13可编程序控制器(PLC)原理及应用(第三章)

3.1.2.3 有关输入映象寄存器 输出映象寄存器 输出锁存器的 有关输入映象寄存器/输出映象寄存器 输出映象寄存器/输出锁存器的 概念
1、输入映象寄存器 外部输入（采样）参数存放区域。其存储单元与 、输入映象寄存器----外部输入 采样）参数存放区域。 外部输入（ 输入端点（地址编码）一一对应，端点接线一旦确定， 输入端点（地址编码）一一对应，端点接线一旦确定，程序编制中就 要用该端点的地址码。若改端点接线后，必须改相应的程序指令。 要用该端点的地址码。若改端点接线后，必须改相应的程序指令。 2、输出映象寄存器 程序运算结果（且用于输出控制）的数据存放区 、输出映象寄存器----程序运算结果 且用于输出控制） 程序运算结果（ 其存储单元与输出端点（地址编码）一一对应， 域。其存储单元与输出端点（地址编码）一一对应，端点接线一旦确 程序编制中就要用该端点的地址码。若改端点接线后， 定，程序编制中就要用该端点的地址码。若改端点接线后，必须改相 应的程序指令。其所存数据随运算过程而被刷新。 应的程序指令。其所存数据随运算过程而被刷新。 3、输出锁存器 保持用于输出控制的数据（输出映象寄存器的数据） 、输出锁存器----保持用于输出控制的数据 输出映象寄存器的数据） 保持用于输出控制的数据（ 至下一输出刷新周期（且在这一期间内保持外部的控制状态） 至下一输出刷新周期（且在这一期间内保持外部的控制状态）。其所 存数据在输出刷新阶段时被刷新。 存数据在输出刷新阶段时被刷新。
原理结构图1
RAM EPROM EEPROM 外存接口 存储器 按钮 行程开关 光电开关 光 电 耦 合 输 入 接 口 输 出 接 口 继晶 电体 器管 或或 晶 管闸 其它接口 编程器
A/D D/A 计算机 其他设备
指示灯 电磁阀 电源
微处理器Βιβλιοθήκη 电源PLC3.1.2 主控模块
3.1.2.1 中央处理器单元 CPU 是整个计算机系统的核心 其主要任务是： 1、 控制从编程器键入的用户程序和数据的接受与存储； 2、 用扫描的方式通过I/O部件接受现场（用户）的状态和数 据，并存入“输入映象寄存器”或数据存储器中； 3、 诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误 等； 4、 PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取用户指令，经 过命令解释后，按指令规定的任务进行数据传送、逻辑 或算术运算等； 5、 根据运算结果，更新有关标志位的状态和“输出映象寄 存器”的内容，以及把中间结果存放到中间结果存储区 （刷新）。经输出部件实现输出控制。或者还控制制表 打印、数据通讯等操作。 6、 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用 双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样， 即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
• 有的 有的PLC在主控模块上还配有少量的 端子。 在主控模块上还配有少量的I/O端子 在主控模块上还配有少量的 端子。 • PLC的I/O功能主要靠配置各种 模块来实现。 的 功能主要靠配置各种I/O模块来实现。 功能主要靠配置各种 模块来实现
PLC存储空间的分配 存储空间的分配 • 虽然各种 虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据 的 的最大寻址空间各不相同， 的最大寻址空间各不相同 PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域： 的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域： 的工作原理 三个区域 • （1）系统程序存储区 ） • （2）系统 存储区（ 映象区和系统软设备等） ）系统RAM存储区（包括 映象区和系统软设备等） 存储区 包括I/O映象区和系统软设备等 • （3）用户程序存储区 ）
3.1.2.2
存储单元
• 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 • 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 • PLC常用的存储器类型 常用的存储器类型 • （1） ROM是英文“Read-Only Memory”的缩写，意思为只读存储 是英文“ 的缩写， ） 是英文 的缩写 在电脑的正常工作过程中，其内容不可改变。 器，在电脑的正常工作过程中，其内容不可改变。 • （2）RAM （Random Assess Memory） 这是一种读 写存储器 随 写存储器(随 ） ） 这是一种读/写存储器 机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。 机存储器 ，其存取速度最快，由锂电池支持。 • （3）PROM “可编程只读存储器”/ EPROM（Erasable 可编程只读存储器” （ Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除的可编程只 ）这是一种可擦除的可编程只 可编程 读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。 在紫外 读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。(在紫外 线连续照射下可擦除存储器内容)。 线连续照射下可擦除存储器内容 。 • （4）EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only ） Memory) 这是一种电可擦除的可编程只读存储器。使用编程器就能 这是一种电可擦除的可编程只读存储器。 可编程只读存储器 很容易地对其所存储的内容进行修改。 很容易地对其所存储的内容进行修改。
可编程序控制器(PLC)原理及应用 原理及应用 可编程序控制器
主 讲
汤立刚
3
第三章 PLC控制系统的基本组成 控制系统的基本组成
3.1．硬件系统 ．
3.1.1．PLC硬件系统的基本组成 ． 硬件系统的基本组成
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬 实质是一种专用于工业控制的计算机， 实质是一种专用于工业控制的计算机 件结构基本上与微型计算机相同， 件结构基本上与微型计算机相同，其原理结构如 图所示： 图所示：
