项目二 可编程控制器的 构成及工作原理 2019/8/6.

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1 项目二 可编程控制器的 构成及工作原理 2019/8/6

2 第2章 可编程控制器的构成及工作原理 2.1 可编程控制器的硬件组成 2.2 PLC按硬件结构及应用规模分类 2.3 可编程控制器的软件
第2章 可编程控制器的构成及工作原理 2.1 可编程控制器的硬件组成 2.2 PLC按硬件结构及应用规模分类 2.3 可编程控制器的软件 2.4 可编程控制器的工作原理 2.5 可编程控制器的主要性能指标 2.6 常用PLC简介 2019/8/6

3 2.1 可编程控制器的硬件组成 PLC系统结构示意图 2019/8/6

4 可编程控制器由哪几部分组成？ 系统程序 CPU 存储器 硬件 软件 电源 I/O接口 用户程序 编程器 2019/8/6

5 中央微处理器CPU由运算器和控制器组成。其中运算器
大脑。 中央微处理器CPU由运算器和控制器组成。其中运算器 执行算术运算、逻辑运算等；控制器控制整机各部分协调 工作。 2019/8/6

6 CPU在PLC中起的主要作用有： PLC本身的自检、 接收输入模块的信息、 执行监控程序和用户程序、 输出控制信号以及响应外部设备的请求。
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7 二、存储器 （1）系统程序存储器 （2）用户程序存储器。 系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控
PLC的存储器是具有记忆功能的半导体电路，分为 （1）系统程序存储器 （2）用户程序存储器。 系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控 程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序，内容不可 更改，断电不消失，由只读存储器PROM或EPROM组成。 用户存储器分为用户程序存储区和工作数据存储区，断电 后内容消失。由随机存取存储器RAM组成。 小常识 为防止掉电信息丢失，用锂电池作为后备电池 2019/8/6

8 二、存储器 可编程控制器存储数据的单元通常称为继电器，各类继电器存放的位置均有严格的划分，分别放在不同的区域中。
根据用途的不同存储区中的继电器分有输入继电器、输出继电器、定时器和计数器等。 2019/8/6

9 三、输入输出接口 2019/8/6

10 1、开关量输入接口电路 内部电路 +24V DC21V COM PLC +24V 传感器 COM PLC PLC内部开关量输入接口的作用是把现场的开关量信号转换成PLC内部处理的标准信号。开关量的输入接口按可接纳的外信号电源的类型不同可分为直流输入单元、交流输入单元及交/直流输入单元几种，上左图所示为直流开关量输入连接接口电路，右图所示为传感器输入连接的接口电路。 2019/8/6

11 为什么PLC的输入单元要设置光电耦合隔离电路？
采用光电耦合电路，可将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。 PLC中的光电耦合器是由两个发光二极管和光电三极管组成。其中： 发光二级管：在光电耦合器的输入端加上变化的电信号， 发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号。 光电三级管：在光信号的照射下导通，导通程度与光信号 的强弱有关。在光电耦合器的线性工作区内，输出信号与输 入信号成线性关系。 2019/8/6

12 2、开关量输出接口电路 PLC内部开关量输出接口分有三种类型：继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。其作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号。 负载 继电器 COM PLC ～ U 继电器输出电路通常用于接通和断开频率较低的直流负载或交流负载开关电路，负载电流可高达2A。但因为有触点，使用寿命不够长。 继电器型 2019/8/6

13 晶体管输出型开关接口 +24V 负载 COM PLC 晶体管输出电路无触点，寿命长，响应速度快。但输出电流较小，约0.5A。无触点的晶体管输出方式，仅适用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载。 2019/8/6

14 晶闸管可控硅输出型开关接口电路 负载 COM PLC ～ U PLC内部晶闸管输出电路属于无触点输出形式，寿命长。但PLC中的晶闸管输出电流不大，约1A。无触点输出方式的晶闸管输出接口电路，仅用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载 。 2019/8/6

