文档介绍：2017/8/16
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第三节可编程控制器的原理及
技术性能
教学目标
1、了解可编程序控制器与继电器及微型计算机控制系统的区别
2、熟悉PLC的系统配置
3、重点掌握PLC的工作原理
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PLC的基本工作原理
继电器控制装置:
采用硬逻辑并行运行的方式,如果一个继电器的线圈通电或断电,该继电器的所有触点(常开/常闭触点)不论在控制线路的哪个位置,都会立即同时动作。
微机:等待命令的工作方式;
PLC:
循环扫描的工作方式。CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描,如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至遇到结束符后又返回第一条指令,周而复始不断循环,每一个循环称为一个扫描周期。如果一个线圈接通或断开,该线圈的所有触点不会立即动作,必须等扫描到该触点时才会动作。
PLC是以循环扫描的工作方式工作的。每一扫描周期分为三个阶段:输入采样、执行程序、输出刷新。
输入刷新
程序执行
输出刷新
一个扫描周期
输入刷新
PLC的扫描工作过程
可编程控制器在运行工作状态时,执行一次扫描操作所需要的时间称为扫描周期。其典型值为1-100ms。
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要注意的是,只有在输入采样阶段,输入映像寄存器的内容才与输入信号一致,而在输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。
(1)输入采样阶段
在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。在PLC的存储器中,有一个专门存放输入输出信号状态的区域,称为输入映像寄存器和输出映像寄存器,PLC梯形图中别的编程元件也有对应的映像存储区,称为元件映像寄存器。
(2)用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一行梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按“先左后右、先上后下”的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算
(3)输出处理阶段
当扫描用户程序结束后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时才是PLC真正的输出。
输入输出映像寄存器集中在一起就是I/O映像区,其大小随系统输入/输出的点数而定。I/O映像区的设置,使得CPU执行用户程序所需信号状态及执行结果都与I/O映像区产生联系,只有CPU扫描执行到输入输出服务过程时,CPU才从实际的输入点读入相关信号状态,存放于输入映像区,并将暂时存放在输出映像区内的运行结果传送至实际输出点。
输入端
输入电路
输入映像寄存器
输入刷新阶段---CPU从输入电路的输出端读出各路状态,并将其写入输入映像寄存器;
X0
X1
-- CPU从输入映像寄存器和元
件映像寄存器中读出各继电器的状态,并根据
此状态执行用户程序,执行结果再写入元件映
像寄存器中;
c. 紧接着的输出刷新阶段---将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路,再经输出电路传递输出端子,从而控制外接器件动作。
X0
Y0
Y0
Y1
元件映像寄存器
读
写
输出锁存器
输出电路
输入端
Y0
Y1
读
写
信号传递过程(从输入到输出)
输
入
端
子
输入
映象
寄存器
X0
X1
X2
M0
Y0
元件
映象
寄存器
②读
X0
Y0
①读
③写
④读
⑤写
辅助继电器
输
出
端
子
输出
锁存
存储器
Y0
Y1
Y2
⑥输出
反复一个周期
称为扫描周期
程序执行中读 X
程序执行完写所有 Y
PLC 用户程序扫描工作过程图
集中采样、集中输出、周期性循环扫描串行工作方式
由于PLC是集中采样,在程序处理阶段即使输入发生了变化,输入映象寄存器中的内容也不会变化,要到下一周期的输入采样阶段才会改变。
注意
由于PLC是串行工作方式,所以 PLC的运行结果与梯形图程序的顺序有关。这与继电器控制系统“并行”工作有质的区别。避免了触点的临界竞争,减少了繁琐的联锁电路。
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三、 PLC的工作方式
PLC的基本逻辑图形