PLC的基本組成及工作原理

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1、第6章PLC的基本組成及工作原理6.1PLC的基本組成6.2PLC的基本工作原理6.3PLC的編程語言6.1PLC的基本組成1)CPU模塊微處理器+存儲器2)I/O模塊輸入：開關(guān)量、模擬量輸出：執(zhí)行器（接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)器、調(diào)速）3)編程器編輯用戶程序監(jiān)視PLC狀態(tài)4)電源為系統(tǒng)提供電源6.1PLC的基本組成中央處理單元存儲器數(shù)據(jù)存儲器輸出接口地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線編程單元照明電磁裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)……電源地址總線控制總線輸入接口模擬量輸入行程開關(guān)繼電器接點各種開關(guān)PLC結(jié)構(gòu)示意圖6.1PLC的基本組成1)中央處理單元CPU——PLC的核心與一般計算機(jī)一樣，CPU是可編程

2、控制器的核心，它按系統(tǒng)程序賦予的功能指揮可編程控制器有條不紊地進(jìn)行工作，其主要任務(wù)有：（1）接收、存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲地址。（2）檢查、校驗用戶程序。（3）接收、調(diào)用現(xiàn)場信息。（4）執(zhí)行用戶程序。（5）故障診斷。注意：PLC通常以字而不是以字節(jié)為單位存儲和處理數(shù)據(jù)描述PLC性能的幾個術(shù)語位：二進(jìn)制的一位，僅有1、0數(shù)字：4位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成一個數(shù)字字節(jié)：2個數(shù)字或8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成一個字節(jié)字：兩個字節(jié)構(gòu)成一個字。6.1PLC的基本組成1)中央處理單元CPU——PLC的核心不同型號可編程控制器的CPU芯片是不同的，有的采用通用C

3、PU芯片，如8031、8051、8086、80826等，也有采用廠家自行設(shè)計的專用CPU芯片（如西門子公司的S7-200系列可編程控制器均采用其自行研制的專用芯片），CPU芯片的性能關(guān)系到可編程控制器處理控制信號的能力與速度，CPU位數(shù)越高，系統(tǒng)處理的信息量越大，運算速度也越快。隨著CPU芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器所用的CPU芯片也越來越高檔。6.1PLC的基本組成2)存儲器PLC常用的存儲器主要有PROM、EPROM、E2PROM、RAM等幾種，多數(shù)都直接集成在CPU單元內(nèi)部。雖然大、中、小型PLC的CPU的最大可尋址存儲空間各不相同但是根據(jù)PLC的工作原理，其

4、存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲區(qū)系統(tǒng)RAM存儲區(qū)也稱工作數(shù)據(jù)區(qū)(包括I／O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等)用戶程序存儲區(qū)6.1PLC的基本組成2)存儲器_系統(tǒng)程序存儲區(qū)系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。它包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等。由制造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能夠直接存取。它和硬件一起決定了該PLC的各項性能。6.1PLC的基本組成2)存儲器_系統(tǒng)RAM存儲區(qū)也稱工作數(shù)據(jù)存儲器，指PLC在工作過程中經(jīng)常變化、需要經(jīng)常存取的數(shù)據(jù)，如：參數(shù)測量結(jié)果、運算結(jié)果、設(shè)定值等，這部分?jǐn)?shù)據(jù)一般存放在RAM之中。在

5、工作數(shù)據(jù)區(qū)中開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表，包括I/O映象區(qū)以及各類系統(tǒng)軟設(shè)備存儲區(qū)軟設(shè)備(例如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計時器、計數(shù)器、變址寄存器、累加器等)存儲區(qū)。6.1PLC的基本組成2)存儲器_系統(tǒng)RAM存儲區(qū)由于PLC投入運行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。因此，它需要有一定數(shù)量的存儲單元(RAM)以供存放I/O的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些存儲單元稱作I／0映象區(qū)。一個開關(guān)量I／0占用存儲單元中的一個位(bit)，一個模擬量I/O占用存儲單元中的一個字(16個bit)。開關(guān)量的I／O映象區(qū)模擬量的I/O映象

6、區(qū)6.1PLC的基本組成2)存儲器_系統(tǒng)RAM存儲區(qū)該映象區(qū)中的存儲單元用來存放開關(guān)量I/O。每個開關(guān)量I/O占用存儲單元中的一個位(bit)。連接到PLC開關(guān)量輸入端的每個開關(guān)量輸入在I／O映象區(qū)中都有一個確定的位與之相對應(yīng)。在輸入采樣階段或掃描該開關(guān)量輸入的立即刷新指令時，如果該開關(guān)量輸入端所連接的外設(shè)處于“斷開”狀態(tài)，則I/O映象區(qū)中相對應(yīng)的位被置為“0”；如果該輸入端所聯(lián)接的外設(shè)處于“閉合”狀態(tài)，則I/O映象區(qū)中相對應(yīng)的位被置為“1”。6.1PLC的基本組成2)存儲器_系統(tǒng)RAM存儲區(qū)PLC的每個開關(guān)量輸出在I／O映象區(qū)中都有一個確定的位與之相對應(yīng)。在掃描用戶程

7、序時，根據(jù)該輸出線圈的控制線路的邏輯運算結(jié)果確定I/O映象區(qū)中與之相對應(yīng)的位的狀態(tài)。如果其控制線路的邏輯運算結(jié)果將該位置為“0”，則用戶程序中地址為該輸出線圈的常開觸點均“斷開”，其常閉觸點均“閉合”，在輸出刷新階段或掃描含該輸出的立即刷新指令時，該輸出端斷開，與之相連接的外設(shè)不動作；如果其控制線路的邏輯運算結(jié)果將該位置為“1”，則用戶程序中地址為該輸出線圈的常開觸點均“閉合”，其常閉觸點均“斷開”，在輸出刷新階段或掃描含該輸出的立即刷新指令時，該輸出端閉合，與之相連接的外設(shè)動作。6.1PLC的基本組成2)存儲器_系統(tǒng)RAM存儲區(qū)模擬量I