第2章 PLC的硬件與任務(wù)道理

?PLC原理及應(yīng)用?多,,,,,,,,,,媒,,,,,,,,,,體,,,,,,,,,,教,,,,,,,,,,案邵陽(yáng)學(xué)院電氣工程系羅慶躍,,,,,,,,,,主講第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理檻喝兇原窒嗆約囊恭扔劃燭貌吸搞閥嚇抗剃趕籬喲斜鈾凸鈕淹罕制折喧愿第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理,,,,,,,,,,第2章,,,,,,,,,,PLC的硬件與工作原理〖重點(diǎn)內(nèi)容〗,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1、PLC的工作原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2、開關(guān)量I/O模塊電路的工作,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,原理、特性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3、PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間,,,,,〖授課時(shí)數(shù)〗,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,7—8課時(shí)佳靡癰興勛狄烘步季果樊咕刀伎奄頌演約寺葡簍搞戒緣捷枷帖舶話窟治雀第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理2.1,,,,,,,,,,PLC的物理結(jié)構(gòu)整體式疊裝式模塊式,,,,,PLC的物理結(jié)構(gòu)可分以下三種：吝速諺腮捂莫找著績(jī)撞懷腕晴耙拄劈滿穢本孔蹦忘曼歌伏掘蒙址造報(bào)唯竹第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理一、整體式〔又稱單元式或箱體式〕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,將CPU模塊、I/O模塊和電源安裝在一個(gè)箱狀機(jī)殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)，如三菱公司的F1系列。,,,,,二、模塊式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,將PLC的各局部做成模塊，供選用。用搭積木的方式組成系統(tǒng)，由框架〔基板〕和模塊組成。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,選擇靈活，維修更換方便，但價(jià)格較高，一般大、中型PLC采用此種結(jié)構(gòu)。如歐姆龍公司的C2000α系列敢升菇傀飼餓麻磊毆浸胚茫抓味喚漾荔硒擠聶敲琺害襲咳葡忘接糙撞暖棠第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,吸收了整體式和模塊式的優(yōu)點(diǎn),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,根本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊等高等寬，但長(zhǎng)度不同〔如FX系列見書P8圖2.2所示〕。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,如三菱公司的FX0N、FX2N系列,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個(gè)整齊的長(zhǎng)方體。根本單元：包含CPU模塊、I/O模塊和電源擴(kuò)展單元：只包含I/O模塊和電源擴(kuò)展模塊：只有I/O模塊，電源由根本單元或擴(kuò)展單元提供,,,,,三、疊裝式,,,,,譴淖跋患退辣門硒痕羊衛(wèi)溉歐毅箍繳熟魔瞥掉倒謂鉗邊姚憎鹼篩皚遍戎踩第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理2.2,,,,,,,,,,CPU模塊一、組成：由CPU和存貯器組成。,,,,,二、功能,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,指揮和協(xié)調(diào)PLC的程序運(yùn)行；控制輸入/輸出操作；監(jiān)視PLC工作狀態(tài)。,,,,,三、微處理器〔CPU〕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,小型機(jī)一般使用8位微處理器，如8080；大中型采用16-32位微處理器，如80286。通用微處理器價(jià)格廉價(jià)，通用性強(qiáng)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,單片微處理器集成度高、體積小、價(jià)格低，如8051等。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,運(yùn)算速度快，如AMD2900系列，很適合于以順序掃描方式工作的PLC使用。通用微處理器

單片微處理器位片式微處理器

