二章PLC軟硬件組成及工作原理課件

1、第二章 PLC軟、硬件組成及工作原理2.1 PLC概述2.1.1 PLC的定義2.1.2 發(fā)展趨勢2.1.3 PLC與其他工業(yè)系統(tǒng)的比較2.1.4 PLC的特點及應(yīng)用領(lǐng)域2.1.1 PLC的定義在PLC的發(fā)展歷程中，有過幾個不同的名稱：可編程序矩陣控制器PMC（Programmable Matrix Controller）可編程序順序控制器PSC （Programmable Sequence Controller）可編程序邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller）可編程序控制器PC（Programmable Controller）1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（

2、DEC）根據(jù)招標(biāo)的要求，研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。1980年美國電氣制造商協(xié)會（NEMA）正式將其命名為編程序控制器（Programmable Controller），簡稱 PC。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)招標(biāo)的要求，研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。1980年美國電氣制造商協(xié)會（NEMA）正式將其命名為編程序控制器（Programmable Controller），簡稱 PC。國際電工委員會（IEC）于1982年11月、1985年1月、1987年2月三次為PLC下定義，最終確定為：“可編程序控制

3、器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的命令，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。有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充功能的原則而設(shè)計”。2.1.2 PLC的定義2.1.2 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展趨勢1. PLC的產(chǎn)生與發(fā)展1969年美國研制出世界上第一臺PLC以后，日本、德國、法國等國相繼研制了各自的PLC。此階段產(chǎn)品的主要特點是CPU由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路構(gòu)成，存儲器為磁芯存儲器；控制功能簡單，只能完成定時、計數(shù)及邏輯功能。為繼電-

4、接觸器的替代品。70年代中期，PLC進入了實用化階段。70年代末和80年代初，PLC進入了成熟階段。主要特點：采用CPU微處理器，存儲器變?yōu)榘雽?dǎo)體存儲器，具有數(shù)據(jù)處理能力，能實現(xiàn)對模擬量的控制，軟件上開發(fā)出了自診斷功能，可靠性進一步提高。2.1.2 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展趨勢80年代中期：CPU開始采用8位/16位微處理器，數(shù)據(jù)處理能力和速度大大提高，PLC開始具備一定的通信能力，為PLC的分散控制、集中管理奠定了重要基礎(chǔ)；軟件開發(fā)出了面向?qū)ο蟮奶菪螆D語言和邏輯助記符語言，為PLC的普及使用提供了必要條件。80年代中期至90年代中期：超大規(guī)模集成電路促使PLC完全計算機化，CPU開始使用32位機；

5、數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)處理能力大大提高，增加了運動控制、模擬量PID控制網(wǎng)絡(luò)通信功能，體積進一步減小，可靠性進一步加強。20世紀90年代中期至今：CPU使用16位/32位微處理器，運算速度更快、功能更強能使用多種編程語言。歐洲PLC的廠家有60余家:西門子（Siemens）于1973年研制出第一臺PLC。金鐘默勒 （Klockner Moeller Gmbh），AEG，法國的TE(Telemecanique）(施耐德）瑞士的Selectron公司等。1971年，日本從美國引進PLC技術(shù)，由日立公司研制成功日本第一臺PLC。日本生產(chǎn)PLC的廠家有40余家：三菱電機(MITSUBISHI)，歐姆龍(OMR

6、ON),富士電機（Fuji Electric）,東芝（TOSHIBA）, 光洋（KOYO),松下電工（MEW）,和泉（IDEC）, 安川等公司。2.1.2 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展趨勢我國在70年代末和80年代初開始引進PLC。我國早期獨立研制PLC的單位有：北京機械工業(yè)自動化研究所，上海工業(yè)自動化儀表研究所，大連組合機床研究所，成都機床電器研究所，中科院北京計算機所及自動化所，長春一汽，上海起重電器廠，上海香島機電公司，以上諸單位都沒有形成規(guī)?；a(chǎn)。合資企業(yè)有遼寧無線電二廠引進德國西門子技術(shù)生產(chǎn)PLC；無錫電器和日本光洋合資生產(chǎn)的 PLC; 中美合資的廈門 AB公司生產(chǎn)的PLC；上海香島機電公司

