PCL的工作原理及組成目錄PLC的硬件組成PLC的工作原理可編程邏輯控制器的組成FX系列PLC特殊功能模塊擴展模塊擴展單元基本單元CPU、存儲器、I/O單元和電源擴展I/O點數的裝置，內部有電源用于增加I/O點數和改變I/O點數的比例，內部無電源一些特殊用途的裝置一、PLC的硬件組成PLC硬件主要由中央處理單元、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源單元、編程器、擴展接口、編程器接口和存儲器接口組成一、PLC的硬件組成

CPU是整個PLC的運算和控制中心，它在系統程序的控制下，完成各種運算和協調系統內部各部分的工作等。主要采用微處理器（如Z80A、8080、8086、80286、80386等）、單片機（如8031、8096等）、位片式微處理器（如AM2900、AM1902、AM2903等）構成。1.中央處理單元（CPU）一、PLC的硬件組成（1）存儲器用于存放程序和數據。

（2）PLC配有系統存儲器和用戶存儲器。

系統存儲器：存放系統的各種管理監控程序。

用戶存儲器：存放用戶編制的程序（3）PLC的用戶程序和參數的存儲器有RAM、EPROM和EEPROM3種類型2.存儲器RAM一般由CMOSRAM構成，采用鋰電池作為后備電源，停電后RAM中的數據可以保存l～5年。EPROM的缺點是寫入時必須用專用的寫入器，擦除時要用專用的擦除器。EEPROM采用電可擦除的只讀存儲器，它不僅具有其他程序存儲器的性能，還可以在線改寫，而且不需要專門的寫入和擦除設備。一、PLC的硬件組成

（1）I/O單元是PLC與生產設備連接的接口。

（2）CPU所能處理的信號只能是標準電平。3.I/O設備輸入信號開關量或模擬量信號，需要通過輸入單元的轉換和處理才可以傳送給CPU。

CPU的輸出信號，只有通過輸出單元的轉換和處理，才能夠驅動電磁閥、接觸器、繼電器、電動機等執行機構。一、PLC的硬件組成

PLC輸入電路通常分為3種類型：直流輸入方式、交流輸入方式和交直流輸入方式。

外部輸入元件可以是無源觸點或有源傳感器。

輸入電路包括光電隔離和RC濾波器，用于消除輸入觸點抖動和外部噪聲干擾。

4.輸入接口電路一、PLC的硬件組成

PLC的輸出電路有3種形式：繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。

繼電器輸出型PLC是利用繼電器線圈和觸點之間的電氣隔離，將內部電路與外部電路進行了隔離。

晶體管輸出型是在PLC的內部電路與輸出晶體管之間用光耦合器進行隔離。

晶閘管輸出型是在PLC的內部電路與輸出元件（三端雙向晶閘管開關元件）之間用光電晶閘管進行隔離。5.輸出接口電路一、PLC的硬件組成PLC的供電電源一般是市電，有的也用DC24V電源供電。PLC對電源穩定性要求不高，一般允許電源電壓在－15％～＋10％內波動。PLC內部含有一個穩壓電源用于對CPU和I/O單元供電，小型PLC的電源往往和CPU單元合為一體，大中型PLC都有專門的電源單元。6.電源單元一、PLC的硬件組成編程器最少包括鍵盤和顯示兩部分，用于對用戶程序進行輸入、讀出、檢驗、修改。7.編程器編程器編程軟件圖形編程器便攜式編程器手持式編程器，用按鍵輸入指令，大多采用字符液晶顯示器，具有體積小、易攜帶的特點智能編程器，采用點陣式液晶顯示器或陰極射線管（CRT）顯示程序，可在調試程序時顯示各種信號狀態和出錯提示等，還可與打印機、繪圖儀、錄音機等設備連接在個人計算機上安裝專用的編程軟件，可以編制梯形圖、語句等形式的用戶程序。一、PLC的硬件組成擴展接口是用于擴展I/O單元的，它使可編程控制器的點數規模配置更為靈活。擴展接口實際上為總線形式，可以配接開關量I/O單元，也可配置如模擬量、高速脈沖等單元以及通信適配器等。在大型機中，擴展接口為插槽擴展基板的形式。8.擴展接口一、PLC的硬件組成可編程控制器本體上通常是不帶編程器的，為了能對可編程控制器編程及監控，可編程控制器上專門設置有編程器接口，通過這個接口可以接各種型式的編程裝置，還可以利用此接口做一些監控的工作。9.編程器接口一、PLC的硬件組成為了存儲用戶程序以及擴展用戶程序存儲區、數據參數存儲區，可編程控制器上還設有存儲器擴展口，可以根據使用的需要擴展存儲器，其內部也是接到總線上的。10.存儲器接口一、PLC的硬件組成目錄PLC的硬件組成PLC的工作原理PLC的工作原理：在系統程序的管理下，通過運行用戶

