機(jī)電一體化第五章3節(jié)

1、第三節(jié)第三節(jié) 可編程序控制器可編程序控制器 一、一、PLCPLC的組成及工作原理的組成及工作原理 nPLCPLC是一種專用工業(yè)控制計(jì)算是一種專用工業(yè)控制計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)，機(jī)系統(tǒng)，在硬件上它能與執(zhí)在硬件上它能與執(zhí) 行機(jī)構(gòu)行機(jī)構(gòu)“直接直接”連接，在軟連接，在軟 件上提供了更直接的適用于件上提供了更直接的適用于 控制要求的用戶編程語(yǔ)言控制要求的用戶編程語(yǔ)言。 1 1硬件組成硬件組成 nPLCPLC的硬件主要由的硬件主要由CPUCPU模塊、模塊、 I/OI/O接口模塊兩部分組成。接口模塊兩部分組成。圖圖 5-445-44為其硬件組成框圖。為其硬件組成框圖。 圖圖5-44 PLC5-44 PLC硬件組成框圖

2、硬件組成框圖 CPUCPU模塊、模塊、I/OI/O接口模塊兩部分組成接口模塊兩部分組成 CPUCPU模塊是模塊是PLCPLC的核心，它由的核心，它由CPUCPU和存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器兩部分兩部分 組成，大多數(shù)中小型組成，大多數(shù)中小型PLCPLC采用采用8 8位或位或1616位的微處位的微處 理器作為理器作為CPUCPU或采用單片機(jī)作控制器，小型或采用單片機(jī)作控制器，小型PLCPLC 中普遍采用中普遍采用8 8位的位的Z80AZ80A、Intel8085Intel8085、80318031、 80398039等。中型等。中型PLCPLC多采用多采用1616位的位的80868086、M68000M680

3、00等。等。 （1 1）CPUCPU模塊模塊 PLCPLC中的存儲(chǔ)器分為中的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存 儲(chǔ)器。儲(chǔ)器。 n其中其中系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用于存放監(jiān)控程序、命令解用于存放監(jiān)控程序、命令解 釋程序、故障自診斷程序、鍵盤輸入處理程序、釋程序、故障自診斷程序、鍵盤輸入處理程序、 功能子程序及其調(diào)用管理程序，系統(tǒng)程序由功能子程序及其調(diào)用管理程序，系統(tǒng)程序由PLCPLC制制 造廠提供，一般都固化在造廠提供，一般都固化在ROMROM或或EPROMEPROM中，用戶不中，用戶不 能直接存取。能直接存取。 n用戶程序存儲(chǔ)器主要用來(lái)存放通過(guò)編程器輸入的用戶程

4、序存儲(chǔ)器主要用來(lái)存放通過(guò)編程器輸入的 用戶程序。用戶程序。 ( (2)2)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 n中小型中小型PLCPLC的用戶存儲(chǔ)器的容量一般小于的用戶存儲(chǔ)器的容量一般小于8K8K。 用戶程序存儲(chǔ)器中一部分空間還用作數(shù)據(jù)寄存用戶程序存儲(chǔ)器中一部分空間還用作數(shù)據(jù)寄存 器存放過(guò)程數(shù)據(jù)，如輸入輸出信息、中間運(yùn)算器存放過(guò)程數(shù)據(jù)，如輸入輸出信息、中間運(yùn)算 結(jié)果、運(yùn)行參數(shù)等。用戶程序存儲(chǔ)器有結(jié)果、運(yùn)行參數(shù)等。用戶程序存儲(chǔ)器有靜態(tài)靜態(tài) RAMRAM（SRAMSRAM）、）、EEPROMEEPROM兩種兩種，PLCPLC還可配置外存還可配置外存 儲(chǔ)裝置，如磁盤驅(qū)動(dòng)器和盒式磁帶機(jī)等。儲(chǔ)裝置，如磁盤驅(qū)動(dòng)器和盒式磁帶機(jī)等

5、。 其作用是將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)裝置與其作用是將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)裝置與CPUCPU模塊連接起來(lái)，模塊連接起來(lái)， 包括包括開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量I/OI/O接口、模擬量接口、模擬量I/OI/O接口、智能接口、智能I/OI/O 接口及外設(shè)通訊接口模塊接口及外設(shè)通訊接口模塊等。等。 用戶可根據(jù)需要選取、擴(kuò)充不同功能、不同點(diǎn)用戶可根據(jù)需要選取、擴(kuò)充不同功能、不同點(diǎn) 數(shù)數(shù)（1 1點(diǎn)相當(dāng)于控制計(jì)算機(jī)點(diǎn)相當(dāng)于控制計(jì)算機(jī)I/OI/O口中的口中的1 1位位）的的 I/OI/O模塊組件，來(lái)組成所需的模塊組件，來(lái)組成所需的PLCPLC控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)。 (3)(3)I/OI/O接口模塊接口模塊 1 1）智能）智能I/OI/O接口模塊接口模塊

