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机械电子工控专业-PLC培训讲义(二)从基础学PLC

2019-07-23 15:30:31来源：100唯尔

2--1PLC的基本组成

一、PLC的硬件系统

可编程控制器一般由中央处理单元（ CPU ）、存储器（ ROM/RAM）、输入 / 输出单元（ I/O 单元）、编程器、电源等主要部件组成。

1、中央处理器（ Central Processor Unit 简称CPU）：

与一般计算机一样， CPU 是可编程控制器的核心，包括运算器和控制器，它按系统程序赋予的功能指挥可编程控制器有条不紊地进行工作，其主要任务有：

（ 1 ）接收、存储由编程工具输入的用户程序和数据，并通过显示器显示出程序的内容和存储地址。

（ 2 ）检查、校验用户程序。对正在输入的用户程序进行检查，发现语法错误立即报警，并停止输入；在程序运行过程中若发现错误，则立即报警或停止程序的执行。

（ 3 ）接收、调用现场信息。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 ）执行用户程序。当可编程控制器进入运行状态， 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 ）故障诊断。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。

不同型号可编程控制器的CPU 芯片是不同的，其种类有：

（1）通用处理器：8086、80286、80386

（2）单片机芯片：8031、8096

（3）位片式微处理器：AMD-2900

2、存储器

可编程控制器的存储器可以分为系统程序存储器、用户程序存储器及工作数据存储器等三种。

（ 1 ）系统程序存储器

系统程序存储器用来存放由可编程控制器生产厂家编写的系统程序，并固化在 ROM 内，用户不能直接更改。它使可编程控制器具有基本的智能。能够完成可编程控制器设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏，很大程度上决定了 PLC 的性能，其内容主要包括三部分：第一部分为系统管理程序，它主要控制可编程控制器的运行，使整个可编程控制器按部就班地工作；第二部分为用户指令解释程序，通过用户指令解释程序，将可编程控制器的编程语言变为机器语言指令，再由 CPU 执行这些指令；第三部分为标准程序模块与系统调用程序，它包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序，如完成输入、输出及特殊运算等的子程序，可编程控制器的具体工作都是由这部分程序来完成的，这部分程序的多少决定了可编程控制器性能的强弱。

（ 2 ）用户程序存储器

根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务，用规定的可编程控制器编程语言编写的各种用户程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同，可以是 RAM （有用锂电池进行掉电保护），EPROM 或 EEPROM 存储器，其内容可以由用户任意修改或增删。目前较先进的的可编程控制器采用可随时读写的快闪存储器作为用户程序存储器。快闪存储器不需后备电池，掉电时数据也不会丢失。

（ 3 ）工作数据存储器

工作数据存储器用来存储工作数据，即用户程序中使用的 ON/OFF 状态、数值数据等。

在工作数据区中开辟有元件映像寄存器和数据表。其中元件映像寄存器用来存储开关量 / 输出状态以及定时器、计数器、辅助继电器等内部器件的 ON/OFF 状态。数据表用来存放各种数据，它存储用户程序执行时的某些可变参数值及 A/D 转换得到的数字量和数学运算的结果等。在可编程控制器断电时能保持数据的存储器区称数据保持区。

用户程序存储器和用户存储器容量的大小，关系到用户程序容量的大小和内部器件的多少，是反映 PLC 性能的重要指标之一。

3 ．输入 / 输出接口

输入 / 输出接口是 PLC 与外界连接的接口。

输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号送给中央处理器。一类是由按钮、选择开关、行程开关、限位开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开关量输入信号。另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模拟量输入信号。

输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、电笛、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。

I/O模块的外部接线方式

4 ．电源（Power Supply）：

小型整体式可编程控制器内部有一个开关式稳压电源。电源一方面可为 CPU 板， I/O 板及扩展单元提供工作电源（ 5VDC ），另一方面可为外部输入元件提供 24VDC （ 200mA ）。

5 ．扩展接口

扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连 , 使 PLC 的配置更加灵活。

6 ．通信接口

为了实现“人－机”或“机－机”之间的对话， PLC 配有多种通信接口。 PLC 通过这些通信接口可以与监视器，打印机，其他的 PLC 或计算机相连。

当 PLC 与打印机相连时，可将过程信息，系统参数等输出打印；当与监视器 (CRT)相连时，可将过程图象显示出来；当与其他 PLC 相连时，可以组成多机系统或连成网络，实现更大规模的控制；当与计算机相连时，可以组成多级控制系统，实现控制与管理相结合的综合系统。

7 ．智能 I/O 接口

为了满足更加复杂的控制功能的需要， PLC 配有多种智能 I/O 接口。例如，满足位置调节需要的位置闭环控制模板，对高速脉冲进行计数和处理的高速计数模板等。这类智能模板都有其自身的处理器系统。

8 ．编程器（Programmer）

编程器的作用是供用户进行程序的编制，编辑，调试和监视，编程器也用于系统初始状态的配置及控制系统故障时作为检查故障的有效工具。

编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符（指令表）后，才能输入。它一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。智能型的编程器又称图形编程器。它可以联机，也可以脱机编程，具有 LCD 或 CRT 图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话 .

也可以利用微机作为编程器，这时微机应配有相应的编程软件包，若要直接与可编程控制器通信，还要配有相应的通信电缆。

（一）、专用编程器

1、简易编程器:

功能：输入和编辑指令表程序

特点 :　体积很小价格便宜

2、图形编程器

功能：直接生成和编辑梯形图程序

特点 :　价格高操作比较麻烦

（二）、个人计算机程序开发系统

功能：。编制修改 PLC的梯形图程序

。监视系统运行打印采集和分析数据

。适时彩色图形操作器和文字处理器