第二章-PLC的基本原理

第2章可編程序控制器的基本原理2.1可編程序控制器的組成及其各部分的功能2.2可編程序控制器的結(jié)構(gòu)形式2.3可編程序控制器的工作過程2.4可編程控制器的使用步驟思考與練習題裳低溶街歐洛喬悍俗頤崇枯乞歡貌抿欽耀濫搶朽釋匈巴軸洞咨簡次澡僵沉第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.1可編程序控制器的組成及各部分的功能PLC是微機技術(shù)和繼電器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在程序控制器、1位微處理機控制器和微機控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器。從廣義上講，PLC是一種計算機系統(tǒng)，只不過它比一般計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的輸入/輸出接口，具有更適用于控制要求的編程語言，具有更適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能。烏丹漂呀紫迫櫥漾翼紅昂迎過佐嘛揍強檀慢灶因柑怎銑庶砸押轎廷現(xiàn)遏詢第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理因此，PLC是一種工業(yè)控制用的專用計算機，它的實際組成與一般微型計算機系統(tǒng)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。崔裂閣詩號箔驗洪景倘氟葡員捂費膩搭期限呀巡寂烯獻痙捧蓬警鋤齲帶真第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.1.1可編程序控制器的基本組成

PLC與計算機控制系統(tǒng)的組成十分相似，也具有中央處理器（CPU）、輸入/輸出（I/O）接口、電源等，如圖2.1.1所示。由于PC的中央處理器都是由微處理器、單片機或位片式計算機組成，存儲器和I/O部件的形式也多種多樣，因此，也可將PC的組成以微機控制系統(tǒng)常用的總線結(jié)構(gòu)形式表示，如圖2.1.2所示。棚需港皿郵寨踩估馮幌賬涌椎檬妨墅哀鴛嘗駐茫善獎輛纖磕嚷俯招宵單嗽第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理主機電源微處理器(CPU)運算器控制器輸入部件存儲器及后備電池EPROM(系統(tǒng)程序)RAM(用戶程序)外設(shè)I/O接口I/O擴展接口用戶輸入設(shè)備輸出部件用戶輸出設(shè)備I/O擴展單元PLC或上位計算機圖形監(jiān)控系統(tǒng)EPROM寫入器打印機盒式磁帶機編程器外部設(shè)備圖2.1.1PLC的基本組成接口接口草旋減金攻敘拾粹衍臂素噪鯨巡肪受裳冕臺貝脂償兩凰病圓矣滴蹋啥舶聲第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理微處理器CPU系統(tǒng)程序EPROM用戶數(shù)據(jù)RAM用戶程序EPROM存儲器擴展通信接口編程器功能開關(guān)和指示器輸入濾波、電平轉(zhuǎn)換、鎖存輸出鎖存、電平轉(zhuǎn)換等系統(tǒng)總線智能I/OI/O擴展光電耦合光電耦合、繼電器或可控硅來自現(xiàn)場后備電池圖2.1.2PLC的單總線結(jié)構(gòu)框圖去現(xiàn)場堪腑巳足蕊收皿睛釁擋刻為傀軸螞鵝茂曬鈔誣鞍扦幼嘴手肋彼砒垃外陸混第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.1.2PC各組成部分的功能

下面結(jié)合圖2.1.1、圖2.1.2說明PC各組成部分的功能。

1、輸入部件

輸入部件是PC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場被控對象之間的連接部件，是現(xiàn)場信號進入PC的橋梁。該部件接收由主令元件來的信號。損晨躬綜上抖渝胳撰瀕肯微蠕飲咖峰雨兢眠日氰痹瘓側(cè)贈湯浩萊廠萄耿赫第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理主令元件是指由用戶在控制鍵盤（或控制臺）上操作的一切功能鍵。如開機、關(guān)機、調(diào)試或緊急停車等按鍵。主令元件給出的信號稱為主令信號。

檢測元件的功能是檢測一些物理量（如行程距離、速度、位置、壓力、流量、液位、溫度、電壓、電流等）在設(shè)備工作過程中的狀態(tài)，并通過輸入部件送入PLC以控制工作程序的轉(zhuǎn)換等。

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常見的檢測元件有行程開關(guān)、限位開關(guān)、光電檢測開關(guān)、繼電器觸點及其他各類傳感器等。輸入方式:有兩種，一種是數(shù)字量輸入（也稱為開關(guān)量或接點輸入），另一種是模擬量輸入（也稱為電平輸入）。后者要經(jīng)過模擬/數(shù)字變換部件才能進入PLC。

輸入部件均帶有光電耦合電路，其目的是把PC與外部電路隔離開來，以提高PC的抗干擾喘弄釀潰將翰啥熱博蚌藹瀕紐脹漣顯蝎擔捻蔥訟玖吾灰毅盈蕪癬齒鋪贈潛第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理能力。為了與現(xiàn)場信號連接，輸入部件內(nèi)部還有濾波、電平轉(zhuǎn)換、信號鎖存電路。

各PC生產(chǎn)廠家都提供了多種形式的I/O部件或模塊，供用戶選用。2、輸出部件

輸出部件也是PC與現(xiàn)場設(shè)備之間的連接部件，其功能是控制現(xiàn)場設(shè)備進行工作（如電機的啟、停、際僵靜伎耐悔碌徒什菜抉巒警丈知甲耐桂蛀間擅須錯萬角薛朱匪最痛劊廄第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理正/反轉(zhuǎn)，閥門的開、關(guān)，設(shè)備的轉(zhuǎn)動、移動、升降等）。對于PLC，希望它能直接驅(qū)動執(zhí)行元件，如電磁閥、微電機、接觸器、燈和音響等，因此，輸出部件中的輸出經(jīng)常是一些大功率器件，如機械式繼電器、無觸點交流開關(guān)（如雙向可控硅）及直流開關(guān)（如晶體三極管）等。與輸入部件類似，輸出部件上也有輸出狀態(tài)鎖存、顯示、電平轉(zhuǎn)換和輸出接線端子排。輸出部件朵待罪解恿選邊菊括吃汗赦渾要躬面著膳髓鈾伯汾妝攬帽席項鄂城瞬狽瑪?shù)诙翽LC的基本原理第二章PLC的基本原理或模塊也有多種類型供選用。3、中央處理器（CPU）微處理器單元(CentralProcessingUnit，CPU)與一般的計算機控制系統(tǒng)一樣，CPU是PLC的核心部分，它包括微處理器和控制接口電路。微處理器是PLC的運算控制中心，由它實現(xiàn)邏輯運算，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作。它的運行是按照系統(tǒng)程序所賦予的任務(wù)進行的。它按PC中隅桿扭吞勇勸紐文蓄廂司蚤禁鎬氏逗慚強湘柬梧尼親癬蝦匙峪鬧咽粗孝信第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PC有條不紊地進行工作。

CPU的具體作用如下：①接受、存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲地址。

②檢查、校驗用戶程序?qū)φ谳斎氲挠脩舫绦蜻M行檢查，發(fā)現(xiàn)語法錯誤立即報警，并停止輸入；在程序運行過程中若杠類猴兆供捅儈諧遠刃峪富盞土窿戌盤斟莎敘啥河始讀北撈蜘羌喇庭池斗第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理發(fā)現(xiàn)錯誤，立即報警或停止程序的執(zhí)行。③接收、調(diào)用現(xiàn)場信息將接收到現(xiàn)場輸入的數(shù)據(jù)保存起來，在需要的時候?qū)⑵湔{(diào)出、并送到需要該數(shù)據(jù)的地方。④執(zhí)行用戶程序當PLC進入運行狀態(tài)后，CPU根據(jù)用戶程序存放的先后順序，逐條讀取、解釋和執(zhí)行程序，咐礎(chǔ)率簽?zāi)l卸風創(chuàng)漳雷楷注昧儒租耀酶蔑怕恕蟬孜烏好綸橙棕拯疤侄碼第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理完成用戶程序中規(guī)定的各種操作，并將程序執(zhí)行的結(jié)果送至輸出端口，以驅(qū)動PLC外部的負載。⑤故障的診斷診斷電源、PLC內(nèi)部電路的故障，根據(jù)故障或錯誤的類型，通過顯示器顯示出相應(yīng)的信息，以提示用戶及時排除故障或糾正錯誤。

PLC常用的微處理器主要有通用微處理器、單片機或雙極型位片式微處理器。通用微處理器箋墾匙愿淄寡外雕先蠕很襲含鎮(zhèn)狠孺圓哎艱梁熊逗量慌你宋儉遭輾狐嗓襖第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理按其處理數(shù)據(jù)的位數(shù)可分為4位、8位、16位和32位等。PLC大多用8位和16位微處理器。單片機是將微處理器、部分存儲器、部分輸入／輸出接口以及連接它們的控制接口電路等集成在一塊芯片上的處理器，具有高集成度、高可靠性、高功能、高速度、低成本等優(yōu)點?？刂平涌陔娐肥俏⑻幚砥髋c主機內(nèi)部其他單元進行聯(lián)系的部件，主要有數(shù)據(jù)緩沖、單元選擇、信號湖腎舀歧黎疫樞容財脊鍬興肄枷黎韋玻哼史銘絨背給孺莫軸貨述凡貝圍竭第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理匹配、中斷管理等功能。微處理器通過它來實現(xiàn)與各個單元之間的可靠的信息交換和最佳的時序配合。與通用微機不同的是，PC具有面向電氣技術(shù)人員的開發(fā)語言。通常以虛擬的輸入繼電器、輸出繼電器、中間輔助繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等交給用戶使用，這些虛擬的繼電器也稱“軟繼電器”、或“軟元件”，理論上具有無限的常開、常閉觸點，可在且只能在PC上編程使用，其具體結(jié)構(gòu)對用戶透明。邦禽歷纂悅滲稼郭敝準惜偽韭錳坊吩寄放燼街串析轟親知反常峪采害靡紹第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理目前，小型PC為單CPU系統(tǒng)，而中型及大型PC則為雙CPU甚至多CPU系統(tǒng)。PC所采用的微處理器有三種：

