《船舶机舱自动化》_2-3 可编程序控制器的硬件基础.pptxVIP

一、可编程序控制器的结构与工作原理

;1.可编程序控制器的结构

中央处理单元（CPU）

CPU是PLC的核心部件，由大规模或超大规模的集成电路微处理芯片构成。

主要完成逻辑或算术运算任务。

早期的CPU处理器内核是8位的，目前已发展到32位。

每个PLC至少有一个CPU。

趋势：采用了多CPU芯片的并行处理方式。

（编程及监控的CPU，执行用户程序的CPU）;电源

为PLC内部各模块的集成电路提供工作电源。

一般不提供给外围的输入输出电路。（个别厂家的PLC也可以给输入电路提供24V的工作电源)

PLC电源的交流输入端一般都有脉冲吸收电路，交流输入电压范围比较宽，抗干扰能力强。

有些PLC还配有大容量电容作为数据后备，停电可以保持50小时。

;外部设备

PLC的外部设备主要包括：编程器、文本显示器、操作面板、人机界面、打印机等。

编程器是最基本的设备，在使用、维护、管理PLC时都需要用到编程器。

编程器分为两种：手持编程器和微机编程界面。

手持编程器----适合在生产现场使用，但是由于体积较小，所能显示的信息量有限；

微机编程界面----通过PLC的通讯口与计算机相连，在编程软件界面下，实现程序的上载、下载以及在线编程。;输入接口单元

对输入信号进行滤波、隔离、电平转换等。

把输入信号的逻辑值传递到可编程序控制器内部。

输出接口单元

把用户程序的逻辑运算结果输出到PLC外部。

具有隔离PLC内部电路和外部执行元件的作用.

具有功率放大的作用。;存储单元

PLC的存储芯片包括：

RAM（随机存取存储器，断电后数据会丢失）

EEPROM（电可擦只读存储器，断电后数据不会丢失）

中大型PLC则采用大容量的MMC(多媒体存储卡，断电后数据不会丢失)。

存储单元一部分是给系统用的，另外一部分是给用户使用的。;⑴系统程序存储区

存放着相当于微型计算机操作系统的系统程序。（包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。）

由制造厂商将其固化在EEPROM中。

不对用户开放。

其内容也不可更改。

⑵系统数据??储区

操作系统与用户程序之间交换信息的一个特殊存储区域。

采用RAM存储芯片。;操作系统在管理、监控系统以及执行程序时的一些执行结果、故障状态，通常就存放在该区域。

用户程序可以访问该区域。

⑶用户程序存储区

存放用户编写的程序，可以进行读写操作。

大多数PLC采用EEPROM的存储芯片

随PLC型号的不同，该区域的空间大小也不同

用户在使用时只需要注意所编写的程序不要超过全部存储空间的大小即可;⑷用户数据存储区

供系统和用户共同使用，主要用来存储输入输出状态、计数、计时、全局变量、局部变量等。

可以进行读写操作。

采用RAM存储芯片，

可采用后备电池进行数据保护。

;2.可编程序控制器的工作原理

PLC采用循环扫描工作方式。

一个扫描周期分为三个阶段：输入采样、用户程序执行和输出刷新。

PLC以一定的扫描速度重复执行扫描周期。;输入采样

PLC依次读入所有物理输入点的状态，并将其存入用户程序存储区中的专用区域――I/O区。

输入采样结束后，随即转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在后两个阶段中，即使外围输入状态发生变化，I/O区相应单元的状态也不会改变。

如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证该输入能被读入。;用户程序执行

PLC按由上而下、由左至右的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

将运算的最终输出结果送至用户程序存储区中的I/O区，但没有送至实际的物理输出点，那是输出刷新阶段的所要做的工作。

输出刷新

PLC按照I/O区对应的状态刷新至所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。;可编程序控制器的等效电路

;可编程控制器在输入／输出处理方面遵循以下几点：

①输入过程映象寄存器的数据，取决于本扫描周期的第一阶段“输入采样”时输入端子上当时的实际物理状态。且一直维持到下个周期的输入采样阶段。

②输出过程映象寄存器的数据，由输出指令决定。

③输出锁存器的数据，由上个扫描周期的第三阶段“输出刷新”时输出过程映象寄存器的数据确定。

④输出端子板上的输出端的状态，由输出锁存器确定。;二、可编程序控制器的硬件

1.可编程序控制器的接口电路