15 继电器输出：有触点、寿命短、频率低、带负载能力强，适 用交直流负载； 晶体管输出：无触点、寿命长、只适用于直流负载；
三种类型输出接口电路的优缺点： 继电器输出：有触点、寿命短、频率低、带负载能力强，适 用交直流负载； 晶体管输出：无触点、寿命长、只适用于直流负载； 晶闸管输出：无触点、寿命长、只适用于交流负载。 PLC的模拟量输入接口 其作用是把现场连续变化的模拟量信号通过运算放大器进行放大，然后再进行A/D转换，最后经光电耦合隔离后为PLC提供一定位数的数字量信号。 电流信号：4~20mA 电压信号：1~10V 2019/8/6

16 PLC的模拟量输出接口 其作用是把PLC运算处理后的数字量信号重新转换为生产现场要求的连续模拟量输出，模拟量输出接口电路也是由光电耦合隔离、D/A转换器和信号驱动等环节组成。 PLC的智能输入输出接口 为了满足较为复杂的工业控制要求，可编程控制器常常还有一些独立的功能模块，这些模块为获得专门的处理能力，通常用单独的CPU，同时具有相对应的智能输出接口电路。智能接口电路就是这种自带CPU，由专门的处理能力，与主CPU配合共同完成控制任务，可减轻主CPU工作负担，又可提高系统的工作效率。 2019/8/6

17 四、电源 PLC的电源，指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源，其作用是把外部220V的交流电源转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源，如直流5伏、正负12伏、24伏等。PLC的电源还可为外部输入元件（如接近开关）提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLC负载的电源由用户提供。 2019/8/6

18 五、外部设备 微处理器CPU 控制器 运算器 输入单元 输出单元 存储器 EPROM 系统程序 RAM 用户程序 电源 总线 外设 I/O 接口 扩展 接 收 现 场 信 号 驱动 受控元件 主机(M) 输入接口 输出接口 扩展机 （E） 编程器 盒式磁带机 打印机 图形监控系统 EPROM写入器 编程器或 上位计算机 PLC的外部设备包括编程器、EPROM写入器及打印机等。其中编程器分为两种，一种是手持编程器，使用十分方便；第二种是通过PLC的RS232口，与计算机相连。 2019/8/6

19 1、编程器 编程器包括专用的手持编程器、编程软件＋台式电脑构成的编程器。
插座处，与外部插件相连。 光标 液晶显示屏（16字符×4行带后照明） 编程器包括专用的手持编程器、编程软件＋台式电脑构成的编程器。 可编程控制器的特点是程序可变更，且方便地加载程序和修改程序，因此编程器的主要作用是编程，编制好的程序下载到PLC中进行调试，除此之外，编程器还具有监控功能，时时监视PLC的工作状态、内部器件及系统的参数。 下面介绍FX－20P型手持编程器的功能。 功能键 其它键 清除键 辅助键 输入指令、元件符号、数字键等专用键 空格键 步序键 光标移动键 执行键 2019/8/6

20 2、其它外部设备 微处理器CPU 控制器 运算器 输入单元 输出单元 存储器 EPROM 系统程序 RAM 用户程序 电源 总线 外设 I/O 接口 扩展 接 收 现 场 信 号 驱动 受控元件 主机(M) 输入接口 输出接口 扩展机 （E） 编程器 盒式磁带机 打印机 图形监控系统 EPROM写入器 编程器或 上位计算机 PLC还可以配备盒式磁带机和打印机，用以打印记录过程参数、系统参数以及报警事故记录表等；配备EPROM写入器、高分辨率大屏幕彩色图形监控系统等外部设备。 2019/8/6

21 2.4 可编程控制器原按硬件结构及应用规模分类 一、按硬件的结构类型分类 单元式结构可编程控制器 叠装式结构的可编程 控制器
2.4 可编程控制器原按硬件结构及应用规模分类 一、按硬件的结构类型分类 单元式结构可编程控制器 叠装式结构的可编程 控制器 模块式结构可编程控制器 2019/8/6

