PLC軟硬件組成及工作原理PPT課件

1、u 概述u PLC的硬件組成u PLC的軟件系統(tǒng)u PLC的工作原理u PLC的主要指標u PLC的分類第1頁/共59頁第2頁/共59頁 概述PLC的分類4PLC的應用領域51PLC產(chǎn)生和發(fā)展2PLC定義1 1PLC的特點3PLC的生產(chǎn)廠家6第3頁/共59頁PLC 的定義 可編程序邏輯控制器簡稱為 PLC （ Programmable Logical Controller ），也常稱為可編程序控制器即 PC(Programmable Controller) ，它是微機技術與繼電接觸器常規(guī)控制概念相結合的產(chǎn)物，即采用了微型計算機的基本結構和工作原理，融合了繼電接觸器控制的概念構成的一種新型電控器

2、，它專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用來存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。第4頁/共59頁PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展 在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領域中是以繼電器控制占主導地位的。對生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應性差，一旦生產(chǎn)任務和工藝發(fā)生變化，就必須重新設計，并改變硬件結構。 20世紀60年代，美國的汽車生產(chǎn)技術相對成熟，汽車制造業(yè)競爭激烈，導致汽車產(chǎn)品不斷更新，生產(chǎn)線也隨之頻繁改變。而當時的自動控制裝置是繼電接觸器控制系統(tǒng)，要改變工藝十分困難，這不僅阻礙了產(chǎn)品更新?lián)Q代周期，而且可靠性不高

3、。第5頁/共59頁1968年美國通用汽車公司提出的替代繼電器控制系統(tǒng)的新型控制器的十項指標（GM十條）： 1） 編程簡單、現(xiàn)場可 修改程序； 2）維護方便、采用插 件式結構； 3）可靠性高于繼電器 控制系統(tǒng)； 4）體積小于繼電器控 制系統(tǒng)； 5）數(shù)據(jù)可以直接送入 計算機；6）成本可與繼電器系統(tǒng)競爭；7）輸入可為市電；8）輸出可為市電，能直接驅動電磁閥、交流接觸器等；9）通用性強、易于擴展；10）用戶存儲器大于4K。第6頁/共59頁 19691969年美國數(shù)字設備公司(DEC(DEC公司) )研制出了第一臺可編程控制器PDP-14PDP-14，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功并取得了滿意的效

4、果，可編程控制器自此誕生。 美國從 1971 年開始輸出這種技術， 1973 年以后，西德、日本、英國、法國相繼開發(fā)了各自的 PLC ，并廣泛應用。廿余年來， PLC 的發(fā)展迅猛異常，它的應用領域可謂是各行各業(yè)。 PLC 的出現(xiàn)和發(fā)展，是工業(yè)控制技術上的一個飛躍。 PLC 在我國機械、冶金、化工、輕工的大多數(shù)工業(yè)部門已開始得到廣泛應用。 PLC 的應用在工業(yè)界產(chǎn)生了巨大的影響。 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展第7頁/共59頁PLC的產(chǎn)生和發(fā)展 PLC的發(fā)展經(jīng)歷了五個重要時期 ： （1）從產(chǎn)生到20世紀70年代初期。CPU由中小規(guī)模數(shù)字集成電路組成，存儲器為磁芯存儲器，控制功能比較簡單。 （2）20世紀70

5、年代末期。采用CPU微處理器，存儲器采用半導體存儲器，體積減小，數(shù)據(jù)處理能力有很大提高。 （3）20世紀70年代末到80年代中期。PLC開始采用8位和16位微處理器，使數(shù)據(jù)處理能力和速度大大提高。 （4）20世紀80年代中期到90年代中期。超大規(guī)模集成電路促使PLC完全計算機化，CPU已經(jīng)開始采用32位微處理器。 （5）20世紀90年代中期至今。PLC使用16位和32位微處理器，出現(xiàn)了智能化模塊，可以實現(xiàn)對各種復雜系統(tǒng)的控制。 第8頁/共59頁PLC的產(chǎn)生和發(fā)展第9頁/共59頁PLC 的特點 1 通用性強： 由于采用了微型計算機的基本結構和工作原理，而且接口電路考慮了工業(yè)控制的要求，輸出接口能