7、引進技術(shù)生產(chǎn)的PLC; 上海OMRON公司; 西安Siemens公司等。2.1.2 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展趨勢3. PLC的發(fā)展趨勢PLC兩個發(fā)展方向一是向小型化、微型化發(fā)展；二是向大型化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能方向發(fā)展。主要體現(xiàn)：（1）向高速度、大存儲容量方向發(fā)展（CPU處理速度ns級；內(nèi)存2M字節(jié)）（2）向多品種方向發(fā)展和提高可靠性(超大型和超小型）（3）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準化（硬件、軟件兼容的PLC）（4）分散型、智能型、與現(xiàn)場總線兼容的I0（5）加強聯(lián)網(wǎng)和通信的能力（6）控制的開放和模塊化的體系結(jié)構(gòu)OMAC（open Modular Architecture for Control）2.1.2 P

8、LC的產(chǎn)生與發(fā)展趨勢主要著名品牌：美國AB公司（AllenBradley）德國西門子公司（Siemens）法國的TE（Telemecanique）(施耐德）日本歐姆公司（OMRON）日本三菱電機株式會社（MITSUBISHI）日本富士電機株式會社（Fuji Electric）日本東芝公司（TOSHIBA）日本的光洋電子（KOYO）和中國的華光電子(CKE）日本松下電工株式會社（MEW）：（Matsushita Electric Works Ltd）2.1.2 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展趨勢1. 與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的比較（1）靈活性和可擴展性。繼電系統(tǒng)靈活性和可擴展性差，繼電器觸點數(shù)目有限，PLC系

9、統(tǒng)有軟件和硬件構(gòu)成，要改變控制功能只需要修改控制軟件即可，其軟繼電器觸點理論上可使用無數(shù)次，靈活性和可擴展性極佳。（2）可靠性和可維護性（3）控制速度和穩(wěn)定性分別為ms級和s級（4）延時的可靠精度和可調(diào)性（5）設(shè)計與施工（6）系統(tǒng)價格2.1.3 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較2.1.3 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較可編程控制器與工業(yè)控制計算機（簡稱工業(yè)PC機）都是用來進行工業(yè)控制，但二者相比仍有不同。（1）硬件方面工業(yè)PC機是由通用微型計算機推廣應(yīng)用發(fā)展起來的，通常由微型計算機生產(chǎn)廠家開發(fā)生產(chǎn)，在硬件方面具有標(biāo)準總線結(jié)構(gòu)，各種機型兼容性強。而PLC則是針對工業(yè)順序控制，由電氣控制廠家研制發(fā)展

10、起來的，其硬件結(jié)構(gòu)專用，各個廠家產(chǎn)品不通用，標(biāo)準化程度較差。但是PLC的信號采集和控制輸出的功率強，可不必再加信號變換和功率驅(qū)動環(huán)節(jié)，而直接和現(xiàn)場的測量信號及執(zhí)行機構(gòu)對接；在結(jié)構(gòu)上，PLC采取整體密封模板組合形式；在工藝上，對印刷版、插座、機架都有嚴密的處理；在電路上，又有一系列的抗干擾措施。因此，PLC的可靠性更能滿足工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的要求。2.1.4 PLC的分類（1）按 IO點數(shù)分類IO點數(shù)小于32為微型PLC；IO點數(shù)在32128為微小型PLC；IO點數(shù)在128256為小型PLC；IO點九在2561024為中型PLC；IO點數(shù)大于1024為大型PLC；IO點數(shù)在4000以上為超大型PLC。