系统程序存储区： 系统程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于计算 机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、 机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、用户 指令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。 指令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造 厂商将其固化在EPROM中 用户不能直接存取。 厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一 EPROM 起决定了该PLC的性能。 起决定了该PLC的性能。 PLC的性能
（1）逻辑线圈 与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中的一个位， RAM存储区中的一个位 与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中的一个位，但不 能直接驱动外设，只供用户在编程中使用， 能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路 中的继电器。 另外，不同的PLC还提供数量不等的特殊逻辑线圈， PLC还提供数量不等的特殊逻辑线圈 中的继电器。 另外，不同的PLC还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有 不同的功能。 不同的功能。 （2）数据寄存器 与模拟量I/O一样，每个数据寄存器占用系统RAM存储区中的一个字(16 I/O一样 RAM存储区中的一个字 与模拟量I/O一样，每个数据寄存器占用系统RAM存储区中的一个字(16 bits)。 另外，PLC还提供数量不等的特殊数据寄存器 还提供数量不等的特殊数据寄存器， bits)。 另外，PLC还提供数量不等的特殊数据寄存器，具有不同的功 能。 （3）计时器 （4）计数器 用户程序存储区：用户程序存储区存放用户编制的用户程序。 用户程序存储区：用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不同类型 PLC，其存储容量各不相同。 的PLC，其存储容量各不相同。
3.1.2.5 电池和电源
• 在主控模块中通常配有锂电池，用于在掉电时，保存用户 在主控模块中通常配有锂电池，用于在掉电时， 程序和数据。更换锂电池方法和注意点， 程序和数据。更换锂电池方法和注意点，原则上依据具体 的说明资料。 的说明资料。 • PLC 的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有 PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。 的电源在整个系统中起着十分重要得作用 一个良好的、 可靠得电源系统是无法正常工作的， 一个良好的 、 可靠得电源系统是无法正常工作的 ， 因此 PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 一般交流 电压波动在+10%(+15 范围内， 15% 电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将 PLC直接连接到交流电网上去 直接连接到交流电网上去。 PLC直接连接到交流电网上去。
3.1.2.4
通信口
• 近几年出产的 PLC产品一般都带有多个多种功能的通信 近几年出产的PLC 产品一般都带有多个多种功能的通信 PLC 可与手持式编程器、 口，可与手持式编程器、上位计算机或其他外围设备相 配有通信用的适配器PC/PPI电缆；RS-458;RS-232; PC/PPI电缆 连 。 配有通信用的适配器PC/PPI 电缆 ；RS-458;RS-232; 专门与以太网、控制网、设备网、 专门与以太网、控制网、设备网、DH+ 等网络连接的接 以实现编程、调试、运行、遥控、监视、 口。以实现编程、调试、运行、遥控、监视、打印和数 据传送等功能。 据传送等功能。
1）I/O映象区：由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入 ） 映象区：由于 投入运行后， 映象区 投入运行后 各输入状态和数据， 各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应 的外设。因此，它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放 的状态 的外设。 因此， 它需要一定数量的存储单元 以存放I/O的状态 以存放 和数据，这些单元称作I/O映象区。一个开关量I/O占用存储单元中的 和数据， 这些单元称作 映象区。一个开关量 占用存储单元中的 映象区 一个位（bit），一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字（16个bit）。 一个位（ ） 一个模拟量 占用存储单元中的一个字（ 个 ） 占用存储单元中的一个字 因此整个I/O映象区可看作两个部分组成：开关量I/O映象区；模拟量 因此整个 映象区可看作两个部分组成：开关量 映象区； 映象区可看作两个部分组成 映象区 I/O映象区，地址码一一对应。 映象区，地址码一一对应。 映象区 除了I/O映象区区以外，系统RAM I/O映象区区以外 RAM存储区还包 2 ） 系统软设备存储区 ： 除了 I/O 映象区区以外 ， 系统 RAM 存储区还包 PLC内部各类软设备 逻辑线圈、计时器、计数器、 内部各类软设备（ 括PLC 内部各类软设备（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和 累加器等）的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无 失电保持的存储区域和 累加器等）的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无 失电保持的存储区域 前者在PLC断电时，由内部的锂电池供电， 的存储区域， PLC断电时 失电保持的存储区域，前者在PLC 断电时，由内部的锂电池供电，数 据不会遗失；后者当PLC断电时，数据被清零。 PLC断电时 据不会遗失；后者当PLC断电时，数据被清零。