6、力強，因而對不同的控制對象，可以采用相同的硬件，只需編制不同的軟件，就可實現(xiàn)不同的控制。 2 接線簡單： 只要將用于控制的接線、限位開關和光電開關等接入控制器的輸入端，將被控制的電磁鐵、電磁閥、接觸器和繼電器等功率輸出元件的線圈接至控制器的輸出端，就完成了全部的接線任務。 3 編程容易： 一般使用與繼電接觸器控制電路原理圖相似的梯形圖或用面向工業(yè)控制的簡單指令形式編程。因而編程語言形象直觀，容易掌握，具有一定的電工和工藝知識的人員可在短時間學會并應用自如。 4 抗干擾能力強、可靠性高： PLC 的輸入輸出采取了隔離措施，并應用大規(guī)模集成電路，故它能適應各種惡劣的環(huán)境，能直接安裝在機器設備上運行

7、。 5 容量大，體積小，重量輕，功耗少，成本低，維修方便： 例如一臺具有 128 個輸入輸出點的小型 PLC ，其尺寸為 216 127 110mm 3 ，重約 2.3Kg ，空載功耗為 1.2W ，它可以完成相當于 400 800 個繼電器組成的系統(tǒng)的控制功能，而其成本僅相當于相同功能繼電器系統(tǒng)的（ 10 20 ）； PLC 一般采用模塊結構，又具有自診斷功能，判斷故障迅速方便，維修時只需更換插入式模塊，因而維修十分方便。 第10頁/共59頁PLC 的分類1. 按結構形式分類, 可分為整體式和模塊式兩類。 ( 1 ) 整體式 PLC ： 將電源、 CPU 、存儲器及 I/O 等各個功能集成在

8、一個機殼內(nèi)。其特點是結構緊湊、體積小、價格低，小型 PLC 多采用這種結構，如三菱 FX 系列的 PLC 。整體式 PLC 一般配有許多專用的特殊功能模塊，如模擬量 I/O 模塊、通信模塊等。 ( 2 ) 模塊式 PLC ： 將電源模塊、 CPU 模塊、 I/O 模塊作為單獨的模塊安裝在同一底板或框架上的 PLC 是模塊式 PLC 。其特點是配置靈活、裝配維護方便，大、中型 PLC 多采用這種結構，例如西門子 S7-300 系列的 PLC 。 第11頁/共59頁PLC 的分類 2. 按 I/O 點數(shù)和存儲容量分類 大型 PLC ： I/O 點數(shù)在 2048 點以上，存儲器容量 8K 以上。 小

9、型 PLC ： I/O 點數(shù)在 256 點以下，存儲器容量 2K ； 中型 PLC ： I/O 點數(shù)在 256 2048 點之間，存儲器容量 2K 8K;第12頁/共59頁PLC 的應用領域1. 開關量邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應用領域 2運動控制 PLC可用于直線運動或圓周運動的控制 3閉環(huán)過程控制 PLC通過模擬量模塊實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量的A/D、D/A轉換，能夠實現(xiàn)對模擬量的控制 4數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學運算（包括矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算），數(shù)據(jù)傳遞、排序和查表、位操作等功能；可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，可以與存儲器中存儲的參考數(shù)據(jù)相比較，也可以傳送給其它智能裝置

