下载文档原格式
可编程控制器的组成与工作原理可编程控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是一种专用的计算机，它能够进行逻辑运算、顺序控制、计时和计数、数据处理和输出控制等多种功能，用于自动化设备的控制和监控。
一、可编程控制器的组成1.中央处理器（CP）：可编程控制器的核心部件，负责运行控制程序、处理输入输出信号和控制各种外部设备。
2. 存储器（Memory）：可编程控制器包括ROM、RAM和EEPROM等各种存储器，用于存储控制程序、数据和参数等。
3. 输入模块（Input Module）：将外部传感器或开关等输入信号转换为数字信号，供中央处理器使用。
4. 输出模块（Output Module）：将中央处理器处理后的控制信号转换为驱动外部执行元件（如继电器、电磁阀等）的模拟信号或数字信号。
5. 总线（Bus）：用于连接中央处理器、输入输出模块和其他可编程控制器组成网络系统。
6. 电源模块（Power Module）：为整个可编程控制器提供稳定的电源供电。
二、可编程控制器的工作原理1.程序扫描循环：可编程控制器通过程序扫描循环的方式运行控制程序。
程序扫描循环是指控制器反复执行以下几个步骤：读取输入信号、执行控制程序、更新输出信号、延时等待。
2.输入信号采集：可编程控制器通过输入模块采集外部传感器或开关等的输入信号，并将其转换为数字信号供中央处理器使用。
3.控制程序执行：中央处理器根据预编写的控制程序进行逻辑运算、顺序控制、计时和计数、数据处理等操作，来实现所需的控制功能。
4.输出信号更新：中央处理器根据控制程序的执行结果，将产生的控制信号转换为模拟信号或数字信号，通过输出模块驱动外部执行元件进行相应的控制动作。
5.延时等待：为了确保控制操作的正确时序，可编程控制器通常需要设置延时等待，等待一定时间后再次进行程序扫描循环。
6.备份和恢复：可编程控制器还支持控制程序的备份和恢复功能，可以将控制程序从存储器中备份到外部设备，并在需要时恢复。
可编程控制器的根本构造和工作原理.2.1 可编程控制器的根本构造1．中央处理器⏹中央处理器是PLC的大脑。
起着指挥的作用，其主要功能是：⏹〔1〕编程时承受并存储从编程器输入的用户程序和数据，并能进展修改或更新。
〔2〕以扫描方式承受现场输入的用户程序和数据，并存入输入状态表〔即输入继电器〕和数据存放器所谓输入影像存放器。
〔3〕从存储器中逐条读出用户程序，经解读用户逻辑，完成用户程序中规定的各种任务，更新输出映像存放器的内容。
〔4〕根据输出所存电路的有关内容实现输出控制。
〔5〕执行各种诊断程序目前，PLC中的CPU主要采用单片机，如Z80A 8051 8039 AMD2900等，小型PLC大多数采用8为单片机，中型PLC 大多数采用16位甚至32位单片机。
2．存储器⏹PLC内部存储器用来存放PLC的系统程序，用户程序和逻辑变量及数据信息。
存储器分为只读存储器〔ROM〕和随机存储器〔RAM〕两大类。
ROM的内容杂使用时只能读出不能写入，它的写入需要使用特殊的方法和设备，一旦写入即使掉电也不会消失，称为固化。
ROM主要存放监控程序及已调试好的用户程序。
RAM的内容可以随时由CPU对它进展读取，写入，任意修改，但掉电后，信息丧失。
用户程序是使用者为PLC完成某一具体控制任务编写的应用程序，用户程序在设计和调试过程中要经常进展读写操作，为了便于调试、修改、扩大、完成，用户程序一般使用RAM存储。
RAM中的内容在掉电后要消失，所以PLC对RAM提供备用锂电池，一般锂电池使用期为3－5年左右。
如果调试通过的用户程序要长期使用，可用专用EPROM写入器把程序固化在EPROM芯片中，再把芯片插入PLC的EPROM插座上。
3．输入、输出模块⏹这是PLC与被控设备的连接部件，输入模块通过输入端子承受现场设备的控制信号〔包括开关量和模拟量〕，如控制按钮、限位开关、传感器信号等，并把这些信号转换成被控设备能接收的电压或电流信号，以驱动被控装置〔包括开关量和模拟量〕，如电磁阀、接触器、信号灯等。
河北省技工学校
教师课时授课计划
学校：唐山市劳动高级技工学校授
复习提问：1、可编程控制器的特点？
2、可编程控制器的分类
新课引入：从上次课我们了解到可编程控制器的基本单元中有CPU 、
输入输出接口，那么我们现在就来全面认识可编程控制器的组成
及其工作原理：
§1－2可编程控制器的组成及工作原理
一、可编程控制器的组成：
输入/输出单元