11、以上劃分不包括模擬量I0點數(shù)，且劃分界限不是固定不變的。（2）按控制性能進行分類高檔機S7-400、中檔機S7-300和低檔機S7-2002.1.4 PLC的分類（3）按結(jié)構(gòu)形式分類整體式PLC：又稱單元式或箱體式。整體式PLC是將電源、CPU、I0部件都集中裝在一個機箱內(nèi)。一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。模塊式PLC：將PLC各部分分成若干個單獨的模塊，如 CPU模塊、I0模塊、電源模塊和各種功能模塊。模塊式PLC由框架和各種模塊組成。模塊插在插座上。一般大、中型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)，有的小型PLC也采用這種結(jié)構(gòu)。有的PLC將整體式和模塊式結(jié)合起來，稱為疊裝式PLC。2.1.5 PLC的特點及應(yīng)

12、用領(lǐng)域 可靠性高(平均無故障時間3-5萬小時）硬件方面主要模塊均采用大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路，大量開關(guān)動作由無觸點的電子存儲器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護和信號調(diào)理電路；軟件方面具有極強的自檢及保護功能。 編程簡單可采用電氣工程技術(shù)人員比較熟悉的梯形圖語言，易學(xué)易懂。 通用性強 體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝、維護方便 重量輕、價格低主要是PLC的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開放的：如專用總線、專家通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議，I/O模板不通用，甚至連機柜、電源模板亦各不相同。編程語言雖多數(shù)是梯形圖，但組態(tài)、尋址、語言結(jié)構(gòu)均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。SIEMENS等公司已經(jīng)開發(fā)出以個人計算機為基

13、礎(chǔ)，在Windows平臺下，結(jié)合IEC11313國際標(biāo)準的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的PLC。應(yīng)用領(lǐng)域（1）開關(guān)量邏輯控制；（2）運動控制；（3）閉環(huán)過程控制；（4）數(shù)據(jù)處理；（5）聯(lián)網(wǎng)通信 2.1.5 PLC的特點及應(yīng)用領(lǐng)域PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC在工業(yè)自動化中起著舉足輕重的作用，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng) 用于機械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、交通等行業(yè)。經(jīng)驗表明，80 以上的工業(yè)控制可以使用PLC來完成。在日本，凡8個以上中間繼電器組成的控制系統(tǒng)都已采用PLC來取代。2.1.5 PLC的特點及應(yīng)用領(lǐng)域2.2 PLC的硬件組成本節(jié)主要內(nèi)容包括：PLC的硬件組成和工作原理PLC的基本組成PL

14、C的工作原理PLC控制系統(tǒng)主要有CPU模塊、輸入輸出模塊、電源模塊和外部設(shè)備組成。其結(jié)構(gòu)圖可由下圖表示。小型PLC其各種部件都是集成在一起的，只有大中型的PLC其各部分才會比較明顯。2.2.1 CPU模塊CPU模塊主要由微處理器（CPU）芯片和存儲器組成。它的功能是不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。硬件類型：（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2.2.1 CPU模塊

15、與位片式微處理器相對應(yīng)的是單片式微處理器。位片式微處理器通常只包含算術(shù)邏輯單元 (ALU)、寄存器、多路選擇器和隨機存儲器等部件（見圖）。單片式微處理器采用MOS集成電路制成,而位片式微處理器則采用雙極型集成電路制成。位片式微處理器的結(jié)構(gòu)和工藝，使其具有高速的特點。但是，它的集成度較低，成本高而且使用不便。因此，位片式微處理器主要用于構(gòu)成大型計算機的中央處理單元和要求實現(xiàn)高速實時信號處理的各種專用處理器,這一點正好補充了MOS單片微處理器的不足。位片式微處理器要求速度高而功耗又為封裝所限，因而低功耗肖特基箝位抗飽和的晶體管-晶體管邏輯電路和發(fā)射極耦合邏輯電路在位片式微處理器技術(shù)中占主導(dǎo)地位。