10、或傳送給打印機打印制表 5聯(lián)網(wǎng)通信 PLC的通訊包括PLC與PLC之間、PLC與上位計算機之間和其它的智能設備之間的通訊 第13頁/共59頁PLC 的生產(chǎn)廠家當今世界上 PLC 生產(chǎn)廠家按地域可分為 三大流派：美國、歐洲和日本。 美國是 PLC 生產(chǎn)大國，有 100 多家 PLC 廠商，著名的有 A-B 公司、通用電氣（ GE ）公司、莫迪康（ MODICON ）公司、德州儀器（ TI ）公司、西屋電氣公司等。 歐洲著名的 PLC 生產(chǎn)廠商有德國的西門子（ SIEMENS ）公司、 AEG 公司，法國的 TE 公司等。 日本有許多 PLC 制造商，如：三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等。

11、我國的 PLC 生產(chǎn)廠家規(guī)模一般不大，主要有無錫華光電子工業(yè)有限公司、上海香島機電制造有限公司、杭州機床電器廠、天津中環(huán)自動化儀表公司等。 第14頁/共59頁 PLC的硬件組成 PLC 生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品的結構也各不相同，但其基本構成是一樣的，都采用計算機結構，如下圖所示，都以微處理器為核心，通過硬件和軟件的共同作用來實現(xiàn)其功能。 PLC 主要有六部分組成： CPU( 中央處理器 ) 、存儲器、輸入 / 輸出（ I/O ）接口電路、電源、外設接口、輸入 / 輸出（ I/O ）擴展接口。 整體式整體式組合式組合式 PLC的基本分類的基本分類小型機常采用整體式小型機常采用整體式中、大型機常采用組合

12、式中、大型機常采用組合式第15頁/共59頁 整體式整體式 PLC的基本組成框圖的基本組成框圖輸出設備輸出設備輸入設備輸入設備 I/OI/O擴展擴展 單元單元 特殊功特殊功 能單元能單元主機主機輸出單元輸出單元輸入單元輸入單元 電電 源源外設接口外設接口I/O/O擴擴展展口口存存 儲儲 器器 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序 存儲器存儲器 C P U 用戶程序用戶程序 存儲器存儲器盒式磁帶機盒式磁帶機打印機打印機EPROMEPROM寫入器寫入器 上位計算機上位計算機 PLCPLC編程器編程器可編程終端可編程終端PTPT第16頁/共59頁 組合式組合式 PLC的基本組成框圖的基本組成框圖 系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線線通

13、信單元通信單元 控控 制制 系系 統(tǒng)統(tǒng) 現(xiàn)現(xiàn) 場場 過過 程程CPU單元單元輸出單元輸出單元 編程器編程器PLC或或上位計算機上位計算機智能智能I/O單元單元輸入單元輸入單元第17頁/共59頁 輸入并存儲用戶程序、顯示輸入內(nèi)容和地址輸入并存儲用戶程序、顯示輸入內(nèi)容和地址； CPU指揮指揮PLC完成各種預定的功能完成各種預定的功能 檢查、校驗用戶程序，發(fā)現(xiàn)錯誤即報警；檢查、校驗用戶程序，發(fā)現(xiàn)錯誤即報警； 執(zhí)行用戶程序、驅動外部輸出設備動作；執(zhí)行用戶程序、驅動外部輸出設備動作； 診斷故障、記憶故障信息并報警。診斷故障、記憶故障信息并報警。CPU單元單元第18頁/共59頁 1.中央處理單元（CPU）

14、： (1)從程序存儲器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令 (2)將各種輸入信號取入 (3) 把運算結果送到輸出端 (4) 響應各種外部設備的請求 PLC中所采用的CPU通常有三種：（1）通用處理器：8086、80286、80386（2）單片機芯片：8031、8096（3）位片式微處理器：AMD-2900小型PLC多采用8位微處理器或單片機作為CPU中型PLC多采用16位微處理器或單片機作為CPU大型PLC多采用高速位片式微處理器第19頁/共59頁系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器 存儲系統(tǒng)系統(tǒng)程序存儲系統(tǒng)系統(tǒng)程序用戶程序存儲器用戶程序存儲器 存儲系統(tǒng)用戶程序存儲系統(tǒng)用戶程序工作數(shù)據(jù)存儲器工作數(shù)據(jù)存儲器 存