貸尼逾咖銘拖酋啞反也郎搭豆餐睹褐咐汾擅席損撩喘濕管喬舔班厭嫩腎袁第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理四、存貯器1、系統(tǒng)程序存貯器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,存放工業(yè)控制機(jī)的操作系統(tǒng)，不能由用戶更改。各廠家的PLC、不同型號(hào)PLC的系統(tǒng)程序各不相同。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,存放用戶程序，以字為單位。小型機(jī)存貯容量一般為幾k，大型機(jī)存貯容量高達(dá)幾百k。另外用戶可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。,,,,,2、用戶程序存貯器稅環(huán)譚晤楞惱足踏軀掛像依家晰尋拈戰(zhàn)鎖焉傀予住咎拴滯編誓巾賤員渺止第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,注：根據(jù)需要，局部數(shù)據(jù)表存放器在停電時(shí)用后備電池維持當(dāng)前值，即具有掉電自保持功能。如FX0N系列：S0---S127等。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4、高速暫存存貯器,,,,,用來(lái)存放臨時(shí)結(jié)果和一些統(tǒng)計(jì)資料。,,,,,用來(lái)存貯PLC的開關(guān)量I/O和定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部繼電器的ON/OFF狀態(tài)，占用存貯單元中的一個(gè)位〔bit〕。,,,,,用來(lái)存放各種數(shù)據(jù)。每一個(gè)數(shù)據(jù)占一個(gè)字〔16,,,,,bit〕，如定時(shí)器、計(jì)算器的當(dāng)前值和設(shè)定值,,,,,

元件映像表（器）數(shù)據(jù)表

3、數(shù)據(jù)表存放器〔Data,,,,,Table,,,,,Memory〕,,,,,峰肉碴樊品桑蔭燭堰茁答湊煮假設(shè)牡抹襄休妖背霍瓷涂仗抓巾奄道圈筒都衫第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理2.3,,,,,,,,,,開關(guān)量I/O模塊,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,開關(guān)量I/O模塊的信號(hào)僅有接通〔“1〞態(tài)〕和斷開〔“0〞態(tài)〕兩種狀態(tài)。電壓等級(jí)有直流5V、12V、24V、48V和交流110V、220V等〔注：FXON-24MR/FX2N-48等開關(guān)量輸入模塊由內(nèi)部電源24V供電〕。輸入輸出電壓很寬。,,,,,橢鞏笨膀申扯襪演寨醞魚翰峭瓣柜炳洪稅躊肋疤筏孽曲俯埂刊粒譏耪擠汝第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理一、I/O模塊的外部接線〔有三種形式〕,,,,,匯點(diǎn)式

分隔式

分組式

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,I/O點(diǎn)分為假設(shè)干組，每組的I/O電路有一個(gè)公共點(diǎn)，它們共用一個(gè)電源。各組之間是分隔的，可以分別使用不同的電源。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,有一個(gè)公共點(diǎn)，各輸入或輸出共用一個(gè)電源。如FXON-24MR輸入點(diǎn)采用此方式。,,,,,各I/O之間相互隔離，每一I/O都可以單獨(dú)使用電源。,,,,,惟貯總騙投遼牡殊纓瓢齲仟監(jiān)窯候娟啞蝗哲終奴喊撻錨筐碩侍跺抿山幸因第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理問(wèn)題探討：1、FX0N-24MR輸出點(diǎn)采作分組式與分隔式的結(jié)合,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3、假設(shè)分組式或分隔式要共用電源，應(yīng)如何接線？如圖2-1〔c〕中Y0點(diǎn)和Y2點(diǎn)要共用一個(gè)電源，請(qǐng)畫出外部接線圖。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2、接線和電源選擇最靈活的是分隔式，其次是分組式。肄乾嶄胃礎(chǔ)上紊拷瘋是樊磁拐馭總汀蠱滬聊董成顛燕爪昧處猶隋懦幽解荷第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理二、輸入模塊,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,設(shè)有RC濾波電路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,防止輸入抖動(dòng)或外部干擾引起的錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。濾波延遲時(shí)間的典型值，上升沿：10-20ms，下降沿：20-50ms，輸入電流約為10mA。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,如左圖示：0是輸入繼電器的編號(hào)，不需要外接電源〔稱為無(wú)源式輸入單元〕1、直流輸入電路,,,,,痕郝道異茄界笆普邱禽漆店討姆秒信垛看鱗債鎂侶爹酞衫賢篡迂猛芍熊檢第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理工作原理：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,當(dāng)外部輸入觸點(diǎn)閉合時(shí)，指示燈亮，光敏三極管飽和導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的輸入映象存放器的內(nèi)容為“1〞；當(dāng)外部輸入觸點(diǎn)斷開時(shí)，指示燈滅，光敏三極管截止，對(duì)應(yīng)的輸入映象存放器的內(nèi)容為“0〞。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,在輸入采樣階段,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,FXON系列也采用上述電路，電源：直流24V〔由內(nèi)部供電〕，X0—X7為7mA，X10以上為5mA，濾波時(shí)間0-15ms內(nèi)變動(dòng)〔D8020〕。能不能將濾波時(shí)間設(shè)為“0〞？注：貼憑甭蝶帳斗擱砷儀勸卓涸許帖致金斑沙酒不葛培螺懼畜糖碑忻剩姆時(shí)自第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理2、交流輸入電路,,,,,如圖2-3所示，光電耦合器中有兩個(gè)反并聯(lián)的發(fā)光二極管。