详解PLC的组成及原理

详解PLC的组成及原理

典型的可编程控制器组成框图如图6-17所示。

图6-17 典型的可编程控制器组成框图

输入单元

图6-18

输出单元

图6-19

中央处理器

输入/输出接口

当用户所需要的输入、输出点数超过PLC的输入、输出点数时，可通过I/O扩展口来扩展输入、输出的点数。

电源

PLC的电源分为四种，即输入端电源1、输出端电源3、PLC内部工作电源2和后备电源(图6-17中没画出)。输入端电源1为PLC现场输入信号的电源;输出端电源3用于驱动PLC输出端的负载;电源2主要用于中央处理机;后备电源(锂电池)用于停机或突然失电时，防止RAM中的信息丢失。锂电源的使用寿命为3～5年。

可编程控制器的工作原理

PLC的工作方式

PLC以扫描方式工作，其工作过程分为五个阶段：本机诊断阶段、通信请求检测阶段、输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段，如图6-20所示。

(1)本机诊断阶段

每次扫描时首先执行自诊断程序，其诊断内容为检查 I/O 部分、CPU 处理器以及外设接口等。如果发现异常，将停机显示出错。

(2)通信请求检测阶段

这一阶段主要是检测编程器或计算机是否有通信请求。若有通信请求，就进行相应处理，如接收编程器的程序、命令和各种数据，并把状态、数据、出错信息等送给编程器或计算机显示。

(3)输入采样阶段

图6-20 PLC工作方式框图

PLC一旦运行，不论输入端是否接线，都以扫描方式按顺序读取所有输入端的状态，并将其保存在存储器的输入状态寄存区中，然后进入程序执行阶段。

(4)程序执行阶段

PLC根据输入状态及其相关参数执行程序，并将执行结果传递到下一步，同时将执行结果写入存储器的输出状态表寄存区中保存。

(5)输出刷新阶段

程序执行完毕后，将输出状态表寄存区中的所有输出状态信号送到输出锁存电路中，以便输出单元将数字信号转换成现场信号并输送给执行机构。

PLC就这样不断重复执行上述五个步骤，直至系统下达停机命令。

梯形图工作原理

图6-21是一种PLC控制电动机直接启动的接线图，其中包括梯形图和指令表。

图6-21 PLC控制电动机直接启动的接线图

按下SB2按钮开关，发送停止命令，梯形图中输入继电器0002的常闭接点断开，输出继电器线圈0500“失能”，其接点0500复位，交流接触器KM的线圈失电复位，电动机停止转动。

PLC与继电器控制电路的区别

② 接点结构不同。继电器控制电路中的常开、常闭接点是由实际的有形接点构成的，而PLC中的常开、常闭接点则由软件决定的。每只继电器的接点数量是有限的，而PLC中每只软继电器的接点数量是无限的。继电器的接点寿命是有限的，而 PLC 中软继电器的接点寿命是无限的。

④ 接线方式不同。继电器控制电路图中的所有接线都必须逐根连接，缺一不可;而在PLC中，除输入、输出端需要实际接线外，内部的所有软接线都是通过软件完成的。内部软接线的改变通过修改控制程序来完成。

⑤ 工作方式不同。继电器控制电路中的电源接通时，各继电器都处于受约束状态，该吸合的会吸合，不该吸合的因受某种条件限制而不吸合;而 PLC 则采用扫描循环执行的方式，即从前到后周而复始，因此，从激励到响应有一个时间的滞后。一般来说，最大滞后时间为2～3个扫描周期。

⑥ 组合模式不同。一只电磁继电器能直接完成某一项控制任务;而PLC要完成某一项控制任务时，必须有输入继电器、输出继电器和应用程序共同参与。

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