6、： n主要用于實(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜控制功能，主要用于實(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜控制功能，如用于位置如用于位置 精確控制的精確控制的位置位置閉環(huán)控制閉環(huán)控制I/OI/O模塊模塊；對(duì)頻率遠(yuǎn)；對(duì)頻率遠(yuǎn) 遠(yuǎn)超過(guò)遠(yuǎn)超過(guò)100Hz100Hz的脈沖信號(hào)進(jìn)行處理所用的的脈沖信號(hào)進(jìn)行處理所用的高速高速 計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)模塊；還有；還有PIDPID運(yùn)算模塊運(yùn)算模塊等。等。 PLCPLC上述功能能可以滿足一般機(jī)械類機(jī)電上述功能能可以滿足一般機(jī)械類機(jī)電 一體化一同的要求！一體化一同的要求！ 主要用于人主要用于人- -機(jī)對(duì)話機(jī)對(duì)話，編程器與，編程器與PLCPLC 對(duì)話，以及與監(jiān)視器（顯示器）、對(duì)話，以及與監(jiān)視器（顯示器）、 打印機(jī)及其它計(jì)算機(jī)相

7、連的接口。打印機(jī)及其它計(jì)算機(jī)相連的接口。 2 2）外設(shè)通訊接口模塊：）外設(shè)通訊接口模塊： nPLCPLC開(kāi)關(guān)量接口是按開(kāi)關(guān)量接口是按強(qiáng)電要求設(shè)計(jì)的強(qiáng)電要求設(shè)計(jì)的，即輸入，即輸入 輸出接口可直接與強(qiáng)電設(shè)備相連，為了使輸出接口可直接與強(qiáng)電設(shè)備相連，為了使PLCPLC 免受電力線、電氣噪聲、負(fù)載的感性沖擊或外免受電力線、電氣噪聲、負(fù)載的感性沖擊或外 設(shè)接線的干擾，設(shè)接線的干擾，I/OI/O接口中均設(shè)計(jì)了接口中均設(shè)計(jì)了光電耦合光電耦合 隔離電路隔離電路，各，各I/OI/O接口電路圖參見(jiàn)接口電路圖參見(jiàn)圖圖5-455-45。 3 3）開(kāi)關(guān)量）開(kāi)關(guān)量I/OI/O接口接口 + - CPU CPU 輸 入 寄

8、存 器 應(yīng)用：應(yīng)用： 控制步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī) CPU X0 X7 圖圖5-45 PLC中的中的I/O接口電路示意接口電路示意 a） ）8路直流開(kāi)關(guān)量輸入接口電路路直流開(kāi)關(guān)量輸入接口電路 b）交流輸入接口電路交流輸入接口電路 c） ）晶體管輸出接口電路晶體管輸出接口電路 d）繼電器輸出方式繼電器輸出方式 e）晶閘管輸出方式晶閘管輸出方式 CPU CPU 3 3PLCPLC的工作過(guò)程的工作過(guò)程 PLCPLC的基本工作過(guò)程如下：的基本工作過(guò)程如下： （1 1）讀取現(xiàn)場(chǎng)信息）讀取現(xiàn)場(chǎng)信息 在系統(tǒng)軟件的在系統(tǒng)軟件的 控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)；控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)；

9、（2 2）執(zhí)行用戶程序）執(zhí)行用戶程序 順序掃描用戶程序中的各指令，根據(jù)順序掃描用戶程序中的各指令，根據(jù) 輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算；輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算； （3 3）輸出控制信號(hào)）輸出控制信號(hào) 根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，向各輸出點(diǎn)發(fā)根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，向各輸出點(diǎn)發(fā) 出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)或模擬信號(hào)，實(shí)出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)或模擬信號(hào)，實(shí) 現(xiàn)所要求的控制功能?，F(xiàn)所要求的控制功能。 上述過(guò)程執(zhí)行完成后，又重新開(kāi)始循環(huán)執(zhí)行。每上述過(guò)程執(zhí)行完成后，又重新開(kāi)始循環(huán)執(zhí)行。每 執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期，執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期，PLCPLC的掃描的掃描 周期通常為周期通常為1010 40ms40ms。 為了提高工作的可靠性，及時(shí)接受外來(lái)的控制命為了提高工作的可靠性，及時(shí)接受外來(lái)的控制命 令，令，PLCPLC在工作期間，除