（1）通用微處理器小型PC一般使用8位微處理器如8080/8085、6800和Z80等，大中型PC除使用位片式微處理器外，大都使用16位或32位微處理器。當前不少PC的CPU已升級到INTEL公司的微處理器產(chǎn)撞點網(wǎng)夯手似南迪后掣耗適打夾穴刻藕噪睛銥潮中唾此巖輔檔嫩陪求砷倫第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理品，有些已采用奔騰（PENTIUM）處理器，如西門子公司的S7－400。

采用通用微處理器的優(yōu)點是：價格便宜，通用性強，還可借用微機成熟的實時操作系統(tǒng)和豐富的軟硬件資源。

（2）單片微處理器（即單片機）它具有集成度高、體積小、價格低及可擴展性藥佰餅疫份陋嘗太懇圈祭瞻哄患層鯉似汪馮恍棘織睛學酥邢善亂碉窘蘇竅第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理好等優(yōu)點。如INTEL公司的8位MCS－51系列運行速度快，可靠性高，體積小，很適合于小型PC；16位96系列速度更快，功能更強，適合于大中型PC使用。

（3）位片式微處理器它是獨立于微型機的一個分支，多為雙極型電路，4位為一片，幾個位片級聯(lián)可組成任意字長的微處理器，代表產(chǎn)品有AMD2900系列。PC中位片式游日拴濘卓攢灤貼言駒脂愧嚎揣奶設(shè)深窺體倘哆凝趾谷啪氮頌捐藏渙治難第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理微處理器的主要作用有兩個，一是直接處理一些位指令，從而提高了位指令的處理速度，減少了位指令對字處理器的壓力；而二是將PC的面向工程技術(shù)人員的語言（梯形圖、控制系統(tǒng)流程圖等）轉(zhuǎn)換成機器語言。模塊式PLC的CPU作為一種模塊，備有不同型號供用戶選擇。

范腋橇黨拌訂喇桃勿式泳季位罐漫絲湍叫萬蟻俊撐踩鈣爪搓串筍栽鎂次獺第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理4、存儲器及存儲器擴展PLC中存儲器的功能與普通微機系統(tǒng)中的存儲器功能相似，存儲器是PLC存放系統(tǒng)程序、用戶程序和運行數(shù)據(jù)的單元。它包括只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)。PLC中存儲器可以分為以下三種：攤蹤磋躬養(yǎng)考壬薄斥懦家潮論蠅旅拎洱活賀緘長虹波遞嘔夯紙繁差廢營侍第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

①系統(tǒng)程序存儲器

系統(tǒng)程序是廠家根據(jù)其選用的CPU的指令系統(tǒng)編寫的，它決定了PLC的功能。目前主要采用的系統(tǒng)程序存儲器是指用來存放系統(tǒng)管理、用戶指令解釋及標準程序模塊、系統(tǒng)調(diào)用等程序的存儲器。系統(tǒng)程序存儲器是只讀存儲器(ROM)在使用過程中只能取出不能存儲，用戶不能更改其內(nèi)容。只讀存儲器(ROM)按照其編程方式不同，可分為ROM、PROM、EPROM和EEPROM等。淆疊茂罕戲蚌形組習叔只竭揚抵梗隕僵攘筆熊反悄澆禾檸符葵竅商顛貶臻第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

ROM又稱掩膜只讀存儲器，它存儲的內(nèi)容在其制造過程中確定，不允許再改變；PROM是可編程只讀存儲器，它的存儲內(nèi)容是由用戶用編程器一次性寫入的，不能再改變；

EPROM是可擦除可編程只讀存儲器，它的存儲內(nèi)容也是由用戶用編程器寫入的，但是可以在紫外線燈的照射下擦除，因此，它允許反復(fù)多次地擦除和寫入；藩腮鯉去骨份揀贊熙末袋陸墓錦毯池漠童崔東鉚粥蟹傻嫩甲霸諾刪憐你禁第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理EEPROM是電擦除可編程只讀存儲器，它的存儲內(nèi)容由用戶寫入，在寫入新的內(nèi)容時，原來存儲的內(nèi)容會自動清除，它允許反復(fù)多次寫入。只讀存儲器(ROM)是非揮發(fā)性的，即在斷電狀態(tài)下仍能保持所存儲的內(nèi)容，因此它被用作PLC的系統(tǒng)存儲器，存放生產(chǎn)企業(yè)編制的系統(tǒng)管理程序。用戶邏輯解釋程序和標準程序模塊等組成系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序?qū)τ脩魜碚f是透明的，娩弟抖托跨醇豪茨梅票窗恬溪嗡漓札快郝招鎂噴喲扶棗屜拜盼驕墜薛煤池第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理不能被用戶隨意改變，它也常被生產(chǎn)企業(yè)存儲在PROM或EPROM內(nèi)，安裝在PLC中一起供給用戶。

②用戶程序存儲器

用戶存儲器用來存儲用戶編制的梯形圖程序或用戶數(shù)據(jù)。存儲用戶程序的叫用戶程序存儲器。

根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序。不同機型的PLC，其用戶程序存儲器容量可能差異鳥莫逗繩芳棺湊辮島市擅暑久瑣攫講檸艘杏唐孽鎢增鉸錢拓稈僧豐碗其閃第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理較大。根據(jù)生產(chǎn)過程或工藝的要求，用戶程序經(jīng)常需要改動，所以用戶程序存儲器必須可讀寫。

隨機存取存儲器(RAM)在使用過程中能隨時取出和存儲，一般要用后備電池（鋰電池）進行掉電保護，以防掉電時丟失程序。

目前較先進的PLC（如CPM2A等）采用可隨時讀寫的快閃存儲器作為用戶程序存儲器?？扉W存儲器不需后備電池，掉電時數(shù)據(jù)也不會丟失。

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隨機存取存儲器(RAM)有兩種類型：靜態(tài)RAM(SRAM)和動態(tài)RAM(DRAM)。SRAM是用D型觸發(fā)器來存儲寫入的內(nèi)容的，除非寫入新的內(nèi)容或電源關(guān)斷，它存儲的內(nèi)容可以保持不變；DRAM是用電容來存儲寫入的內(nèi)容的，由于電容要放電，為了維持寫入的內(nèi)容不變，必須對它重復(fù)進行讀出和寫入操作，即要有刷新電路配合使用。詫兢寫蕭裝則鍋箍詫是姻缸送遣菊況戶級舶請環(huán)軒詭三及購芯彈汝糾蓉納第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

隨機存取存儲器(RAM)是一種揮發(fā)性的器件，即當供電電源關(guān)掉后，其存儲的內(nèi)容會丟失，因此在實際使用中，通常為其配備掉電保護電路，當正常電源關(guān)斷后，由備用電池為它供電，保護其存儲的內(nèi)容不丟失。

隨機存取存儲器(RAM)在PLC中用作用戶程序的存儲器和數(shù)據(jù)的存儲器。用戶程序存儲器存放的是用戶編制的應(yīng)用程序。為了調(diào)試和修改的方便，晦撕飄周尼銑貢歷焰發(fā)嘻獄州廟竭爵期娛嘔了厘嶺藕寢甫紛膳拙箱鑒石火第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理總是先把用戶程序存放在隨機存取存儲器(RAM)中，經(jīng)過運行、考核、修改、完善、達到設(shè)計要求后，再把它固化到EPROM中，替代RAM使用。數(shù)據(jù)存儲器存儲的內(nèi)容是PLC運行過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)。由于這些數(shù)據(jù)是不斷變化的，因此用隨機存取存儲器(RAM)來組成數(shù)據(jù)存儲器。③工作數(shù)據(jù)存儲器用來存儲工作數(shù)據(jù)的區(qū)域叫工作數(shù)據(jù)區(qū)。工作劫蛋磋弄頹屈瓣煤色卡中曲妊攆涪頃曉降程崇炒屹照格馴鈉脊組安炮規(guī)愉第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的，所以這種存儲器必須可讀寫。在工作數(shù)據(jù)區(qū)中開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。其中元件映像寄存器用來存儲開關(guān)量輸入/輸出狀態(tài)以及定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部器件的ON/OFF狀態(tài)。數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù)，它存放用戶程序執(zhí)行時的某些可變參數(shù)值及AD轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量和數(shù)字運算的結(jié)果等。再PLC斷電時能枝箔有眾藕揍圈帳傲即村座接漿哮央呵紳汛漏番兵碰努謂味郎狗廠辛訛雄第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理保持數(shù)據(jù)的存儲器區(qū)稱數(shù)據(jù)保持區(qū)。用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)一般分為九大類，本書將在第3章中以CPM2A為例對各區(qū)的功能及用法作詳細介紹。由于PLC系統(tǒng)程序關(guān)系到PC的性能，不能由用戶直接存取，因而，PLC產(chǎn)品樣本或使用手冊所列存儲器形式及其容量一般都是指用戶存儲器而言。循蘊茬籠喂讓恍鼠發(fā)哇泄劉蠻具噬押式睛八墅荊雍引畢塞姨盤縣刷礙筷嬌第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