15、儲工作數(shù)據(jù)存儲工作數(shù)據(jù)存儲器存儲器RAM：存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結果、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。第20頁/共59頁 I/OI/O單元單元 PLC與外部設備聯(lián)系的橋梁與外部設備聯(lián)系的橋梁 開關量輸入單元開關量輸入單元 開關量輸出單元開關量輸出單元 直流輸入單元直流輸入單元 交流輸入單元交流輸入單元晶體管輸出單元晶體管輸出單元晶閘管輸出單元晶閘管輸出單元繼電器輸出單元繼電器輸出單元第21頁/共59頁 輸入、輸出接口：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。輸出接口作用：將主機向外輸出的信號轉換成可以驅動外部執(zhí)行電路的信號，以便控

16、制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離。輸出接口電路按照 PLC 的類型不同一般分為繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型 3 類以滿足各種用戶的需要。其中繼電器輸出型為有觸點的輸出方式，可用于直流或低頻交流負載；晶體管輸出型和晶閘管輸出型都是無觸點輸出方式，前者適用于高速、小功率直流負載，后者適用于高速、大功率交流負載。輸入接口作用：將按鈕、行程開關或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉換成數(shù)字信號送入主機。第22頁/共59頁（1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強電干擾。COM光電三極管光電三極管發(fā)光二極管發(fā)光二極管直流電源直流電源輸入端子輸入端子+PLCIn+24V發(fā)光二極

17、管發(fā)光二極管第23頁/共59頁COM+5VLEDSR3R1AR2CT 內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路濾波濾波 光電耦合光電耦合 外部開關外部開關 輸入點的輸入點的狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 輸入點輸入點 公共端公共端 直流輸入電路第24頁/共59頁交流輸入電路LED+5VAR2COMSCR1 內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路R3濾波濾波 光電耦合光電耦合 輸入點的輸入點的狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 外部開關外部開關 輸入點輸入點 第25頁/共59頁繼電器輸出繼電器輸出（2）輸出接口電路：以繼電器形式為例：繼電器形式為例：PLC內(nèi)內(nèi)部部電電路路內(nèi)內(nèi)部部電電路路K+交流電源或直流電源QCOM-第26頁/共59頁晶體管輸出電路COMT2

18、LEDDFU+5V內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路T1R1R2R3負載負載光電耦合光電耦合 輸出點的輸出點的狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 公共端公共端 輸出點輸出點 第27頁/共59頁晶閘管輸出電路COMLEDR2 C TFU內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路R1負載負載光電耦合光電耦合 輸出點的輸出點的狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 公共端公共端 輸出點輸出點 第28頁/共59頁繼電器輸出電路COMLED K R內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路負載負載輸出點的輸出點的狀態(tài)顯示狀態(tài)顯示 繼電器繼電器 機械機械觸點觸點 公共端公共端 輸出點輸出點 第29頁/共59頁 電源單元電源單元 PLC 一般采用 AC220V 電源，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后可變換成供

19、 PLC 的 CPU 、存儲器等電路工作所需的直流電壓，有的 PLC 也采用 DC24V 電源供電。為保證 PLC 工作可靠，大都采用開關型穩(wěn)壓電源。有的 PLC 還向外部提供 24V 直流電源。 小型機：一體機。有接口可擴展。第30頁/共59頁Power in a Small Package!電源模塊CPU模塊IO模塊底 板中、大型機：模塊式。可根據(jù)需要在主板上隨意組合。第31頁/共59頁外部設備外部設備PLC的外部設備主要有：的外部設備主要有：編程設備編程設備觸摸屏觸摸屏操作面板操作面板文本顯示器文本顯示器打印機打印機 等等 外部設備接口是在主機外殼上與外部設備配接的插座，通過電纜線可配接

