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PLC仰恩大学计算机与信息学院第三章工作原理与电路分析和设计PLC仰恩大学计算机与信息学院本章主要内容•PLC的工作原理•PLC电路分析•控制电路的经验设计法PLC仰恩大学计算机与信息学院3.1PLC的工作原理•继电器-接触器控制系统是通过继电器和接触器触点状态的变化来实现其控制功能，而PLC则是通过执行控制程序来实现其控制功能。•PLC的控制程序由三大模块构成:•初始化模块•实现系统控制功能模块•保证可靠性模块PLC仰恩大学计算机与信息学院•初始化模块PLC上电后，系统进行初始化。•系统的某些存储区清0；•将特殊寄存器（单元或位）置位或清0；•设置I/O模块的工作方式；•实现系统控制功能模块•系统接收外部输入信号，根据外部输入信号执行用户程序，按照用户程序的执行结果输出控制信号，从而影响控制对象；•通信处理，实现PLC之间的信息交换，或实现PLC与其他设备之间的信息交换。PLC仰恩大学计算机与信息学院•保证可靠性模块：自身是否正常进行自我诊断•判断电池电压•判断硬件故障•判断通信是否异常如果自检不通过——异常继电器接通——面板上出错指示灯亮——特殊寄存器中将存入错误代码若属致命错误，PLC被强制为停止状态PLC仰恩大学计算机与信息学院PLC上电后，其控制程序的各个模块按固定的顺序执行，除了初始化模块外，其余模块被循环执行，直到PLC掉电为止。可编程控制器的扫描周期：控制程序的各个模块均被执行一次所需要的时间扫描周期是PLC的一个重要技术指标，它反映出PLC的处理速度。PLC仰恩大学计算机与信息学院•影响扫描周期长短的因素：•通信时间•执行用户程序时间•CPU的运算速度•I/O点的多少•扩展模块的多少PLC仰恩大学计算机与信息学院•PLC控制程序中的初始化模块、更新时钟与特殊寄存器值的模块、自诊断模块是PLC的内部处理模块，与用户没有直接关系，所以PLC正常工作时的主要阶段如右图所示。PLC仰恩大学计算机与信息学院•输入采样阶段•扫描所有输入端子，将各种触点的状态读入，并保存在输入映像寄存器，在下次输入采样时，上次的数据值将被刷新。•通信处理阶段•实现PLC与其他智能设备之间的信息交换；•从其他设备接受的信息存入接收缓冲区；•传送给其他智能设备的信息事先写入发送缓冲区。PLC仰恩大学计算机与信息学院•执行用户程序阶段•PLC利用输入映像寄存器中的值以及接收到的通信数据，从上到下的顺序执行用户程序，产生中间结果及要输出的控制信号；•中间结果——内部电器的状态，保存在中间结果映像区；•输出信号——Y电器的状态，保存在Y电器对应的输出映像区。PLC仰恩大学计算机与信息学院•刷新阶段•把输出映像区中的值送至输出锁存器，输出锁存器被刷新；•输出锁存器的新状态通过输出端子施加到控制对象上，实现控制；•输出刷新完成后，自动开始新一轮的循环工作阶段，直至PLC关机或停止状态。PLC仰恩大学计算机与信息学院•以上四个阶段必须是严格按照先后顺序，一个结束，才能开始下一个，不能有时间上的重叠。因此，PLC的输出信号滞后于输入信号。•举例如下PLC仰恩大学计算机与信息学院0LDY0051OUTY0042LDX0003ORY0054ANIX0015OUTY0056LDY0057OUTY006工作原理Y004Y005Y006PLC仰恩大学计算机与信息学院3.2可编程控制器电路分析•可编程控制器采用循环方式周期性地执行其控制程序中的各个功能模块，当它接受输入信号后，要滞后一段时间，才有相应的输出信号，此时输入信号才会影响到控制对象。利用这种工作方式可以构成一些很有特点的电路。PLC仰恩大学计算机与信息学院瞬时接通、延时断开电路0LDY0004LDX0001ANIX0005ORY0002OUTT206ANIT203K507OUTY000程序：3.2.1定时器电路PLC仰恩大学计算机与信息学院延时接通、延时断开电路程序：0LDX0011OUTT502K303LDIX0014ANDY0015OUTT516K507LDT508ORY0019ANIT5110OUTY001PLC仰恩大学计算机与信息学院延时输出的短脉冲信号程序：0LDX0101PLSM1002LDM1003ORM1014ANIY0105OUTM1016OUTT607K508LDT609OUTY010PLC仰恩大学计算机与信息学院方波振荡器（脉宽可调）程序：0LDX0001ORM202ANIX0013OUTM204OUTY0005LDM2012ANIY00113LDIT5014ANDY00115ORB16ANIX00117OUTY0016ANIM217OUTT508K509LDT5010OUTM2111LDT50非方波振荡器（脉宽可调）程序：0LDX0001ORM202ANIX0013OUTM204LDM205ANIM216OUTT507K508LDM209ANDT5010OUTT5111K3012OUTY01013LDT5114OUTM21长延时电路程序：0LDX0001SETM1002LDX0013RSTM1004LDM1005OUTT306K300007LDT308OUTT319K2000010LDT3111OUTY020顺序起停电路程序：0LDX0001PLSM1002LDX0013PLSM1014LDM1005ORY0006ANIM1027OUTY0008OUTT309K6010LDM10111ORM10312ANIM10213OUTM10314OUTT3115K5016LDT3017ANIM10318OUTY00119LDT3120OUTM102PLC仰恩大学计算机与信息学院启动一段时间后自动停止程序：0LDX0101PLSM102LDM103ORY0104ANIM115OUTY0106LDY0107ANIM108OUTT509K10010LDT5011OUTM11PLC仰恩大学计算机与信息学院变宽脉冲输入、等宽脉冲输出程序：0LDX0051PLSM1002LDM1003ORY0054ANIM1015OUTY0056OUTT60K808LDT609OUTM101PLC仰恩大学计算机与信息学院计数器用作定时器程序：0LDX0061SETM602LDX0073RSTM604PLSM615LDM80026ORM617RSTC108LDM609ANDM801410OUTC1011K512LDC1013OUTY0003.2.2计数器电路扩大计数范围（加法方式）0LDPX0001SETM202LDPX0013RSTM204OUTM215LDM216ORM80027RSTC108LDM209ANDM801310OUTC1011K312LDM2113ORM800214RSTC1115LDC1016ANDM801317OUTC1118K519LDC1120OUTY000扩大计数范围（乘法方式）0LDPX0001SETM202LDPX0013RSTM204OUTM215LDC106ORM217ORM80028RSTC109LDM2010ANDM801311OUTC1012K313LDM2114ORM800215RSTC1116LDC1017OUTC1118K419LDC1120OUTY000PLC仰恩大学计算机与信息学院3.2.3其他电路——二分频电路程序：0LDX0001ORM202ANIX0013OUTM204LDM205ANDM80126OUTY0007LDY0008PLSM219LDM2110ANDY00111OUTM2212LDM2113ORY00114ANIM2215ANIX00116OUTY001PLC仰恩大学计算机与信息学院单一输入信号实现启停电路程序：0LDX0021PLSM1002LDM1003ANIM1014LDIM1005ANDM1016ORB7OUTM1018OUTY002PLC仰恩大学计算机与信息学院顺序启动、同时停止电路程序：0LDX0011PLSM102LDX0023PLSM114LDX0035PLFM126LDM107ORY0018ANIM129OUTY00110LDM1111ORY00212ANDY00113OUTY002PLC仰恩大学计算机与信息学院3.3控制电路的经验设计法以PLC为核心来构造控制系统时，只要控制过程不是顺序控制，一般只能用经验设计法来设计控制电路，经验设计法实质上是一种试凑法。通过广泛地阅读以往的典型电路来积累知识和经验，在此基础上根据控制要求试凑电路，之后再分析试凑出的电路，若该电路能实现所要求的控制功能，则电路设计成功，然后做一些优化和完善即可；若试凑出的电路不能实现控制要求，则需不断地改进，直至获得较为满意的结果。PLC仰恩大学计算机与信息学院解：⑴计算需要可编程控制器的I/O点数⑵选择可编程控制器的型号⑶分配I/O端子⑷画I/O连接图⑸试凑电路例1:有甲乙两组彩灯，每组均有4只灯泡。按下按钮SB后，要求甲组彩灯周期性地亮0.5s，灭0.5s；同时乙组彩灯周期性地亮1s，灭1s，再次按下按钮SB后，全部彩灯熄灭。试设计其控制电路。PLC仰恩大学计算机与信息学院PLC仰恩大学计算机与信息学院•例3.2PLC仰恩大学计算机与信息学院PLC仰恩大学计算机与信息学院PLC仰恩大学计算机与信息学院PLC仰恩大学计算机与信息学院PLC仰恩大学计算机与信息学院