*1〔結(jié)構(gòu)與工作原理〕可編程序控制器2023/7/1可編程序控制器的分類〔一〕按I∕O點數(shù)容量分類1．小型機2．中型機3．大型機〔二〕按結(jié)構(gòu)形式分1．整體式結(jié)構(gòu)2．組合式結(jié)構(gòu)2PLC的結(jié)構(gòu)與工作原理2023/7/11．整體式結(jié)構(gòu)整體式PLC組成示意圖2023/7/12．組合式結(jié)構(gòu)組合式PLC組成示意圖*52.1PLC的根本結(jié)構(gòu)、中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入／輸出部件〔I／0單元〕、電源、外部設備2.2PLC的工作原理、掃描技術、PLC的I/O響應時間2.3.PLC的I/O系統(tǒng)*62.1、PLC的根本結(jié)構(gòu)中央處理單元數(shù)據(jù)存儲器輸出接口地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線編程接口燈光指示電磁閥門接觸器電源輸入接口模擬量輸入行程開關繼電器接點各種開關程序存儲器警報器電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)*7*82.1、PLC的根本結(jié)構(gòu)中央處理單元（CPU）用戶文件寄存器電源模擬量輸入行程開關繼電器接點各種開關燈光指示電磁閥門接觸器警報器電機系統(tǒng)程序存儲器用戶程序存儲器輸入映象區(qū)X輸出映象區(qū)Y輸出鎖存器輸出驅(qū)動接口電路輸入接口電路通訊模塊TC系統(tǒng)軟設備A0A1MDVZ上位機、編程器、打印機*9、中央處理單元(CPU)——PLC的控制中樞1、CPU的工作方式(1)當PLC投入運行之前，——編程狀態(tài)自診處理：——檢查PLC自身的硬件和用戶軟件通訊處理：——編程或通訊能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，更新編程器的顯示內(nèi)容；PLC經(jīng)通訊模塊與智能模塊通訊——人機界面單元；PLC與上位機進行通訊——PC*10(2)當PLC投入運行時——運行狀態(tài)首先輸入掃描它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入設備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入輸入映象區(qū)，其次執(zhí)行用戶程序〔用戶程序掃描〕讀取指令——從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，指令譯碼——經(jīng)過指令譯碼器譯碼，執(zhí)行指令——按照指令的規(guī)定執(zhí)行相應的邏輯或算術運算，存結(jié)果——將運算的結(jié)果存入輸出映象區(qū)或軟設備區(qū)內(nèi)。如此循環(huán)逐條讀取指令、指令譯碼、執(zhí)行指令、存結(jié)果，直到END指令為止，即所有的用戶程序執(zhí)行完畢，最后輸出掃描將輸出映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出鎖存器，再經(jīng)輸出驅(qū)動電路驅(qū)動現(xiàn)場設備，如此循環(huán)運行掃描，直到PLC停止運行。*11開始自診處理通信處理輸入掃描用戶程序掃描輸出掃描STOPRUN

PLC的工作方式:是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式，每一次掃描所用的時間稱為掃描周期。CPU從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復始地重復上述循環(huán)掃描工作的。*12

PLC的掃描工作方式

包括五個階斷：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。掃描周期：PLC完成一次掃描過程所需的時間。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關*132、PLC的CPU開展(1)可編程邏輯器件——早期的PLC早期的PLC中央處理單元沒有微處理器，以準計算機的形式出現(xiàn)；(2)微處理器——中期PLC以后開始使用微處理器通用微處理器：8086、80286、80386單片機芯片：8031、8096位片式微處理器：AMD-2900(3)專用邏輯處理器——近期的PLC軟件硬件化(4)雙CPU構(gòu)成的冗余系統(tǒng)三CPU構(gòu)成的表決系統(tǒng)*142.1.2.存儲器RAM：存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào)試的程序。ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。1、PLC常用的存儲器類型〔1〕RAM