22 二、按可应用规模及功能分类 1、按功能分类 2、按I/O点数分类 低档机——仅有开关运算、逻辑运算和定时、计数功能。
中档机——除低档机功能外，还具有浮点运算、数制转换 及PID调节、中断控制及联网功能。 高档机——除中档机功能外，还具有更强的数字处理能力、 数据管理能力和很强的通讯联网能力。因此可 与其他计算机构成分布式生产过程综合控制管 理系统。 2、按I/O点数分类 微型机——I/O点数通常小于64点； 小型机——I/O点数通常在64点至256点之间； 中型机——I/O点数通常在 256点至1024点之间； 大型机——I/O点数通常在1024点以上的PLC。 2019/8/6

23 系统软件 PLC 软件 应用软件 2.2 可编程控制器的软件 一、软件的分类 系统管理程序 用户指令解释程序 专用标准程序模块
2.2 可编程控制器的软件 一、软件的分类 系统管理程序 系统软件 用户指令解释程序 PLC 软件 专用标准程序模块 应用软件 2019/8/6

24 1、系统软件 系统管理程序用于运行管理、存储空间分配管理和系统的自检，控制整个系统的运行；
用户指令解释程序是把应用程序（梯形图）的输入翻译成机器能够识别的机器语言； 专用标准程序模块是由许多独立的程序块组成，各自能完成不同的功能。 系统程序由PLC生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能直接读写。 2019/8/6

25 2、应用软件 应用软件是用户为达到某种控制目的，采用PLC厂家提供的编程语言自主编制的程序。
同一台PLC用于不同控制目的时需要编制不同的应用软件， 用户软件存入PLC后，如需改变控制目的可多次改写。 2019/8/6

26 例1：继电－接触器控制的电动机起、停控制电路
FR M 3~ QS FU L1 L2 L3 FR KM SB2 SB1 SB1 KM KM 主电路 控制电路 2019/8/6

27 PLC控制的电动机起、停控制电路 2019/8/6

28 例2：继电接触器控制的电动机正反转控制电路
FR M 3~ QS FU L1 L2 L3 FR SB2 SB1 KM1 KM2 KM2 KM1 KM2 KM1 SB3 2019/8/6

29 PLC控制的电动机正反转控制电路 2019/8/6

30 例3：PLC控制的三台电机顺序控制电路 2019/8/6

31 触点多 可靠性差 控制不及时 接线固定，不能适应生产工艺变更的要求 生 产 现 场 继电器－接触器控制系统及其特点 检测电路 继电器
控制电路 执行部件 生 产 现 场 触点多 可靠性差 控制不及时 接线固定，不能适应生产工艺变更的要求 2019/8/6

32 由于PLC控制系统与继电器控制系统相比具有无法比拟的优点，因此，在今后的控制系统中，传统的继电器控制系统被PLC控制系统所替代是大势所趋。
可编程控制器的控制系统及其特点 检测电路 可编程序 控制器 执行部件 生 产 现 场 由于PLC控制系统与继电器控制系统相比具有无法比拟的优点，因此，在今后的控制系统中，传统的继电器控制系统被PLC控制系统所替代是大势所趋。 2019/8/6

33 二、应用软件常用的编程语言 1、梯形图 梯形图语言是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电接触器控制电路演变过来的。 2019/8/6

34 2、指令表 用帮助记忆的英文缩写字符表示PLC的各种指令，类似于计算机的汇编语言所构成的编程方式叫做指令表或语句表。指令表由语句指令依一定的顺序排列而成。 程序步 指令 元件 LD X0 ANI X1 OUT Y0 2019/8/6

35 3、顺序功能图 4、功能块图 顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。
功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，熟悉数字电路的人比较容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入端、输出端的小圆点表示“非”运算，信号自左向右流动。就像电路图一样，它们被“导线”连接在一起，如下图所示。 2019/8/6

36 5、结构文本 随着PLC技术的飞速发展，如果许多高级功能还使用梯形图来表示，会很不方便。为了增强PLC的数学运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能，方便用户的使用，许多大中型PLC都配备了PASCAL、BASIC、C等高级编程语言。这种编程方式叫结构文本。与梯形图相比，结构文本有两个很大的优点，其一是能实现复杂的数学运算，其二是非常简洁和紧凑，用结构文本编制极其复杂的数学运算程序可能只占一页纸。结构文本用来编制逻辑运算程序也很容易。 2019/8/6

