文档介绍：第 6 章
可编程控制器
第 6 章可编程控制器
可编程控制器的结构和工作方式
可编程控制器的程序编制
* 应用举例
第 6 章可编程控制器
由于继电接触器控制系统机械触点多、接线复杂、可靠性低、通用性差,因此已不能满足现代化生产过程复杂多变的控制要求。
可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心,综合了计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种工业控制器。专门用于工业现场的自动控制装置。
PLC 具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单以及功耗低、体积小、重量轻等优点。但它存储容量小,价格高。
本章只为初学者提供 PLC 基础知识,重点是基本工作原理以及简单程序编制方法。
可编程控制器的结构和工作方式 可编程控制器的结构及各部分的作用
可编程控制器的结构及各部分的作用
PLC 一般由主机、输入/输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。
PLC 可看作一个系统,外部的各种开关信号或模拟信号均为输入量,它们经输入接口寄存到 PLC 内部的数据存储器中,而后按用户程序要求进行逻辑运算和数据处理,最后以输出变量的形式送到输出接口,从而控制输出设备。
PLC 硬件系统结构图
电源
I/O扩展接口
I/O扩展单元
CPU
存储器
用户程序
系统程序
输入设备
输出设备
输出接口
外部设备接口
输入接口
编程器
打印机
磁带机
计算机
扫描仪
电磁阀
电磁线圈
指示灯
按钮
行程开关
触点
主机
PLC
数据
主机部分包括中央处理器(CPU)、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。
CPU 是 PLC 的核心,主要用来运行用户程序,监控输入/输出接口状态。
PLC 内部存储器
系统程序存储器
用户程序及数据存储器
系统程序存储器,主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。用户不得更改。
用户程序及数据存储器,主要存放用户编制的应用程序输入输出变量及各种暂存数据和中间结果。
(I/O)接口
(I/O)接口是 PLC 与输入/输出设备连接的部件。一般采用光电耦合电路,以减少电磁干扰。
PLC 电源是指为 CPU、存储器、I/O 接口等内部电子电路所配置的开关稳压电源。
编程器是 PLC 重要的外部设备,用于手持编程。
输入/输出扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与主机连接在一起。
外部设备接口将外部设备与主机相连,以完成相应操作。
可编程控制器的工作方式
扫描周期的长短视用户程序的指令条数及执行一条指令所需时间而定,一般不超过 100 ms。
PLC 采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作。其工作过程分为输入取样、程序执行和输出刷新三个阶段,并进行周期循环。示意图如下:
输入状态寄存器
输出接口
输出状态寄存器
输入接口
程序执行
程序执行
输入取样
输出刷新
一个扫描周期
读
读
写
输入端子
输出端子
可编程控制器的主要技术指标
指 PLC 的外部输入和输出端子数。通常小型机有几十点,
中型机有几百个点,而大型机超过千点。
在 PLC 中,程序指令按“步”存储,一“步”占用一个地址单元,一条指令有的往往不止一“步”。一个地址单元一般占两个字节。
指扫描 1000 步用户程序所需的时间,以 ms /千步为单位。
有时也用扫描一步指令的时间计,如s/步。
PLC 具有基本指令和高级指令,指令的种类和数量越多,
其软件功能越强。
可编程控制器的主要技术指标
编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用“字”寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等,其种类和数量的多少是衡量 PLC 硬件功能强弱的一个指标。
PLC 内部“继电器”是存储器的存储单元。当写入该单元逻辑状态为 1 时,则表示相应“继电器”的线圈接通,其动合触点闭合,动断触点断开。所以 PLC 内部这些“继电器”称为“软”继电器。