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn) 不同編程語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)換。（1）手持式編程器：不能直接輸人和編輯梯形圖，只能 輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。PLC使用AC220V或DC24V電源供電。內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為各模塊提供DC5V、24V等直流電源。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC24V的電源。驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。5.電源（二）PLC的物理結(jié)構(gòu)1.整體式PLCS7-200系列PLC模塊特點(diǎn)：將CPU模塊、I/O模塊、電源等封裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。 體積小，價(jià)格低，適應(yīng)于小型PLC。電源模塊CPU模塊IO模塊底板2.模塊式PLC特點(diǎn)：CPU模塊、I/O模塊、電源等獨(dú)立插裝在模塊插座 上，插座焊接在機(jī)架中的總線連接板上。 硬件選擇多，更換方便，組態(tài)靈活，I/O點(diǎn)數(shù)更多， 適應(yīng)于中型、大型PLC。IO模塊（三）CPU存儲(chǔ)器類(lèi)型1.存儲(chǔ)器作用：存放程序和數(shù)據(jù)2.程序類(lèi)型：系統(tǒng)程序和用戶程序3.存儲(chǔ)器類(lèi)型：RAMROMEEPROM系統(tǒng)程序：決定PLC的基本智能，由廠家設(shè)計(jì)。用戶不能修改。用戶程序：根據(jù)要求，用PLC的編程語(yǔ)言，編制的程序，用戶 用編程器寫(xiě)入存儲(chǔ)區(qū)。RAM:掉電數(shù)據(jù)丟失?？勺x可寫(xiě)，速度快，價(jià)格便宜。 用于存放用戶數(shù)據(jù)和用戶程序。R0M:掉電數(shù)據(jù)不丟失。只讀，一次性寫(xiě)入后不可寫(xiě)， 用于存放系統(tǒng)程序。EEPROM:掉電數(shù)據(jù)不丟失，可讀可寫(xiě)，寫(xiě)入速度較慢。 用于存放用戶數(shù)據(jù)和用戶程序。（二）PLC的I/O模塊1.輸入模塊2.輸出模塊輸出類(lèi)型：小型繼電器、晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管、雙向晶閘管。繼電器型輸出：無(wú)導(dǎo)通壓降、可直可交、輸出頻率低（<1Hz）、壽命短（滿載10萬(wàn)次）、帶載能力較強(qiáng)（2A，最大10A）晶體管型輸出：有導(dǎo)通壓降、僅限直流24V負(fù)載、輸出頻率高（可達(dá)100kHz）、壽命長(zhǎng)、帶載能力弱?？煽毓?晶閘管)輸出方式：僅限交流電點(diǎn)源負(fù)載，輸出啟動(dòng)電流大。當(dāng)PLC有信號(hào)輸出時(shí)，光電二極管導(dǎo)通，通過(guò)光電耦合使雙向可控硅(晶閘管)導(dǎo)通，交流負(fù)載在外部交流電源的激勵(lì)下得電。發(fā)光二極管點(diǎn)亮，指示輸出有效。那么，PLC是如何工作的？輸入模塊輸出模塊CPU模塊將外部通斷狀態(tài)傳入CPU將內(nèi)部0/1狀態(tài)傳給負(fù)載二、PLC的工作原理（一）PLC的邏輯表達(dá)方式（）I0.0I0.1Q0.0（）I0.0Q0.0I0.1（）I0.0Q0.0與或非SB1SB2KMSB1SB2SB1KMKMPLC繼電器本質(zhì)含義：1、觸點(diǎn)及線圈上的地址其實(shí)是需要進(jìn)行讀、寫(xiě)寄存器的地址；2、PLC的位邏輯運(yùn)算都是在一個(gè)叫做“堆?！钡奶厥獯鎯?chǔ)區(qū)中進(jìn)行的。3、觸點(diǎn)表示讀數(shù)據(jù)。常開(kāi)觸點(diǎn)表示直接讀取寄存器值，然后與堆棧的棧頂進(jìn)行邏輯運(yùn)算；常閉觸點(diǎn)表示讀取寄存器值后先取反，再與堆棧的棧頂進(jìn)行邏輯運(yùn)算。4、線圈表示寫(xiě)數(shù)據(jù)。其將堆棧棧頂?shù)闹祻?fù)制到相應(yīng)的寄存器。PLC也被稱為“軟繼電器”。將輸出映像寄存器（Q）的0/1狀態(tài)集中輸出到相應(yīng)的物理輸出端口。輸出狀態(tài)將被鎖存起來(lái)，直到下次被改寫(xiě)。將輸入端狀態(tài)一次性全部采集進(jìn)來(lái)，集中輸入到輸入映像寄存器（I）。采集完成后，關(guān)閉輸入采集功能。CPU從寄存器中讀取0/1狀態(tài)，根據(jù)用戶程序順序執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)算，并將結(jié)果寫(xiě)入寄存器。讀取輸入改寫(xiě)輸出執(zhí)行程序PLC的工作過(guò)程（介紹）PLC在初始化后，反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)。這種周而復(fù)始的工作模式稱為循環(huán)掃描工作模式。循環(huán)掃描順序執(zhí)行集中輸入集中輸出PLC的工作過(guò)程（示例）濟(jì)南入站運(yùn)行出站讀取輸入執(zhí)行程序改寫(xiě)輸出青島PLC的工作過(guò)程（實(shí)際）1、輸入采樣階段PLC的工作過(guò)程（實(shí)際）1、輸入采樣階段PLC的工作過(guò)程（實(shí)際）PLC的工作過(guò)程（實(shí)際）外部電路斷開(kāi)，內(nèi)部寄存器仍保持為1狀態(tài)！PLC的工作過(guò)程（實(shí)際）2、執(zhí)行程序階段（）I0.0Q0.0Q0.0I0.1I0.0I0.1I0.2I0.3Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3101注意：程序執(zhí)行時(shí)只關(guān)心寄存器的狀態(tài)，不關(guān)心外部物理端子的瞬時(shí)狀態(tài)?、偃鬒寄存器位為1，則梯形圖中對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。②若I寄存器位為0，則梯形圖中對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)閉合。③若梯形圖中能流流至線圈處，則線圈得電，該Q寄存器位為1，否則為0。梯形圖運(yùn)算規(guī)則：PLC的工作過(guò)程（實(shí)際）3、改寫(xiě)輸出階段000000111輸出刷新階段輸出刷新階段程序執(zhí)行階段程序執(zhí)行階段程序執(zhí)行階段輸入采樣階段例題1：按鈕1（接I0.0）按下，指示燈亮并保持；按鈕2（接I0.1）按下，指示燈滅。110000000保持總結(jié)①PLC的工作特點(diǎn)就是：

循環(huán)掃描、順序執(zhí)行、集中輸入、集中輸出。②PLC的輸出由輸入狀態(tài)、PLC的程序和