程序完成控制任務。PLC的工作方式：循環掃描PLC的工作模式：運行（RUN）與停止（STOP）兩種基本的工作模式1.PLC的工作過程循環掃描二、PLC的工作原理PLC的掃描工作過程二、PLC的工作原理1.PLC的工作過程⑴內部處理階段⑵通信服務階段在內部處理階段，PLC檢查CPU內部的硬件是否正常，將監控定時器復位，以及完成一些其他內部工作。在通信服務階段，PLC與其他的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內容。當PLC處于停止模式時，只執行以上兩個操作；當PLC處于運行模式時，還要完成另外3個階段的操作。二、PLC的工作原理1.PLC的工作過程⑶輸入處理階段輸入處理又叫輸入采樣。在PLC的存儲器中，設置了一片區域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。PLC梯形圖中的其他軟元件也有對應的映像存儲區。元件映像寄存器:⑷程序處理階段根據PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右、先上后下的順序，逐行逐句掃描，執行程序。遇到程序跳轉指令，則根據跳轉條件是否滿足來決定程序的跳轉地址。二、PLC的工作原理1.PLC的工作過程在輸出處理階段，CPU將輸出映像寄存器的0/1狀態傳送到輸出鎖存器。PLC的掃描既可按固定的順序進行，也可按用戶程序所指定的可變順序進行。二、PLC的工作原理1.PLC的工作過程掃描周期：

PLC在RUN工作模式時，執行一次掃描操作所需的時間，其典型值約為lms～100ms。掃描周期與用戶程序的長短，指令的種類和CPU執行指令的速度有很大的關系。2.掃描周期二、PLC的工作原理輸入/輸出滯后時間又稱系統響應時間，是指PLC的外部輸入信號發生變化的時刻至它控制的有關外部輸出信號發生變化的時刻之間的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方式產生的滯后時間這三部分組成。3.輸入/輸出滯后時間二、PLC的工作原理PLC的工作原理及組成PLC的工作原理

PLC的工作原理運行模式三個階段

輸出刷新階段程序執行階段輸入采樣階段輸入端子輸入映象寄存器元件映象寄存器輸出鎖存器輸出端子掃描周期I0.0Q0.0讀出寫入（M0.0）（Q0.0）讀出讀出輸入刷新輸出刷新寫入用戶輸入設備用戶輸出設備PLC的工作原理電動機啟保停控制電路（繼電器控制）PLC的工作原理電動機啟保停控制電路（PLC控制）PLC的工作原理電動機啟保停控制電路（PLC控制）①控制方法上：硬：軟②工作方式上：并行工作方式：串行工作方式③控制速度上：速度慢：快

④定時和計數控制上：精度低：高

⑤可靠性和可維護性上：可靠性低：高PLC的工作原理掃描工作方式問題：★當PLC運行時，需要進行眾多的操作，而PLC的CPU不可能同時去執行多個操作，每一刻只能執行一個操作。解決的辦法：采用分時操作原理

★由于CPU的運算處理速度很快，所以從宏觀上來看，PLC外部出現的結果似乎是同時完成的。★例如：用戶程序的執行（用戶程序的掃描工作過程）

掃描是從第一條程序開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按程序存儲順序的先后，逐條執行執行程序，直到程序結束。然后再從頭開始掃描執行，并周而復始地重復進行。PLC的工作原理掃描工作方式PLC的工作原理掃描工作方式

★整個過程包括內部處理、通信服務、輸入處理、程序執行、輸出處理五個階段。★整個過程掃描執行一遍所需的時間稱為掃描周期。★掃描周期與CPU運行速度、PLC硬件配置及用戶程序長短有關。★典型值為1～100msPLC的工作原理掃描方式特點★集中采樣：

在一個掃描周期中，對輸入狀態的采樣只在輸入處理階段進行。當PLC進入程序處理階段后輸入端將被封鎖，直到下一個掃描周期的輸入處理階段才對輸入狀態進行重新采樣。★集中輸出：

在用戶程序中如果對輸出結果多次賦值，則最后一次有效。在一個掃描周期內，只在輸出處理階段才將輸出狀態從輸出映象寄存器中輸出，對輸出接口進行刷新。在其它階段里輸出狀態一直保存在輸出映象寄存器中。PLC的工作原理掃描方式特點★降低了系統的響應速度

（缺點）

PLC輸入／輸出響應滯后：當PLC輸入端輸入信號發生變化到PLC輸出端對該輸入變化作出反應，需要一段時間。對一般的工業控制，這種滯后是完全允許的。

注意：這種響應滯后不僅是由于PLC掃描工作方式造成，更主要是PLC輸入接口濾波環節帶來的輸入延遲和輸出接口中驅動器件動作時間帶來輸出延遲，還與程序設計有關。★提高了抗干擾能力，增強了系統可靠性（優點）

PLC工作時大多數時間與外部輸入/輸出設備隔離，從根本上提高了系統的抗干擾能力，增強了系統的可靠性。PLC的工作原理掃描方式特點★對于小型PLC:

小型PLC的I/O點數較少、用戶程序較短，一般采用集中采樣、集中輸出的工作方式。★對于大中型PLC：

大中型PLC的I/O點數較多，控制功能強，用戶程序較長，為提高系統響應速度，采用定期采樣、定期輸出方式或