PLC组成及工作原理在线视频

大家好

这一讲我们来一起学习PLC的组成及工作原理

了解PLC的基本组成

等效电路以及工作原理

首先 我们来了解下PLC的基本组成

PLC是一种面向工业环境设计的专用计算机

它具有与一般计算机类似的结构

也是由硬件和软件所组成的

本节我们先了解一下PLC的硬件系统组成

通过上一讲我们知道

PLC的类型繁多

功能和指令系统也不尽相同

但结构与工作原理则大同小异

通常由CPU 存储器 输入/输出接口

电源 外部设备接口和I/O扩展接口

6个主要部分组成

我们先来看下第一部分

CPU 它是PLC的核心

主要作用是不断采集输入信号

执行用户程序

刷新系统的输出

第二部分 存储器

它是用来存储数据或程序的

有ROM和RAM两种

在ROM中固化着系统程序

已由厂家固定

用户不能修改

而RAM中存放的是由用户编制的应用程序

及各种暂存数据和中间结果

用户可以进行修改

第三部分 I/O接口

它是PLC与输入/输出设备连接的部件

包括输入接口和输出接口

首先来看下输入接口

主要由双光电耦合和RC滤波器组成

接收按钮或开关命令 接收传感器输出信号等

至于输出接口

是将CPU处理后的结果

通过功放电路去驱动输出设备

输出设备主要包括接触器 电磁阀 指示灯等

具体有3种输出方式

继电器输出

晶体管输出

晶闸管输出

从而驱动非频繁动作的交/直流负载 直流负载

以及频繁动作的交/直流负载

第四部分 电源

它是把外部供应的电源变换成CPU 存储器

I/O接口等内部电子电路工作所需的电源

有的电源单元还向外提供24V直流电源

可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用

PLC的电源一般采用开关电源

而驱动PLC负载的电源一般由用户提供

第五部分 外设与I/O扩展接口

先来说说外设接口

它是在主机外壳上与外部设备配接的插座

通过电缆线可配接编程器 计算机 打印机

EPROM写入器 触摸屏等

而I/O扩展接口是用来扩展输入 输出点数的

当用户输入 输出点数超过主机的范围时

PLC可通过I/O扩展接口与I/O扩展单元相接

以扩充I/O点数

A/D和D/A单元以及链接单元

一般也通过该接口与主机连接

好 了解了PLC的组成

下面我们来学习一下PLC的等效电路

PLC控制最初是用来替代继电接触器控制的

PLC的用户程序替代了继电器控制电路

可以将PLC等效成软继电器和软接线的集合

而用户程序就是用软接线将软继电器

及其触点按一定要求连接起来的控制电路

下面 我们以一个三相异步电动机

起保停电气控制电路来说明

先看下这个电路图

其中SB1 SB2的触点作为系统的输入器件

构成系统的输入部分

KM构成输出器件

构成系统的输出部分

按下SB1

KM线圈得电

KM常开触点闭合

电动机M启动

如果电机在运行过程中

自锁点松脱

电机M会突然停止

造成严重安全隐患

如果按下SB2

则KM线圈断电

电动机停止

由此可见

采用传统的继电器 接触器的电气控制系统

可靠性 通用性较差

那么 如何采用PLC来控制电动机的起保停呢

根据上述分析可知

系统主电路不变

只需将SB1 SB2的触点与PLC的输入端连接

输出部分KM线圈与PLC的输出端连接

就构成了PLC控制系统的输入输出硬件线路

而控制部分的功能则由PLC的用户程序来实现

其等效电路如图所示

输入设备SB1 SB2与PLC内部的“软继电器”I0.0

I0.1的“线圈”对应

由输入设备控制相对应的“软继电器”的状态

即通过这些“软继电器”将外部输入设备状态

变成PLC内部的状态

这类“软继电器”称为输入继电器

同理

输出设备KM与PLC内部的“软继电器”Q0.0对应

由“软继电器”Q0.0的常开触点控制对应的

输出设备KM的状态

即通过这些“软继电器”将PLC内部状态输出

这类“软继电器”称为输出继电器

那具体的工作过程又是怎样的呢

工作时 PLC先读入I0.0 I0.1的ON/OFF状态

启动按钮SB1按下时

输入继电器I0.0线圈得电

对应程序中的I0.0继电器的常开触点闭合

而停止按钮SB2没有动作

保持常闭状态

则输入继电器I0.1线圈得电

对应程序中的I0.1继电器的常开触点闭合

此时输出继电器线圈Q0.0得电

其常开触点闭合

外部的KM线圈得电

外电路形成回路

其主触点闭合

电动机得电运行

另外 程序中输出线圈Q0.0得电后

其常开触点闭合

形成自锁

电动机得以连续运行

理解了PLC的等效电路

接下来我们学习PLC的工作原理

PLC是采用顺序扫描 不断循环的方式进行工作的

PLC上电后

首先进行初始化处理自诊断

然后处理通讯请求

接下来进行输入采样 程序执行 输出刷新

不断循环后面三个步骤

下面我们详细讲解后面三个步骤的工作过程

从输入采样

程序执行

再到输出刷新

整个过程完成一次所需的时间称为一个扫描周期

PLC的扫描周期与用户程序的长短

和该PLC的扫描速度紧密相关

一般在1~100ms

首先 在输入采样阶段

PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据

并将它们存入各对应的输入映像寄存器中

要注意的是

进入后面两个阶段后

无论信号如何变化输入寄存器的内容保持不变

直到下一扫描周期的输入采样阶段

才重新写入输入端的新内容

输入采样的状态保持一个扫描周期

输入采样结束后

进入程序执行阶段

PLC按先左后右 先上后下的顺序

逐条执行每条指令

执行的结果再写入输出映像寄存器中

其所有的内容随着程序的执行而改变

注意了 和输入采样阶段不同

对于输出映像寄存器来说

其状态会随着程序执行过程而变化

最后 当所有指令执行完毕

输出映像寄存器的通断状态

会在输出刷新阶段送至输出锁存器中

并通过一定的方式

继电器 晶体管或晶闸管输出

驱动相应输出设备工作

注意 输出锁存器的状态才是PLC的实际输出

好 本讲到此结束

谢谢大家