电源
1、中央处理器（CPU ）：
它是PLC 的核心和控制指导中心
CPU 通过三总线与存储器、I/O 接口电路相连接，完成信息传
递、转换等。
CPU 的主要功能：接受输入信号并存入存储器，读出执行指令，
将结果输出，处理中断请求，准备下一条指令。
2、存储器：
用来存储系统程序、用户程序、逻辑变量、系统组
态等
系统程序存储器：用于存储系统管理程序固化在ROM 中。
用户程序存储器：用户设计编辑的应用程序和系统参数。
3、输入、输出接口电路
（1）输入接口电路：P34图2-3
开关量输入单元多
为直流输入单元。
一般
PLC 内部提供24V 直流电
源，用户只需将开关、按
钮、行程开关、和传感器
等主令电器接在输入端
子和公共端子之间即可，
这就是所谓无源式直流
输入单图中只画出对应
中央处理器运算器（加工厂）
控制器（指挥中心）
存储器
只读存储器（ROM ）
随机存储器（RAM ）
于一个输入点的输入电路，个个输入点所对应的输入电路均
相同。
输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有：
a)采用光电耦合器为电流输入型，能有效地避免输入端引线
可
能
引
入
的
电
磁
场
干
扰和辐射干扰。
b)光敏输出端设置RC滤波器，是为了防止用开关类触点输入
时触点振颤及抖动等引起的误动作
（注）接口电路等效一接口继电器，但并不是真的有继电器。
三菱PLC输入端子用X表示，采用八进制编号方法即：
X00、X01、X02、X03、X04、X05、X06、X07
X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17
（2）输出接口电路：P34图2-3
a. 继电器输出
型R：有触点的
输出方式，用于
直流或低频交流
负载。
b. 晶体管输
出型S：无触点
输出方式，用于
直流高速、小功
率负载。
晶闸管输出型
T：无触点输出方式，用于交流高速、大功率负载。
[注]晶体管、晶闸管输出都有漏电流存在，使用时要注意这
点。
（1）PLC输出接口是成组的，每一组有一个COM口只能使用
同一种电源电压。
（2）PLC输出负载能力有限，具体参数请阅读相关资料。
（3）对于电感性负载应加阻容保护。
（4）负载采用直流电源小于30V时，为了缩短响应时间，可
用并接续流二极管的方法改善响应时间。
例：交流电梯使用PLC控制，问要选用什么样的输出端？解：需要选继电器输出。
因电梯为交流，另为了电梯的安全不允许有漏电流的存在，因此不能用晶闸管输出。
电源：外接220V市电。
为保证plc可靠，大多采用开关式稳压电源，向PLC内部电路提供直流5V、正负12V、24V的工作电压；并向外部输入元件（如接近开关）提供24v直流电源。
[注]：PLC负载的电源是由用户另外提供的。
外部接口
每台plc都有外设端口，对称外设接口、外接接口。
它是在主机外壳上与外部设备配接口插座。
同过电缆线可配接偏移器、计算机、其他plc、打印机等。
6、I/O扩展器
通过I/O扩展器端口连接I/O扩展单元来增加I/O点。
A/D和D/A单元一般也通过该接口与主机连接。
各种智能单元链接单元。
设有I/O扩展端口的PLC不能进行I/O点扩展。
二、可编程控制器的工作原理：
PLC大多采用成批输入/输出的周期扫描方式工作，按用户程序的先后次序逐条运行。
一个完整的周期可分为三个阶段：（一）输入刷新阶段
程序开始时，监控程序使机器以扫描方式逐个输入所有输入端口上的信号，并依次存入对应的输入映象寄存器。
（二）程序处理阶段
所有的输入端口采样结束后，即开始进行逻辑运算处理，根据用户输入的控制程序，从第一条开始，逐条加以执行，并将相应的逻辑运行结果，存入对应的中间元件和输出元件映象寄存器，当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输出刷新处理。
（三）输出刷新阶段
将输出元件映象寄存器的内容，从第一个输出端口开始，到最后一个结束，依次读入对应的输出锁存器，从而驱动输出器件形成可编程的实际输出
[注意]输入、输出状态保持一个扫描周期
一般地，PLC的一个扫描周期约10ms，另外，可编程序控制器的输入/输出还有响应滞后（输入滤波约10ms），继电器机械滞后约10ms，所以，一个信号从输入到实际输出，大约有20--30ms的滞后。
输入信号的有效宽度应大于1个周期+10ms。
小结：1、PLC的组成及各部分的作用
2、PLC的工作原理。
