PLC系統組成和工作原理PLC的基本組成PLC對繼電器控制系統的仿真PLC的工作原理主要內容3.1PLC的基本組成3.1.1PLC的基本組成3.1.2PLC各組成部分的作用

1.中央處理單元（CPU）

★微處理器：實現邏輯運算、數學運算，協調控制系統內部各部分的工作★按照系統程序所賦予的任務運行★任務：

1.控制用戶程序和數據的接收與存儲

2.進行自診斷

3.

執行用戶程序微處理器控制接口電路CPUPLC的核心★控制接口電路

是微處理器與主機內部其他單元進行聯系的部件數據緩沖單元選擇信號匹配中斷管理功能2.存儲器系統程序存儲器

用戶程序存儲器

存儲器1)系統程序存儲器存放：系統監控程序用戶指令解釋標準程序模塊系統調用管理程序各種系統參數系統程序關系到PLC的性能，不能由用戶訪問和修改。

2)用戶程序存儲器用戶程序區數據區系統區用戶程序存儲器用戶程序工作數據系統參數系統參數（CPU組態數據）：*輸入輸出組態

*功能的設置

3.輸入、輸出單元PLC的CPU與現場I/O裝置或其它外部設備之間連接的接口部件電平轉換功率放大光電耦合

電平轉換光電耦合

類型：晶體管輸出方式晶閘管輸出方式繼電器輸出方式輸入單元輸出單元直流交流交直流輸出接口作用：將主機向外輸出的信號轉換成可以驅動外部執行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；輸入接口作用：將按鈕、行程開關或傳感器等產生的信號，轉換成數字信號送入主機。作用（1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強電干擾。COM光電三極管發光二極管直流電源輸入端子+–PLCXn+24V–發光二極管繼電器輸出（2）輸出接口電路：以繼電器形式為例：PLC內部電路內部電路J+交流電源或直流電源YCOM-4.編程器*程序的編制、編輯、調試、監視······*簡易型*智能型5.電源單元◆把外部電源變換成系統內部各單元所需的電源◆采用開關電源◆電源的性能直接影響PLC的抗干擾能力

◆掉電保護電路◆后備電池電源

PLC控制系統的組成循環掃描的工作方式PLC執行用戶程序的過程輸入/輸出延遲響應3.2可編程序控制器的工作原理

3.2.1PLC控制系統的組成

主電路控制電路用PLC替代繼電器控制系統就是替代控制電路那部分，主電路基本保持不變1.繼電器—接觸器控制系統的組成輸入部分輸出部分邏輯部分:由電器的觸點和導線及其固定接線組成2.PLC控制系統的組成PLC控制系統可分為三部分：輸入部分、邏輯部分、輸出部分

(A)繼電器-接觸器控制電路(B)用PLC實現控制功能的示意圖3.PLC控制系統與繼電器-接觸器控制系統的比較邏輯部分:由電器的觸點和導線及其固定接線組成邏輯部分:程序繼電－接觸控制系統PLC控制系統輸入部分控制按鈕、操作開關、限位開關、光電管信號等繼電－接觸器系統＋輸入單元邏輯部分邏輯部分由各種主令電器、繼電器、接觸器等電器的觸點和導線微處理器、存儲器由計算機軟件替代繼電器控制電路輸出部分接觸器線圈、電磁閥線圈等執行電器及信號燈繼電－接觸器系統＋輸出單元思考PLC外部端子所連接的控制按鈕的狀態如何與PLC內部的程序發生聯系呢？PLC程序執行的結果又如何直接驅動外部與輸出端子所連接的負載（如接觸器的線圈等）？在PLC數據存儲器中有一輸入、輸出映像寄存器區域與輸入、輸出端子相對應

(每一個輸入端子都有一個輸入映像寄存器中的狀態位相對應）(每一個輸出端子都有一個輸出映像寄存器中的狀態位相對應）4.PLCI/O映象區I：Q：Q0.0I0.0存儲器