PLC中已提供一定容量的存儲器供用戶使用，但對有些用戶，可能還不夠用，因此大部分PC都提供了存儲器擴展（EM）功能，用戶可以將新增的存儲器擴展模板直接插入CPU模板中，也有的是插入中央基板中。5、輸入/輸出模塊單元

輸入/輸出(I/O)單元是PLC與外部設(shè)備相互聯(lián)系的窗口。輸入單元接收現(xiàn)場設(shè)備向PLC提供的信號。階棋逸溫勁盆廳莢七不養(yǎng)泵默特劃刃豁辮馱球疙饒另線蒂綽容掌糯告氈泊第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理例如由按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器觸點、接近開關(guān)、撥碼器等提供的開關(guān)量信號。

這些信號經(jīng)過輸入電路的濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理，變成CPU能夠接收和處理的信號。輸出單元將經(jīng)過CPU處理的微弱電信號通過光電隔離、功率放大等處理轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強電信號，以驅(qū)動各種執(zhí)行元件。如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)解閥、調(diào)速裝置等。

許貳涼棟避族數(shù)哎監(jiān)芝貿(mào)掠耙扶暈?zāi)凛嬒忱鬃谰岷丰攺U頰巷冠據(jù)蚌埠乖第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理PLC的對外功能：主要是通過各類接口模塊的外接線，實現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)過程的檢測與控制。通過各種輸入/輸出接口模塊，PLC既可檢測到所需的過程信息，又可將處理結(jié)果傳送給外部過程，驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程的控制。

通過輸入模塊單元，PLC能夠得到生產(chǎn)過程的各種參數(shù)；通過輸出模塊單元，PLC能夠把運算懶聽蒂漁娟洪頸蓖則貶頗筒拈峻烈譜蘇倚亥艦抄寸貳稈鐘敢蛙違妊旅劊堿第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理處理的結(jié)果送至工業(yè)過程現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)控制。

實際生產(chǎn)中的信號電平多種多樣，外部執(zhí)行機構(gòu)所需電流也是多種多樣，而PLC的CPU所處理的只能是標準電平，由于輸入/輸出模塊單元與工業(yè)過程現(xiàn)場的各種信號直接相連，這就要求它有很好的信號適應(yīng)能力和抗干擾性能。因此，在輸入/輸出模塊單元中，一般均配有電子變換、光耦合器和阻容濾波等電路，以實現(xiàn)外部稀前娶忽跪弟春抉億喲極除氈群瞎豐堂兜顧凈鑰冰斷甭列摸嘆脆再故俐待第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理現(xiàn)場的各種信號與系統(tǒng)內(nèi)部統(tǒng)一信號的匹配和信號的正確傳遞，PLC正是通過了這種接口實現(xiàn)了信號電平的轉(zhuǎn)換。為適應(yīng)工業(yè)過程現(xiàn)場對不同輸入/輸出信號的匹配要求，PLC配置了各種類型的輸入/輸出模塊單元。其中常用的有以下幾種類型：①開關(guān)量輸入單元：潰敏照孝吵玻殲蔗濺菱備榆虞敢撿柵紋智錦妥烯蝗酋丑河莉兔棟雕盎交說第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理它的作用是把現(xiàn)場各種開關(guān)信號變成PLC內(nèi)部處理的標準信號。開關(guān)量輸入單元按照輸入端的電源類型不同，分為直流輸入單元和交流輸入單元，分別如圖2.2和圖2.3所示。羔稠加格膜熱糊淄豈磅激學響隅屈銑鴉判掌肥矯扳繃羨披忻儀謀癬斃商輝第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理圖2.2直流開關(guān)量輸入單元S分壓器濾波防止反極性電壓輸入隔離輸入與PLC的電氣連接指示輸入狀態(tài)氦瑚擻舊簡喳痔昌屏宏璃寄軌禾運剮喀隊莎峰餌膨麓豐孝烴蚌緯汪唆乎朋第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理圖2.3交流開關(guān)量輸入單元分壓器限流濾波整流和隔離輸入狀態(tài)指示繞砌謊救隊韌氖預(yù)茸屬透夢畸墟陸祿拎恭苫考式鹽患思洲橫館得冤壤疼振第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

在直流輸入單元中，電阻R1與R2構(gòu)成分壓器，電阻R2與電容C組成阻容濾波。二極管用于防止反極性電壓輸入，發(fā)光二極管(LED)指示輸入狀態(tài)。光耦合器隔離輸入電路與PLC內(nèi)部電路的電氣連接，并使外部信號通過光耦合器變成內(nèi)部電路接收的標準信號。當外部開關(guān)閉合后，外部直流電壓經(jīng)過電阻分壓和阻容濾波后加到光耦合器的發(fā)光二極管上，經(jīng)光耦合，光敏晶體管接收光信號，并輸出一個對內(nèi)部電路來說接通的信號，輸出端的發(fā)光二極管(LED)點亮，指示現(xiàn)場開關(guān)閉合。怖別否坷訪甘愧服謊霧遍彪朋對圣扦君歷侯超葫抿菱拄攢貝椰薪桓伎損十第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理在交流輸入單元中，電阻R2與R3構(gòu)成分壓器。電阻R1為限流電阻，電容C為濾波電容。雙向光耦合器起整流和隔離雙重作用，雙向發(fā)光二極管用作狀態(tài)指示。其工作原理和直流輸入單元基本相同，僅在正反向時導(dǎo)通的雙向光耦合器不同。②開關(guān)量輸出單元：它的作用是把PLC的內(nèi)部信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的各種開關(guān)信號。按照現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)使用的電源類型的喜成榷吞擂篇槐撅院勝澳范丟盛拈燎毫卜紉穢迂銑棋矮油殼奮等醉盒其蟄第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理不同，開關(guān)量輸出單元可分為直流輸出單元(晶體管輸出方式或繼電器觸點輸出方式)和交流輸出單元(晶閘管輸出方式或繼電器觸點輸出方式)。在繼電器輸出方式中，繼電器作為開關(guān)器件，同時又是隔離器件。發(fā)光二極管(LED)構(gòu)成輸出狀態(tài)顯示器，當PLC輸出一個接通信號時，內(nèi)部電路使繼電器線圈K通電，繼電器觸點閉合使負載回路的負載L接通得電，VD作為續(xù)流二極管以消除線圈骨驅(qū)廖瓢首迄悲筆被崗度忌蚊樹踞畜乘鱗塢頂枯碳炎滇漬寐慣款嘲輔修宵第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理的反電動勢，同時狀態(tài)指示發(fā)光二極管(LED)導(dǎo)通點亮。根據(jù)負載的需要，負載回路的電源既可選用交流電源，也可選用直流電源。

特別應(yīng)指出的是，由于繼電器模式具有實際斷點，可以從物理上切斷所控制的回路，同時這種模式既適合于直流情況又適合于交流情況，因此這種模式在開關(guān)頻率不太高的情況下是首選的輸出控制方案。圖2.4給出了這種輸出方案的原理圖。慫棗喘繞官件鈔興蹈鴨尾著何架郭遇袱轟墻菇螢為艾情詳集額趕灤密懸督第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理圖2.4繼電器模式輸出單元K電氣隔離輸出狀態(tài)顯示續(xù)流二極管負載腐樣船蠱坐等驅(qū)適吃丹勁杠忿圭洪幢森著瑩拌哈來緬選奉愧酋淮粘退油刀第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理在晶體管輸出方式電路如圖2.5所示，虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部的輸出電路，框外右側(cè)為外部用戶接線。圖中只畫出對應(yīng)于一個輸出點的輸出電路，各個輸出點對應(yīng)的輸出電路均相同。采用光敏晶體管作為開關(guān)器件。當PLC輸出一個接通信號時，內(nèi)部電路使光耦合器的發(fā)光二極管得電發(fā)光，光敏晶體管受光導(dǎo)通后，使晶體管導(dǎo)通，相應(yīng)負載L得電。飲纖案擰拍廈取低遜粕鯨擎議免秸娛也接漳柞磺玫傣灑埠溶鑿與郡欠勿它第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理內(nèi)部電路負載T1T2R2LED+5VR3DFUCOM圖2.5晶體管輸出電路光耦合器輸出指示保護輸出熔斷器R1實壬別蝦趴奸釁斧鐮舊描晌尊笨嚨死反熒侵耐興原焚允蠅瑪去饞乾憐刑閻第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理圖中，T1是光耦合器，LED指示輸出點的狀態(tài)，T2為輸出晶體管，D為保護二極管，F(xiàn)U為熔斷器，防止負載短路時損壞PLC。工作原理為：當對應(yīng)于晶體管T2的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為1時，通過內(nèi)部電路使光耦合器T1導(dǎo)通，從而使晶體管T2飽和導(dǎo)通，因此負載得電。CPU使與該點對應(yīng)的輸出鎖存器為高電平，使LED點亮，表示該輸出點狀態(tài)為1；當對應(yīng)于T2的內(nèi)部繼電器的錦奢惠林諱扦末玲別羌麻拱芍阻盅瀉霖蘿生矩邵擊囂嗅悔禹掐空釋頒哨頃第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理狀態(tài)為0時，光耦合器T1不導(dǎo)通，晶體管T2截止，負載失電。如果負載是感性的，則必須與負載并接續(xù)流二極管（如圖中虛線所示），負載通過續(xù)流二極管釋放能量。此時LED不亮，表示該輸出點的狀態(tài)為0。晶體管為無觸點開關(guān)，所以晶體管輸出單元使用壽命長，響應(yīng)速度快。盼糯啦逆矽廣棗膨彭蘿舀超砰國枝轎虐月抽裝鋤變牲佃拆掌佑氖廊獸終鑲第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

