PLC第2章 PLC的结构和工作原理.ppt

第2章PLC结构和工作原理引言引言引言引言引言2.1结构1.中央处理单元CPUCPU的主要功能：
读入现场状态。控制存储器和解读用户逻辑；执行各种算术运算；输入、输出运算结果；执行系统诊断程序；与外部设备或计算机通讯。
CPU单元的性能：CPU单元性能主要反映在以下几个方面。1）从存储器中读取指令
2）执行指令
3）顺序取指令
4）处理中断
PLC的CPU一般工作在扫描方式，所以过去PLC的CPU单元没有中断功能，为了加强对应急信号的处理能力，新推出PLC的CPU单元都具有中断处理能力。2.存储器3.输入输出单元输入输出单元输入单元分为汇点和隔点两种形式。汇点输入是将电路的公共端连接在一起，隔点输入是各输入电路的输入端是分开的，没有公共端子它们彼此独立互不影响，但都占输入单元端子。输入的点数有8点、16点、24点、32点。输入信号一般经过信号调理、滤波和光电隔离后再送入内部电路处理。
内部电路根据PLC的指令，通过I/O的地址总线选通使被选通的某点输入信号经过I/O数据总线进入用户程序的数据存储区，供CPU做逻辑运算使用，信号电源一般由PLC单元提供，有些单元是由外部提供。直流输入信号的电压一般在12～24V，也有的单元要求24V标准电压。从图2-2（a）中可以看出，由于输入信号的光电隔离电路和LED发光二极管是双向的，所以对输入信号的正、负极无要求，对于汇点输入方式的单元将电源的正极或负极接到COM端，另一端接信号。图2-2（b）是端子接线图。b、交流输入。输入单元电路原理如图2-3所示，输入单元也分汇点和隔点两种形式。输入点数有8点、16点、24点和32点。交流信号通过电容C、电阻R1和双向光电隔离电路和双向发光二极管输入，因为光电隔离电路和LED显示器都是双向的，所以交流信号在半周期和负半期内都能通过光电耦合电路输入到PLC内部。交流输入的电源一般都是现场供给，为了防止输入信号过高，每路输入信号端并接取样电阻和隔离直流电平的电容；为了指示各路信号的输入状态，每路均接LED显示器。图2-3交流输入单元电路原理图（2）开关量输出单元
开关量输出单元，用来将PLC的CPU单元输出的标准电平转换成外部过程所需要的电平信号，并以此来驱动外部过程的执行机构、指示灯和负载。输出单元也分汇点和隔点两种形式。开关量输出接口单元的种类很多，下面介绍常用的开关量输出接口单元的电路结构类型和基本原理图。a、继电器输出。继电器输出电路如图2-4所示。输出负载的电源，可以是直流，也可以是交流，视负载类型决定。电源一般由外部电路提供。继电器输出电路抗干扰能力强，负载能力大（工作电流可达2～5A），但信号响应时间长一些（8～10ms）。图2-4继电器输出电路图b、晶闸管输出。晶闸管输出电路如图2-5所示。晶闸管电路用于功率放大，RC吸收干扰与浪涌电流，VAR压敏电阻吸收过大的浪涌电流。从图4-12可以看出，晶闸管输出一定用交流负载，故电源也是交流电源，电流由外部电路提供。一般来说，晶闸管输出响应时间短（通点1～2ms断点8～10ms），负载能力强。图2-5双向晶闸管输出电路c、晶体管输出。晶体管输出电路如图2-6所示，从图中可以看出，负载电源由外部提供，并且只能是直流的。晶体管输出响应时间短，（0.5～1ms以上），但负载能力小，工作电流一般在0.3～0.5A之间，也有的可以达到1A。图2-6晶体管输出电路(3）模拟量的输入单元模拟量的输入单元在过程控制中的应用很广泛。如常用的温度、压力、速度、流量、位移等值都是连续变化的模拟量，经传感器的检测、变换，输出的是连续变化的电压或电流形式的模拟量。也就是说，模拟量的输入电平大多数是经传感器通过变换后得到的，模拟输入信号按IEC标准为4～20mA电流信号，或1～5V、-10～10V，0～10V的直流电压信号。
输入单元接收这种模拟信号后，把它转换成8位、10位或12位的二进制数字信号（最大值是255、1023、4095），送给CPU单元进行处理。因此模拟量输入单元又叫A/D转换输入单元。（4）模拟量输出接口单元在工业控制中，经常遇到需要模拟量控制的问题。如电液伺服阀、变频器等。必须把PLC输出的数字量转换成模拟量，才能够满足这类执行机构的动作要求，这种转换过程，称为数/模（D/A）转换。模拟量输出单元的功能就是用来将PLC内部输出的数字量转换成外部生产过程所需的模拟信号。模拟量输出单元也各有不同类型。例如，有0～10V的电压输出，-10～+10V的电压输出，也有4～20mA的电流输出。同样，不管何种类型的输出单元，它们的内部电路结构完全一样，只是输出回路有所不同。与模拟量输入单元一样，模拟量输出单元中的数据也是用二进制码表示的。2.2工作原理工作原理反复执行
（执行一次所需的时间称为扫描周期）扫描周期的长短，