2 可编程控制器系统构成

可编程序控制器基本组成和工作原理

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3．输入/输出接口电路

实际生产中信号电平时多样的，外部执行机构所需要的电平也是不同的，而可编程序控制器的CPU所处理的信号只能是标准电平，因此，需要通过输入/输出单元实现这些信号电平的转换。可编程序控制器的输入/输出单元实际上是PLC与被控制对象之间传送信号的接口部件。

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4. 电源

PLC的电源分为外部电源、内部电源和后备电源三类。在现场控制中，干扰侵入 PLC的主要途径之一是通过电源，因此，合理地设计电源是PLC可靠运行的必要条件。
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⑴外部电源

外部电源用于驱动PLC的负载和传递现场信号，又称为用户电源。同一台PLC的外部电源可以是一个规格，也可以是多个规格。外部电源的容量与性能，由输出负载和输入电路决定。常见的外部电源有交流 220V、110V，直流100V、48V、24V、 12V、5V等
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1. 中央处理器（CPU）
PLC的中央处理器与一般的计算机控制系统一样，是整个系统的核心，起着类似人体的大脑和神经中枢的作用，它按PLC中系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。目前，小型PLC为单CPU系统，而中型及大型PLC则为双CPU甚至多CPU系统。

PLC自问世以来，经过近40年的发展，已成为很多国家的重要产业，PLC在国际市场已成为最受欢迎的工业控制产品。随着科学技术的发展及市场需求量的增加， PLC的结构和功能在不断地改进，生产厂家不停地将更强的PLC推入市场，平均 3～5年就更新一次

电气控制与PLC应用技术第三章可编程序控制器基本组成和工作原理

PLC自问世以来，经过近40年的发展，已成为很多国家的重要产业，PLC在国际市场已成为最受欢迎的工业控制产品。随着科学技术的发展及市场需求量的增加， PLC的结构和功能在不断地改进，生产厂家不停地将更强的PLC推入市场，平均 3～5年就更新一次
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3.2 可编程序控制器的基本组成和工作原理
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3．输入/输出接口电路
实际生产中信号电平时多样的，外部执行机构所需要的电平也是不同的，而可编程序控制器的CPU所处理的信号只能是标准电平，因此，需要通过输入/输出单元实现这些信号电平的转换。可编程序控制器的输入/输出单元实际上是PLC与被控制对象之间传送信号的接口部件。
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①输入接口电路
为了防止各种干扰信号和高电压信号进入 PLC，输入接口电路一般由RC滤波器消除输入端得抖动和外部噪声干扰，由光电耦合电路进行隔离。光电耦合电路由发光二极管和光电三极管组成。
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② 输出接口电路
PLC的输出有三种形式：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。图2.3给出了 PLC的三种输出电路图。每种输出都采用了电气隔离技术，电源由外部供给，输出电流一般为0.5～2A，输出电流的额定值与负载性质有关。
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⑵内部电源
①内部电源与外电源隔离，减小供电线路对内部电源的影响。
②有较强的抗干扰能力（主要是高频干扰） ③电源本身功能耗尽可能低，在供电电压
波动范围较大时，能保证正常稳定的输出。 ④有良好的保护功能。

可编程控制器

定义
定义
可编程逻辑控制器简称PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）。随着科学技术的发展，为适应多品种，小批量生产的需求而产生发展起来的一种新型的工业控制装置。
1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

结构与产品
结构与产品
从PLC的硬件结构形式上，PLC可以分为整体固定I/O型，基本单元加扩展型，模块式，集成式，分布式5种基本结构形式。
PLC的组成：
中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，是PLC的核心起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU。它按照 PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

