PLC的組成及工作原理課件

1、 6.2 PLC的組成及工作原理6.2.1 PLC的組成 6.2.2 PLC的軟件與編程語言 6.2.3 PLC的工作原理6.2.4 PLC的分類與主要性能指標第1頁，共22頁。6.2.1 PLC的組成如圖6-1所示， PLC硬件配置與微機類似，主要由中央處理單元（CPU）、存儲單元、輸入/輸出單元等構(gòu)成。1 ， 中央處理單元中央處理單元（CPU）是PLC的核心。功能是接收并存、取用戶程序和數(shù)據(jù)。常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機（單片微處理器）和雙極型位片式微處理器三種。 2，存儲器 （1）系統(tǒng)程序存儲區(qū)。用于存放系統(tǒng)程序。 （2）系統(tǒng)RAM存儲區(qū)。包括I/O映像區(qū)以及邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄

2、存器、計數(shù)器、定時器等存儲區(qū)。 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.1 PLC的組成 第2頁，共22頁。 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車

3、電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.1 PLC的組成 第3頁，共22頁。（3）用戶程序存儲區(qū)。存放用戶自行編制的用戶程序。 3， 輸入/輸出（I/O）單元I/O單元是PLC與外部設(shè)備的連接橋梁。）輸入單元接受工業(yè)設(shè)備向提供的輸入信號，按信號類型分為數(shù)字量（如按鈕、開關(guān)、繼電器觸點等）和模擬量（過程檢測變送器）輸入。輸入單元對輸入信號進行濾波、光電隔離、電平

4、轉(zhuǎn)換等處理變?yōu)槟芙邮张c處理的信號。開關(guān)量輸入又分為三種類型：直流1224V輸入，交流110V或220V輸入，交直流1224V輸入。 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.1 PLC的組成 第4頁，共22頁。 （1）按下啟動按鈕SB，電

5、機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.1 PLC的組成 第5頁，共22頁。 2）輸出單元輸出單元將處理的弱電信號通過光電隔離、功率放大等轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需的強電信號，以驅(qū)動執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、調(diào)速裝置、信號燈等。也分為模擬量輸出和開關(guān)量輸出兩種。開關(guān)量

6、輸出通/斷信號驅(qū)動執(zhí)行元件，PLC有三種輸出：（1）晶體管輸出型 開關(guān)為晶體管，負載用直流電源。（2）繼電器輸出型。輸出開關(guān)器件為小型直流繼電器，負載可用交、直流。（3）雙向晶閘管輸出型。輸出開關(guān)器件為雙向晶閘管。負載可用交、直流。 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行

7、控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.1 PLC的組成 第6頁，共22頁。如圖6-3所示 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.1 PLC的組成 第7頁，共22頁。第8頁，共22頁。6.2.2 PLC的軟件與編程語言PLC軟件程序分為

8、系統(tǒng)程序和用戶程序兩大類。系統(tǒng)程序在用戶使用PLC之前就已經(jīng)裝入機內(nèi)，并永久保存。用戶程序是提供給用戶進行二次編程使用的。是用戶為達到某種控制目的，采用PLC廠家提供的編程語言編寫的程序，是一定控制功能的表述。同一臺PLC用于不同的控制目的時可以編制不同的用戶程序。用戶程序存入PLC后，如需改變，還可以多次改寫。PLC是通過程序?qū)ο到y(tǒng)進行控制的，各種廠家、各種機型的PLC都用自己的編程語言來編制程序。IEC規(guī)范PLC編程語言為以下五種形式： （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前

9、進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.2 PLC的軟件與編程語言 第9頁，共22頁。1梯形圖（Ladder Diagram）2指令表（Instraction List）。功能與梯形圖相同，但用助記符來表示指令功能，并按程序結(jié)構(gòu)逐句編寫。二者有嚴格的一一對應(yīng)關(guān)系。圖6-4（c）是三菱公司（b）梯形圖程序的指令表。 成一定的語句表來表達。圖6-4（c）是三菱公司圖6-4（b）梯形圖程序的指

10、令表。 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.1 PLC的軟件與編程語言 第10頁，共22頁。 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，

11、5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.1 PLC的軟件與編程語言 第11頁，共22頁。3順序功能圖（Sequential Function Chart）。簡稱SFC，它提供一種組織程序的圖形方法，用于編制流水生產(chǎn)線或順序控制類程序。它包含動步、作和轉(zhuǎn)換三個要素。如圖6-6，它體現(xiàn)了一種卓越的編程思想，在程序的編制中有重要意義。 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前