這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。〔2〕EPROM這是一種可擦除的只讀存儲器。在斷電情況下，存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容)?！?〕EEPROM這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進行修改。*152、PLC存儲空間的分配PLC存儲器系統(tǒng)存儲器系統(tǒng)程序存儲器用戶存儲器系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器系統(tǒng)I/O映象區(qū)系統(tǒng)軟設備區(qū)監(jiān)控程序管理程序功能子程序系統(tǒng)診斷子程序命令解釋程序用戶程序存儲器文件存放器模擬量I/O映象區(qū)開關量I/O映象區(qū)和硬件一起決定PLC的性能相當于操作系統(tǒng)和BIOS開關量輸出映象區(qū)Yn—n為八進制開關量輸入映象區(qū)Xn—n為八進制模擬量輸出映象區(qū)Dn模擬量輸入映象區(qū)Dn邏輯線圈———Mn數(shù)據(jù)寄存器——Dn計數(shù)器————Cn變址寄存器——VnZn—n為八進制整數(shù)累加器————An計時器———Tn其余n為十進制整數(shù)*161〕開關量輸入映象區(qū)(輸入繼電器)用來存放開關量輸入端的狀態(tài)的存儲單元；每個開關量占1位每位又叫一個輸入線圈；——輸入點注意：用戶程序只能使用〔讀取〕其觸點，而不能驅(qū)動其線圈開關量輸入映象區(qū)的總位數(shù)，就是PLC允許的最大開關量輸入點數(shù)編址方法：Xn——n八進制整數(shù)每個開關量輸入端的狀態(tài)，在開關量輸入映象區(qū)中都有唯一的一位〔線圈〕的狀態(tài)與之相對應；注意：對應時刻和對應關系對應時刻：輸入掃描或掃描含該輸入端的立即刷新指令時對應關系：PLC中有兩類“觸點〞：常開觸點和常閉觸點。符號分別為：圖解*17對應關系：XnXn接通、閉合斷開輸入端Xn閉合開關量輸入映象區(qū)中相應的位Xn相應的輸入線圈Xn常開觸點用戶梯形圖程序中該輸入線圈的觸點常閉觸點斷開XnXn斷開接通、閉合置“1”吸合、接通、得電斷開、掉電、失電清“0”輸入掃描或立即刷新指令掃描到其觸點時所接的外設(輸入設備)“閉合〞狀態(tài)“斷開〞狀態(tài)*18輸入映象區(qū)XnCOM輸入映象區(qū)Xn輸入端子PLC171615141312111076543210X1X0Xn01(END)Y0X0Y0X1梯形圖*192〕開關量輸出映象區(qū)(輸出繼電器〕用來存放開關量輸出端的狀態(tài)的存儲單元；每個開關量占1位其中每位也叫一個輸出線圈；注意：用戶程序既能使用(讀取)其觸點，也能驅(qū)動(寫)其線圈開關量輸出映象區(qū)的總位數(shù)，就是PLC允許的最大開關量輸出點數(shù)編址方法：Yn——n八進制整數(shù)每個開關量輸出端的狀態(tài)，在開關量輸出映象區(qū)中都有唯一的一位〔線圈〕的狀態(tài)與之相對應；注意：對應時刻和對應關系對應時刻：輸出掃描或掃描含該輸出端的立即刷新指令時對應關系：

常開觸點、常閉觸點和線圈符號分別為：*20對應關系：所接的外設(輸出設備)梯形圖中輸出線圈Yn的控制線路的邏輯運算結(jié)果常閉觸點Yn斷開Yn接通閉合常開觸點輸出掃描或立即刷新指令掃描到其線圈時輸出端Yn〔常開〕Yn接通閉合閉合動作不動作斷開Yn斷開“1〞“0〞開關量輸出映象區(qū)中相應的位Yn相應的輸出線圈Yn置“1”吸合、接通、得電斷開、掉電、失電清“0”掃描到其觸點時*21輸出映象區(qū)YnCOM輸入映象區(qū)Xn輸入端子PLC171615141312111076543210X1X0Xn01(END)Y0X0Y0X1梯形圖Y1X1Y0Y1Y0Yn171615141312111076543210輸出映象區(qū)YnCOM輸出端子11*223〕模擬量輸入映象區(qū)用來存放模擬量輸入端的數(shù)據(jù)的存儲單元；每個模擬量輸入端的數(shù)據(jù)占用存儲單元的一個字(16位)；用戶只能讀取其中的數(shù)據(jù)，而不能寫入數(shù)據(jù)；模擬量輸入映象區(qū)存儲單元的總數(shù)，就是PLC允許的最大模擬量輸入點數(shù)每個模擬量輸入端的數(shù)據(jù)，在模擬量輸入映象區(qū)中都有相應的存儲單元的數(shù)據(jù)與之相對應；注意：對應時刻： 輸入掃描*234〕模擬量輸出映象區(qū)用來存放模擬量輸出端的數(shù)據(jù)的存儲單元；每個模擬量輸出端的數(shù)據(jù)占用存儲單元的一個字(16位)；用戶即能讀取其中的數(shù)據(jù)，也能寫入數(shù)據(jù)；模擬量輸出映象區(qū)存儲單元的總數(shù)，就是PLC允許的最大模擬量輸出點數(shù)每個模擬量輸出端的數(shù)據(jù)，在模擬量輸出映象區(qū)中都有相應的存儲單元的數(shù)據(jù)與之相對應；注意：對應時刻： 輸出掃描*245〕邏輯線圈M

