第2章可编程序控制器的结构和工作原理一 第2章可编程序控制器的结构和工作原 2.1可编程序控制器的组成与基本结构 2.2可编程序控制器的工作过程与工作原理 2.3可编程序控制器的编程语言和程序结构 BACK
第2章 可编程序控制器的结构和工作原理 第2章 可编程序控制器的结构和工作原理 2.1 可编程序控制器的组成与基本结构 2.2 可编程序控制器的工作过程与工作原理 2.3 可编程序控制器的编程语言和程序结构
第2章可编程序控制器的猪构和工作原理 2.1可编程序控制器的组成与基本结构 PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，是 在程序控制器、1位微处理机控制器和微机控制器的基础上发展 起来的新型控制器。从广义上讲，PLC是一种计算机系统，只 不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入/输出 接口，具有更适用于控制要求的编程语言，具有更适应于工业 环境的抗干扰性能。因此，PLC是一种工业控制用的专用计算 机，它的实际组成与一般微型计算机系统基本相同，也是由硬 和软件系统两大部分组成
第2章 可编程序控制器的结构和工作原理 2.1 可编程序控制器的组成与基本结构 PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，是 在程序控制器、1位微处理机控制器和微机控制器的基础上发展 起来的新型控制器。从广义上讲，PLC是一种计算机系统，只 不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入/输出 接口，具有更适用于控制要求的编程语言，具有更适应于工业 环境的抗干扰性能。因此，PLC是一种工业控制用的专用计算 机，它的实际组成与一般微型计算机系统基本相同，也是由硬 件系统和软件系统两大部分组成
第？章可编程序控制器的结构和工作原理 2.1.1可编程序控制器的硬件系统 PLC的硬件系统由主机系统、输入/输出扩展环节及外部设 1.主机系统 主机 电源 用 微处理器(CPU) 输 设 输入单元 输 运算器 出 控制器 元 编程器 存储器 盒式磁带机 外设 I/O IO 打印机 EPROM Ram 扩展 (系统程序（用户程序 扩展 DM写入器 接口 接口 接口 图形监控系统 C或上位计算机 图2.1PLC结构示意图
第2章 可编程序控制器的结构和工作原理 2.1.1 可编程序控制器的硬件系统 PLC的硬件系统由主机系统、输入/输出扩展环节及外部设备组成。 1. 主机系统 图2.1 PLC结构示意图 主 机 电 源 微处理器(CPU) 运算器 控制器 输 入 单 元 存储器 EPROM (系统程序) RAM (用户程序) 外 设 I/O 接 口 I/O 扩 展 接 口 用 户 输 入 设 备 输 出 单 元 用 户 输 出 设 备 I/O 扩 展 接 口 PLC或上位计算机 图形监控系统 EPROM写入器 打印机 盒式磁带机 编程器 外部设备
第2章可编程序控制器的结构和工作原理 (I)微处理器单元(Central Processing Unit,CPU)。CP PLC的核心部分，它包括微处理器和控制接口电路。微处理罗 PLC的运算控制中心，由它实现逻辑运算，协调控制系统内部 部分的工作。它的运行是按照系统程序所赋予的任务进行的。 CPU的具体作用如下： ①接受、存储用户程序。 ②按扫描方式接收来自输入单元的数据和各状态信息，并 存入相应的数据存储区。 ③执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑处理 产生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作。 D 响应外部设备的请求
第2章 可编程序控制器的结构和工作原理 (1) 微处理器单元(Central Processing Unit，CPU)。CPU是 PLC的核心部分，它包括微处理器和控制接口电路。微处理器是 PLC的运算控制中心，由它实现逻辑运算，协调控制系统内部各 部分的工作。它的运行是按照系统程序所赋予的任务进行的。 CPU的具体作用如下： ① 接受、存储用户程序。 ② 按扫描方式接收来自输入单元的数据和各状态信息，并 存入相应的数据存储区。 ③ 执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑处理， 产生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作。 ④ 响应外部设备的请求