12、進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.1 PLC的軟件與編程語言 第12頁，共22頁。4功能塊圖（Function blockdiagram）是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言，圖6-7所示的就是用此語言編制的一段PLC程序。5結(jié)構(gòu)文本（Structu red text）有兩

13、個很大的優(yōu)點，其一是能實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，其二程序非常簡潔和緊湊，用結(jié)構(gòu)文本編制極其復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算程序非常方便。常用于大中型PLC實現(xiàn)程序的自動編譯。 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.2 PLC的軟件與編程語言 第13頁，共22

14、頁。6.2.3 PLC的工作原理PLC在運行狀態(tài)，PLC通過用戶程序來實現(xiàn)控制功能。其工作過程有兩個顯著特點：一個是對運行全過程實施周期性順序掃描；周期性順序掃描指用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直到停機或STOP狀態(tài)。一個是對過程中輸入采樣、執(zhí)行用戶程序、輸出刷新實施集中批處理。當PLC啟動后，先進行初始化操作，初始化后，PLC進入周期掃描過程。由圖6-8可見，PLC的工作過程可以分為4個掃描階段： （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后

15、，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.3 PLC的工作原理 第14頁，共22頁。1公共處理掃描階段包括PLC自檢、執(zhí)行外設(shè)命令和通信服務(wù)、警戒時鐘清零等。2輸入采樣掃描階段第一個集中批處理，PLC按順序逐個采集所有輸入端子上的信號（不論是否接線），CPU順序讀取全部輸入端，并將所有采集的一批輸入信號寫入輸入映像寄存器中。3執(zhí)行用戶程序掃描階段第二個集中批處理，CPU對用戶程序按順序進行掃描，輸入信號從輸入映像

16、寄存器中讀取，其它信號從PLC的元件映像寄存器中讀取。在執(zhí)行用戶程序過程中， （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.3 PLC的工作原理 第15頁，共22頁。 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M

17、反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.3 PLC的工作原理 第16頁，共22頁。第17頁，共22頁。每次運算的結(jié)果都會立即寫入元件映像寄存器，元件狀態(tài)立即可被將掃描到的指令所利用。對輸出繼電器的掃描，寫入輸出映像寄存器中，待輸出刷新階段集中進行批處理。4輸出刷新掃描階段第三個集中批處理，在輸出刷新階段，CP

18、U將輸出映像寄存器的“0”/“1”狀態(tài)傳送到輸出鎖存器中。輸出鎖存器經(jīng)輸出端子驅(qū)動各輸出所帶的負載。輸出刷新階段后，CPU進入下個掃描周期。如圖6-9。 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.3 PLC的工作原理 第18頁，共22頁。

19、 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.3 PLC的工作原理 第19頁，共22頁。6.2.4 PLC的分類與主要性能指標1PLC的分類1）按照硬件的結(jié)構(gòu)形式分：整體式PLC：小型的PLC通常使用這種結(jié)構(gòu)，適用于簡單的控制場合。模塊式P

20、LC：積木式結(jié)構(gòu)，PLC組裝靈活、裝配方便、便于擴展。適用于比較復(fù)雜的控制場合。疊裝式PLC：配置靈活。2）按容量（輸入輸出點數(shù)）分類：小型PLC：I/O點數(shù)一般在256點以下；中型PLC：I/O點數(shù)在2561024點之間；大型PLC：I/O點數(shù)在1024點以上。 （1）按下啟動按鈕SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關(guān)SQ1后，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，5s鐘后第二次前進，碰到限位開關(guān)SQ3后，再次后退。（3）當后退再次碰到限位開關(guān)SQ2，臺車停止。將上述控制工藝演示成用工作步序表示，如圖3-2。將圖3-2中“工步”更換為“狀態(tài)”，“準備”更換為“初始狀態(tài)”，即得到臺車往返運行控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。如圖3-3。 6.2.4 PLC的分類與主要性能指標 第20頁，共22頁。3）按功能上強弱分類，可分為以下三種：低檔機：具有邏輯運算、計時、計數(shù)等功能，可實現(xiàn)邏輯、順序、計時計數(shù)等控制功能。中檔機：除低檔機功能外，還有較強的模擬量輸入輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等功能，高檔機：除中檔機功能