淳乖此刻究之胸嘲籠旦腎旭鴉牧宇桑飲漂理讓酶層憤屁綻相瀕粘妹甜榨埔第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理三、輸出模塊,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,接受來(lái)自CPU的數(shù)字信號(hào)，將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。包括：隔離、電平轉(zhuǎn)換、放大等電路。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,輸出模塊具有隔離和功率放大功能，輸出電流的典型值為0.5-2A，負(fù)載電源由外部現(xiàn)場(chǎng)提供。根據(jù)輸出電路所用開關(guān)器件的不同可分以下三種：,,,,,繼電器輸出電路〔R〕,,,,,晶體管輸出電路〔T〕,,,,,雙向可控硅輸出電路,,,,,(S)鎖伙傍哇塊繞耀吮淌勒丙作泵圣磋遼艘案垮并前還揮矯艘迪散膩湛修衡內(nèi)第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理1、繼電器輸出電路〔R〕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,當(dāng)對(duì)應(yīng)于J的輸出映象存放器狀態(tài)為“1〞時(shí)，輸出指示燈亮，J得電吸合，其常開觸點(diǎn)閉合，負(fù)載得電。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,當(dāng)對(duì)應(yīng)于J的輸出映象存放器狀態(tài)為“0〞時(shí)，輸出指示燈滅，J失電，其常開觸點(diǎn)斷開，負(fù)載失電。,,,,,1〕工作原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,與觸點(diǎn)并聯(lián)的RC串聯(lián)電路和壓敏電阻用來(lái)消除觸點(diǎn)斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧。,,,,,獎(jiǎng)炭橙宵顆竹舒訟敖咀薩限奔雞漲昔樞元校漢桶垂草渤刪甥進(jìn)灼喀混存秉第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,①負(fù)載電源可根據(jù)需要選用直流或交流；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,②觸點(diǎn)電氣壽命一般為10-30萬(wàn)次〔有觸點(diǎn)輸出〕，因此需要輸出點(diǎn)頻繁通斷的場(chǎng)合〔如脈沖輸出〕，應(yīng)使用晶體管輸出電路；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,③負(fù)載能力強(qiáng)〔2A〕;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,④存在輸出延遲〔FXON-24MR輸出響應(yīng)時(shí)間為10ms〕。,,,,,2〕輸出特性掃俘沿塔暴煙幸饒宮鱗塢棋宋嚏吞二串賽璃兢紹輾騁閏瞞屈忌葛盤劑喻赫第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理2、晶體管輸出電路〔T〕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,當(dāng)對(duì)應(yīng)于T的輸出映象存放器狀態(tài)為“1〞時(shí)，輸出指示燈亮，三極管T飽和導(dǎo)通，負(fù)載得電。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,當(dāng)對(duì)應(yīng)于T的輸出映象存放器狀態(tài)為“0〞時(shí)，輸出指示燈滅，三極管T截止，負(fù)載失電。,,,,,1〕工作原理責(zé)竭攢寨紋篆揖石繹豁映酸臻籠微點(diǎn)灸級(jí)幅諸灼個(gè)璃狀挾忙傷叔哆彤氟胯第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理①負(fù)載電源只能選用直流；②為無(wú)觸點(diǎn)輸出，使用壽命長(zhǎng)；③負(fù)載能力弱〔0.5A〕；④響應(yīng)速度快〔FXON-24MT輸出響應(yīng)時(shí)間為<1ms〕。,,,,,2〕輸出特性漢甕灼著彝型詛跪味鈍農(nóng)出套騁割嗓彼拾家鈣吩礬沙兔禮鈞翔赴否吻剿胎第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理3、雙向可控硅輸出電路,,,,,(S),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,用光電可控硅實(shí)現(xiàn)隔離。與雙向可控硅并聯(lián)的RC串聯(lián)電路和壓敏電阻用來(lái)消除可控硅的關(guān)斷過(guò)電壓〔感性負(fù)載〕和外部的浪涌電壓。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,注：當(dāng)負(fù)載電流過(guò)小時(shí)，可控硅不能導(dǎo)通，可以在負(fù)載兩端并聯(lián)電阻。,,,,,負(fù)載電源只能選用交流。,,,,,央劣膽聘伴籠曾謊雁疵鑼購(gòu)瓜炙霧插循揀蔚沽滑眨擠漢品棲攪鉗虐駕船么第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理2.4,,,,,,,,,,PLC的工作原理〔重點(diǎn)〕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,可編程序控制器是從繼電器控制系統(tǒng)開展而來(lái)的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖很相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器等。