(中間繼電器)(輔助繼電器)和Y一樣，每個M占用系統(tǒng)RAM中的一個位(bit)不同的是M不能驅(qū)動外部設備；每個位又叫一個輔助線圈；注意：用戶程序既能使用(讀取)其觸點，也能驅(qū)動(寫)其線圈編址方法：Mn——n十進制整數(shù)每個M的狀態(tài)，在軟設備區(qū)中都有唯一的一位〔線圈〕的狀態(tài)與之相對應；注意：對應時刻和對應關系

常開觸點、常閉觸點和線圈符號分別為：*25注意：對應時刻和對應關系當PLC投入運行以后，掃描到某梯形圖時，如果其控制線路邏輯運算的結(jié)果使該M斷開，那么存儲單元中與其相對應的位被置"0"，用戶程序中地址為該M的常開觸點均"斷開"，其常閉觸點均"閉合";如果邏輯運算的結(jié)果使該M接通，那么存儲單元中與其相對應的位被置"1"，用戶程序中地址為該M的常開觸點均"閉合"，其常閉觸點均"斷開"。*26由于M占用的系統(tǒng)RAM存儲區(qū)的存儲單元分為具有失電保持和無失電保持二種，PLC的M分為具有失電保持M和無失電保持(普通)M二種具有失電保持M的狀態(tài)在PLC停止運行后仍得以保存。PLC再次上電投入運行時，具有失電保持M的狀態(tài)是斷電以前的，這點在使用時要予以注意。另外，不同的PLC還提供數(shù)量不等的特殊M，這些特殊M各自都具有特定的功能，一般分為以下二類:*27①一類線圈特殊特殊M的線圈的通或斷狀態(tài)直接由系統(tǒng)程序決定。在編制用戶程序時，用戶不得使用這些線圈，在編制用戶程序時，而只能使用其觸點。例如，F(xiàn)X系列PLC中的M8000就屬于這類特殊M。當PLC投入運行后，M8000始終被接通。在運行過程中，其常開觸點始終"閉合"，其常閉觸點始終"斷開"。用戶在編制用戶程序時，可以根據(jù)不同的需要，使用M8000的常開觸點或常閉觸點。當PLC投入運行后*28②另一類觸點特殊特殊M的觸點被系統(tǒng)程序作特殊功能使用。其線圈通或斷的狀態(tài)須由用戶編制的邏輯控制線路來確定。當該特殊M被接通時，表示某一特定功能成立;當該特殊M斷開時，表示某一特定功能不起作用。例如:FX系列PLC中9個M8050~M8058的功能是分別屏蔽與其個位上的數(shù)(0~8)相對應的6個外部中斷I00X~I50X和3個內(nèi)部定時中斷I6XX~I8XX。*296〕數(shù)據(jù)存放器D與模擬量I/O一樣，每個數(shù)據(jù)存放器占用系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中的一個字(16bits),數(shù)據(jù)存放器供用戶存放數(shù)據(jù)之用。編址方法：Dn——n十進制整數(shù)數(shù)據(jù)存放器也分為具有失電保持D和無失電保持D。前者在PLC停止運行時，其數(shù)據(jù)仍被保存。另外，不同的PLC還提供數(shù)量不等的特殊D，這些特殊D內(nèi)的數(shù)據(jù)都具有特定的含義，一般分為以下二類:*30①數(shù)據(jù)特殊：當PLC投入運行以后，一類特殊數(shù)據(jù)存放器內(nèi)的數(shù)據(jù)直接由系統(tǒng)程序?qū)懭搿Ｔ诰幹朴脩舫绦驎r，用戶不得將它們作為目的操作數(shù)使用，而只能作為源操作數(shù)使用例如:FX系列PLC中的特殊數(shù)據(jù)存放器D8061~D8067專門用于存放PLC中的出錯代碼，用戶只能讀取它的數(shù)據(jù)，從而了解PLC的故障原因，但是不能改寫它的內(nèi)容。