第2章可编程序控制器的结构和工作原理 PLC常用的微处理器主要有通用微处理器、单片机或 型位片式微处理器。通用微处理器按其处理数据的位数可分榜 4位、8位、16位和32位等。PLC大多用8位和16位微处理器。到 片机是将微处理器、部分存储器、部分输入/输出接口以及连 接它们的控制接口电路等集成在一块芯片上的处理器，具有高 集成度、高可靠性、高功能、高速度、低成本等优点。 控制接口电路是微处理器与主机内部其他单元进行联系的 部件，主要有数据缓冲、单元选择、信号匹配、中断管理等功 能。微处理器通过它来实现与各个单元之间的可靠的信息交换 和最佳的时序配合
第2章 可编程序控制器的结构和工作原理 PLC常用的微处理器主要有通用微处理器、单片机或双极 型位片式微处理器。通用微处理器按其处理数据的位数可分为 4位、8位、16位和32位等。PLC大多用8位和16位微处理器。单 片机是将微处理器、部分存储器、部分输入／输出接口以及连 接它们的控制接口电路等集成在一块芯片上的处理器，具有高 集成度、高可靠性、高功能、高速度、低成本等优点。 控制接口电路是微处理器与主机内部其他单元进行联系的 部件，主要有数据缓冲、单元选择、信号匹配、中断管理等功 能。微处理器通过它来实现与各个单元之间的可靠的信息交换 和最佳的时序配合
第2章可编程序控制器的结构和工作原理 (2)存储器。存储器是PLC存放系统程序、用户程序和 数据的单元。它包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器( 只读存储器(ROM)在使用过程中只能取出不能存储，而随机衫 取存储器(RAM)在使用过程中能随时取出和存储。只读存储器 (ROM)按照其编程方式不同，可分为ROM、PROM、EPROM和 EEPROM等。 ROM又称掩膜只读存储器，它存储的内容在其制造过程中 确定，不允许再改变；PROM是可编程只读存储器，它的存储内 容是由用户用编程器一次性写入的，不能再改变；EPROM是可 擦除可编程只读存储器，它的存储内容也是由用户用编程器写 入的，但是可以在紫外线灯的照射下擦除，因此，它允许反复 多次地擦除和写入；EEPROM是电擦除可编程只读存储器，它 由用户写入，在写入新的内容时，原来存储的内容 除，它允许反复多次写入
第2章 可编程序控制器的结构和工作原理 (2) 存储器。存储器是PLC存放系统程序、用户程序和运行 数据的单元。它包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。 只读存储器(ROM)在使用过程中只能取出不能存储，而随机存 取存储器(RAM)在使用过程中能随时取出和存储。只读存储器 (ROM)按照其编程方式不同，可分为ROM、PROM、EPROM和 EEPROM等。 ROM又称掩膜只读存储器，它存储的内容在其制造过程中 确定，不允许再改变；PROM是可编程只读存储器，它的存储内 容是由用户用编程器一次性写入的，不能再改变；EPROM是可 擦除可编程只读存储器，它的存储内容也是由用户用编程器写 入的，但是可以在紫外线灯的照射下擦除，因此，它允许反复 多次地擦除和写入；EEPROM是电擦除可编程只读存储器，它 的存储内容由用户写入，在写入新的内容时，原来存储的内容 会自动清除，它允许反复多次写入
第2章可编程序控制器的结构和工作原理 只读存储器(ROM①是非挥发性的，即在断电状态下仍熊 所存储的内容，因此它被用作PLC的系统存储器，存放生产 编制的系统管理程序。用户逻辑解释程序和标准程序模块等幽 系统程序，系统程序对用户来说是透明的，不能被用户随意改变， 它也常被生产企业存储在PROM或EPROM内，安装在PLC中 供给用户。 随机存取存储器(RAM)有两种类型：静态RAM(SRAM)和动 态RAM(DRAM)。SRAM是用D型触发器来存储写入的内容的， 除非写入新的内容或电源关断，它存储的内容可以保持不变； DRAM是用电容来存储写入的内容的，由于电容要放电，为了维 羽容不变，必须对它重复进行读出和写入操作，即要有 路配合使用
第2章 可编程序控制器的结构和工作原理 只读存储器(ROM)是非挥发性的，即在断电状态下仍能保持 所存储的内容，因此它被用作PLC的系统存储器，存放生产企业 编制的系统管理程序。用户逻辑解释程序和标准程序模块等组成 系统程序，系统程序对用户来说是透明的，不能被用户随意改变， 它也常被生产企业存储在PROM或EPROM内，安装在PLC中一起 供给用户。 随机存取存储器(RAM)有两种类型：静态RAM(SRAM)和动 态RAM(DRAM)。SRAM是用D型触发器来存储写入的内容的， 除非写入新的内容或电源关断，它存储的内容可以保持不变； DRAM是用电容来存储写入的内容的，由于电容要放电，为了维 持写入的内容不变，必须对它重复进行读出和写入操作，即要有 刷新电路配合使用