16、2.2.1 CPU模塊1.中央處理單元（CPU）：作用：接收與存儲用戶由編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查編程過程中的語法錯誤、診斷電源及PLC內(nèi)部的工作故障；用掃描方式工作，接收來自現(xiàn)場的輸入信號，并輸入到輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)儲存器中；在運行方式下，從存儲器中逐條讀取并執(zhí)行用戶程序，完成用戶程序所規(guī)定的邏輯運算、算術(shù)運算及數(shù)據(jù)處理；根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)，刷新輸出映像寄存器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實現(xiàn)輸出控制、打印制表或數(shù)據(jù)通信。2.2.1 CPU模塊2.2.2 輸入/輸出模塊輸出接口作用：將主機向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電

17、路也使計算機與外部強電隔離。輸出三種形式：繼電器 - 低速大功率可控硅 - 高速大功率晶體管 - 高速小功率輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機。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。1. 數(shù)字量輸入模塊直流輸入模塊COM光電耦合器直流電源輸入端子發(fā)光二極管2.2.2 輸入/輸出模塊分析： R1（3.3K）與C1（1000PF）組成RC低通濾波器，抑制輸入信號的高頻干擾，R2（470)是C1上的電荷泄放電阻，當(dāng)SB斷開時，C1上的電荷通過R2泄放。采用光電耦合器，防止強電干擾。2.2.2 輸入/輸出模塊R1C1R21.

18、數(shù)字量輸入模塊交流輸入模塊C為隔離電容，對于交流相當(dāng)于短路，R1和R2構(gòu)成分壓電路，該電路接受外部輸入電壓時，其工作原理基本與直流輸入模塊類同。2.2.2 輸入/輸出模塊2.數(shù)字量輸出模塊直流輸出模塊2.2.2 輸入/輸出模塊輸出模塊的作用是將內(nèi)部電平信號轉(zhuǎn)換為外部所需的電平等級的輸出信號，并傳給外部負載。根據(jù)電源為直流電可稱為直流輸出模塊。2.數(shù)字量輸出模塊交流晶閘管輸出模塊2.2.2 輸入/輸出模塊采用雙向光控晶閘管驅(qū)動的。工作原理是：當(dāng)輸出鎖存器的對應(yīng)位為1時，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，使雙向晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通從而使負載得電。2.數(shù)字量輸出模塊交直流繼電器輸出模塊2.2.2 輸入/輸出模塊采用固體

19、繼電器驅(qū)動的。工作原理是：當(dāng)輸出鎖存器的對應(yīng)位為1時，使線圈得電，常開觸點吸合，使負載得電。帶負載能力較強，頻率較低。3. 模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊是把模擬信號轉(zhuǎn)換成PLC的CPU可以處理的數(shù)字量。又稱A/D轉(zhuǎn)換模塊，一般模擬輸入信號都為標(biāo)準的傳感器信號。模擬量輸入模塊把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字，一般為12位二進制數(shù)。4. 模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊是把PLC的CPU要輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備需要的模擬量（電壓或電流），又稱為D/A轉(zhuǎn)換模塊。5. 擴展接口模塊擴展接口模塊的作用是擴大PLC的控制規(guī)模。6. 通信接口模塊2.2.2 輸入/輸出模塊2.2.3 電源模塊把外部供應(yīng)的電源（一般為單相

20、85260V、50/60HzAC電源）變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的電源（5V和15VDC電源)。有的電源單元還向外提供24V隔離直流電源，可供開關(guān)量輸入單元連接的現(xiàn)場無源開關(guān)等使用?？删幊绦蚩刂破鞯碾娫匆话悴捎瞄_關(guān)式電源，其特點是輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。2.2.4 各種接口、高性能模塊便于擴展小型機：一體機，有接口可擴展。 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。2.2.4 各種接口、高性能模塊編程設(shè)備可以是專用的手持式的編程器；也可以是安裝了專門的編程通訊軟件的個人計算機。用戶可以通過鍵盤輸入和調(diào)試程序；另外在運行時，還可以