*316〕數(shù)據(jù)存放器D②功能特殊：特殊D的數(shù)據(jù)必須由用戶編制的梯形圖來寫入。在編制用戶程序時，用戶不得將它們作為源操作數(shù)使用，而只能夠作為目的操作數(shù)使用。例如:FX系列PLC中的特殊數(shù)據(jù)存放器D8039內(nèi)的數(shù)據(jù)代表恒定掃描周期的長短，該數(shù)據(jù)必須由掃描用戶編制的梯形圖來寫入。當特殊邏輯線圈M8039被接通時，PLC就自動將特殊數(shù)據(jù)存放器D8039內(nèi)的數(shù)據(jù)作為恒定掃描周期的值循環(huán)掃描用戶程序。*327〕計時器T編址方法：Tn——n十進制整數(shù)PLC內(nèi)部的計時器一般由軟件構(gòu)成，它們占用系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中的一局部。二個16位的存儲單元和三個位計時器線圈也分為二種:普通計時器和具有失電保持計時器。后者的當前值在PLC斷電時被保存。當PLC再次上電投入運行后，它將在原先當前值的根底上繼續(xù)計時。一個計時器邏輯線圈一般占用二個16位的存儲單元，一個用于存放設定值，是具有失電保持的存儲單元;一個用于存放當前值，根據(jù)二種計時器線圈的不同需要分別采用具有失電保持和無失電保持的存儲單元。采用同一地址編碼——由不同指令來區(qū)別*33每個計時器還占用三個位(bit)。第一個為復位位,假設該位為“1〞，那么復位起作用，將當前值清零，將計時器線圈狀態(tài)位置“0〞；假設該位為〞0“，那么復位不起作用。第二個位為計時位，假設該位為0，那么表示計時條件不滿足，該計時器不進行計時;假設該位為“1〞，那么表示對該計時器進行計時，即在掃描END梯形圖時，刷新其當前計時值。第三個位為計時器線圈狀態(tài)位，假設該位為"0"，那么表示計時時間未到，計時器線圈斷開;假設該位為“1〞，那么表示計時時間到，計時器線圈接通。相關觸點動作：TnTn接通斷開PLC中的定時器〔T〕相當于繼電器控制系統(tǒng)中的通電型時間繼電器。它可以提供無限對常開常閉延時觸點。定時器中有一個設定值存放器〔一個字長〕，一個當前值存放器〔一個字長〕和一個用來存儲其輸出觸點的映象存放器〔一個二進制位〕，這三個量使用同一地址編號。但使用場合不一樣，意義也不同。FX2N系列中定時器時可分為通用定時器、積算定時器二種。它們是通過對一定周期的時鐘脈沖的進行累計而實現(xiàn)定時的，時鐘脈沖有周期為1ms、10ms、100ms三種，當所計數(shù)到達設定值時觸點動作。設定值可用常數(shù)K或數(shù)據(jù)存放器D的內(nèi)容來設置。1．通用定時器通用定時器的特點是不具備斷電的保持功能，即當輸入電路斷開或停電時定時器復位。通用定時器有100ms和10ms通用定時器兩種?！?〕100ms通用定時器〔T0～T199〕

共200點，其中T192～T199為子程序和中斷效勞程序?qū)Ｓ枚〞r器。這類定時器是對100ms時鐘累積計數(shù)，設定值為1～32767，所以其定時范圍為0.1～3276.7s?！?〕10ms通用定時器〔T200～T245〕