20、編程器、計算機、打印機、 EPROM 寫入器、觸摸屏等。第32頁/共59頁 I/OI/O擴展接口擴展接口 I/O 擴展接口是用來擴展輸入、輸出點數(shù)的。當用戶輸入、輸出點數(shù)超過主機的范圍時，可通過 I/O 擴展接口與 I/O 擴展單元相接，以擴充 I/O 點數(shù)。 A/D 和 D/A 單元以及鏈接單元一般也通過該接口與主機連接。 第33頁/共59頁 PLC的軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序是由PLC的制造者采用匯編語言編寫的，固化于ROM型系統(tǒng)程序存儲器中，用于控制PLC本身的運行，用戶不能更改。 系統(tǒng)程序分為： 1.系統(tǒng)管理程序 2.用戶指令解釋程序 3.標準程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用程序 第34頁/共59

21、頁 用戶程序 用戶程序又稱為應用程序，是用戶為完成某一控制任務而利用PLC的編程語言編制的程序。用戶程序是線性地存儲在系統(tǒng)程序制定的存儲區(qū)內(nèi)。 1用戶環(huán)境 用戶環(huán)境是由系統(tǒng)程序生成的，它包括用戶數(shù)據(jù)結構、用戶元件區(qū)、用戶程序存儲區(qū)、用戶參數(shù)、文件存儲區(qū)等。 2用戶程序結構 用戶程序結構大致可以分為三種： （1）線性程序（2）分塊程序（3）結構化程序 3用戶程序語言 PLC的編程語言有多種，其中梯形圖、語句表、功能塊圖是三種基本語言。 第35頁/共59頁 PLC PLC的循環(huán)掃描工作過程 接線程序控制與存儲程序控制 輸入/ /輸出滯后響應 PLC的工作原理第36頁/共59頁1. 接線程序控制與存

22、儲程序控制繼電接觸器控制系統(tǒng)，又稱為接線程序控制系統(tǒng)，是通過電器元器件的固定接線來實現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務的。第37頁/共59頁在PLC控制系統(tǒng)中，用戶根據(jù)控制要求編制出相應的控制程序，并寫入PLC的程序存儲器中。系統(tǒng)運行時，PLC將程序執(zhí)行結果輸出給相應的輸出設備，控制被控對象工作。 這種控制稱為存儲程序控制。1. 接線程序控制與存儲程序控制第38頁/共59頁2. PLC的循環(huán)掃描工作過程 PLC 的工作方式為循環(huán)掃描方式，其工作過程大致分為 3 個階段： 輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新 。 第39頁/共59頁設置各異常繼電器異常：(ERR/ALM)LED燈亮警告： (ERR/ALM)LED

23、 閃爍異常或警告？ 無有異常檢查結果正常？掃描周期監(jiān)視 時間預置執(zhí)行用戶程序 程序結束？(END命令？)NoYes掃描周期固定值設定檢查 有固定值設置？等待設定掃描周期到 計算掃描周期 I/O 刷 新正常異常警告 接通電源初始化I/O外設端口 服務初始化I/O、內(nèi)部輔助、特殊輔助、輔助記憶繼電器區(qū)域清零定時器預置識別擴展單元公 共 處 理執(zhí)行用戶 程序掃 描 周 期 計 算 處 理刷新硬件、用戶程序內(nèi)存檢 查 外設端口服務 接通電源接通電源 初始化初始化 硬件檢查硬件檢查 正常？正常？異常報警異常報警異常處理異常處理掃描周期監(jiān)視掃描周期監(jiān)視執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程序 程序結束？程序結束？掃描周期