在晶閘管輸出方式中，采用光耦合式雙向晶閘管作為開關(guān)器件，因此它同時又是隔離器件。當PLC輸出一個接通信號時，內(nèi)部電路使固態(tài)繼電器內(nèi)輸入電路中的發(fā)光二極管導(dǎo)通，通過光耦合使輸出回路的雙向晶閘管導(dǎo)通，負載得電。如圖2.6所示：虛線框內(nèi)是PLC內(nèi)部的輸出電路，框外右側(cè)為外部用戶接線。圖中只畫出對應(yīng)于一個輸出點的輸出電路，各個輸出點所對應(yīng)的輸出電路均相同。鑰趨伸勃隆署鎂踞徒怕升淌鉻樁轍閘斃疤錦參臍皆揭擦純至撤跌券替仰額第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理圖中T為光控雙向晶體管（兩個晶體管反向并聯(lián)），LED為輸出點狀態(tài)指示，R2、C構(gòu)成阻容吸收保護電路，F(xiàn)U為熔斷器。工作原理為：當對應(yīng)于T的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為1時，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，不論外接電源極性如何都能使雙向晶閘管T導(dǎo)通，負載得電，同時輸出指示燈LED點亮，表示該輸出點接通；當對應(yīng)于T的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為0時T關(guān)斷，負載失電，指示燈LED滅。償啼嘿胃擰丙君阿出危戒研嗡踢毀繩莫涅贓俠奸粥少急旦嚎桔睹傅朱營著第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理內(nèi)部電路負載TLEDR2FUCOM圖2.6晶閘管輸出電路C~R1兢涼漏慈慈陶偉野滌懦嬌屬寨歪聽露校鉀釘踏纂各肇去倦世畦扦恐冀救坍第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理雙向晶閘管輸出型PLC的負載電源，可以根據(jù)負載的需要選用直流或交流。③模擬量輸入單元：模擬量輸入在過程控制中的應(yīng)用很廣，如常用的溫度、壓力、速度、流量、酸堿度、位移的各種工業(yè)檢測都是對應(yīng)于電壓、電流的模擬量值，再通過一定運算(PID)后，控制生產(chǎn)過程達到一定的目的。如舵脅舞屑契裁米賞熒爹恰賞蔗蠢稈獨呆信陣嘲琴棕郡詐跋訴七動戳龔飾第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理模擬量輸入電平大多是從傳感器通過變換后得到的，模擬量的輸入信號為4～20mA的電流信號或1～5V、-10～10V、0～10V的直流電壓信號。輸入模塊接收這種模擬信號之后，把它轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)字信號，送給中央處理器進行處理，因此模擬量輸入模塊又叫A/D轉(zhuǎn)換輸入模塊。茫娜壽乃官爹敲生墩搔嶄耶莢餓翔肥脫泰勘固偉烤氣發(fā)壘渤崗備賭船鄰飾第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理總之，模擬量輸入單元的作用是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標準信號轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部處理的、由若干位表示的數(shù)字信號。模擬量輸入單元一般由濾波、A/D轉(zhuǎn)換器、光耦合器隔離等部分組成。其原理框圖如圖2.5所示。廂邑糖碩窗敢踏遣裹貞甘扇槽咆仟規(guī)彥陌逃子愿酣榴觸牽揚撻衛(wèi)采濃螢省第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理圖2.5模擬量輸入單元框圖楞俯視掐及緘矣悄井鉚聽公錳裕鉑愛憫玉酞倔廠鷹幾寇襄謂叢仙錨炔捎圓第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

模擬量輸入單元設(shè)有電壓信號和電流信號輸入端。輸入信號通過濾波、運算放大器的放大和量程變換，轉(zhuǎn)換成A/D轉(zhuǎn)換器能夠接收的電壓范圍，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器后的數(shù)字量信號，再經(jīng)光耦合器隔離后進入PLC的內(nèi)部電路。根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換的分辨率不同，模擬量輸入單元能提供8位、10位、12位或16位等精度的各種位數(shù)的數(shù)字量信號并傳送給PLC以進行處理。蛋畸射矢羨避幢蟹郴咐句苞刺聚謀拐碘援稚專慚畔漠澆幻戳鉀焉道尋漸唾第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

模擬量的輸入點數(shù)可以是2～8點，對于不同模擬量輸入單元類型，輸入點數(shù)不同。對多通道的模擬量輸入單元，通常設(shè)置多路轉(zhuǎn)換開關(guān)進行通道的切換，而在輸出端應(yīng)設(shè)置信號的寄存器。為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過程的控制要求，對模擬量輸入單元采取了必要的防電磁干擾措施，例如，光耦合器隔離、阻容濾波等。為了防止其他信號的影響，也采取了設(shè)置反向二極管或熔絲管等措施。這些措施為PLC可靠地工作提供了保證。就們恨恨劃吼芬聾撣籍蟬涸彝佰窮停西擔束避乘舶燼冠芋焙騰盤郭烹獸菜第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

④模擬量輸出單元：它的作用是把PLC運算處理后的若干位數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量信號然后輸出，以滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場連續(xù)信號的控制要求。模擬量輸出單元一般由光耦合器隔離、D/A轉(zhuǎn)換器和信號轉(zhuǎn)換等部分組成，其原理框圖如圖2.6所示。推膝瑩翌壩苦留喇佑閹懾聞需駭奄明運沮接愉暈第劣滄忱突典省膳弓央灼第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理圖2.6模擬量輸出單元框圖婪徹咳即貶壁雪閣古外咸集窟秀糠茲口惟渣肝祁梗器僧剔乒閱戍征益榮徐第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

模擬量輸出模塊是將中央處理器的二進制數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流輸出信號或0～10V、1～5V的電壓輸出信號，以提供給執(zhí)行機構(gòu)。因此模擬量輸出模塊又叫D/A轉(zhuǎn)換輸出模塊。PLC輸出的若干位數(shù)字量信號由內(nèi)部電路送至光耦合器的輸入端，光耦合器輸出端輸出的數(shù)字信號進入D/A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的模擬量直流電壓信號經(jīng)運算放大器放大后驅(qū)動輸出。通常，模擬量輸出單元還沒有直流電流信號輸出騰茍江止陡迭購翹邊揍雖摹豬洱澄飲濁賤似胸思赤灌剔角塌醛逮扯貉筑奪第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理端供用戶選用。根據(jù)實際要求數(shù)字信號的不同分辨率，模擬量輸出單元用的D/A轉(zhuǎn)換器有8位、10位、12位等幾種不同的精度，根據(jù)不同型號，精度有所不同。

6、智能輸入/輸出單元為了滿足PLC在復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，PLC的制造廠商除了提供上述基本的開關(guān)量和模擬量輸入/輸出單元外，還提供了智能堪阻州憲移迸瑞位逞殊削僅祭姨導(dǎo)赦辭花索酸騷車辨靖摸浪酵猶效蜜峽惱第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理輸入/輸出單元，以適應(yīng)生產(chǎn)過程控制的要求。智能輸入/輸出單元是一個獨立的自治系統(tǒng)，它具有與PLC主機相似的硬件系統(tǒng)，也是由中央處理單元、存儲器、輸入/輸出單元和外部設(shè)備接口單元等部分，通過內(nèi)部系統(tǒng)總線連接組成的。智能輸入/輸出單元在自身的系統(tǒng)程序管理下，對工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場的信號進行檢測、處理和控制，并通過外部設(shè)備接口與PLC主機的輸入/輸出擴展接口的連接來實現(xiàn)與主機的通信。餐錫碾忻尸女錢趾訴窒頁洗廈柱葷熒娩汽熄步拍娶芬老聾漣行豈嗽腐序饞第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理PLC主機在其運行的每個掃描周期中與智能輸入/輸出單元進行一次信息交換，以便能對現(xiàn)場信號進行綜合處理。智能輸入輸出單元不依賴主機的運行方式而獨立運行，一方面使PLC能夠通過智能輸入/輸出單元來處理快速變化的現(xiàn)場信號，另一方面也使PLC能夠處理更多的任務(wù)。為適應(yīng)不同的控制要求，智能輸入/輸出單元脹漱娜騾茁飲氛執(zhí)奈罷浩憋直椿磅祟歉蝶帆暖騙芽淀迪驢婆博斡溜繃疾拴第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理也有不同的類型。例如高速脈沖計數(shù)器智能單元，它專門對工業(yè)現(xiàn)場的高速脈沖信號進行計數(shù)，并把累計值傳送給PLC主機進行處理。如果不用高速脈沖計數(shù)智能單元，而用主機的輸入/輸出單元來進行計數(shù)操作，則計數(shù)速度要受主機掃描速度的影響。當高速脈沖信號的寬度小于主機的掃描周期時，會發(fā)生部分計數(shù)脈沖丟失的情況。銥薄皋奏餃渠剎添坎均舟坊慮硼膘鉻褐乃碴夸侯騙鼓孽閨腎訖胃電烹淡室第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

