2016电器与PLC控制技术（主编张万忠、刘明芹 化工第二版）知识点归纳：第五章 可编程控制器的结构和工作原理.docVIP

第5章 可编程控制器的结构和工作原理 5.2可编程控制器的资源与编程语言 PLC 都提供了各种类型的继电器，一般都称为“软继电器”，以供系统软件设计中编 程使用。常用的有输入继电器、输出继电器、内部继电器(分为通用和专用两种)、定时器、计数器、数据寄存器(分为通用和专用等类型)等。这些编程用的继电器的工作线圈没有工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题。其触点没有数量限制，没有机械磨损和电蚀等问题。在不同的指令操作下，其工作状态可以无记忆，也可以有记忆，还可以作脉冲数字元件使用。 1. 输入继电器 PLC的输入继电器是接受外部开关信号的窗口。PLC 内部与输入端子连接的输入继电 器是用光电耦合器隔离的电子继电器，编号与接线端子编号一致 2．输出继电器 PLC 的输出继电器是向外部负载输出信号的窗口，也是通过光电耦合器隔离后接外部 负载的。 3. 内部继电器 PLC中有很多内部继电器，其线圈与输出继电器一样，由PLC 内各软元件的触点驱动。 4. 定时器 PLC 中的定时器根据时钟脉冲的累积计时。当所计时间达到设定值时，其输出触点动 作。 5. 计数器 PLC中的计数器一般是16 位减法计数器，都有两个输入，一个用于计数，一个用于复 位。每 6. 数据寄存器 数据寄存器不能使用线圈或触点，而是以字存储单元的形式使用，用于存放各种数据。 5.2.2可编程控制器的编程语言 国际电工委员会制订的5 种标准编程语言，其中PLC厂商提供的编程语言通常有三种，梯形图（LAD）、指令表(STL)、顺序功能图(SFC)。 1.梯形图 梯形图语言是PLC 中应用程序设计的一种标准语言，也是在实际设计中最常用的一种语言。因与继电器电路很相似，具有直观易懂的特点，很容易被熟悉继电器控制的电气人员所掌握，特别适合于数字逻辑控制，但不适于编写控制功能复杂的大型程序。梯形图是一种图形化的编程语言，沿用了传统的电气控制原理图中的继电器触点、线圈、串联和并联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。在程序中，最左边是主信号流，信号流总是从左向右流动的。梯形图由触点、线圈和指令框等构成。触点代表逻辑输入条件，线圈代表逻辑运算结果，指令框用来表示定时器、计数器或数学运算等功能指令。梯形图中的触点只有常开和常闭两种，触点可以是PLC 外部开关连接的输入继电器的触点，也可以是PLC 内部继电器的触点或内部定时器、计数器等的触点。梯形图中的触点可以任意串、并联，但线圈只能并联，不能串联。内部继电器、定时器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能作为中间结果供CPU 内部使用。PLC 是按循环扫描的方式处理控制任务，沿梯形图先后顺序执行。在同一扫描周期中的结果存储在输出状态暂存器中，所以输出点的值在用户程序中可以当作条件使用。 2.指令表 指令表是一种类似于计算机汇编语言的一种文本编程语言，即用特定的助记符来表示 某种逻辑运算关系。一般由多条语句组成一个程序段。指令表适合于经验丰富的程序员使 用，可以实现某些梯形图不易实现的功能。一条典型指令往往由两部分组成，一部分是由几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能，称为助记符，另一部分为操作数或是操作数的地址。 3.顺序功能图 顺序功能图也是一种图形化的编程语言，用来编写顺序控制的程序(如机械手控制程序)。在进行程序设计时，工艺过程被划分为若干个顺序出现的步，每步中包括控制输出的动作，从一步到另一步的转换由转换条件来控制，特别适合于生产制造过程。4. 功能块图 功能块图使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑，一些复杂的功能用指 令框表示，适合于有数字电路基础的编程人员使用。功能块图采用类似于数字电路中逻辑 门的形式来表示逻辑运算关系。一般一个运算框表示一个功能。运算框的左侧为逻辑运算 的输入变量，右侧为输出变量。输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框用“导线” 连在一起。 5.3可编程控制器的工作原理及运行方式 PLC的工作方式是循环扫描。 5.3.1可编程控制器的工作过程 PLC的运行状态与运行框图 第一部分是上电处理。 第二部分是扫描过程。 第三部分是出错处理。 PLC 扫描工作的第一步是输入采样阶段，通过输入接口把所有输入端的信号状态读入缓冲区，即刷新输入信号的原有状态。第二步程序执行阶段，根据本周期输入信号的状态和上周期输出信号的状态，对用户程序逐条进行运算处理，将结果送到输出缓冲区。第三阶段输出刷行阶段，将输出缓冲区各输出点的状态通过输出接口电路全部送到PLC的输出端子。PLC 周期性地循环执行上述3 个步骤，这种工作方式称为循环扫描的工作方式。每一次循环的时间称为一个扫描周期。一个扫描周期中除了执行指令外，还有I/O 刷新、故障诊断和通信等操作，如图5