37 2.3 可编程控制器的工作原理 一、分时处理和扫描工作方式 1）PLC在运行时需要处理许多操作；
2.3 可编程控制器的工作原理 一、分时处理和扫描工作方式 1）PLC在运行时需要处理许多操作； 2）PLC的CPU却不能同时执行多个操作，每一刻只能执行一个操作。 解决方法：采用分时操作即扫描的工作方式 由于CPU的运算速度很高，从宏观上来看，似乎CPU所有的运算、处理和操作都是及时、迅速地在同一时间完成的。但实际上，PLC内部的分时处理操作的方法采取的是扫描工作方式。 2019/8/6

38 PLC的一个扫描过程包含五个阶段 1）内部处理 检查CPU等内部硬件是否正常，对监视定时器复位，其它内部处理。 2）通信服务
与其它智能装置（编程器、计算机）通信。如：响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。 3）输入采样 以扫描方式按顺序采样所有输入端的状态，并存入输入映象寄存器中。（输入寄存器被刷新）。 4）程序执行 PLC梯形图程序扫描原则：先左后右、先上后下的步序，逐句扫描。并将结果存入相应的寄存器。 5）输出刷新 输出状态寄存器（Y）中的内容转存到输出锁存器输出，驱动外部负载。 2019/8/6

39 二、扫描周期及PLC的两种工作状态 扫描周期
整个过程扫描一次所需要的时间。扫描周期与CPU的时钟频率、指令类型（扫描速度）、程序长短有关，是PLC一个很重要的指标， 一般小型PLC的扫描周期为十几毫秒到几十毫秒。需要注意的是： PLC处于STOP状态时，只完成内部处理和通信服务工作。 当PLC处于RUN状态时，应完成全部五个阶段的工作。 这些工作都是分时完成的，每项工作又都包含许多具体的工作。 2019/8/6

40 扫描技术 当 PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 第n个扫描周期 用户程序执行 输入采样 输出刷新 第(n+1)个 扫描周期 第(n-1)个 2019/8/6

41 第n个扫描周期 用户程序执行 输入采样 输出刷新 第(n+1)个 扫描周期 第(n-1)个 1、输入采样阶段 在输入采样阶段， PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应r的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个 阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描 周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 2019/8/6

42 第n个扫描周期 用户程序执行 输入采样 输出刷新 第(n+1)个 扫描周期 第(n-1)个 2、用户程序执行阶段 本阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次扫描用户程序。扫描每一条梯形图时，先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，按先左后右、先上后下的顺序对控制线路进行逻辑运算，根据结果刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新输出线圈在I/O 映象区对应位的状态；或者确定是否执行该梯形图所规定的特殊功能指令。在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变 化，其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 2019/8/6

43 第n个扫描周期 用户程序执行 输入采样 输出刷新 第(n+1)个 扫描周期 第(n-1)个 3、输出刷新阶段 当所有指令执行完毕，即扫描用户程序结束， PLC就进入输出刷新阶段。输出状态寄存器的通断状态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。在这一阶段，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。 2019/8/6

44 X0 Y0 Y1 X0 X1 输入端 输入电路 输入映像寄存器 元件映像寄存器 输出锁存器 输出电路 输入端 Y0 Y1 读 写 写 读 工作原理： PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序， 直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 2019/8/6

