第2章 PLC的基本组成和工作原理幻灯片.pptVIP

可编程控制器的应用技术 郑刚 第2章 PLC的基本组成和工作原理 §2.1 PLC的基本组成 §2.2 PLC的工作原理 PLC执行程序的过程 PLC I/O处理示意图 I／0继电器区： I／0区的寄存器可直接与PLC外部的输入、输出端子传递信息，具有“继电器”的功能，有自己的“线圈”和“触点”。故常称为“I／0继电器区”。 内部通用继电器区：只能在PLC内部使用，其作用与中间继电器相似，在程序控制中可存放中间变量。 数据寄存器区 ：只能按字使用，不能按位使用。一般只用来存放各种数据。 特殊继电器、寄存器区 ：被系统内部占用，专门用于某些特殊目的，一般不能由用户任意占用。 系统寄存器区：用来存放各种重要信息和参数。通过用户程序，不能读取和修改系统寄存器的内容。 §2.3 PLC的编程语言 四、PLC的分类 （一）按硬件的结构类型分类 PLC的发展很快，不同厂商生产的PLC也各有各的优势，型号也各不相同。 1.一体化整体式 一个箱体就是一个完整的PLC。结构紧凑、体积小、成本低、安装方便。但输入输出点数固定。 2.结构化模块式 每个工作单元都是一个独立的模块，都插在母板上。系统构成灵活、扩展和维护方便。 （二）按应用规模分类 1.小型PLC PLC的I/O点数在128点以下，一般为整体式结构。主要用于开关量逻辑控制。 2.中型PLC PLC的I/O点数在256~1024点之间，一般为模块化结构，具有数据处理功能。 3.大型PLC PLC的I/O点数在1024点以上，一般为模块化结构。 （三）按功能分类 1.低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机系统。 2.中档PLC 具有低档PLC功能外，具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PID控制等功能。 3.高档PLC 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。 一、PLC的工作过程 可编程控制器整个工作过程可分为三部分： 1.上电处理 可编程控制器上电后对 PLC 系统进行一次初始化工作，包括硬件初始化， I/O 模块配置运行方式检查，停电保持范围设定及其他初始化处理等。 2.扫描过程 可编程控制器上电处理完成以后进入扫描工作过程。先完成输入处理，其次完成与其他外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新。当 CPU 处于 STOP 方式时，转入执行自诊断检查。当 CPU 处于 RUN 方式时，还要完成用户程序的执行和输出处理，再转入执行自诊断检查。 3.出错处理 PLC 每扫描一次，执行一次自诊断检查，确定 PLC 自身的动作是否正常，如 CPU 、电池电压、程序存储器、 I/O 、通信等是否异常或出错，如检查出异常时， CPU 面板上的 LED 及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时， CPU 被强制为 STOP 方式，所有的扫描停止。 二、PLC的工作方式 可编程控制器和计算机都是基于分时处理的原则进行工作的，即串行工作模式。 可编程控制器和计算机的工作方式又有很大的不同： 计算机：中断处理或等待命令的工作方式。 可编程控制器：循环扫描的工作方式。 PLC采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式，这个过程可分为输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段，整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。 输入端子 输入锁存器 输入状态寄存器 输出锁存器 输出状态寄存器 输出端子 程序执行 读 读 写 输入采样 程序执行 输出刷新 由于每一个扫描周期只进行一次I／0刷新，故使系统存在输入、输出滞后现象。这对于一般的开关量控制系统不但不会造成影响，反而可以增强系统的抗干扰能力。但对于控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，就需要精心编制程序，必要时采用一些特殊功能，以减少因扫描周期造成的响应滞后。 扫描周期的长短主要取决于程序的长短。 程序执行： PLC的CPU从第一条指令开始，按先左后右、先上后下的步序逐句扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，周而复始不断循环。 PLC扫描工作方式的特点 ★ 集中采样： 在一个扫描周期中，对输入状态的采样只在输入处理阶段进行。当PLC进入程序处理阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才对输入状态进行重新采样。 ★集中输出：