第2章可编程序控制器的猪构和工作原理 随机存取存储器(RAM)是一种挥发性的器件，即当供 源关掉后，其存储的内容会丢失，因此在实际使用中，通常海 其配备掉电保护电路，当正常电源关断后，由备用电池为它供 电，保护其存储的内容不丢失。随机存取存储器(RAM①在PLC 中用作用户程序的存储器和数据的存储器。用户程序存储器存 放的是用户编制的应用程序。为了调试和修改的方便，总是先 把用户程序存放在随机存取存储器(RAM)中，经过运行、考核、 修改、完善、达到设计要求后，再把它固化到EPROM中，替代 RAM使用。数据存储器存储的内容是PLC运行过程中产生的各 种数据。由于这些数据是不断变化的，因此用随机存取存储器 组成数据存储器
第2章 可编程序控制器的结构和工作原理 随机存取存储器(RAM)是一种挥发性的器件，即当供电电 源关掉后，其存储的内容会丢失，因此在实际使用中，通常为 其配备掉电保护电路，当正常电源关断后，由备用电池为它供 电，保护其存储的内容不丢失。随机存取存储器(RAM)在PLC 中用作用户程序的存储器和数据的存储器。用户程序存储器存 放的是用户编制的应用程序。为了调试和修改的方便，总是先 把用户程序存放在随机存取存储器(RAM)中，经过运行、考核、 修改、完善、达到设计要求后，再把它固化到EPROM中，替代 RAM使用。数据存储器存储的内容是PLC运行过程中产生的各 种数据。由于这些数据是不断变化的，因此用随机存取存储器 (RAM)来组成数据存储器
第2章可编程序控制器的结构和工作原理 (3)输入/输出模块单元。PLC的对外功能主要是通过各 口模块的外接线，实现对工业设备和生产过程的检测与控制 过各种输入输出接口模块，PLC既可检测到所需的过程信息亏 可将处理结果传送给外部过程，驱动各种执行机构，实现工业型 产过程的控制。通过输入模块单元，PLC能够得到生产过程的各 种参数；通过输出模块单元，PLC能够把运算处理的结果送至工 业过程现场的执行机构实现控制。实际生产中的信号电平多种多 样，外部执行机构所需电流也是多种多样，而PLC的CPU所处理 的只能是标准电平，由于输入/输出模块单元与工业过程现场的 各种信号直接相连，这就要求它有很好的信号适应能力和抗干扎 性能。因此，在输入/输出模块单元中，一般均配有电子变换、 光論婴型阻容滤波等电路，以实现外部现场的各种信号与系线 信号的匹配和信号的正确传递，PLC正是通过了这种接 信号电平的转换
第2章 可编程序控制器的结构和工作原理 (3) 输入/输出模块单元。PLC的对外功能主要是通过各类接 口模块的外接线，实现对工业设备和生产过程的检测与控制。通 过各种输入/输出接口模块，PLC既可检测到所需的过程信息，又 可将处理结果传送给外部过程，驱动各种执行机构，实现工业生 产过程的控制。通过输入模块单元，PLC能够得到生产过程的各 种参数；通过输出模块单元，PLC能够把运算处理的结果送至工 业过程现场的执行机构实现控制。实际生产中的信号电平多种多 样，外部执行机构所需电流也是多种多样，而PLC的CPU所处理 的只能是标准电平，由于输入/输出模块单元与工业过程现场的 各种信号直接相连，这就要求它有很好的信号适应能力和抗干扰 性能。因此，在输入/输出模块单元中，一般均配有电子变换、 光耦合器和阻容滤波等电路，以实现外部现场的各种信号与系统 内部统一信号的匹配和信号的正确传递，PLC正是通过了这种接 口实现了信号电平的转换
第2章可编程序挖制器的猪挡和工作原理。 为适应工业过程现场对不同输入/输出信号的匹配要求 PLC配置了各种类型的输入/输出模块单元。其中常用的有以区 几种类型： ①开关量输入单元：它的作用是把现场各种开关信号变成 PLC内部处理的标准信号。开关量输入单元按照输入端的电源类 型不同，分为直流输入单元和交流输入单元，分别如图2.2和图 2.3所示
第2章 可编程序控制器的结构和工作原理 为适应工业过程现场对不同输入/输出信号的匹配要求， PLC配置了各种类型的输入/输出模块单元。其中常用的有以下 几种类型： ① 开关量输入单元：它的作用是把现场各种开关信号变成 PLC内部处理的标准信号。开关量输入单元按照输入端的电源类 型不同，分为直流输入单元和交流输入单元，分别如图2.2和图 2.3所示