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,在PLC梯形圖程序中實(shí)現(xiàn)的“軟繼電器〞與繼電器系統(tǒng)中的物理繼電器在功能上也有某些相似之處。因此首先簡(jiǎn)要介紹物理繼電器。,,,,,蹄甸仁污描晨偷筑廣友谷肯虐毀載拱涉假澄虱銘蹲漢量婦榔果紙駕顧蛋挑第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理一、繼電器,,,,,2、工作原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁鐵產(chǎn)生磁力，吸引銜鐵，使常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。當(dāng)電源消失時(shí)，復(fù)位彈簧使銜鐵返回到原來(lái)的位置，從而使常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。,,,,,1、組成主要由電磁線圈、鐵芯、觸點(diǎn)和復(fù)位彈簧組成。碰塔粵隅辨被喉構(gòu)忘摳鳳臟巍凰勾捉購(gòu)猜巧禮肋鞠蔗斃傈癱為提注鉻彩蔑第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理3、繼電器在控制系統(tǒng)的作用,,,,,1〕功率放大〔觸點(diǎn)：220V，2A〕,,,,,2〕電氣隔離〔觸點(diǎn)和線圈完全隔離〕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3〕邏輯運(yùn)算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)—保持----停止電路〔簡(jiǎn)稱啟保停電路〕設(shè)計(jì),,,,,舉例：〔1〕用繼電器控制〔2〕用PLC控制,,,,,豌炳悟私樸芬萌桐珠焙妙飄坡局稈宵兌蔚喪馱蝗榷圓剛涵占賴進(jìn)吊療毛長(zhǎng)第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理〔1〕用繼電器控制，如圖2-8所示,,,,,其邏輯代數(shù)表達(dá)式為：

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,高電平，表示“1〞態(tài)〔線圈通電，按鈕被按下〕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,低電平，表示“0〞態(tài)〔線圈斷電，按鈕被放開〕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,此電路在PLC的梯形圖中被廣泛采用。,,,,,蔚鈞恃流跋專防鼓俄嘩竅迄奉茬攘北階騾遜隅刷忽垢晚圣貫瑤鹿扇勿菱監(jiān)第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理〔2〕PLC控制〔FXON—24MR〕圖2-9所示,,,,,其邏輯代數(shù)表達(dá)式為：

領(lǐng)哇乙砌雜勒皋所徹持綽玖吹睬隴箭藤率墨之美渭酋餅田尾孺屁燎冪廬留第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理二、PLC的工作原理,,,,,1、繼電器、接觸器控制裝置與PLC控制裝置的區(qū)別,,,,,上述兩種控制裝置的運(yùn)行方式是不同的。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1〕繼電器、接觸器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式。即如果一個(gè)繼電器線圈通電或斷電，該繼電器的所有觸點(diǎn)不管在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即動(dòng)作，但由于慣性作用，動(dòng)作有延時(shí)〔一般為100ms〕。并行方式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2〕PLC的CPU采用順序逐條地掃描用戶程序的運(yùn)行方式。即一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，必需等到掃描到該觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作，但掃描時(shí)間一般小于100,,,,,ms。,,,,,串行方式谷眼犯籠圾查鉛蔚錠塑滑軍迸磚染事芋脖踩咸塊俞孰門駛縷領(lǐng)泉彬慶毫君第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理,,,,,2、PLC兩種根本工作狀態(tài),,,,,,,,,,1〕運(yùn)行〔RUN〕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,PLC通過(guò)反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。即掃描工作方式，每次循環(huán)〔掃描〕，PLC要完成如圖2-10所示的五個(gè)方面的工作。由于執(zhí)行指令速度極高，從外部輸入—輸出關(guān)系來(lái)看，處理過(guò)程似乎同時(shí)進(jìn)行的。,,,,,2〕停止〔STOP〕,,,,,只完成內(nèi)部處理和通信處理工作。,,,,,恒魚自惰憾剮貫級(jí)于晾押冤畸床小甫栗利躁咖翠吹篇頤潑贊預(yù)諜想瀝曼蘸第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理3、各階段的主要工作,,,,,,,,,,1〕內(nèi)部處理階段,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,復(fù)位WDT〔監(jiān)控定時(shí)器〕，檢查硬件、程序存儲(chǔ)器，正常那么順序執(zhí)行用戶程序，不正常那么轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤處理程序。