共46點。這類定時器是對10ms時鐘累積計數(shù)，設定值為1～32767，所以其定時范圍為0.01～327.67s。2．積算定時器積算定時器具有計數(shù)累積的功能。在定時過程中如果斷電或定時器線圈OFF，積算定時器將保持當前的計數(shù)值〔當前值〕，通電或定時器線圈ON后繼續(xù)累積，即其當前值具有保持功能，只有將積算定時器復位，當前值才變?yōu)??！?〕1ms積算定時器〔T246～T249〕

共4點，是對1ms時鐘脈沖進行累積計數(shù)的，定時的時間范圍為0.001～32.767s?！?〕100ms積算定時器〔T250～T255〕共6點，是對100ms時鐘脈沖進行累積計數(shù)的定時的時間范圍為0.1～3276.7s。如以下圖，當X0接通時，T253當前值計數(shù)數(shù)器開始累積100ms的時鐘脈沖的個數(shù)。當X0經(jīng)t0后斷開，而T253尚未計數(shù)到設定值K345，其計數(shù)的當前值保存。當X0再次接通，T253從保存的當前值開始繼續(xù)累積，經(jīng)過t1時間，當前值到達K345時，定時器的觸點動作。累積的時間為t0+t1=0.1×345=34.5s。當復位輸入X1接通時，定時器才復位，當前值變?yōu)?，觸點也跟隨復位。*398〕計數(shù)器C編址方法：Cn——n十進制整數(shù)占用存儲單元的情況根本上與計時器邏輯線圈的相同。只是計數(shù)器的計數(shù)位的情況與計時器的計時位的不同，它需要占用二個位(bit)，計數(shù)位1，用于存放上次掃描時該計數(shù)器線圈的控制線路邏輯運算結(jié)果計數(shù)位2，用于存放本次掃描時該計數(shù)器線圈的控制線路邏輯運算結(jié)果假設計數(shù)位1和計數(shù)位2均為"0"或"1"狀態(tài)或者計數(shù)位1為"1"、計數(shù)位2為"0"狀態(tài)，那么表示計數(shù)條件不滿足，該計數(shù)器不進行計數(shù);假設計數(shù)位1為“0〞、計數(shù)位2為〞1“狀態(tài)，那么表示計數(shù)條件滿足，對該計數(shù)器進行計數(shù)。假設該計數(shù)器為遞加計數(shù)器，那么將其當前計數(shù)值加1，假設該計數(shù)器為遞減計數(shù)器，那么將其當前計數(shù)值減1。為了能使PLC的CPU能區(qū)分計數(shù)控制線路的邏輯運算結(jié)果是否發(fā)生變化，就要求該計數(shù)控制線路的控制信號持續(xù)的時間至少大于等于一個掃描周期。1．內(nèi)部計數(shù)器內(nèi)部計數(shù)器是在執(zhí)行掃描操作時對內(nèi)部信號〔如X、Y、M、S、T等〕進行計數(shù)。內(nèi)部輸入信號的接通和斷開時間應比PLC的掃描周期稍長?！?〕16位增計數(shù)器〔C0～C199〕

共200點，其中C0～C99為通用型，C100～C199共100點為斷電保持型〔斷電保持型即斷電后能保持當前值待通電后繼續(xù)計數(shù)〕。這類計數(shù)器為遞加計數(shù)，應用前先對其設置一設定值，當輸入信號〔上升沿〕個數(shù)累加到設定值時，計數(shù)器動作，其常開觸點閉合、常閉觸點斷開。計數(shù)器的設定值為1～32767〔16位二進制〕，設定值除了用常數(shù)K設定外，還可間接通過指定數(shù)據(jù)存放器設定。如以下圖，X10為復位信號，當X10為ON時C0復位。X11是計數(shù)輸入，每當X11接通一次計數(shù)器當前值增加1〔注意X10斷開，計數(shù)器不會復位〕。當計數(shù)器計數(shù)當前值為設定值10時，計數(shù)器C0的輸出觸點動作，Y0被接通。此后既使輸入X11再接通，計數(shù)器的當前值也保持不變。當復位輸入X10接通時，執(zhí)行RST復位指令，計數(shù)器復位，輸出觸點也復位，Y0被斷開?！?〕32位增/減計數(shù)器〔C200～C234〕

