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可编程控制器 罗华富 PLC的基本结构与工作原理 2.1 PLC的基本结构 2.2工作原理 PLC的构成 PLC由硬件和软件两部分构成 硬件包括： CPU 存储器 I/O接口 通信/扩展接口 电源 电源分两部分： PLC工作电源 用户程序保存电源 有的用高性能电池，有的用超级电容 编程工具 用于PLC程序输入，PLC的程序输入方式有两种：一是手持式编程器输入程序，一是借助于计算机编程软件输入程序 扩展设备 包括扩展单元和其它特殊功能模块 软件包括 系统管理软件 用户程序 西门子PLC外形图 CPU的作用 接收、存储由编程工具输入的用户程序和数据，并可通过显示器显示出程序的内容和存储地址。 检查、校验用户程序。对正在输入的用户程序进行检查，发现语法错误立即报警，并停止输入；在程序运行过程中若发现错误，则立即报警或停止程序的执行。 接收、调用现场信息。将接收到现场输入的数据保存起来，在需要读数据的时候将其调出、并送到需要该数据的地方。 执行用户程序。当PLC进入运行状态后，CPU根据用户程序存放的先后顺序，逐条读取、解释和执行程序，完成用户程序中规定的各种操作，并将程序执行的结果送至输出端，以驱动PLC的外部负载。 故障诊断。诊断电源、PLC内部电路的故障，根据故障或错误的类型，通过显示器显示出相应的信息，以提示用户及时排除故障或纠正错误。 存储器的种类与作用 存储器一般包括以下三部分： 系统程序存储器。系统程序是厂家根据其选用的CPU的指令系统编写的，它决定了PLC的功能。系统程序存储器是只读存储器，其内容包括监视程序、管理程序、命令解释程序、系统诊断程序等，由制造商固化在EPROM或ROM中，用户不能更改其内容。 用户程序存储器。根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序，它存放在随机存储器RAM中。根据生产过程或工艺的要求，用户程序经常需要改动，所以用户程序存储器可读可写。一般要用后备电池（即电池）进行掉电保护，以防掉电时丢失程序。PLC断电时，用户程序存储在EEPROM中，或由高性能电池支持在RAM中。目前较先进的PLC等采用可随时读写的快闪存储器作为用户程序存储器。快闪存储器不需后备电池，掉电时数据也不会丢失。 工作数据存储器。用来存储工作数据的区域叫工作数据区，它也存放在随机存储器RAM中。包括I/O映像区、其它元件存储区（如各种线圈、数据存储区、定时器、计数器等）。这些数据是经常变化、经常存取的，所以这种存储器也是可读可写的。” PLC的输入方式与电路 输入方式 直流输入 交流输入 直流输入电路 一般采用直流输入 输出接口将主机处理过的结果通过输出电路驱动输出设备（如：指示灯、电磁阀、接触器等）。 PLC的输出方式与电路 输出方式 继电器输出 晶体管输出 晶闸管输出 继电器输出电路 PLC的扫描周期与工作过程 数据读取（接收输入信号） 执行程序 通信处理 自诊自检 输出刷新（驱动外部负载） 中断处理 立即I/O处理 2.2.3 PLC的CPU的工作方式 1. CPU的工作方式 CPU前面板上用两个发光二极管显示当前工作方式，绿色指示灯亮，表示为运行状态，红色指示灯亮，表示为停止状态，在标有SF指示灯亮时表示系统故障，PLC停止工作。 （1）STOP（停止） （2）RUN（运行） 2. 改变工作方式的方法 （1）用工作方式开关改变工作方式。 工作方式开关有3个挡位：STOP、TERM（Terminal）、RUN。 1把方式开关切到STOP位，可以停止程序的执行。 2把方式开关切到RUN位，可以起动程序的执行。 3把方式开切到TERM（暂态）或RUN位，允许STEP7- Micro/WIN32软件设置CPU工作状态。 如果工作方式开关设为STOP或TERM，电源上电时，CPU自动进入STOP工作状态。设置为RUN时，电源上电时，CPU自动进入RUN工作状态。 （2）用编程软件改变工作方式。 把方式开关切换到TERM（暂态），可以使用STEP 7-Micro/WIN32编程软件设置工作方式。 （3）在程序中用指令改变工作方式。 在程序中插入一个STOP指令，CPU可由RUN方式进入STOP工作方式。 思考与练习题 跳转到第一页 * 跳转到第一页 * 2.1、PLC的基本结构 主机（CPU和存储器） 输入/输出接口 I/O扩展接口 编程器 外部设备接口 电源 可编程控制器硬件系统：可编程控制器系统由输入部分、运算控制部分和输出部分组成。 输入部分：将被控对象各种开关信息和操作台上的操作命令转换成可编程控制器的标准输入信号，然后送到PLC的输入端点。 运算控制部分（CPU）