第三章可编程序控制器的硬件与工作原理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理,3-1 可编程序控制器的物理结构,一、整体式,CPU,模块，输入输出模块和电源装在一个箱状机壳内。,适用于小型,PC，,它包括基本单元和扩展单元,3.1 PLC,物理结构,第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理,3-1 可编程序控制器的物理结构,二、模块式,由框架和模块组成，模块插在模块插座上，模块插座焊在框架中的总线连接板上。,三、叠装式,第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理,一、中央处理单元,（1）,通用处理器：8086、80286、80386,（2）单片机芯片：8031、8096,（3）,位片式微处理器：,AMD-2900,可编程控制器主要由中央处理单元（,CPU,）、存储器、输入,/,输出单元（,I/O,）、电源和编程器等部分组成,。,32,可编程控制器的组成,三菱,FX2n,系列的微处理器是,16,位的,8096,单片机。,CPU,通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入输出接口电路等相连接。,CPU,的主要功能是：,1,、从存储器中读取指令,2,、执行指令,3,、顺序取指令,4,、处理中断,第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理,32,可编程控制器的组成,存储器是具有记忆功能的半导体电路，用于存储系统程序、用户程序、逻辑变量、系统组态等信息。,PLC,配有系统存储器和用户存储器，系统存储器用于存放系统管理程序，用户存储器用于存放用户设计编辑的应用程序。,常用的存储器有随机存储器,RAM,和只读存储器,ROM,。,随机存储器主要存放用户程序和系统参数。当向,PLC,写入程序时，用户的程序和参数被存放在,RAM,中。当切换到执行方式时，,CPU,从,RAM,中取指令并执行。,二、存储器,(RAM),随机存取存储器,：,可读可写，没有断电保持功能。,(,ROM),只读存储器：只读，不能写。,(,EPROM),可擦除可编程序的只读存储器：非易失性.用紫外线照射芯片上的透镜窗口，可以擦除已写入的内容,写入新内容。,(,EPPROM),可电擦除：它是非易失的,兼有,ROM,的非易失性和,RAM,的随机存取的优点.但价格比较高。,RAM,存放用户程序,ROM,存放管理程序,注意：,当向可编程控制器写入程序时，,PLC,应处于,STOP,状态。,32,可编程控制器的组成,三、输入,/,输出单元,实际生产中的电平是多样的，外部执行机构所需的电平也不同，而,PLC,所处理的信号只能是标准电平，因此通过输入,/,输出单元实现这些信号电平的转换。,PLC,的输入,/,输出单元实际上是,PLC,与被控对象之间传送信号的接口部件。,（,1,）输入接口电路 为防止各种干扰信号和高电压信号进入,PLC,，现场输入接口电路一般由,RC,滤波器消除输入端的抖动和外部噪声干扰，由光电耦合器（由发光二极管和光电三极管组成）进行隔离。,（,2,）输出接口电路,PLC,的输出有三种形式：继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。第二章中已对其作了讲解，此处不再赘述。,注意,为了避免受瞬间大电流的作用而损坏，可采取的以下保护措施,是在输入、输出的公共端接熔断器；,是采用保护电路，对于直流感性负载应在负载两端并联续流二极管，续流二极管的额定电压应大于电源电压的,2-3,倍，如果接的是交流感性负载，则应在其两端并联阻容吸收回路。,直流感性负载,交流感性负载,L,N,四、电源,PLC,的电源一般采用交流,220V,市电，电源部件将交流电转换为,PLC,工作所需的直流电，使,PLC,正常工作。小型,PLC,将电源和,CPU,等单元合为一体，中、大型,PLC,有专用的电源模块。部分,PLC,的电源提供,24V,直流输出，用于对外部的传感器供电，最大输出电流约为,500mA,。,五、编程器,编程器是,PLC,最重要的外围设备。利用编程器可将用户程序送入,PLC,的存储器，可用编程器检查、修改、调试程序，还可监控程序的运行及,PLC,的工作状态。小型,PLC,常用简易型便携式编程器或手持式编程器。利用个人计算机，添加适当的硬件接口电缆和编程软件也可以对,PLC,编程，同时后者还可以直接显示梯形图、读出程序、写入程序、监控程序运行等。