21、對整個控制過程進行監(jiān)控。PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR2.2.4 各種接口、高性能模塊其他外圍設(shè)備 顯示器、操作面板、打印機等。1. PLC的基本配置根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)類型，基本配置分為3種：（1）整體式結(jié)構(gòu)S7-200，各組成部分均緊湊的封裝在一個機殼內(nèi)。（2）模塊式結(jié)構(gòu)S7-300/400這種結(jié)構(gòu)的PLC控制點數(shù)比較多、功能比較強。各模塊功能

22、是獨立的，外形尺寸一致，安裝時將這些框架或基板上即可。2.2.5 PLC的配置（3）混合式結(jié)構(gòu) 混合式PLC由PLC主機和擴展模塊組成。其中PLC主機由CPU、存儲器、通信電路、基本輸入/輸出模塊、電源等基本模塊組成，相當(dāng)于一個整體式的PLC，可以單獨完成控制功能。2. PLC的擴展配置如果控制系統(tǒng)的輸入/輸出點數(shù)比較多，而控制規(guī)律又不是很復(fù)雜，采用大型PLC成本上不經(jīng)濟，可以采用擴展配置方式，即主機帶擴展機的配置。（1）近程擴展配置近程擴展機主要用于擴大控制規(guī)模，在主機上使用模塊，除CPU模塊外，均可在擴展機上使用。2.2.5 PLC的配置（2）當(dāng)有部分現(xiàn)場信號比較集中，而又與其他現(xiàn)場信號相

23、距較遠時，可采用遠程擴展方式。遠程擴展機主要用于擴大控制距離。I/O模塊和部分功能模塊可在遠程機上使用，遠程站上需要電源模塊。2.3.1 PLC的系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序有PLC制造者采用匯編語言編寫的，固化與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。包括下述三部分：（1）系統(tǒng)管理程序系統(tǒng)程序最重要的部分，整個都由它主管：運行管理、存儲空間管理、系統(tǒng)自檢。（2）用戶指令解釋和編輯程序解釋程序?qū)⒂脩舫绦蚓幾g成相應(yīng)的一串機器碼語言，然后通過CPU完成任務(wù)，為提高解釋速度，用戶程序是以內(nèi)碼形式存放的。（3）標(biāo)準程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用 這部分是由許多獨立的程序塊組成的，各自完成不同的功能，

24、如有些完成輸入、輸出功能，有些完成運算功能等。2.3 PLC的軟件系統(tǒng)2.3.2 PLC的用戶程序用戶程序又稱為應(yīng)用程序，是用戶為完成某一控制任務(wù)而利用PLC的編程語言編制的程序。存儲在系統(tǒng)程序指定的存儲區(qū)域內(nèi)。與微機的編程一樣，用戶程序需要一個編程環(huán)境、一個程序結(jié)構(gòu)和一個編程方法。（1）用戶環(huán)境由系統(tǒng)程序生成，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶元件區(qū)、用戶程序存儲區(qū)、用戶參數(shù)等。（2）用戶程序結(jié)構(gòu)線性程序、分塊程序、結(jié)構(gòu)化程序。（3）用戶的編程語言梯形圖、語句表、功能塊圖。2.3 PLC的軟件系統(tǒng)2.4 PLC的工作原理2.4.1 接線程序控制與存儲程序控制繼電-接觸器控制系統(tǒng)是通過電器元件的固定接線來實現(xiàn)

25、控制邏輯，完成控制任務(wù)的。見下圖，只有S1和S2兩個開關(guān)都閉合后，燈HL1才能亮；HL1亮2s后，HL2亮。2.4 PLC的工作原理2.4.1 接線程序控制與存儲程序控制在PLC控制系統(tǒng)中，用戶根據(jù)控制要求編制出相應(yīng)的控制程序，并寫入PLC的程序存儲器中，控制系統(tǒng)運行時，PLC依次讀取程序存儲器中的程序語句，對其內(nèi)容進行解釋并加以執(zhí)行，PLC將執(zhí)行的結(jié)果輸出給相應(yīng)的設(shè)備。PLC控制系統(tǒng)的軟繼電器的解釋 （1）輸入部分：外部輸入信號由外部輸入電路，PLC輸入接線端子和“輸入繼電器”組成。理解：外部輸入信號經(jīng)PLC接線端子去驅(qū)動輸入繼電器的線圈，每個輸入端子與其相同編號的輸入繼電器有唯一確定的對應(yīng)