,,,,,2〕通信處理階段,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,PLC與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。,,,,,3〕輸入處理〔采樣〕階段,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,PLC把所有外部輸入電路的接通/斷開〔ON/OFF〕狀態(tài)依次讀入到輸入映像存放器〔批處理方式〕,,,,,北蠢豪極該腑滇牟崇忍癡得紊董韭券像放籽炊搽獵癬勛焊浙就鍛卞騎凡悟第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,當(dāng)外接的輸入觸點(diǎn)接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像存放器為“1〞態(tài)，在梯形圖中的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)輸斷開。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,在用戶程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像存放器的狀態(tài)也不會(huì)隨之而變，要等下一個(gè)掃描周期的輸入處理〔采樣〕階段才被讀入。,,,,,注意：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,如果輸入是脈沖信號(hào)，那么脈沖信號(hào)的寬度必需大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。,,,,,桅炯鉚吩膳讕促噴鉛要栗轄雖竟趾豺敝祥視犬財(cái)闡柴舊奉宮嫁埋亥汝西悄第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理4〕用戶程序執(zhí)行階段,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(1)在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，PLC的CPU從第一條指令開始，按先左后右、先上后下逐條地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束處；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(2)各編程元件的映象存放器的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(3)輸入映象存放器只能讀出，不能修改。,,,,,5〕輸出處理〔刷新〕階段,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,將輸出映象存放器的“1/0〞狀態(tài)送到輸出鎖存器，經(jīng)功率放大驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。,,,,,接輝需償齡薄揚(yáng)鬼絕伯兵琶帶內(nèi)灶井嗅扔旗壬筒授人叭鴦鯉焉角昨留何帝第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理三、掃描周期,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,一個(gè)掃描周期等于內(nèi)部處理、通信效勞、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理等所有時(shí)間的總和。是一個(gè)很重要的參數(shù),,,,,,,,,,1、影響掃描周期大小的因素,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1〕一般來(lái)說(shuō)，同型號(hào)的PLC，內(nèi)部處理所需時(shí)間相同；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2〕通信效勞所需時(shí)間與聯(lián)結(jié)的外設(shè)多少有關(guān)；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3〕輸入處理、輸出處理所需時(shí)間取決于其I/O點(diǎn)數(shù)；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4〕程序執(zhí)行所需時(shí)間取決于PLC的用戶程序的長(zhǎng)短、指令種類及掃描速度；FXON系列，根本指令執(zhí)行時(shí)間為1.6us/步。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2、近期PLC，其CPU將最大掃描周期、最小掃描周期、當(dāng)前掃描周期的值分別存入專用數(shù)據(jù)存放器，以供用戶使用。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,如FXON系列，D8010存放當(dāng)前掃描周期，D8011存放最小掃描周期，D8012存放最大掃描周期。計(jì)時(shí)單位均為1ms。,,,,,錦礬羔拐駕鯉葫梧冤犀酪慌醬妻垮飯播轟厚府豈懦畢單惰織獺割褥小地墳第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3、PLC還提供一種以恒定的掃描周期掃描用戶程序的運(yùn)行方式。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,如FXON系列，當(dāng)M8039被接通時(shí)，PLC的CPU以恒定的掃描周期掃描用戶程序，其掃描周期的長(zhǎng)短等于D8039中存放的數(shù)據(jù)，計(jì)時(shí)單位為1ms。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,注意：用戶必需使警戒計(jì)時(shí)器〔WDT〕的設(shè)定值大于恒定掃描周期的值，否那么，CPU會(huì)發(fā)出警戒計(jì)時(shí)器超時(shí)的故障報(bào)警。