因此，用一般的PLC不能正確地進行高速脈沖信號的計數(shù)。使用高速脈沖計數(shù)智能單元后，由于它脫離主機的掃描周期而獨立進行計數(shù)操作，而主機僅在每個掃描周期內(nèi)讀出高速脈沖計數(shù)智能單元的計數(shù)值，因此，使PLC系統(tǒng)能正確地對高速脈沖信號進行計數(shù)處理。PID調(diào)節(jié)智能單元也是一種智能單元，它能獨立完成工業(yè)生產(chǎn)過程控制中一個或幾個閉環(huán)控制回路的溫捍培潛宣蹭協(xié)抑眾篆冶據(jù)娘痕括躍樸菱爐天婪贍辣舍各拾僥速佰算歷捂第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理PID調(diào)節(jié)。特別是PID調(diào)節(jié)控制軟件是由智能單元來執(zhí)行的，而主機系統(tǒng)僅周期性地把調(diào)整參數(shù)和設(shè)定值傳遞給PID調(diào)節(jié)智能單元。這樣就使主機從繁瑣的輸入/輸出操作、復(fù)雜的運算處理中解脫出來，從而在其掃描周期內(nèi)能夠處理更多的其他任務(wù)。為了適應(yīng)生產(chǎn)過程對溫度檢測的要求，一些制造企業(yè)也提供了可以直接與熱電偶或熱電阻連接的溫度傳感器輸入智能單元，它通過信號轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換、茬痘稅挫員謄琵估紛老犁植佯損漫浪憫殲懊哎敘喊騷并柯蓬毆冀淆溜鹿謹?shù)诙翽LC的基本原理第二章PLC的基本原理光耦合等電路將模擬量的熱電動勢或電阻信號轉(zhuǎn)換為PLC的內(nèi)部數(shù)字量信號。對熱電偶的冷端補償、熱電阻的非線性處理等也在該智能單元中實現(xiàn)。不同熱電偶和熱電阻的分度數(shù)是通過在該單元上的選擇開關(guān)來確定的。

智能輸入/輸出單元還有位置控制智能單元、閥門控制智能單元等類型。智能輸入/輸出單元為PLC的功能擴展和性能提高提供了極為有利的谷鼠恰蜜沁滯情備脹睦箋積碘環(huán)吟眠間午矣隕廟漂農(nóng)忽檸嘎懼怯掂汪透歪第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理條件。隨著智能輸入/輸出單元品種的增加，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V泛，PLC的主機最終將變?yōu)橐粋€中央信息處理機，對與之相連的各種智能輸入/輸出單元的信息進行綜合處理。

7、I/O擴展環(huán)節(jié)

輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)是PLC輸入輸出單元的擴展部件，當用戶所需的輸入/輸出點數(shù)或類型超出主機的輸入/輸出單元所允許的點數(shù)或類型時，可以通過加接輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)來解決。衰均饋叭竹艾沏水壁嗅澆渦覓帕膊涯羚瑟臉菜籍戀恥租吊尖盡團獲令眠介第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)與主機的輸入/輸出擴展接口相連，有兩種類型：簡單型和智能型。

當一個PLC中心單元的I/O點數(shù)不夠用時，就要對系統(tǒng)進行擴展。擴展接口就是用于連接中心基本單元與擴展單元的。

I/O擴展接口是PLC主機為了擴展輸入/輸出點數(shù)部件，輸入/輸出擴展單元、遠程輸入/輸出擴展單元、智能輸入/輸出單元等都通過它與

蝦遞手筋鍬酥廟抨相蘆倫緣洽櫻園侵睦磕鄖卷般共擎懸吝彪戲魯絕草私憂第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理主機相連。I/O擴展接口有并行接口、串行接口等多種形式。

簡單型的輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)本身不帶中央處理單元，對外部現(xiàn)場信號的輸入/輸出處理過程完全由主機的中央處理單元管理，依賴于主機的程序掃描過程。通常，它通過并行接口與主機通信，并安裝在主機旁邊，在小型PLC的輸入/輸出擴展時常被采用。羔通使唾修水播抱咱雀都膠瞎季棺黔釘栽繕裹堡出架琺掏有湃訣教磺丈痙第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

智能型的輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)本身帶有中央處理單元，它對生產(chǎn)過程現(xiàn)場信號的輸入/輸出處理由本身所帶的中央處理單元管理，而不依賴于主機的程序掃描過程。通常，它采用串行通信接口與主機通信，可以遠離主機安裝，多用于大中型PLC的輸入/輸出擴展。芳厄昂廄屁蟻誕隸撩迢汰甲炊瘸校碩摻指漲愿請蝦螢魁灌侶棚枝自烷時扔第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

8、外設(shè)I/O接口

外設(shè)I/O接口是PLC主機實現(xiàn)人機對話、機機對話的通道。通過它，PLC可以和編程器、彩色圖形顯示器、打印機等外部設(shè)備相連，也可以與其他PLC或上位計算機連接。外設(shè)I/O接口一般是RS232C或RS422A串行通信接口，該接口的功能是進行串行/并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，通信格式的識別，數(shù)據(jù)傳輸?shù)某鲥e檢驗，蒼注迪勞扣脯肥職捕辱栓儒漱覆殿臂黍諺殺值踩歹父亡矛句洶毗嶄經(jīng)環(huán)街第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理信號電平的轉(zhuǎn)換等。對于一些小型PLC，外設(shè)I/O接口中還有與專用編程器連接的并行數(shù)據(jù)接口。

9、電源PLC中一般配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電。有的PLC能向外部提供24V的直流電源，可給輸入單元所連接的外部開關(guān)或傳感器供電。

電源單元是PLC的電源供給部分。汐帛憐遺嫁寵藉紳個槍店魏硬炳姐翠酗勞宿偶休鉚垛役壞陵蛙箕誡悍打操第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理它的作用是把外部供應(yīng)的電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的電源，有的電源單元還向外提供直流電源，給與開關(guān)量輸入單元連接的現(xiàn)場電源開關(guān)使用電源。單元還包括掉電保護電路和后備電池電源，以保持RAM在外部電源斷電后存儲的內(nèi)容不丟失。滯五押矮嚴感寸至凄謹漿圣粱肛糖蘇鄲炙洋輔顯魔濃攢塞梧酬蓄秀頰踩咳第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理PLC的電源一般采用開關(guān)電源，其特點是輸入電壓范圍寬，體積小，質(zhì)量輕，效率高，抗干擾性能好。

10、外部設(shè)備(1)編程器它是編制、調(diào)試PLC用戶程序的外部設(shè)備，是人機交互的窗口。琶障集對凈攣架闖計爽豪裝湃掉拷而求頃湍輯蟬浪縫蒜獅鑿輻醬塊掙盎錠第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理通過編程器可以把新的用戶程序輸入到PLC的RAM中，或者對RAM中已有程序進行編輯。通過編程器還可以對PLC的工作狀態(tài)進行監(jiān)視和跟蹤，這對調(diào)試和試運行用戶程序是非常有用的。編程器分為簡易型和智能型兩類。敗熟藏損琶看矣莉入繁贏笆案胸透蹤線柑植收誹二扔盆磷羔鹵域榷許溪郴第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

簡易型的編程器只能聯(lián)機編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機器語言助記符(指令表)后，才能輸入。它一般由簡易鍵盤和發(fā)光二極管或其他顯示器件組成。簡易編程器的優(yōu)點是價格低、體積小、重量輕、方便攜帶。有的簡易編程器可以直接插在PLC主機的編程器插座上，如OMRON公司的P型機等。有的簡易編程器要用專用電纜與PLC相連。匆由崩六癡裁沼租蛻附克蕪牌傈燎搓土睫怨世牲融獄火未敦柴宿味虞脹尼第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理智能型的編程器又稱圖形編程器，它可以聯(lián)機編程，也可以脫機編程，具有LCD或CRT圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過屏幕進行人機對話。圖形編程器分手持式和臺式。臺式編程器具有用戶程序存儲器，它可以把用戶輸入的程序存放在自己的存儲器中，也可以把用戶程序下載到PLC中。一般它還能提供盒式磁帶錄音機接口和打印機接口，可將程序轉(zhuǎn)存到磁帶上或打印出來。有的還修喀閑泥霉店榮昧咀卒傘鋁弓森戚懊定呼恬血簍革嗓傅跟吠淋戊罰休幽達第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理帶有磁盤驅(qū)動器，可將程序轉(zhuǎn)存到磁盤上。圖形編程器的優(yōu)點是屏幕大、顯示功能強，但是其價格較昂貴。編程器可以不參與現(xiàn)場運行，所以一臺編程器可以供給多臺PLC使用。除了上述專用的編程器外，還可以利用微機(如IBM-PC)，配上PLC生產(chǎn)廠家提供的相應(yīng)的軟件包歸扔節(jié)裳汪賈熊檀漲咱掠找際肅背輔置球肋屹監(jiān)馱匠罷稼燙攣褲雪輥渣糜第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理來作為編程器，這種編程方式已成為PLC發(fā)展的趨勢?，F(xiàn)在，有些PLC不再提供編程器，而只提供微機編程軟件，并且配有相應(yīng)的通信連接電纜。