课题二 plc结构和工作原理

可编程控制器的结构和工作原理可编程控制器的基本结构
二存储器存储器(内存主要用于存储程序及数据存储器内存)主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺内存主要用于存储程序及数据，不可缺少的组成单元。PLC中的存储器一般包括系统程序存储器少的组成单元。中的存储器一般包括系统程序存储器和用户程序存储器。用户程序存储器内还分有数据存储器( 和用户程序存储器。用户程序存储器内还分有数据存储器逻辑变量存储器），它用来存储PLC在运行时的一些输入），它用来存储逻辑变量存储器），它用来存储在运行时的一些输入输出、内部辅助继电器等的变量的。、输出、内部辅助继电器等的变量的。
1.17
可编程控制器的结构和工作原理可编程控制器的资源与编程语言
(二) 可编程控制器的硬件资源二 PLC都提供了各种类型的继电器，一般都称为“软继电器”，以都提供了各种类型的继电器，一般都称为“软继电器” 都提供了各种类型的继电器供系统软件设计中编程使用。常用的有输入继电器、输出继电器、供系统软件设计中编程使用。常用的有输入继电器、输出继电器、内部继电器(分为通用和专用两种、定时器、计数器、数据寄存器(分为通用继电器分为通用和专用两种)、定时器、计数器、数据寄存器分为通用分为通用和专用两种和专用等类型)等。这些编程用的继电器的工作线圈没有工作电压等级和专用等类型等功耗大小和电磁惯性等问题。其触点没有数量限制，、功耗大小和电磁惯性等问题。其触点没有数量限制，没有机械磨损和电蚀等问题。在不同的指令操作下，其工作状态可以无记忆，电蚀等问题。在不同的指令操作下，其工作状态可以无记忆，也可以有记忆，还可以作脉冲数字元件使用。记忆，还可以作脉冲数字元件使用。 1. 输入继电器 PLC的输入继电器是接受外部开关信号的窗口。PLC内部与输入的输入继电器是接受外部开关信号的窗口。内部与输入的输入继电器是接受外部开关信号的窗口端子连接的输入继电器是用光电耦合器隔离的电子继电器，端子连接的输入继电器是用光电耦合器隔离的电子继电器，编号与接线端子编号一致，如图5.2所示。每一个输入继电器都有一个“等效线圈端子编号一致，如图所示。每一个输入继电器都有一个“ 所示 ”和无数个常开/常闭触点。线圈的吸合或释放只取决于PLC外部所连和无数个常开常闭触点。线圈的吸合或释放只取决于外部所连常闭触点接的开关信号的状态，而不能通过程序控制。内部的常开/常闭两种触接的开关信号的状态，而不能通过程序控制。内部的常开常闭两种触点供编程时随时使用，使用次数不限。点供编程时随时使用，使用次数不限。输入电路的时间常数一般小于 10ms。。

第2章 PLC的基本组成和工作原理

PLC的基本结构
主机
用户输入设备编程器盒式磁带机打印机 EPROM 写入器上位计算机 PLC 可编程终端 PT
③
输入单元
④
①
电源
③
输出单元
中央处理单元（ CPU）
用户输出设备
⑤
⑤外
设接口
②存储器
系统程序用户程序存储器存储器
I/O 扩展口
误，则立即报警或停止程序的执行。 3）接收现场的状态或数据并存储。将接收到现场输入的数据保存起来，在需要改数据的时候将其调出、并送到需要该数据的地方。 4）PLC进入运行后，执行用户程序，存储执行结果，并将执行结果输出。当PLC进入运行状态， CPU 根据用户程序存放的先后顺序，逐条读取、解释和执行程序，完成用户程序中规定的各种操作，并将程序执行的结果送至输出端口，以驱动可编程控制器的外部负载。 5）诊断电源、PLC内部电路的工作故障。诊断电源、可编程控制器内部电路的故障，根据故障或错误的类型，通过显示器显示出相应的信息，以提示用户及时排除故障或纠正错误。
③交流输入电路
（1）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。
输入端子发光二极管 PLC
3.3k
In
内内内 470 内
1000PF
24V – + + – COM 发光二极管
直流电源
光电三极管
直流输入电路
外部开关
输入点
S
R1 T C M R2 → →
+5V
内部电路
A
公共端输入点的状态显示
3）标准程序模块和系统调用程序