3.2.2循環掃描的工作方式

（一）可編程序控制器的工作過程

一個循環掃描過程所需的時間稱為一個掃描周期

周期循環掃描PLC上電后對PLC系統進行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模塊配置運行方式檢查，停電保持范圍設定及其他初始化處理等。當CPU處于STOP方式時，轉入執行自診斷檢查。當CPU處于RUN方式時，完成用戶程序的執行和輸出處理，再轉入執行自診斷檢查。PLC每掃描一次，執行一次自診斷檢查如檢查出異常時，CPU面板上的LED及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯代碼。當出現致命錯誤時，CPU被強制為STOP方式，所有的掃描停止。3.2.3用戶程序工作過程如果對遠程I/O、特殊模塊、更新時鐘和其他通信服務等內容暫不考慮，這樣主要工作過程就剩下“輸入采樣”、“執行用戶程序”和“輸出刷新”三個階段。PLC的工作過程舉例高電平表示按下按鈕或KM線圈通電PLC周期性工作特點集中采樣與集中輸出的工作方式程序執行階段輸出映象區的內容隨著程序執行的進程而變化，而輸入映像區的內容不變外界信號狀態的變化要到下一個周期才被讀入輸入、輸出延遲響應

什么是輸入、輸出延遲響應？當PLC的輸入端的信號發生變化到PLC輸出端對該變化作出反應需要一段時間，這種現象稱為輸入、輸出延遲響應或滯后現象變化響應3.2.4輸入、輸出延遲響應影響輸入、輸出延遲響應的因素③輸入電路濾波時間，它由RC濾波電路的時間常數決定。改變時間常數可調整輸入延遲時間。①

PLC循環掃描的工作方式⑤用戶程序中語句的安排④輸出電路的滯后時間，它與輸出電路的輸出方式有關。繼電器輸出方式的滯后時間為10ms左右；雙向晶閘管輸出方式，在接通負載時滯后時間約為1ms，切斷負載時滯后時間小于10ms；晶體管輸出方式的滯后時間小于1ms。②

PLC對輸入采樣、輸出刷新的集中處理方式工作方式輸入輸出輸入電路濾波時間+–PLCXn+24V–繼電器輸出輸出電路的滯后時間以繼電器形式為例：PLC內部電路內部電路J+交流電源或直流電源YCOM-CPU讀輸入輸入輸出延遲時間——最短響應時間輸入/輸出刷新時間最短響應時間=輸入延遲時間+一個掃描周期+輸出延遲時間CPU讀輸入輸入/輸出刷新時間輸入輸出延遲時間——最長響應時間最長響應時間=輸入延遲時間+兩個掃描時間+輸出延遲時間結論輸入信號至少應持續一個掃描周期的時間，才能保證被系統捕捉到。設置脈沖捕捉功能

用戶程序的語句安排影響響應時間

快速響應？使用快速響應模塊直接處理的方式（專門的軟件指令）立即I/O指令脫離掃描周期3.2.5在用戶程序執行階段

PLC對輸入輸出的處理規則

1.輸入映象寄存器的內容，由采樣時輸入端子的狀態決定。2.輸出映象寄存器的狀態，由程序執行期間輸出指令的執行結果決定。3.輸出鎖存電路的狀態，由最新一次輸出刷新期間輸出映象寄存器的狀態決定。4.輸出端子板上各輸出端的狀態，由輸出鎖存電路來確定。5.執行程序時所用的I/O狀態值，取用于輸入、輸出映象寄存器的狀態。3.3梯形圖是仿真繼電器控制電路1.梯形圖與繼電器控制電路圖相呼應

電動機啟、停控制電路

梯形圖結構、功能相同2.梯形圖結構

“能流”觸點線圈功能方框左母線

右母線？梯形圖由觸點、線圈或功能方框構成3.梯形圖網絡每個輸出元素（線圈或方框）可以構成一個梯級每個網絡由一個或多個梯級組成4.梯形圖與繼電器控制電路的

①“軟繼電器”不是物理繼電器②“能流”的表示方式差異能流掃描方向能流不許倒流

③常開、常閉觸點不是現場物理開關的觸點④梯形圖中的輸出線圈不是物理線圈⑤梯形圖中的接點原則上可無限次使用，同一地址的線圈通常只用一次PLC認為：常開觸點是取位狀態操作；常閉