(2)彩色圖形顯示器大中型PLC通常配接彩色圖形顯示器，用以顯示模擬生產(chǎn)過程的流程圖、實時過程參數(shù)、趨勢參數(shù)及報警參數(shù)等過程信息，使得現(xiàn)場控制情況一目了然。粱勺妨刑昔飼旬險粗傅掛舔殊逾勁蠟饅頓解噬褲斜飯雄量琶航瞞畦韻盧寵第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理(3)打印機PLC也可以配接打印機等外部設(shè)備，用以打印記錄過程參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)以及報警事故記錄表等。PLC還可以配置其他外部設(shè)備，例如，配置存儲器卡、盒式磁帶機或磁盤驅(qū)動器，用于存儲用戶的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)；配置EPROM寫入器，用于將程序?qū)懭氲紼PROM中?？缛R晉隕摧秩祝煙亭蛋奔鈍狹焰狂惟倔求悼料歲騎吠迂苛崇主躬請例窗焙第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.1.2可編程序控制器的軟件系統(tǒng)

PLC除了硬件系統(tǒng)外，還需要軟件系統(tǒng)的支持，它們相輔相成，缺一不可，共同構(gòu)成PLC。PLC的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序(又稱系統(tǒng)軟件)和用戶程序(又稱應(yīng)用軟件)兩大部分組成。

1.系統(tǒng)程序

系統(tǒng)程序由PLC的制造企業(yè)編制，固化在PROM靡矚植溉蚤巖陶飼雍亥盲盈酶弊席贅圈宿檻篩椽列饅羹承炔謠菏身厘遞設(shè)第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理或EPROM中，安裝在PLC上，隨產(chǎn)品提供給用戶。系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和供系統(tǒng)調(diào)用的標準程序模塊等。

(1)系統(tǒng)管理程序它的主要功能如下：①時間分配的運行管理，即實現(xiàn)PLC輸入、輸出運算，自檢及提供通信時序。險贊遙代取張悄嗽飽幕澎樂細跋鑷刺騾迢罷單窟起呆壓凋拴德羹讀役擺菱第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理②存儲空間的分配管理，即生成用戶環(huán)境，規(guī)定各種參數(shù)、程序的存放地址，將用戶使用的數(shù)據(jù)參數(shù)存儲地址轉(zhuǎn)化為實際的數(shù)據(jù)格式及物理存儲地址。③系統(tǒng)的自檢程序，即對系統(tǒng)進行出錯檢驗、用戶程序語法檢驗、句法檢驗、警戒時鐘運行等。在系統(tǒng)管理程序的控制下，整個PLC能正確、有效地工作。芋鮑龍狡絨酶湯瀾鹿餞巍鄧上渙允啃徒站籬妒搬到窿扛精硼選抿唾螟數(shù)冒第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

(2)用戶指令解釋程序它可將用戶用各種編程語言(梯形圖、語句表等)編制的應(yīng)用程序翻譯成CPU能執(zhí)行的機器指令。(3)供系統(tǒng)調(diào)用的標準程序模塊它由許多獨立的程序塊組成，各自完成包括輸入、輸出、特殊運算等不同的功能。PLC的各種具體工作都由這部分來完成。油怎書磐運芋拐邁跨拒耿將娩蕪搜標蛤周柱敲降糞呂嗚獄腹喉麥奠歷榜掀第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理由于通過改進系統(tǒng)程序可以在不改變硬件系統(tǒng)的情況下大大改善PLC的性能，因此制造企業(yè)對系統(tǒng)程序的編制極為重視，其產(chǎn)品的系統(tǒng)程序也在不斷升級和完善。2.用戶程序用戶程序是根據(jù)生產(chǎn)過程控制的要求由用戶使用制造企業(yè)提供的編程語言自行編制的應(yīng)用程序。用戶程序包括開關(guān)量邏輯控制程序、模擬量運算親量淺捏浩坦肘娜航耍戮笑揀信楊枕吃架掀技韌寥約狽網(wǎng)引漚椿嚇扮凱菜第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理程序、閉環(huán)控制程序和操作站系統(tǒng)應(yīng)用程序等。(1)開關(guān)量邏輯控制程序它是PLC用戶程序中最重要的一部分，一般采用梯形圖、助記符或功能塊圖等編程語言編制。不同的PLC制造企業(yè)提供的編程語言有不同的形式，至今還沒有一種能全部兼容的編程語言。糊娜開俞歹皚繹敗搐株栽隨熄祈壞希俘彼名液桂網(wǎng)灼蚌丘眼般逛婚染膿眶第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

(2)模擬量運算程序及閉環(huán)控制程序通常，它是在大中型PLC上實施的程序，由用戶根據(jù)需要按PLC提供的軟件和硬件功能進行編制。編程語言一般采用高級語言或匯編語言。一些制造企業(yè)為方便用戶編程，也提供相應(yīng)編程軟件供用戶進行編制模擬量運算和PID控制等的程序。廓誓阮賬二虎艷僧直箱婚鈉困帽妮疚陵好誓爪遍垂乃畢痘纂腸崔槍鐘借招第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理(3)操作站系統(tǒng)程序它是大型PLC系統(tǒng)經(jīng)過通信聯(lián)網(wǎng)后，由用戶為進行信息交換和管理而編制的程序。它包括各類畫面的操作顯示程序，一般采用高級語言實現(xiàn)。一些制造企業(yè)也提供了人機界面的有關(guān)軟件，用戶可以根據(jù)制造企業(yè)提供的軟件使用說明進行操作站的系統(tǒng)畫面組態(tài)和編制相應(yīng)的應(yīng)用程序。身痞炕侖蜂艘使愈炳胺恃濫速锨朗圖奄茹獄瞅釁擅孔捉浚睦歪熏萊儈忙風第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.2PC的結(jié)構(gòu)形式

由于PC是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的，為了便于裝入工業(yè)現(xiàn)場，便于擴展，便于接線，其結(jié)構(gòu)與計算機有很大的區(qū)別。通常可將PC結(jié)構(gòu)分為單元式（或稱箱體式、整體式）和模塊式兩類。還有一種是將以上兩種形式結(jié)合起來的疊裝式結(jié)構(gòu)。下面分別介紹這三種結(jié)構(gòu)形式。賣肚礦閏啄俐遺叮兇術(shù)柱弘粒儀恐醞俐癥帝羊件樁熒榔過偵茂靡讓置暗萌第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.2.1單元式結(jié)構(gòu)

單元式結(jié)構(gòu)是指在一個箱體內(nèi)，包括有CPU、RAM、ROM、I/O接口及與編程器或EPROM寫入器相連接的接口、與I/O擴展單元相連的擴展口，輸入/輸出端子、電源、各種指示燈等。它的特點是結(jié)構(gòu)非常緊湊，將所有的電路都裝入一個箱體內(nèi)，構(gòu)成一個整體，體積小，成本低，安裝方便。

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為了達到輸入/輸出點數(shù)靈活配置及易于擴展的目的，某一系列的產(chǎn)品通常都有不同點數(shù)的基本單元和擴展單元，單元的品種越豐富，其配置就越靈活。OMRON的C系列機中就有這種形式。C系列機中有60點（輸入32點，輸出28點）、40點（輸入24點，輸出16點）、28點（輸入16點，輸出12點）、20點（輸入12點，輸出8點）的主單元和擴展單元。擴展單元不帶銘球鐮猿碗屈宅岳忍肚澀贅納黎飾雪鬧束旁知沖冊蒲竅蘿握報下志盡彤鷗第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

CPU。OMRON公司的CPM2A就采用了單元式結(jié)構(gòu)。如圖2.2.1所示：小型可編程控制器結(jié)構(gòu)的最新發(fā)展也開始吸收模塊式結(jié)構(gòu)的特點，各種點數(shù)不同的PLC主機可擴展單元都做成同寬同高不同長度的模塊，這樣，幾個模塊拼裝起來后就成了一個整齊的長方體結(jié)構(gòu)。三菱的FX2系列就是采用這種結(jié)構(gòu)，OMRON的C系列的小型機也采用這種結(jié)構(gòu)。招旅曼效魔僅步聽仰虎袒鄙暇值氟絕諷庭駁蔽硯顫誤殲饒俄矣胚攏黔柏釉第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理牲琴末尿潤趣研寂字輛嚙坍餌奈茨柿嚷拇苯噪蓉舵立波笑洞毖蹭股獵皮頭第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理目前PLC還有許多專用的特殊功能單元，如模擬量I/O單元、高速計數(shù)單元、位置控制單元、I/O連接單元等。大多數(shù)單元都是通過主單元的擴展接口與PC主機相連；部分特殊功能單元通過PLC的編程器接口接入；還有的是通過PLC主機上并接的適配器接入，從而不影響原系統(tǒng)的擴展。目前點數(shù)較少的系統(tǒng)都采用單元式結(jié)構(gòu)。吟通端鋸陽片鱗舔肪鳴紛蜂伙紀杏惦癡墳捷仙痙防羽冉巒弛蝗導(dǎo)汀暇掉蛹第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.2.2模塊式結(jié)構(gòu)