,(,本部分第五节将作详细介绍）,第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理,3-3,I/O,模块,一、模块的外部接线方式,COM,X0,X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,汇点式,第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理,3-3,I/O,模块,一、模块的外部接线方式,COM1,Y0,Y1,COM2,Y2,Y3,分组式,第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理,3-3,I/O,模块,一、模块的外部接线方式,YO,COM0,Y1,COM1,Y2,COM2,Y3,COM3,分割式,PLC,外围电路设计,注意事项：,1,、,PLC,的输入接线一般要求所有开关、按钮均为常开状态。它的常闭触点可以通过软件的程序来反映。,2在接输入端电路时，首先必须搞清楚该,PLC,的输入模块是靠内部电源供电还是外部电源供电。如果是用外部电源供电则需串接外部电源。,3,、输出模块的额定输出电流、电压必须大于负载所要求的电流和电压。如果负载实际电流较大，输出模块无法直接驱动。在安排负载的接线时，还应考虑在同一个公共端所属输出点的数量，同时接通输出负载的电流之和必须小于公共端所允许通过的电流值。,4,、在汇点式和分割式中，根据,COM,端子的共用情况可以分为若干组，每组可以分别使用各自的不同类型的电源。如果几组使用同一类型的电源，可将它们的公共点串接起来，再连到电源上。,第三章 可编程序控制器的硬件与工作原理,3-4 可编程序控制器的工作原理,按钮,选择开关,限位开关,电源,接触器,电磁阀,指示灯,电源,输入模块,输出模块,CPU,模块,可编程序控制器,编程器,（PLC,基本结构）,3-4 可编程序控制器的工作原理,PLC,等效电路,PLC,内部控制电路,输入电路,输出电路,输入电路作用：,收集被控设备的信息或操作指令,输出电路作用：,输入电路作用：,驱动外部负载,PLC,内部控制电路作用,对从输入中得到的信息进行运算、处理，并输出,3-4 可编程序控制器的工作原理,一、,PLC,的工作状态：,运行状态(,RUN):,输入处理,执行程序,输出处理,内部处理,通讯处理,停止状态(,STOP):,内部处理,通讯处理,3-4 可编程序控制器的工作原理,二、,PLC,的工作特点,输入信号集中批量处理,输出信号集中批量处理,程序集中执行,PLC,循环扫描的工作方式说明,PLC,是“串行”工作的，这和继电接触控制系统“并行”工作有本质的区别。,PLC,的串行工作方式克服了继电接触控制系统中触点竞争和时序失配的问题高可靠性原因之一,三、,PLC,的工作过程,循环扫描方式工作.,三个阶段：,输入采样;程序执行;输出刷新阶段.,注意,:,PLC,采用循环扫描的工作方式，在程序执行阶段，输入的变化不会影响输入映像寄存器的内容，输出映像区的输出信号要等到执行程序结束后才会被送到输出寄存器。因此，改变全部的输入、输出状态需要一个扫描周期，即输入、输出的状态要保持一个扫描周期。,3-4 可编程序控制器的工作原理,T,=,公共部分扫描时间,+外设扫描时间,+用户程序执行时间,+,I0,扫描时间,四、,PLC,的扫描周期,T,=输入延迟时间,+扫描周期,+输出延迟时间,+输出时间,PLC,的,I0,响应时间,控制程序的各个模块均被执行一次所需要的时间称为,PLC,的,扫描周期,。扫描周期是,PLC,的一个重要技术指标，它反映出,PLC,的处理速度。,3.5,编程器与数据存储单元,（一）、专用编程器,1、简易编程器:,功能：输入和编辑指令表程序,特点:体积很小 价格便宜,2、图形编程器,功能：直接生成和编辑梯形图程序,特点:价格高 操作比较麻烦,3-5 编程器与数据存储单元,（二）、个人计算机程序开发系统,-（基于,Windows,的,PC,编辑软件）,Ex.,RSLogix,500、CX-Programmer,简介,功能：。编制 修改,PLC,的梯形图程序,。监视系统运行 打印 采集和分析数据,。适时彩色图形操作器和文字处理器,。对工业现场和系统仿真,。网络管理器和网络工作站,特点：可以利用现有的计算机软件和网络资源,功能强大,3-5 编程器与数据存储单元,（,三）数据存取单元和人机界面,-,Touchscreen,3-5 编程器与数据存储单元,（,三）数据存取单元人机界面,-,Touchscreen,3-5 编程器与数据存储单元,Pro-face/,GpPro,，OMRON,的,NT,系列等,