26、關(guān)系。當(dāng)外部的輸入元件處于接通狀態(tài)時，對應(yīng)的輸入繼電器線圈得電，在程序中其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，編程時應(yīng)注意“輸入線圈”只能由外部信號驅(qū)動，不能在程序內(nèi)部用指令來驅(qū)動，因此，在用戶編程的梯形圖中，只能出現(xiàn)“輸入繼電器”的觸點，而不應(yīng)出現(xiàn)“輸入繼電器”的線圈。2.4 PLC的工作原理PLC控制系統(tǒng)的軟繼電器的解釋實質(zhì)：見輸入模板圖當(dāng)外部輸入信號的狀態(tài)為“1”或“0” 對應(yīng)D觸發(fā)器為“1”或“0”當(dāng)外部輸入信號是閉合回路時對應(yīng)的D中為“1”，相當(dāng)于常開觸點閉合（接通 ）當(dāng)外部輸入信號是斷開回路時對應(yīng)的D中為“0”，相當(dāng)于常開觸點斷開。故在梯形圖中可取用無數(shù)次常開或常閉觸點，即可以提供任意多個

27、動合或動斷觸點供PLC控制電路編程使用。結(jié)論：PLC中的輸入繼電器是“軟繼電器”，它本質(zhì)上是存儲單元，用于存儲單元可無限次的讀取，所以有無數(shù)對常開常閉觸點供編程時使用。2.4 PLC的工作原理（2）內(nèi)部控制電路：由用戶程序形成，即用軟繼電器代替硬繼電器的控制邏輯，由梯形圖語言編制。梯形圖由觸點、線圈或功能方框等構(gòu)成，畫梯形圖時，從左母線開始，經(jīng)過觸點、線圈（或功能方框）終止于右母線（s7-200右母線省略）。讀梯形圖時，可把左母線看作是提供能量的母線，觸點閉合可以使能流流過，觸點斷開，阻止能流流過，線圈代表邏輯輸出的結(jié)果，實際上，并不存在這種能流，只是為仿繼電器的讀法而已。2.4 PLC的工作

28、原理（3）輸出部分（以繼電器輸出型PLC為例）由在PLC內(nèi)部且與內(nèi)部控制電路隔離的輸出繼電器的外部動合觸點、輸出接線端子和外部驅(qū)動電路組成，用于驅(qū)動外部負載，輸出繼電器線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動。PLC內(nèi)部控制電路中有許多輸出繼電器，每個輸出繼電器除了有為內(nèi)部控制電路提供編程用的任意多個動合、動斷觸點外，還為外部負載電路提供了一個實際的動合觸點與外部接線端子相連，驅(qū)動外部負載，負載電路必須由外部電源提供。問題：1、梯形圖中的常開、常閉觸點是現(xiàn)場的物理開關(guān)觸點嗎？2、梯形圖中的輸出線圈是物理線圈嗎？2.4 PLC的工作原理PLC與繼電器控制的比較：PLC的程序控制中，廣泛應(yīng)用梯形圖，

29、并使用簡單的指令系統(tǒng) 將梯形圖變成PLC能接受的程序，由編程器鍵入PLC內(nèi)部的用戶存儲器，為了便于應(yīng)用和推廣，梯形圖與繼電器控制圖有許多類似之處，同時，由于PLC的結(jié)構(gòu)、工作原理與繼電器控制系統(tǒng)截然不同，故二者又存在許多差異。相同之處：（1）電路結(jié)構(gòu)形式基本相同；（2）梯形圖大致沿用了繼電器控制電路元件符號，僅個別處有些不同；（3）信號輸入/輸出形式及控制的功能相同。不同之處：（1）組成器件不同：繼電器控制線路是由許多真正的硬件繼電器組成，而梯形圖則由許多“軟繼電器”組成，它們實質(zhì)是存儲器中的每一個觸發(fā)器，硬件繼電器易磨損，而“軟繼電器”無磨損現(xiàn)象。2.4 PLC的工作原理（2）工作方式不同：