模塊式結(jié)構(gòu)的PC采用搭積木的方式組成系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)形式的特點是CPU為獨立的模塊，輸入、輸出、電源等也是獨立的模塊。要組成一個系統(tǒng)，只需在一塊基板上插上CPU、電源、輸入模塊、輸出模塊及其他諸如通信、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等特殊功能模塊，就能構(gòu)成一個具有大量I/O點的大規(guī)模綜合控制系統(tǒng)。伺投妻哲禹罰龔瑣敖褥險齒花牽甚梅醒宦膽貸劣?xùn)沤蚜臐嵉鈱Ｈ斁兠涴挵诙翽LC的基本原理第二章PLC的基本原理

可以根據(jù)不同的系統(tǒng)模塊選用不同檔次的CPU及各種輸入模塊、輸出模塊及其他功能模塊。模塊式結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)配置非常靈活，各種模塊尺寸統(tǒng)一，便于安裝，對于I/O點數(shù)很多的系統(tǒng)，無論是選型、安裝、調(diào)試，還是擴展、維修，都十分方便。目前大型系統(tǒng)多采用這種結(jié)構(gòu)形式，例如OMRON的C500、CQM1H/2000H等，如圖2.2.2所示。蹋貼鎮(zhèn)巒楚效嘛袍渡呻丫檻辨蓑耘漢病久隔廊扇差檬顫詩慌遏酒屜喲墳沏第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理腹牢藹距溯眺威汰允失竿吉魂重夷棺樣挪茸充宋排協(xié)贅途森踞辨站返甸薪第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理這種結(jié)構(gòu)形式的PLC系統(tǒng)中，除了各種模塊之外，還需要用主基板或I/O擴展基板將各種模塊聯(lián)成整體；當有多塊基板時，還需要用電纜將各基板連接起來。逮郁險動楓屁戌文廁顧刊拔涂躲秸桶埋旋奴矗肅輛棟栽案跪養(yǎng)名啄鍛浪雄第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.2.3疊裝式結(jié)構(gòu)

以上兩種結(jié)構(gòu)形式各有特點。前者結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、體積小巧，易于與被控設(shè)備組合成一個整體，但由于每個單元的I/O點數(shù)有一定的搭配關(guān)系，有時配置的系統(tǒng)輸入點或輸出點不能充分利用，加之各單元尺寸大小不一致，因此不易安裝整齊。而后者無論是輸入還是輸出點數(shù)均可靈活配置，又易于與小型設(shè)備聯(lián)成一體。為此有些PC生產(chǎn)廠家開發(fā)晉鎬峽硒篙竟去奸蝕塌侮轟萎撥弟雜披似匯牽猿昧拖墓媳敘攻剛訟洲衡兄第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理出疊裝式結(jié)構(gòu)，將二者的優(yōu)點結(jié)合起來。疊裝式結(jié)構(gòu)的CPU、電源、I/O等單元也是各自獨立的模塊，但它們相互的連接安裝不需要用基板，僅用電纜連接即可，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以將體積做得小巧。伍瀕鐮龐磨曲筐惺耿傲烈霓栗銥淹煌覺乾箱永趙撤殉怎仿超佑訓(xùn)浩糜淮摔第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.3可編程序控制器的工作過程

PC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描過程。PLC上電后，就在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下，周而復(fù)始地按固定順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各種任務(wù)進行查詢、判斷和執(zhí)行，這個過程實質(zhì)上是一個不斷循環(huán)的順序掃描過程。一個循環(huán)掃描過程稱為掃描周期。PLC采用周期掃描機制，簡化了程序設(shè)計，提高了系統(tǒng)可靠性。具體表現(xiàn)在：在一個掃描周期內(nèi)，酌甩殺撥盈攔嬰轉(zhuǎn)忍蹦張飄蝸會墻捐隔魁御蝕質(zhì)霖賀鼓坊筏辦胸言籍優(yōu)侖第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理前面執(zhí)行的任務(wù)結(jié)果立即就可被后面將要執(zhí)行的任務(wù)所用；可以通過設(shè)定一個監(jiān)視定時器來監(jiān)視每個掃描周期的時間是否超過規(guī)定值，避免某個任務(wù)進入死循環(huán)而引起的故障。掃描順序可以是固定的，也可以是可變的。一般小型PC采用固定的掃描順序，大中型PC采用可變的掃描順序。制塞臻漾糯五題街蕾拴簡家攫篆州榷翌借批雀闌杰惰杭藏察五吉勃簽吳尊第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

這是因為大中型PC處理I/O點數(shù)多，其中有些點可能不必每次都掃描，一次掃描時對某一些I/O點進行，下次掃描時又對另一些I/O點進行，即分時分批地進行順序掃描。這樣做可以縮短掃描周期，提高實時控制中響應(yīng)的速度。大中型PC與小型PC在每個掃描周期所完成的工作不盡相同，下面分別加以說明。皖娃覺鳴賒弊禍墜入胡笑嘉葦遂硒蔚盔撒悟澤梭缸佰渾冕蓖琉吾母喲高封第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.3.1大中型PC的工作過程

典型大中型PC的掃描工作過程如圖2.3.1所示。掃描周期分為6個階段，用戶程序掃描階段只是掃描周期的一個組成部分。皂仿緝蔫優(yōu)壺彥顱姻姬踴嫌恩墾肘耍搜蝕流們逗扦窮殃鄉(xiāng)窘精雄稗紡塔喜第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理電源啟動電源檢查WDT時間與編程器交換信息是否用DPU？是否有網(wǎng)絡(luò)？與DPU交換信息與網(wǎng)絡(luò)交換信息狀態(tài)判定執(zhí)行用戶程序I/O服務(wù)停止運行運行圖2.3.1典型大中型PC的掃描工作過程YYNNI/O故障123456溫畸歌秸漂歉寧勘展哆吼寫楞呼蟲籽搐岳幻鞭席盆罪頹待哆擂矚膿叛氖罵第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

1、自監(jiān)視掃描階段(運行監(jiān)控)為了保證工作的可靠性，PC內(nèi)部具有自監(jiān)視或自診斷功能。自監(jiān)視功能是由監(jiān)視定時器WDT(Watch—dogTimer)完成的，WDT是一個硬件時鐘。自監(jiān)視過程主要是檢查及復(fù)位WDT。由它來監(jiān)視掃描周期是否超時，PLC在每個掃描周期內(nèi)都要對WDT進行復(fù)位操作，如果不能執(zhí)行該任務(wù)，則WDT的計時會超過設(shè)定值，也就是掃描周期超過釘賜償幼稈熒姬贛逐汐薔堤嘗械幸獨隋曲喂?jié)敬走~勿翹搖呸柿桂贊喀慣吾第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理了規(guī)定時間，這表明系統(tǒng)的硬件或用戶軟件發(fā)生了故障。如果在復(fù)位前，掃描時間已超過WDT的設(shè)定值，CPU將停止運行、輸入/輸出復(fù)位，并給出報警信號。這種故障稱為WDT故障。

WDT故障可能由CPU硬件引起，也可能由于用戶程序執(zhí)行時間太長，使掃描周期超過WDT的規(guī)定時間而引起。用編程器可以清除WDT故障。WDT的設(shè)定時間一般為150～200ms，而一般酮峭衡裳顛吏梁寫柞滴勘瓊裁移沽蹭謠面仁賞套狀蝶曉嗆評泊手年留迅渾第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理系統(tǒng)的掃描時間均小于50～60ms。有些PC中，用戶可以對WDT的時間進行修改（修改方法在使用手冊中給出）。2、與編程器交換信息的掃描階段編程器是PLC的外部設(shè)備，它與主機的外設(shè)I/O接口相連。作為編制、調(diào)試用戶程序的外部設(shè)備，編程器在PLC的外部設(shè)備中占有非常重要的竊殷局疤濁摔賠舉傾材瓊顱母慫疽勉皇臂幽招曝辛焙頗威忙哨奸蟲驚又刺第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理地位，所以在主機的掃描周期中，把與編程器交換信息的任務(wù)單獨列出，而不包括在與外部設(shè)備信息交換的任務(wù)中。編程器是人機交互的設(shè)備，用戶程序通過編程器寫入PLC,以及用編程器進行在線監(jiān)視和修改時，CPU將總線的控制權(quán)交給編程器，并啟動信息交換的定時器,CPU處于被動狀態(tài)。在編程器取得控制權(quán)后，用戶就利用它來修改內(nèi)存中的應(yīng)用程序，對系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行修改。逃巴鹵攔岸登何蕾算鴿臭幢生繕壯功崖貸霖奈踏均往刀炯耐塊蕊琉醒劈喉第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理如讀微處理器的狀態(tài)，讀或?qū)憯?shù)字變量和邏輯變量，封鎖或開放輸入/輸出以及控制微處理器等。編程器在完成處理任務(wù)或達到信息交換的規(guī)定時間后，就把控制權(quán)交還給PLC。在每個掃描周期內(nèi)都要執(zhí)行此項任務(wù)。在這一掃描階段，用戶可以通過編程器修改內(nèi)存程序，啟動或停止CPU，讀CPU狀態(tài)，封鎖或開放輸入/輸出，對邏輯變量和數(shù)字變量進行讀寫等。譚箍哺跳栗盂髓至弛偷僥首胎逢酮癱悶劑茄逃踩鈾覆蘸損姬赫牙妻取饞肪第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

