可編程序控制器結構和工作原理

2.1結構和工作原理

2.1.1結構

2.1.2工作原理

2.1.1結構

PLC專為工業場合設計，采用了典型的計算機結構，主要是由CPU、電源、存儲器和專門設計的輸入輸出接口電路等組成。下圖為一典型PLC結構簡圖。整體式組合式1.中央處理單元

中央處理單元（CPU）一般由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片上。（1）通用處理器：8086、80286、80386

（2）單片機芯片：8031、8096

（3）位片式微處理器：AMD-2900

小型采用8位微處理器中型采用16位微處理器大型采用高速位片式微處理器CPU的主要任務：1）接收與存儲用戶由編程器鍵入的用戶程序和數據2）檢查編程中的語法錯誤，診斷電源及PLC內部的工作故障3）用掃描方式接收現場輸入信號，并存入相應存儲區4）從存儲器中讀取指令并執行指令（順序取指令）5）處理中斷2.存儲器

存儲器（RAM/ROM）：

ROM：存系統程序（CMOS固化監控程序和解釋程序）

RAM：存用戶程序和工作狀態數據RAM的經驗計算：以字（16位）為單位邏輯控制時，RAM=（I+O）*10

有AD時，RAM=AD*120

有AD和DA時，RAM=（AD+DA）*250

3.輸入輸出單元

是現場與PLC間的橋梁開關量、模擬量、特殊量（遠程、干結點）（1）輸入接口電路

（2）輸出接口電路

輸入、輸出接口：采用光電隔離，實現了PLC的內部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。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；另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離。輸出三種形式：繼電器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶體管--高速小功率輸入接口作用：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。輸入接口電路通常PLC的輸入類型可以是直流、交流和交直流。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內部提供。輸入方式一般有以下三種：直流匯點輸入方式交流匯點輸入方式分隔式輸入方式直流匯點輸入方式

（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–發光二極管交流匯點輸入方式

分隔式輸入方式

輸出接口電路通常PLC的輸出類型可以是直流、交流和交直流。輸出電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內部提供。一般有以下四種：晶體管輸出方式場效應管輸出方式固體繼電器輸出方式有觸點繼電器輸出方式繼電器輸出（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-采用晶體管輸出的多路匯點輸出接口電路

采用場效應管輸出的多路匯點輸出接口電路固體繼電器輸出方式其它電源：DC24V；AC220V編程器：手持式、計算機PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREAD

OTL

WLORR

WRANY

WYSTX

WXSRC

(-)OP(BIN)K/HSCCTC

EVTMT

SVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR手持式的編程器2.1.2

工作原理

1.循環掃描PLC采用循環掃描工作方式。這個工作過程一般包括五個階段：內部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶程序執行、輸出處理，其工作過程如圖所示。PLC工作過程公共部分掃描時間T1外設掃描時間T3用戶程序執行時間T4I／0掃描時間T5通信服務掃描時間T2PLC執行的五個階段，稱為一個掃描周期，PLC完成一個周期后，又重新執行上述過程，掃描周而復始地進行。PLC的掃描周期T=公共部分掃描時間T1(幾十毫秒)+通信服務T2+外設掃描時間T3+用戶程序執行時間T4+I／0掃描時間T5PLC的I／0響應時間：輸入觸點閉合到輸出觸點閉合的時間。PLC的I／0響應時間=輸入延遲時間

+掃描周期

+等待刷新時間

+輸出延遲時間PLCI/O處理示意圖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+輸出延遲時間圖2.5程序執行原理圖注意：輸入信號的寬度必須大于一個掃描周期，否則就檢測不到該信號。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2.與計算機的異同

相同點：（1）基本結構相同

（2）程序執行原理相同

不同點：

（1）工作方式不同。（2）可工作環境不同。（3）編程語言不同。3.與繼電接觸器的異同

相同點：圖形結構和邏輯關系相同。

不同點：（1）實現原理不同（硬繼電器、軟繼電器）（2）工作方式不同（3）安裝、維護量不同舉例有三個開關S1、S2、S3控制要求：S1、S2都接通，燈HL1亮，2s后燈HL2亮。當開關S3接通，兩個燈同時滅。V1-V2-V1+繼電器控制S1S2S3K1S3KT0K2K1KT0K1K2HL1HL2V1+V2+HL1HL2HL1HL1V2+PLC控制PLCV2-V1-HL1HL2S1S2S3I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1輸入輸出I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.0I0.2Q0.1T32ENPT2000T32梯形圖程序繼電器控制S1S2S3K1S3KT0K2K1KT0K1K2HL1HL2V1+V2+HL1HL2HL1HL1V1-V2-2.3技術性能指標

1.外形尺寸

2.輸入輸出點數

3.速度4.存儲器容量5.指令系統6.擴展性7.通信功能

PLC組成控制系統所能介入的最大數量以執行1000字指令所需的時間來衡量ms/千字指令長度或指令條數允許擴展的模塊個數2.4編程語言IEC-1131標準規定PLC的5種編程語言：1.FBD(FunctionBlockDiagram)功能圖塊語言（功能塊）2.SFC(SequenceFunctionChar