PLC的硬件构成.pptx

第一讲第一讲 PLCPLC的硬件构成的硬件构成本节课你将学习到以下内容：本节课你将学习到以下内容：1 1 1 1、PLCPLCPLCPLC硬件由哪几部分构成？硬件由哪几部分构成？硬件由哪几部分构成？硬件由哪几部分构成？2 2 2 2、外部输入和输出信号怎么和、外部输入和输出信号怎么和、外部输入和输出信号怎么和、外部输入和输出信号怎么和PLCPLCPLCPLC联系起来？联系起来？联系起来？联系起来？（I/OI/OI/OI/O接口电路）接口电路）接口电路）接口电路）3 3 3 3、PLCPLCPLCPLC分类及型号选择？分类及型号选择？分类及型号选择？分类及型号选择？一、一、PLCPLC的硬件构成的硬件构成整体结构的PLC 各部分装在同一机壳内。模块式结构的PLC各部件独立封装，称为模块通过机架 和总线连接而成，I/O的能力可按用 户的需要进行扩展和组合输出部件输出部件中央处理单元中央处理单元（CPU）控制器的核心输入部件输入部件（I/O部件）连接现场设备与CPU之间的接口电路电源部件电源部件 为PLC内部电路提供能源存储器存储器 存放用户程序和系统程序。外设接口外设接口 连接编程器，进行编程，联网等功能。整体式PLC：电源、CPU中央处理系统、I/O接口都集成在一个机壳内。如西门子S7-200系列。CPUCPU（基本单元）（基本单元）+扩展模块扩展模块 标准模块式结构化PLC：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLC应用系统。如：西门子S7-300、S7-400系列。PS(电源模块)CPU IM(接口模块)SM:DISM:DOSM:AISM:AO CP:-点-到-点-PROFIBUS-工业以太网 PLCPLCPLCPLC中常采用的中常采用的中常采用的中常采用的CPUCPUCPUCPU有三类有三类有三类有三类：通用型微处理器（如通用型微处理器（如通用型微处理器（如通用型微处理器（如Z8086Z8086Z8086Z8086、80186801868018680186、80286802868028680286等）等）等）等）单片机型微处理器（单片机型微处理器（单片机型微处理器（单片机型微处理器（MCS-51 MCS-96MCS-51 MCS-96MCS-51 MCS-96MCS-51 MCS-96等）等）等）等）位片式微处理器位片式微处理器位片式微处理器位片式微处理器(如如如如AMD2900AMD2900AMD2900AMD2900等等等等)小型小型小型小型PLCPLC:8:8位通用微处理器和单片微处理器，位通用微处理器和单片微处理器，位通用微处理器和单片微处理器，位通用微处理器和单片微处理器，中型中型中型中型PLCPLC：1616位通用微处理器或单片微处理器位通用微处理器或单片微处理器位通用微处理器或单片微处理器位通用微处理器或单片微处理器 大型大型大型大型PLCPLC：采用高速位片式微处理器（：采用高速位片式微处理器（：采用高速位片式微处理器（：采用高速位片式微处理器（3232位）位）位）位）1 1、中央处理单元、中央处理单元、中央处理单元、中央处理单元CPUCPU小型PLC为单单CPUCPU系统系统，中、大型PLC则大多为双双CPUCPU或多或多CPUCPU系统系统。CPUCPU的的的的作作作作用用用用：按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。1）接收并存储编程器或其它外设输入的用户程序或数据2）诊断电源、PLC内部电路故障和编程中的语法错误等3）接收并存储从输入单元（接口）得到现场输入状态或数据4）逐条读取并执行存储器中的用户程序，并将运算结果存入 存储器中5）根据运算结果，更新有关标志位和输出内容，通过输出接 口实现控制、制表打印或数据通讯等功能 存储器的作用存储器的作用：在在PLCPLC中，存储器主要用于存储中，存储器主要用于存储 系统程序、用户程序、工系统程序、用户程序、工系统程序、用户程序、工系统程序、用户程序、工作数据作数据作数据作数据等等等等 存储器的类型存储器的类型：可读可读/写操作的写操作的随机存储器随机存储器随机存储器随机存储器RAMRAM 只读存储器只读存储器只读存储器只读存储器ROMROM、EPROMEPROM和和EEPROMEEPROM2 2、存储器存储器存储器存储器系统程序系统程序系统程序系统程序:系统程序系统程序系统程序系统程序是完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用、管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能。系统程序系统程序系统程序系统程序由PLC的制造厂家编写的，在PLC使用过程中不会变动，它和PLC的硬件组成有关，它关系到PLC的性能。系统程序系统程序系统程序系统程序 由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、或EPROM中，用户不能访问和修改。用户程序用户程序用户程序用户程序:用户程序用户程序用户程序用户程序是用户根据控制对象生产工艺及控制的要求而编制的应用程序。它是由PLC控制对象的要求而定的。为了便于读出、检查和修改，用户程序用户程序用户程序用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池锂电池锂电池锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在EPROM中。现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。