共有35點32位加/減計數(shù)器，其中C200～C219〔共20點〕為通用型，C220～C234〔共15點〕為斷電保持型。這類計數(shù)器與16位增計數(shù)器除位數(shù)不同外，還在于它能通過控制實現(xiàn)加/減雙向計數(shù)。設定值范圍均為-214783648～-+214783647〔32位〕。C200～C234是增計數(shù)還是減計數(shù)，分別由特殊輔助繼電器M8200～M8234設定。對應的特殊輔助繼電器被置為ON時為減計數(shù)，置為OFF時為增計數(shù)。計數(shù)器的設定值與16位計數(shù)器一樣，可直接用常數(shù)K或間接用數(shù)據(jù)存放器D的內(nèi)容作為設定值。在間接設定時，要用編號緊連在一起的兩個數(shù)據(jù)計數(shù)器。如以下圖，X10用來控制M8200，X10閉合時為減計數(shù)方式。X12為計數(shù)輸入，C200的設定值為5〔可正、可負〕。設C200置為增計數(shù)方式〔M8200為OFF〕，當X12計數(shù)輸入累加由4→5時，計數(shù)器的輸出觸點動作。當前值大于5時計數(shù)器仍為ON狀態(tài)。只有當前值由5→4時，計數(shù)器才變?yōu)镺FF。只要當前值小于4，那么輸出那么保持為OFF狀態(tài)。復位輸入X11接通時，計數(shù)器的當前值為0，輸出觸點也隨之復位。*44另外，有的PLC的系統(tǒng)RAM存儲區(qū)還為變址存放器、累加器等提供存儲單元。FX系列PLC的系統(tǒng)RAM存儲區(qū)分別為變址存放器V和Z提供存儲單元。A2A和A3A系列PLC的系統(tǒng)RAM存儲區(qū)為變址存放器V1~V6、Z1~Z6和累加器A0、A1提供存儲單元。*459〕用戶程序存儲區(qū)用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的PLC，其存儲容量各不相同一般來說，小型PLC的存儲容量小，隨著PLC的機型增大，其存儲容量也增大。小型PLC的存儲容量固定不變，即便是中型PLC，當其CPU一旦選定，其存儲容量也隨之而固定不變；而近期的PLC，即便是小型PLC，其存儲容量也可以根據(jù)用戶的需要加以改變。大型PLC的存儲容量高達幾百K*46小型PLC的用戶程序存儲區(qū)一般只能存放用梯形圖語言編制的用戶程序，但是，近期的中、大型PLC的用戶程序存儲區(qū)除了能存放用梯形圖語言編制的用戶程序以外，還能存放用計算機語言編制的用戶程序。另外，近期的小、中、大型PLC的用戶程序存儲區(qū)還包括文件存放器(FiIeRegjsters)，這些文件存放器內(nèi)的數(shù)據(jù)只能在編制用戶程序時將其寫入。當PLC投入運行時，只能對其進行讀操作，而不能對其進行寫操作。*47

輸入、輸出接口：是CPU連接工業(yè)現(xiàn)場設備的橋梁。采用光電隔離，實現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。、輸入／輸出部件〔I／0單元〕CPU：標準電平弱電數(shù)字量外部設備：開關量、模擬量不同電壓等級的交流、直流量高速、低速信號遠程、本地信號輸入/輸出接口PLC廠家為用戶提供各種類型的I/O接口電路。*48直流開關量輸入接口電路光耦的作用:電氣隔離電平轉(zhuǎn)換開關量輸入接口：將工業(yè)現(xiàn)場的開關量信號轉(zhuǎn)變成CPU能接受的標準邏輯電平.直流開關量輸入接口交流開關量輸入接口內(nèi)部直流電源外部提供交流電源，內(nèi)部有整流，再經(jīng)上述電路。發(fā)光二極管光電耦合器外部開關量器件無源觸點：按鈕、繼電器觸點、行程開關等。有源傳感器的集電極開路晶體管等。*49通常有干接觸、直流輸入、交流輸入三種形式。干接觸式由內(nèi)部的直流電源供電，小型PLC的直流輸入電路也由內(nèi)部的直流電源供電，交流輸入必須外加電源。PLC的的輸入接口電路*50交流輸入接口電路*51交直流輸入接口電路*52繼電器輸出方式R：輸出接口由繼電器構(gòu)成。晶體管輸出方式T：輸出接口由晶體管構(gòu)成。晶閘管輸出方式S：輸出接口由晶閘管構(gòu)成。輸出方式開關量輸出接口：通過該接口實現(xiàn)CPU對外部設備的驅(qū)動控制(圖)繼電器輸出型接口電路適于大功率、低速、交、直流負載適合于小功率、高速、直流負載適合于大功率、高速、交流負載負載電源由外部提供外部負載接觸器線圈、指示燈、電磁閥線圈等*53繼電器輸出〔2〕輸出接口電路：均采用模塊式。繼電器形式：PLC輸出映像區(qū)電路輸出驅(qū)動電路JYCOM+-交流電源或直流電源*54PLC的輸出形式有三種：繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。PLC的輸出接口電路繼電器輸出晶體管輸出晶閘管輸出*55