24、檢查掃描周期檢查有固定設置？有固定設置？ 等待等待掃描周期計算掃描周期計算 I/O刷新刷新外設端口服務外設端口服務 異常異常 公共處理公共處理 執(zhí)行用執(zhí)行用戶程序戶程序掃描周期計算掃描周期計算 刷刷 新新端端口口服服務務第40頁/共59頁000020100000001 0000201000 (1) PLC掃描工作各環(huán)節(jié)的功能掃描工作各環(huán)節(jié)的功能 PLC上電后，首先檢查硬件是否正常。上電后，首先檢查硬件是否正常。 按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執(zhí)行。按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執(zhí)行。對輸入的數(shù)據(jù)進行處理，對輸入的數(shù)據(jù)進行處理， 將結果存入元件映象寄存器。將結果存入元件映象寄存器。 計算

25、掃描周期。計算掃描周期。若正常，則進行下一步；若不正常，則報警并作處理。若正常，則進行下一步；若不正常，則報警并作處理。母線母線 I/O刷新階段。刷新階段。 外設端口服務。外設端口服務。讀輸入點的狀態(tài)并寫入輸入映像寄存器。讀輸入點的狀態(tài)并寫入輸入映像寄存器。將元件映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點。將元件映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點。訪問外設端口連接的外部設備。訪問外設端口連接的外部設備。第41頁/共59頁讀讀讀讀讀讀寫寫寫寫 執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程序 I/O刷新 I/O刷新 I/O刷新 I/O刷新 (2) PLC執(zhí)行用戶程序的過程執(zhí)行用戶程序的過程01001

26、0100000000 00001 01000輸輸入入端端子子輸輸入入電電路路用戶輸入設備用戶輸入設備輸入映像寄存器輸入映像寄存器輸輸出出電電路路輸輸出出端端子子元件映像寄存器元件映像寄存器輸出鎖存器輸出鎖存器 用戶輸出設備用戶輸出設備第42頁/共59頁(3) PLC控制的原理控制的原理 等效電路圖等效電路圖SB1SB2ST公共端公共端公共端公共端輸入部分輸入部分輸出端子輸出端子輸入端子輸入端子用戶程序用戶程序輸出部分輸出部分主電路主電路KMFUFR M 3 QKM01000PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM0000100

27、002PLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOM第43頁/共59頁KM線圈通電線圈通電SB1閉合閉合00000 閉合閉合接點閉合接點閉合KMFUKH M 3 QKM通電通電KM通電通電觸點閉合觸點閉合電動機轉電動機轉觸點閉合觸點閉合PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM010000000100002SB2STPLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOM第44頁/共59頁KM線圈斷電線圈斷電00001 斷開斷開接點斷開接點斷開KMFUKH M 3 QKM通電

28、通電KM斷電斷電觸點斷開觸點斷開電動停轉電動停轉觸點斷開觸點斷開PLCCOM000000000000001000020000001000000010000201000COM010000000100002SB2STPLCSB1SB2KMST00000000010000201000COMCOMSB2閉合閉合第45頁/共59頁 (4) PLC執(zhí)行用戶程序的特點執(zhí)行用戶程序的特點 按梯形圖自左向右、自上而下逐次執(zhí)行程序按梯形圖自左向右、自上而下逐次執(zhí)行程序 執(zhí)行程序時所需數(shù)據(jù)取自于：執(zhí)行程序時所需數(shù)據(jù)取自于： 輸入映像寄存器輸入映像寄存器 元件映像寄存器元件映像寄存器 輸入映像寄存器和元件映像寄存器中

29、的數(shù)據(jù)輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數(shù)據(jù)元件映像寄存器：在一個掃描周期中可讀可寫元件映像寄存器：在一個掃描周期中可讀可寫輸入映像寄存器：在一個掃描周期中保持不變輸入映像寄存器：在一個掃描周期中保持不變 每個掃描周期每個掃描周期I/O刷新階段集中讀入刷新階段集中讀入/讀出數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)第46頁/共59頁 從 PLC 工作過程的分析中可知，由于 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，而且對輸入和輸出信號只在每個掃描周期的 I/O 刷新階段集中輸入并集中輸出，所以必然會產(chǎn)生輸出信號相對輸入信號的滯后現(xiàn)象。 響應時間或滯后時間： 即從 PLC 的輸入端有一個輸入信號發(fā)生變化到 PLC 的輸出端對該輸入信號