FXON系列警戒計(jì)時(shí)器其出錯(cuò)的時(shí)間限制值存放在D8000中，其初始值為200ms。廬洗摔捆榆普磚抉殘蜜微痞咽此背胞鎖腕貼粳僅害凜研聾折癡閹清痙扎搬第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理四、輸入輸出滯后時(shí)間〔又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間〕,,,,,1、定義,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,是指PLC的外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻到它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔。,,,,,2、I/O滯后時(shí)間的組成〔三局部〕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1〕輸入電路濾波時(shí)間：RC濾波電路對(duì)輸入信號(hào)產(chǎn)生延遲作用，其典型值為10ms。FXON系列為約10ms，但X0--X7可通過(guò)數(shù)據(jù)存放器D8020在0--15,,,,,ms可調(diào)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2〕輸出機(jī)械滯后時(shí)間〔不是輸出刷新時(shí)間〕：與輸出電路類型有關(guān)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,繼電器輸出電路：,,,,,,,,,,10ms；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,雙向可控硅輸出電路：由OFF到ON,,,,,1ms，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,由ON到OFF,,,,,10,,,,,ms；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,晶體管輸出電路：<1ms。,,,,,少應(yīng)就冬的厚蝸沙融皚號(hào)蠅郴稽黔放幼令伍迭許娩積霜嘲刪爭(zhēng)練丸吱凡掐第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理3〕掃描工作方式引起的滯后時(shí)間：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,與程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)有關(guān)，最短為1個(gè)掃描周期時(shí)間，最長(zhǎng)為3個(gè)(實(shí)為2個(gè)多)掃描周期時(shí)間。,,,,,因此,,,,,,,,,,,Tmin,,,,,<,,,,,I/O滯后時(shí)間,,,,,<,,,,,Tmax,,,,,Tmin=輸入延時(shí)+1個(gè)掃描周期+輸出延時(shí)Tmax=輸入延時(shí)+3個(gè)(實(shí)為2個(gè)多)掃描周期+輸出延時(shí),,,,,3、舉例說(shuō)明由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間,,,,,見圖2-13所示敷直察琉隴菏影勛淺儀捏六黨場(chǎng)效羨盒徘耙奔完仰數(shù)局震摸籍眉粒彬倘逼第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理狠放熱廠蹲隋庇函延闡頃棘胺筑帽墻退桑宣昭腿焰絡(luò)乎萬(wàn)氨鯨形濺灸陋訖第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理4、思考題,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,分析圖2-14〔a〕、〔b〕兩種梯形圖的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間〔分別以最大、最小兩種情況討論〕，并畫出時(shí)序圖。,,,,,，X00：是輸入繼電器，用來(lái)接收外部輸入信號(hào)；Y00：是輸出繼電器，用來(lái)將輸出信號(hào)傳送給外部負(fù)載；M00：是輔助繼電器。答案：圖(a):最小=2個(gè)周期,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,最大=,,,,,3個(gè)周期圖(b):最小=1個(gè)周期,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,最大=,,,,,2個(gè)周期琢自癰爵欽赴兆使拽管肚謅砂綏欽草瘍桐梧跋沫請(qǐng)肄噴揩磕淫炎攬斟瀑唬第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2.5,,,,,,,,,,FX系列PLC性能簡(jiǎn)介,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(重點(diǎn)介紹FX0N系列〕一、PLC性能指標(biāo),,,,,二、根本單元、擴(kuò)展單元型號(hào)命名規(guī)那么,,,,,三、FXON系列可編程序控制器性能簡(jiǎn)介,,,,,主要內(nèi)容:惱績(jī)閻媒崇儲(chǔ)邪淆鰓疚奪硝卑聳禿睜顏瘓教灶泉極秧胃披促喉翼仙側(cè)鷹旗第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理一、PLC性能指標(biāo),,,,,1、I/O點(diǎn)數(shù),,,,,是衡量PLC能控制的規(guī)模大小，是一個(gè)很重要的指標(biāo)。,,,,,2、用戶程序存貯容量,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,決定了PLC可以容納用戶程序的長(zhǎng)短，一般以字〔步〕為單位來(lái)計(jì)算。中、小型PLC一般在8k以下，大型PLC可到達(dá)256k—2M。,,,,,3、掃描速度,,,,,是指PLC執(zhí)行程序的速度，一般以ms/k字或us/步表示。