工作数据工作数据工作数据工作数据:工作数据工作数据工作数据工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。它们存放在RAM中，以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器工作数据存储器工作数据存储器工作数据存储器中，设有存放输入/输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持保持保持保持数据区数据区数据区数据区。输入输入输入输入/输出接口输出接口输出接口输出接口通常也称I/O I/O I/O I/O 单元或单元或单元或单元或I/O I/O I/O I/O 模块模块模块模块，是PLC与工业生产现场之间的连接通道。PLCPLCPLCPLC输入接口输入接口输入接口输入接口-将将将将PLCPLCPLCPLC外部电路外部电路外部电路外部电路提供的符合提供的符合提供的符合提供的符合PLCPLCPLCPLC输入电输入电输入电输入电路要求的路要求的路要求的路要求的电压信号电压信号电压信号电压信号通过光电耦合电路通过光电耦合电路通过光电耦合电路通过光电耦合电路送至送至送至送至PLCPLCPLCPLC内部电路内部电路内部电路内部电路。PLCPLCPLCPLC输出接口输出接口输出接口输出接口-将内部处理结果送给外部被控制对象将内部处理结果送给外部被控制对象将内部处理结果送给外部被控制对象将内部处理结果送给外部被控制对象以实现控制目的。以实现控制目的。以实现控制目的。以实现控制目的。3、输入输出接口模块输入输出接口模块I/O I/O 接口的作用：接口的作用：接口的作用：接口的作用：电电平平转转换换功功能能：由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信号是标准电平信号。光电隔离和滤波功能光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰能力 通常还有状态指示状态指示，工作状况直观，便于维护 I/O I/O 接口的类型接口的类型接口的类型接口的类型：开关量输入/输出接口 模拟量输入/输出接口输入接口模块电路输入接口模块电路输入接口模块电路输入接口模块电路 输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有 ：（1 1）利用光电耦合器提高抗干扰能力）利用光电耦合器提高抗干扰能力）利用光电耦合器提高抗干扰能力）利用光电耦合器提高抗干扰能力 （2 2）利用滤波电路提高抗干扰能力）利用滤波电路提高抗干扰能力）利用滤波电路提高抗干扰能力）利用滤波电路提高抗干扰能力 输出接口电路输出接口电路输出接口电路输出接口电路 继电器输出接口：继电器输出接口：继电器输出接口：继电器输出接口：响应速度慢、动作频率低，可驱动交流或直流负 载，在输出量变化不频繁时使用。晶体管输出接口：晶体管输出接口：晶体管输出接口：晶体管输出接口：响应速度快、动作频率高，只能用于驱动直流负载，适用于输出量变化快的场合。晶闸管输出接口晶闸管输出接口晶闸管输出接口晶闸管输出接口：响应速度快、动作频率高，只能用于驱动交流负载，适用于输出量变化快的场合。继电器输出接口继电器输出接口晶体管输出接口晶体管输出接口晶闸管输出接口晶闸管输出接口 I/O I/O电路的常见问题电路的常见问题1、当三极管的漏电流值大于1.3mA时，就可能引起PLC输入电路发生误动作。可并联旁路电阻分流。2、应在输出回路串联保险丝，避免负载电流过大，损坏输出元件或电路板 3、晶体管、双向晶闸管型输出端子漏电流和残余电压存在，注意输出电路的电平匹配和误动作。4、感性负载断电时产生很高的反电势，对输出单元电路产生冲击。使用外部抑制电路。I/O扩展接口扩展接口：可编程控制器利用可编程控制器利用可编程控制器利用可编程控制器利用I/OI/O扩展接口使扩展接口使扩展接口使扩展接口使I/OI/O扩展单元扩展单元扩展单元扩展单元与与与与PLCPLC的基本单元实现连接，当基本的基本单元实现连接，当基本的基本单元实现连接，当基本的基本单元实现连接，当基本I/OI/O单元的单元的单元的单元的输入或输出点数不够使用时，可以用输入或输出点数不够使用时，可以用输入或输出点数不够使用时，可以用输入或输出点数不够使用时，可以用I/OI/O扩展单扩展单扩展单扩展单元来元来元来元来扩充开关量扩充开关量扩充开关量扩充开关量I/OI/O点数点数点数点数和增加模拟量的和增加模拟量的和增加模拟量的和增加模拟量的I/OI/O端端端端子子子子.4、外设接口、外设接口 外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成PLCPLC的控制网络。的控制网络。的控制网络。的控制网络。PLCPLC通过通过通过通过PC/PPIPC/PPI电缆或使用电缆或使用电缆或使用电缆或使用MPIMPI卡通过卡通过卡通过卡通过RS-485RS-485接口与计算机连接，可以实现接口与计算机连接，可以实现接口与计算机连接，可以实现接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。编程、监控、连网等功能。编程、监控、连网等功能。编程、监控、连网等功能。5、电源电源 电源单元的作用电源单元的作用电源单元的作用电源单元的作用：把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（直流5伏、正负12伏、24伏），并为外部输入元件（如接近开关）提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLC负载的电源由用户提供。PLC的基本结构的基本结构