30、的變化做出反應需要一段時間。 滯后時間是設計 PLC 控制系統(tǒng)時應了解的一個重要參數(shù)。3. PLC的輸入/輸出滯后響應 第47頁/共59頁 滯后時間的長短與以下因素有關： 輸入電路濾波時間，它由RC濾波電路的時間常數(shù)決定。改變時間常數(shù)可調(diào)整輸入延遲時間。 PLC循環(huán)掃描的工作方式 用戶程序中語句的安排 PLC對輸入采樣、輸出刷新的集中處理方式 輸出電路的滯后時間，它與輸出電路的輸出方式有關。繼電器輸出方式的滯后時間為10ms左右；雙向晶閘管輸出方式，在接通負載時滯后時間約為1ms，切斷負載時滯后時間小于10ms；晶體管輸出方式的滯后時間小于1ms。3. PLC的輸入/輸出滯后響應 第48頁/共

31、59頁CPU讀輸入輸入輸出延遲時間最短響應時間輸入/輸出刷新時間最短響應時間=輸入延遲時間+一個掃描周期+輸出延遲時間第49頁/共59頁CPU讀輸入輸入/輸出刷新時間最長響應時間=輸入延遲時間+兩個掃描時間+輸出延遲時間輸入輸出延遲時間最長響應時間第50頁/共59頁 I/O響應時間的估算響應時間的估算 以以20點的繼電器輸出型點的繼電器輸出型CPM1A為例。為例。 設輸入設輸入ON延時為延時為8毫秒毫秒 公共處理和公共處理和I/O刷新時間為刷新時間為2毫秒毫秒 執(zhí)行用戶程序時間為執(zhí)行用戶程序時間為14毫秒毫秒 輸出輸出ON延時為延時為15毫秒毫秒輸入狀態(tài)經(jīng)過一個掃描周期后在輸出得到響應輸入狀態(tài)

32、經(jīng)過一個掃描周期后在輸出得到響應 最小最小I/O響應時間響應時間輸入狀態(tài)經(jīng)過兩個掃描周期后在輸出得到響應輸入狀態(tài)經(jīng)過兩個掃描周期后在輸出得到響應 最大最大I/O響應時間響應時間第51頁/共59頁 最小最小I/O響應時間的計算響應時間的計算最小最小I/O響應時間響應時間 = 輸入輸入ON延時延時 + （公共處理（公共處理 + I/O刷新時間）刷新時間） + 執(zhí)行程序時間執(zhí)行程序時間 + 輸出輸出ON延時延時 = 8 + 2 + 14 + 15 = 39 ms輸入輸入觸點觸點輸入輸入濾波濾波輸出輸出鎖存鎖存輸出輸出觸點觸點刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他 刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序其他其他 掃描周期掃描周期(Ts) 掃描周期掃描周期(Ts)輸入輸入ON延時延時輸出輸出ON延時延時I/O響應時間響應時間第52頁/共59頁輸入輸入ON延時延時最大最大I/O響應時間響應時間 = 輸入輸入ON延時延時+ (公共處理公共處理+ I/O刷新刷新+執(zhí)行程序執(zhí)行程序)2 + 輸出輸出ON延時延時 = 8 +（2 +14） 2 + 15 = 55 ms。 最大最大I/O響應時間的計算響應時間的計算輸入輸入觸點觸點輸入輸入濾波濾波輸出輸出鎖存鎖存輸出輸出ON延時延時輸出輸出觸點觸點I/O響應時間響應時間刷新刷新執(zhí)行程序執(zhí)行程序