30、在繼電器控制線路中，當(dāng)電源接通時，線路中各繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器都因受某種條件限制不能吸合；在梯形圖的控制線路中,圖中各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序由程序掃描順序決定。（3）觸點數(shù)量不同：硬繼電器的觸點數(shù)量有限，用于控制的繼電器的觸點一般只有48對，而梯形圖中每只軟繼電器供編程使用的觸點數(shù)量有無限對，因為存儲器中的觸發(fā)器狀態(tài)（電平）可去用任意次。（4）編程方式不同：在繼電器控制線路中，為了達到某種控制目的，要求安全可靠，節(jié)約觸點使用量，因此設(shè)置了許多制約關(guān)系連鎖環(huán)節(jié)。在梯形圖中，用于是掃描工作方式，不存在

31、幾個并列支路同時動作的因素，大大簡化了電路的設(shè)計。2.4 PLC的工作原理PLC控制系統(tǒng)等效電路圖 2.4 PLC的工作原理PLC的工作原理建立I/O映像區(qū)輸入點總有輸入映象區(qū)的某一位與之相對應(yīng) I/O映象區(qū)的大小與系統(tǒng)控制的規(guī)模有關(guān)。 PLC工作時，將采集到的輸入信號狀態(tài)存放在輸入映象區(qū)對應(yīng)的位上；將運算的結(jié)果存放到輸出映象區(qū)對應(yīng)的位上。PLC在執(zhí)行用戶程序時所需“輸入繼電器”、“輸出繼電器”的數(shù)據(jù)取用于I/O映象區(qū)，而不直接與外部設(shè)備發(fā)生關(guān)系 。2.4 PLC的工作原理2.4.2 PLC的循環(huán)掃描工作過程定期檢查用戶程序存儲器、I/O單元的連接、I/O總線是否正常，定期復(fù)位監(jiān)控定時器WDT

32、PLC之間以及PLC與PC之間； PLC與其他帶微處理器的智能裝置通信編程器、終端設(shè)備、彩色圖形顯示器、打印機 以掃描的方式按順序逐句掃描處理，運算結(jié)果存入輸出映象區(qū)對應(yīng)位中 掃描的方式輸入信號的狀態(tài)存入輸入映象區(qū)；結(jié)果存入輸出映象區(qū)，直至傳送到外部被控設(shè)備。 清除內(nèi)部繼電器區(qū)，復(fù)位定時器等，并進行自診斷，對電源、PLC內(nèi)部電路、用戶程序的語法進行檢查。 可編程序控制器對用戶程序進行循環(huán)掃描可分為三個階段進行，即輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。 對用戶編程者來說，沒有必要了解PLC系統(tǒng)的動作過程，但對PLC在運行狀態(tài)執(zhí)行用戶指令的動作過程比了解。2.4.2 PLC的循環(huán)掃描工作過程PLC的工作過程舉例2.4.2 PLC的循環(huán)掃描工作過程如果熱繼電器FR動作（其常閉觸點斷開）后需要手動復(fù)位，可將FR的常閉觸點與接觸器的線圈串聯(lián)，這樣，可以少用一個PLC的輸入點，梯形圖I0.0、I0.1、I0.2是輸入量，Q0.0是輸出量，它們是梯形圖的編程元件。I0.0與接在輸入端子0.0的SB1常開觸點相對應(yīng)，I0.1與接在輸入端子0.1的SB2常開觸點相對應(yīng)，I0.2與接在輸入端子0.1的FR常開觸點相對應(yīng)，Q0.0與接在輸出端子0.0的PL