第1章 可编程控制器的概述.ppt

第1章 可编程控制器的概述 本章要点 可编程控制器的产生、特点、分类与发展 可编程控制器的定义和基本含义 可编程控制器的基本组成及各部分的作用 可编程控制器的工作原理 可编程控制器的技术指标 1.1 可编程控制器的产生 用户角度提出新一代控制器应具备以下十大条件 （1）编程简单，可在现场修改程序； （2）维护方便，更好是插件式； （3）可靠性高于继电器控制柜； （4）体积小于继电器控制柜； （5）可将数据直接送入管理计算机； （6）在成本上可与继电器控制柜竞争； （7）输入可以是交流115V（即用美国的电网电压）； （8）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀； （9）在扩展时，原有系统只需要很小的变更； （10）用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。 ： 1.2 可编程控制器的定义 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。他采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。” 1.3 可编程控制器的基本组成 1.3.1 控制组件 可编程控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。 1. CPU单元 :CPU是可编程控制器的控制中枢，相当于人的大脑。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成 2. 存储器 :可编程控制器的存储器由只读存储器ROM、随机存储器RAM和可电擦写的存储器EEPROM三大部分构成，主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据. 3. I/O单元及I/O扩展接口 （1）I/O单元:可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。根据输入单元形式的不同，可分为基本I/O单元、扩展I/O单元两大类 （2）I/O扩展接口 ：可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元与PLC的基本单元实现连接，当基本I/O单元的输入或输出点数不够使用时，可以用I/O扩展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子 4. 外设接口 外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。 5. 电源 电源单元的作用是把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（直流5伏、正负12伏、24伏），并为外部输入元件（如接近开关）提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLC负载的电源由用户提供。 1.3.2 输入输出接口电路 输入接口电路如图所示， 输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有 （1）利用光电耦合器提高抗干扰能力 （2）利用滤波电路提高抗干扰能力 2. 输出接口电路 （1）小型继电器输出形式，如图所示 2）大功率晶体管或场效应管输出形式，如图所示 （3）双向晶闸管输出形式，如图所示 3. I/O电路的常见问题 1、当该电流值大于1.3mA时，就可能引起PLC输入电路发生误动作。 2、应在输出回路串联保险丝，避免负载电流过大，会损坏输出元件或电路板 3、晶体管、双向晶闸管型输出端子漏电流和残余电压的存在 4、感性负载断电时产生很高的反电势 1.3.3 编程器 编程器是PLC的重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态 常见的给PLC编程的装置有手持式编程器和计算机编程方式 1.4 可编程控制器的工作原理及主要技术指标 1.4.1 可编程控制器的工作原理 PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的 扫描周期主要可分为 （1）读输入阶段 每次扫描周期的开始，先读取输入点的当前值，然后写到输入映像寄存器区域。 （2）执行程序阶段。 用户程序执行阶段，PLC按照梯形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描， （3）处理通信请求阶段 （4）执行CPU自诊断测试阶段。 （5）写输出阶段 1.4.2 可编程控制器主要技术指标 1. 输入/输出点数 可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的PLC大小的一个重要的参数。 2. 存储容量 PLC的存储器由系统程序存储器，用户程序存储器和数据存储