PLC基础入门(欧姆龙)

母线(电源线) X0 X0 X1 X1 X2 B触点 Y0 Y1 A触点 COM端子按下后变为ON （共用端子）
称为A型触点(MAKE触点)或常开触点、NO触点(NORMAL OPEN)
【梯形图的回路符号】
为了打印出以往在PLC中使用的各种电路触点符号，将这些内容文字符号化，统一成为A触点、B接点．
• 【PLC的最重要回路】
– 自保持回路具有状态记忆功能 – 这是非常重要的回路
【梯形图】【程序动作说明】 ① 输入信号X0为ON，电机(Y1)变为ON ② 即使X0变为OFF状态、Y1仍能保持0N的状态 ③ 输入为ON时，电机(Y1)变为OFF
【时序图】电机
ON输入 OFF输入
自保持触点
电机
【布尔助记符】
第1章 PLC入门
【1-1. 什么是可编程控制器？】
• • • • • •
PC)。可编程控制器是顺序控制专用的控制器，正式英文名称是Programmable Controller(简称
在中国为了与个人计算机相区别，简称为PLC(沿用旧称Programmable Logic Controller)。可编程控制器(以下简称PLC)将来自输入设备的信号，按照给定的条件进行处理、运算、判断并将该结果输出到外部设备。在PLC诞生之前，自动控制是利用继电器、定时器等组合实现的。因此，伴随着控制内容的改变，必须花费很多时间进行配线施工，在实际应用中存在很多缺点。与计算机控制相比，PLC最大的不同点是 ◆ 配备有丰富的顺序控制专用指令 ◆ 通过专用指令能够方便地编制程序 ◆ 高速度重复循环执行程序(扫描) ◆ 充分考虑到恶劣的使用环境，抗干扰能力强由于上述原因，PLC作为自动控制用控制器当前最为普及。

可编程控制器原理及应用

一、可编程控制器概述
1.1 1.2 1.3 1.4 可编程控制器的产生可编程控制器的特点可编程控制器的分类 PLC的应用和发展的应用和发展
1.2 可编程控制器的特点可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点： ①可靠性高、抗干扰能力强； ②编程直观、简单； ③适应性好； ④功能完善、接口功能强，目前的可编程控制器具有数字量和模拟量的输入输出、逻辑和算术运算、定时、计算、顺序控制、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能，使设备控制水平大大提高。
PLC的更新很快：
PLC技术发展特点为高速度、大容量、系列化、模块化、多品种。 PLC的编程语言、编程工具多样化，通信联网功能越来越强。 PLC的联网和通信可分为两类：一类是PLC之间的联网通信，多制造厂商都有自己的专有联网手段；另一类是PLC 与计算机之间的联网通信，一般PLC都有通信模块用于计算机通信。在网络中要有通用的通信标准，否则在一个网络中不能连接许多厂商的产品。美国通用汽车公司在1983年提出的制造自动化协议（MAP——Manufacture Automation Protocol）是众多通信标准中发展最快的一个。MAP的主要特点是提供以开放性为基础的局部网络，使来自许多厂商的设备可以通过相同的通信协议而相互连接。由于MAP的出现，推动了通信标准化的进程。
二、PLC组成与工作原理 PLC组成与工作原理
2.1 PLC的组成及其各部份的功能的组成及其各部份的功能 2.2 PLC的编程语言的编程语言 2.3 PLC的工作原理的工作原理
2.3 PLC的工作原理的工作原理 PLC采用循环扫描的工作方式，其扫描过程如下图：
内部处理
停止
通信操作输入处理程序执行输出处理

