第3章可编程序控制器(3-2硬件配置及软件编制)(2003)

内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝本章基本内容3-1可编程序控制器的工作原理3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制3-3可编程序控制器基本技术指标和一般系统的设计方法可编程序控制器的基本工作原理、扫描原理、I/O映像区、扫描工作过程等。可编程序控制器的硬件配置，包括CPU、存储器、输入/输出模块、智能接口等。可编程序控制器的软件编制，主要介绍PLC编程语言的特点。可编程序控制器的基本技术指标，包括用户存储器容量、输入输出点数、扫描速度、编程指令的种类和功能、内部寄存器的配置和容量、PLC的扩展能力等。简单介绍一般系统的设计方法。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置中央处理单元CPU输入输出接口扩展存储器特殊I/O接口电源编程器系统总线通信接口现场用户设备打印机CRT其他PLC…内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置1.中央处理单元CPU中央处理单元主要由微处理器CPU、存储器ROM/RAM和微处理器I/O接口组成。组成主要功能(1)接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；(2)检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并诊断用户程序的语法错误；(3)运行用户程序。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置运行方式1.中央处理单元CPU(1)以扫描方式接收现场各输入装置的状态或数据，并分别存入I/O映象区。(2)从用户程序存储器中逐条取指令，按指令的规定执行逻辑或算术运算任务，并将运算结果存入I/O映象区或数据寄存器内。(3)等到所有用户程序扫描执行完毕后，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。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置2.存储器PLC常用的存储器类型(1)RAM（RandomAccessMemory）随机存储器，可读可写，存取速度快。常作为数据存储器(2)ROM（ReadOnlyMemory）只读存储器。一般将系统程序固化到ROM中。(3)EPROM（ErasableProgrammableReadOnlyMemory）可擦除的只读存储器。断电后存储器内容保持不变。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置2.存储器PLC常用的存储器类型(4)EEPROM（ElectricalErasableProgrammableReadOnlyMemory）电可擦除的只读存储器。兼有RAM和EPROM的优点。PLC存储空间的分配不同的PLC的CPU最大寻址空间各不相同，一般可以分为三区域：系统程序存储区、系统RAM存储区和用户程序存储区。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝PLC存储空间的分配3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置2.存储器系统程序存储区1.一般采用ROM或EPROM2.存放系统程序3.由厂家完成4.和其它硬件一起决定了PLC的性能系统RAM存储区1.采用RAM2.包括I/O映象区和各类软设备存储区3.存放现场数据和运算结果用户程序存储区1.一般采用EPROM或EEPROM，或者加备用电池的RAM2.存放用户程序内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置3.输入输出模块输入/输出模块是PLC与现场I/O设备或其他外设之间的连接部件。PLC通过输入模块把现场的数据读入主机，经用户程序的运算与操作，把结果通过输出模块给执行机构。输入模块用于对输入信号进行滤波、隔离、电平转换等，把输入信号的逻辑值安全可靠地传递到PLC内部。输出模块用于把用户程序的逻辑运算结果输出到PLC外部，输出模块具有隔离PLC内部电路和外部执行元件的作用，还具有功率放大的作用。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置3.输入输出模块输入/输出模块一般包括：数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块。数字量输入模块现场的离散信息通过数字量输入模块送给CPU处理，数字量输入模块主要解决的问题是隔离问题。现场输入的数字量大多是开关量，开关量一般是直流信号，也有交流信号。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置3.输入输出模块（1）直流开关量输入模块内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置（2）交流开关量输入模块如果输入信号源是交流信号，此时输入模块必须解决限流和信号的连续问题。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置数字量输出模块3.输入输出模块（1）晶体管输出单元内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置（2）双向晶闸管输出单元内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置（3）继电器输出单元内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置模拟量输入模块3.输入输出模块模拟量输入模块是一种智能单元，本身就是一个独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及接口电路，与PLC通过总线交流信息。预处理多路转换判断识别数码转换光电隔离数据驱动总线驱动A/D转换现场PLC由模拟量输入模块外接各种各样的外部传感元件可以组成其它智能模块，如温度控制单元。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置3.输入输出模块模拟量输出模块模拟量输出模块也是一种智能单元，本身也是一个独立的计算机系统。它将PLC内部的数字转换结果转换成外部生产过程所需的模拟信号。多路转换光电隔离功率输出D/A转换现场PLC模拟量输出模块一般同时具有电压输出和电流输出。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置3.输入输出模块输入输出模块的特点（1）防干扰隔离措施非常突出，如光电隔离、阻容滤波等。（2）PLC的输入输出功能非常强，可适应各种生产过程的需要。在各种输入输出的使用过程中，要注意计算供电电源（+5V、+24V）的容量以及环境温度对其散热的影响。输入输出模块注意事项内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的硬件配置4.智能接口模块随着PLC应用范围的扩大，各生产厂家在不断提高PLC主机性能的基础上，还研究出不少满足各种生产要求的智能接口模块。目前的智能接口模块主要有：A/D模块D/A模块高速计数器模块位置定位控制模块PID模块PLC网络模块PLC与计算机通信模块中断控制模块温度传感器输入模块高级语言模块语言输出模块…...内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的软件编制PLC的显著特点之一是其编程语言简单易学，常用的编程语言是梯形图。KHKMFKMFSB1SBFKMRKMRSBRKMRKMFX0X2X1Y1X0Y0Y0Y1Y0Y1梯形图编程语言吸取了广大电器工程技术人员最为熟悉的继电器线路图的特点，非常容易掌握。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝3-2可编程序控制器的硬件配置和软件编制☑PLC的软件编制PLC的编程语言除了梯形图，还有命令语句表达式。X0X2X1Y1X0Y0Y0Y1Y0Y1LDNOTX0LDX1ORY0ANDLDANDNOTY1OUTY0LDNOTX0LDX2ORY1ANDLDANDNOTY0OUTY1利用手持编程器输入程序时采用命令语句表达式，命令语句表达式中包含两个部分：操作码和操作数。内蒙古工业大学电力学院自动化系第3章PLC可编程序控制器☝再见！