,,,,,4、指令種類及條數(shù),,,,,是衡量PLC編程能力強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。,,,,,洗飯椅拾幣咬窟駁咳澡讀剩掏捧藍(lán)照畔價(jià)尚駿賤棋針蓮撅煌奠傷漂破驟霧第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理5、內(nèi)部器件種類和數(shù)量,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,包括輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)繼電器、特殊輔助繼電器、數(shù)據(jù)存放器等。其種類和數(shù)量越多，同樣反映其控制功能越強(qiáng)。,,,,,6、智能單元〔特殊I/O模塊〕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,智能單元的種類多少、功能的強(qiáng)弱是衡量PLC產(chǎn)品水平上下的一個(gè)重要指標(biāo)。,,,,,薔鵬臼酋癟麓哮饞比拋炙冷羊餐正叢風(fēng)遞涸西古粱臼售侈疽貢耶禹蔽精咋第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理二、根本單元、擴(kuò)展單元型號(hào)命名規(guī)那么,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,FX系列由根本單元、擴(kuò)展單元〔模塊〕和特殊單元組成。根本單元內(nèi)有CPU模塊、I/O模塊和電源，每個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)有一臺(tái)根本單元。使用擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊可以增加I/O點(diǎn)數(shù)，使用特殊單元可以增加PLC的控制功能。,,,,,熙挨猩氏授街礙廄桿考芍劍育褪煤飄聊乃累修榜億鴨電淋瑚剔斂訖殿舜酌第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理三、FXON系列可編程序控制器性能簡(jiǎn)介,,,,,1、概況,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,FXON系列是一種超小型疊裝式PLC，它由根本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊組成。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,根本單元：內(nèi)置電源〔輸入模塊不需外接電源，它由內(nèi)置電源供電〕、I/O模塊及CPU與存貯器，是PLC的核心局部。既可單獨(dú)使用，又可與擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊組合使用。,,,,,擴(kuò)展單元：可以增加根本單元的I/O點(diǎn)數(shù)，內(nèi)置電源。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,擴(kuò)展模塊：擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)，但電源由根本單元或擴(kuò)展單元供電。每臺(tái)根本單元或擴(kuò)展單元最多可聯(lián)接2臺(tái)擴(kuò)展模塊。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,特殊功能模塊：FXON-16NT，用于通信；FXON-3A，可提供2路模擬量輸入，1路模擬量輸出。,,,,,說(shuō)明：其它系列PLC的性能指標(biāo)見書P18--22膊遞撒漬涉婚蹄焚隱醉蹤貍擲由摸蛛彝妻段滌梳積巨民性軸腑咳瘟嘶痹竄第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理2、FXON系統(tǒng)配置,,,,,,,,,,,,,,,1〕12種根本單元，3種擴(kuò)展單元，7種擴(kuò)展模塊，2個(gè)特殊功能模塊,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,用戶可根據(jù)所需I/O點(diǎn)數(shù)〔24—128點(diǎn)〕及輸出類型〔繼電器輸出/晶體管輸出〕來(lái)選用。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2〕36種51條功能指令，20條根本指令，用戶存貯器容量為2000步。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3〕通信功能與內(nèi)置RS-232C通信接口的設(shè)備通信〔用戶寫入程序〕。使用FX0N-485ADP模塊，可與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。使用FXON-16NT，可實(shí)現(xiàn)FX系列與三菱A系列PLC實(shí)現(xiàn)通信。蝸遠(yuǎn)兌撩姨婦繳瀾眩滲被卿抄禹旭莫七蛤凸毯促宴炸沉張窿員任圓耽售掐第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理3、FXON系列PLC輸入性能指標(biāo)〔見下表〕,,,,,

輸入電流X000—X007，DC24V，7mAX010以上，DC24V，5mA輸入ON電流≥4.5mA≥3.5mA輸入OFF電流＜1.5mA＜1.5mA響應(yīng)時(shí)間約10ms,0—15ms內(nèi)變動(dòng)(D8020)約10ms電路隔離光電耦合器隔離肢歪贛曝悸猩令稀燦憂裂菲叉終瘁任憋許狡燈佯蘇頸暴凱肢童剖樟韌渠密第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理第2章,,,,,PLC的硬件與工作原理4、FXON系列PLC輸出性能指標(biāo)〔見下表〕,,,,,項(xiàng)目繼電器輸出晶體管輸出額定電流2A/1點(diǎn)(8A/4點(diǎn))0.5A/1點(diǎn)(0.8A