工业控制PLC教程L2

2006年2月可编程控制器原理及应用-基本原理
12
信号处理功能
The signal processing function consists of –应用程序存储The application program storage, –数据存储The data storage, –操作系统The operating system, –应用程序执行The execution of the application program functions.
直流3线（PNP集电极开路）
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可编程控制器原理及应用-基本原理
直流开关量输入接口电路
2006年2月
可编程控制器原理及应用-基本原理
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交流开关量输入接口电路
2006年2月
可编程控制器原理及应用-基本原理
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输入端子结构形式
汇点式输入
分隔式输入
2006年2月
可编程控制器原理及应用-基本原理
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分隔式输出
2006年2月
可编程控制器原理及应用-基本原理
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模拟量输入接口电路
常用的模拟信号：单极性 0~5V,0~10V,1~5V,4~20mA 双极性 ±50mV,±5V,±10V,±20mA
2006年2月
可编程控制器原理及应用-基本原理
28
Example: SM331 AI Module Block Diagram
自编程装置的用户程序和数据。序，进而实现相应的控制功能。
运行方式：PLC作为控制器运行，执行用户程
监控运行方式： PLC作为控制器执行相应的控
制功能的同时，还与编程装置进行一定的信息交换，进而使操作员可以通过编程装置对PLC的运行进行监视和一定程度的干涉。

可编程控制器原理及应用

五、S7-200PLC基本逻辑指令
（1）、逻辑取及线圈驱动指令 1)逻辑取及线圈驱动指令为LD、LDN和= LD(Load)：取指令。用于网络块逻辑运算开始的常开
触点与母线的连接。 LDN(Load Not)：取反指令。用于网络块逻辑运算开始的常闭触点与母线的连接 =（OUT）：线圈驱动指令。 2)取反指令NOT 将复杂逻辑结果取反。
一、概述
1、继电器接触器控制系统的特点 20世纪70年代前继电器接触器控制系统优点：结构简单、容易掌握、价格低廉，能满足大部分场合电气顺序

逻辑控制的要求。缺点：设备体积大、可靠性差、动作速度慢、功能弱，难于实现较复杂的控制；特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，极限复杂繁琐，生产工艺或对象需要改变时，原有的接线和控制柜就要更换，所以通用性和灵活性较差。 2、可编程序逻辑控制器的定义可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Cntroller)。简称为PLC 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
3、可编程控制器的工作特点 1）使用于工业环境，抗干扰能力强 2）可靠性高。无故障工作时间（平均）系统。 3）控制能力极强。算术、逻辑运算、定时、计数、 PID运算、过程控制、通讯等。 4）使用、编程方便。梯形图、语句表、功能图、控制系统流程图等编程语言通俗易懂，使用方便。 5）组成灵活。小型PLC为整体结构，并可外接I/O扩展模块构成PLC控制系统。中大型PLC采用模块式结构，有各种专用功能模块供选用和组合，可组成大小和要求不同的控制系统。所以，可编程控制器可以成为全功能工业控制计算机。

电气专业可编程控制器教案

1、中央处理单元
又称CPU 模块或中央控制器，它由微处理器和存储器组成，是可编程控制器的核心，其作用类似于人类的大脑。

模块的工作电压一般是5V。

1．公共操作
公共操作是在每次扫描程序前的又一次自检，若发现故障，除通过
二、梯形图编程语言定义
梯形图语言是一种图形语言，是在继电器控制原理图的基础上产生的一种直观、形象的逻辑编程语言，它沿用继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，并增加了一些继电器控制的控制符号。

FX2系列的输出电路有继电器型、双向晶闸管型和晶体管型三种。

第二个字母：R为继电器输出、
第一个字母：M表示基本单元、
电阻分压器限制和调节电路中电流
【例1-5】：有一只万用表，表头的等效内阻为a 10k R =Ω，满刻度电流为
a 50A I μ=，若改装成量程为10V 的电压表，则应串联多大的电阻？
解：根据题意可知，当表头满刻度时，表头两端电压为6
3
a 5010
1010R -=⨯⨯⨯可见，用这个表头测量大于0.5V 的电压会烧坏表头，需串联分压电阻，以扩大测量范围。

设量程扩大到10V 需要串入的电阻为100.5U U --
12 1263
2Ω63
R R R R ⨯
===
++
12
U
P12——四
四、同频率正弦电量的相位关系。