PLC輸出點與負載的實際連接示意圖

四個輸出點公用一個COM四個輸出點公用一個COM四個輸出點公用一個COM*56

2.1.4電源PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的可靠的電源，系統(tǒng)還是無法正常工作，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。不管是小型PLC還是中、大型PLC所采用的電源，其性能都一樣，均能對PLC內(nèi)部的所有器件提供一個穩(wěn)定可靠的直流電源。電源以其輸入類型有：交流電源，為交流AC85V~240V，直流電源，為直流電壓，常用的為DC24V。*57、底板或機架：大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。外部設備是PLC系統(tǒng)不可分割的一局部，它有四大類編程設備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。監(jiān)控設備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。存儲設備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不喪失，如EPROM、EEPROM寫入器等。輸入輸出設備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機等。、PLC的外部設備*58編程設備PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR手持式的編程器編程器：是PLC的主要外設。用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試、檢查和監(jiān)視。便攜式：本身不帶CPU，只能聯(lián)機編程。體積小、重量輕、便于生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)試。CRT智能式：帶有顯示屏的圖形編程器，有CPU，可聯(lián)機編程也可脫機編程，可用多種語言編程。通用微機作為編程器：個人電腦，配上廠家提供的編程軟件和通訊線。有效利用資源。*59、PLC的通信聯(lián)網(wǎng)PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機一樣具有RS-232/422以及現(xiàn)場總線接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。PLC之間的通訊網(wǎng)絡是各廠家專用的，PLC與計算機之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標準總線，并向標準通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機型的PLC之間、PLC與計算機之間可以方便地進行通訊與聯(lián)網(wǎng)。了解了PLC的根本結(jié)構(gòu)，在購置程控器時就有了一個根本配置的概念，做到既經(jīng)濟又合理，盡可能發(fā)揮PLC所提供的最正確功能。*602.2PLC的工作原理最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的：〔1〕繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點〔包括其常開或常閉觸點〕在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。〔2〕PLC的CPU那么采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。*61、掃描技術當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期T。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。*62PLC的I/O響應時間為了增強PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個開關量輸入端都采用光電隔離等技術。為了能實現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機的運行方式〔掃描技術〕。以上兩個主要原因，使得PLC的I/O響應比一般微型計算機構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)慢一些，其響應時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期。I/O響應時間:指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關輸出端信號的改變所需的時間。*63*64〔1〕輸入采樣階段在輸入采樣階段，——輸入掃描階段PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入輸入映象區(qū)中的相應的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，輸入映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，那么該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。*65〔2〕用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，——用戶程序掃描PLC的CPU總是按由上而下的順序依次地掃描用戶的每一條梯形圖。在掃描每一條梯形圖時，總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，掃描線圈或功能指令刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在輸出映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令即在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而輸出映象區(qū)或軟設備在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，*66〔2〕用戶程序執(zhí)行階段輸出點和軟設備的觸點的狀態(tài)或數(shù)據(jù)與其在用戶程序中的位置有關，排在上面的梯形圖，其被刷新的軟設備線圈或輸出線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)會對排在其下面的但凡用到這些線圈的觸點或數(shù)據(jù)的梯形圖在本次掃描周期就起作用;相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的軟設備線圈或輸出線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的但凡用到這些線圈的觸點或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用。*67舉例這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果完全一樣，但在PLC中執(zhí)行的過程卻不一樣。程序1只用一次掃描周期，就可完成對M4的刷新；程序2要用四次掃描周期，才能完成對M4的刷新。*68在實際應用中注意：同樣的假設干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。