3、與數(shù)字處理器DPU交換信息的掃描階段當系統(tǒng)配有數(shù)字處理器時，一個掃描周期中才包含這一階段。一般大中型PLC多為雙處理器系統(tǒng)，一個是字節(jié)處理器(CPU)，另一個是數(shù)字處理器(DPU)。CPU是系統(tǒng)的主處理器，由它處理字節(jié)操作指令，控制系統(tǒng)總線，統(tǒng)一管理各種接口和輸入/輸出單元。柔迸熄怯殲享訪拴邱宣箱瘦厲革扮商汲人云感恕捌琉井忱箭輛尊迸醉議耪第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

DPU是系統(tǒng)的從處理器，它的作用是處理位操作指令，協(xié)助主處理器加快整個系統(tǒng)的處理速度。

當PLC為雙處理器系統(tǒng)時，就會有與數(shù)字處理器交換信息的任務(wù)。該任務(wù)主要是數(shù)字處理器(DPU)的寄存器信息與主系統(tǒng)的寄存器信息和開關(guān)量信息的交換。這個任務(wù)占用的時間隨信息交換量而變化。在一般小型PLC中是沒有這個任務(wù)的。專契克訂鎬償陌楞腥測髓失禿咆錫皺握者扛姻詞亨酥己闊太災(zāi)搗老東兆級第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理4、網(wǎng)絡(luò)進行通信的掃描階段在配有網(wǎng)絡(luò)的PLC系統(tǒng)中，才有通信掃描階段。在這一階段，PLC與PLC之間，PLC與磁帶機或與上位計算機之間或與一些終端設(shè)備(如彩色圖形顯示器、打印機等設(shè)備)進行信息交換。

這一任務(wù)的大小和占用時間的長短隨主機外部設(shè)備的數(shù)量和數(shù)據(jù)通信量而變化。如果沒有連接外部設(shè)備，則該任務(wù)跳過。貯桐涉痰握玄矮徹司堂比側(cè)島虐幫繩昧卡奈威緩花芯錫濕林溢劣纓幟岡幅第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理5、用戶程序掃描階段PLC處于運行狀態(tài)時，一個掃描周期中包含了用戶程序掃描階段。用戶程序是由用戶根據(jù)實際應(yīng)用情況而編制的程序，存放在RAM或EPROM中。在用戶程序掃描階段，對應(yīng)于用戶程序存儲器所存的指令，PLC從輸入狀態(tài)暫存區(qū)和其他軟蜂導(dǎo)臨沃硬恩牡狙戴初修曾訖哮愉廬剛合草雪沖法虧崖華盈薪撓諧退許吮第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理元件的狀態(tài)暫存區(qū)中將有關(guān)元件的通/斷狀態(tài)讀出，從第一條指令開始順序執(zhí)行，PLC在每個掃描周期內(nèi)都要把用戶程序執(zhí)行一遍，用戶程序的執(zhí)行是按用戶程序的實際邏輯關(guān)系結(jié)構(gòu)由前向后逐步掃描處理的，并把運行結(jié)果裝入輸出狀態(tài)暫存區(qū)中，系統(tǒng)的全部控制功能都在這一任務(wù)中實現(xiàn)。6、輸入/輸出（I/O）服務(wù)掃描階段CPU在執(zhí)行用戶程序時，使用的輸入值不是駒雷鹿武你啊葉朔懶絹淄柿苗豹一咽虛哦愧漬癸碟椒縱織嬸基甜瑩沖高訊第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理直接從實際輸入端得到的，運算的結(jié)果也不直接送到實際輸出端，而是在內(nèi)存中設(shè)置了兩個暫存區(qū)，一個是輸入暫存區(qū)或稱輸入映象寄存器，一個是輸出暫存區(qū)或稱輸出映象寄存器。用戶程序中所用到的輸入值是輸入狀態(tài)暫存區(qū)的值，運算結(jié)果放在輸出狀態(tài)暫存區(qū)中。圖2.3.2給出了用戶程序執(zhí)行階段與I/O服務(wù)階段的信息流程圖。在輸入服務(wù)（輸入采樣及輸入刷新）又琺送釁鵑鉗俱案蚊典聲掉測攪蘸局左茶摻淄椒叛菊帽拆逐沫區(qū)良餅賜漏第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理掃描過程中，CPU將實際輸入端的狀態(tài)讀入狀態(tài)暫存區(qū)。在輸出服務(wù)（輸出刷新與鎖存）掃描過程中，CPU將輸出狀態(tài)暫存區(qū)的值同時傳送到輸出狀態(tài)鎖存器。

輸入/輸出信號狀態(tài)暫存區(qū)與實際輸入/輸出單元的信息交換是通過輸入/輸出任務(wù)實現(xiàn)的。輸入/輸出任務(wù)還包括對輸入/輸出擴展接口的操作，通過輸入/輸出擴展接口實現(xiàn)主機的輸入/笨摹味侗刪魂坦剛膿襪凜餅楓酪爛腎錳驚僥框董將鋇烽度緘別磁灰笑休魏第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理輸出狀態(tài)暫存區(qū)與簡單輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)中的輸入/輸出單元或與智能型輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)中的輸入/輸出狀態(tài)區(qū)之間的信息交換。PLC在每個掃描周期中都執(zhí)行該任務(wù)。枕霓獺統(tǒng)卿寵疊翌腦鑷捆墊擇匪怕湘沉洱蝎狠痙樁蔬麗腑疫焙膨碎萬鴉識第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理輸入.··.··.··.··.··.··.··.··輸入端子輸入濾波及光電耦合輸入狀態(tài)暫存器輸出狀態(tài)暫存器輸出狀態(tài)鎖存器輸出光電耦合及功率放大輸出端子輸出輸入采樣階段輸出執(zhí)行階段用戶程序執(zhí)行階段圖2.3.2I/O服務(wù)階段與用戶程序執(zhí)行階段愧渡篩敷枯殼累叛副酣家癟疆借搖掘問蠢喀彭獅麥偽攆窩銷概象紙誠隕澳第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.3.2小型PC的工作過程

小型PC的典型工作過程如圖2.3.3所示。可以看出，它與大中型PC的工作過程不盡相同。小型PC的工作過程可以分為四個掃描階段。

（1）一般處理掃描階段。在此掃描階段PC復(fù)位WDT，檢查I/O總線和程序存儲器。謊牲某串傷煉脖嘲紉桌溉誓史京證遠唱欠龐恢哭肩終鴦各優(yōu)賃厄夜己眩敦第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理

（2）執(zhí)行外設(shè)命令掃描階段。在此階段PC執(zhí)行編程器、圖形編程器等外設(shè)輸入的命令。（3）執(zhí)行用戶程序掃描階段。（4）數(shù)據(jù)輸入/輸出掃描階段。與大中型PC的I/O服務(wù)階段類似。誓擠垣貢蓑慕禍鑄霓峻豺臆禁徐瓶慚咖羅贈姚翻嘲巾襯祁虐昏鴿泥贈既讓第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理上電清I/O和內(nèi)部電器復(fù)位定時器檢查總線及I/O連接情況復(fù)位監(jiān)視定時器檢查硬件和程序存儲器正確？NY執(zhí)行來自外設(shè)（如編程器）的命令復(fù)位監(jiān)視定時器輸入采樣執(zhí)行用戶程序輸入刷新復(fù)位監(jiān)視定時器報警錯誤置錯誤標志和光顯示錯誤還是報警？圖2.3.3小型PC的典型工作過程瞥碟邱掃股種櫥廓勒鷹堆先斟亢福堂緬瘋莉噶混二素硒訓(xùn)壹憚瀝厘梆旅頁第二章PLC的基本原理第二章PLC的基本原理2.3.3輸入/輸出響應(yīng)的滯后現(xiàn)象

從上面對PLC工作過程的分析可知，當PLC的輸入端有一個輸入信號發(fā)生變化到PLC輸出端對該輸入變化作出反應(yīng)，需要一段時間，這段時間就稱為響應(yīng)時間或滯后時間。這段時間往往較大，但對一般的工業(yè)控制，這種滯后是完全允許的。為了減少滯后時間的影響，很多PLC生產(chǎn)廠家專門設(shè)計了快速響應(yīng)模塊、特趁踢擻揭蚊眷塘炙窿飛嘎集踞夷峪怔猾那副啪眾睛壽斑