可编程控制器的组成与原理

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 可编程控制器的组成与原理,PLC基本工作原理,2,PLC的组成与等效电路,3,1,PLC的编程语言,3,3,3.1 PLC的组成及等效电路,1、PLC的硬件系统,3.1 PLC的组成及等效电路,3.1 PLC的组成及等效电路,PLC的主机,PLC主机,存储器,中央处理器CPU,输入输出电路,外部设备接口,总线,电源,（1）PLC的CPU主要功能看书,3.1 PLC的组成及等效电路,（2）PLC的存储器,系统程序存储器,用户程序存储器,数据存储器,存储器,固化在ROM中,EPROM、EEPROM,调试好,RAM,PLC程序存储器的单位“步”,3.1 PLC的组成及等效电路,（3）输入输出（I/O）模块,输入模块：接收外部的开关量、采集外部的模拟量,输出模块：输出CPU处理过的信号，驱动外部设备,输入输出模块广泛采用,光隔离技术和滤波技术,，以提高抗干扰性,3.1 PLC的组成及等效电路,开关量I/O模块的外部接线方式,汇点式 分组式 分隔式,3.1 PLC的组成及等效电路,输入接口电路,直流输入,交、直流输入,3.1 PLC的组成及等效电路,输出接口电路,继电器输出：可带直流、也可带交流,3.1 PLC的组成及等效电路,晶闸管输出：只可带交流,3.1 PLC的组成及等效电路,晶体管输出：只可带直流,特殊功能模块、电源、以及其他模块见书中描述,3.1 PLC的组成及等效电路,2、PLC的软件系统,软件系统,系统程序,用户程序,程序结构：,顺序结构：小规模程序,用户程序：大规模程序,3.1 PLC的组成及等效电路,PLC的等效电路,3.3 可编程控制器的基本工作原理,1、PLC的工作方式,循环扫描,2、PLC的工作过程,四个阶段周期性扫描、集中批处理,公共扫描,输入采样,用户程序,输出刷新,3.3 可编程控制器的基本工作原理,（1）公共扫描阶段,公共处理,PLC自检：检测器件状态，有故障在诊断，给出故障信号或处理,执行来自外设命令：编程？通讯？启动磁带机或打印机？,对看门狗定时器WDT清零：死循环,3.3 可编程控制器的基本工作原理,（2）输入采样扫描阶段,第一个批处理阶段,PLC采集输入端口信息，并存储在输入映射寄存器中,注意：PLC在执行程序时，以本次采集的信息为准。,输入信号发生改变，只在下次采集时有反应,（3）执行用户程序扫描阶段,第二个批处理阶段,PLC从左到右、从上到下执行程序。,输入信号只从输入映射寄存器中取。中间步骤的执行结果存,入元件映射寄存器中，对后面的程序产生影响。,3.3 可编程控制器的基本工作原理,（4）输出刷新扫描阶段,第三个批处理阶段,当CPU对全部用户程序扫描结束后，将元件映像寄存器中各输出,继电器的状态同时送到输出锁存器中，再由输出锁存器经输出端,子去驱动各输出继电器所带的负载。,3.3 可编程控制器的基本工作原理,3.3 可编程控制器的基本工作原理,3.3 可编程控制器的基本工作原理,3 扫描周期计算,扫描周期除了输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外，,还要进行自诊断、与外设(如编程器、上位计算机)通信等处理。,一般说来，同型号的PLC，其自诊断所需的时间相同,如三菱FX2系列机自诊断时间为0.96ms,3.3 可编程控制器的基本工作原理,例：三菱公司FX240M，配置开关量输入24点，开关量输出16点，,用户程序为1000步，不包含特殊功能指令，PLC运行时不连接上位计,算机等外设。I/O的扫描速度为0.03ms8点，用户程序的扫描速度为,0.74,us,/,步，自诊断所需的时间为0.96ms，试计算一个扫描周期所需,要的时间为多少?,解：扫描40点IO所需要的时间为：T10.03ms8点40点=12ms,扫描1000步程序所需要的时间为：T20.74us,/步1000步0.74ms,自诊断所需要的时间为：T30.96ms,因PLC运行时，不与外设通信，所以通信时间为；T4=0,这样一个扫描周期T为：,TT1十T2十T3+T4=12ms十0.74ms十0.96ms1.92ms,3.3 可编程控制器的基本工作原理,不能完全精确计算出PLC一次的扫描周期,(1)在Fx2系列PLC中，当PLC投入运行后，CPU将最大扫描周期、最,小扫描周期和当前扫描周期的值分别存入D8012、D8011、D80l0三,个特殊数据寄存器中(计时单位：1ms)，用户可以通过编程器查阅、,监控扫描周期的大小及变化。,(2)在Fx2系列PLC中，提供恒定的扫描周期扫描用户程序的运行方式。,用户可将通过计算或实际测定的最大扫描周期再留一些余量，作为恒定,扫描周期的值存放在特殊数据寄存器D8039中(计时单位：1ms)；当特殊,辅助继电器M8039线圈被接通时，PLC按照D8039中存放的数据以恒定周,期扫描用户程序。,3.3 可编程控制器的基本工作原理,4、输入输出响应的滞后现象,（1）输入滤波器的时间常数（输入延迟）,（2）输出继电器的机械滞后（输出延迟）,（3）PLC的循环扫描方式,解决方法,（1）改变信息刷新方式,I/O直接刷新方式,I/O立即刷新,（2）采用中断技术,（3）调整输入滤波器,3.4 可编程控制器的编程语言,梯形图、指令表、顺序功能图、功能块图、高级语言,3.3 可编程控制器的基本工作原理,