45 例 Y1 Y0 X0 Y1 Y1 Y2 程序执行 输出处理 出现信号 第一周期 输入信号 输入采样 程序执行 输出处理 第二周期 输入采样 程序执行 输出处理 第三周期 X0 Y1 Y2 Y0 输入采样 说明:在第三个扫描周期的程序执行阶段，由于Ｙ１的接通使Ｙ０接通，可见从外部输入触点接通到Ｙ０驱动的负载接通，程序执行阶段，响应延迟达两个多扫描周期． 说明:输入信号在第一个扫描周期的输入采样阶段之后才出现，故在第一个扫描周期内，各映像寄存器的均为“0”状态，使Y0、Y1、Y2输出端的状态为OFF（“0”）状态 说明:在第二个扫描周期的输入采样阶段，输入继电器X0的状态为ON（“1”）状态，程序执行阶段，Y1、Y2依次接通，故Y1、Y2输出端的状态为ON（“1”）状态。 2019/8/6

46 PLC的扫描工作过程 ●输入采样阶段:输入采样阶段，CPU以扫描方式按顺序从输入端子读入所有通断状态或输入数据，并将其存入（写入）内存中对应的输入状态映像寄存器中，这一过程称为输入采样。 2019/8/6

47 PLC的扫描工作过程 ●程序执行阶段 :程序执行阶段，CPU按用户程序顺序扫描执行每条指令，所需执行条件可从输入状态映象寄存器中和元件状态寄存器中读入CPU，经过相应的运算处理后，将结果再写入元件状态映象寄存器中。 2019/8/6

48 PLC的扫描工作过程 ●输出刷新阶段 :当程序所有指令执行完毕，输出状态映象寄存器的通断状态在CPU的控制下被一次集中送至输出锁存器中，并通过一定输出方式输出，推动外部相应执行元件工作，这就是PLC的输出刷新。 2019/8/6

49 用PLC控制电动机正反转 电动机正反转控制电路 2019/8/6

50 用PLC控制电动机正反转 PLC外部接线图 2019/8/6

51 用PLC控制电动机正反转 PLC控制等效电路 2019/8/6

52 继电器－接触器控制系统： PLC控制系统： 四、PLC控制系统与继电接触系统工作原理的差别
1、继电器的常开常闭触点、延时通断触点和时间继电器、接触器等执行装置是硬件，连线较多，电路复杂且不易改变； 2、受继电器触点可靠性影响和使用寿命的限制，这类控制系统使用故障较多，使用寿命不长，而且更改不方便，维护困难。 PLC控制系统： 1、可编程序控制器采用软件完成顺序逻辑功能，用指令实施操作和控制，因此顺序逻辑功能的更改十分方便； 2、可编程序控制器还采用了各种软硬件抗干扰措施，使其具有高可靠性，因而在工业生产中得到了广泛的应用。 2019/8/6

53 2.5 可编程控制器的主要性能指标 1、输入/输出点数 2、应用程序的存储容量 3、扫描速度
2.5 可编程控制器的主要性能指标 1、输入/输出点数 输入/输出点数指的是外部输入、输出端子数量的总和，又称为主机的开关量输入/输出点数，它是描述可编程控制器大小的一个重要参数。 2、应用程序的存储容量 可编程控制器存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项重要技术指标。 3、扫描速度 可编程控制器采用循环扫描方式工作，完成一次扫描所需的时间叫做扫描周期，扫描速度与扫描周期成反比。 2019/8/6

54 4、编程语言及指令系统 5、可扩展性 6、通信功能
不同的PLC具有不同的编程语言，编程语言中编程指令越多，软件功能就越强，但掌握应用也相对较复杂。指令系统是指可编程控制器所有指令的总和。 5、可扩展性 小型可编程控制器的基本单元（主机）多为开关量I/O接口，模拟量处理、高速处理、温度控制、通信等智能扩展模块的多少及性能也已成为衡量可编程控制器产品水平的标志。 6、通信功能 可编程控制器的组网和通信能力也已成为可编程控制器产品水平的重要衡量指标之一。 2019/8/6

55 2.6 常用PLC简介 一、美国的PLC产品 A-B可编程控制器 MicroLogix可编程控制器 SLC500可编程控制器
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56 二、欧洲的PLC产品 西门子S7-200系列PLC 西门子S7-300系列PLC 西门子S7-400系列PLC 2019/8/6

57 三、日本的PLC产品 三菱Q系列PLC 三菱FX2N系列PLC 欧姆龙CPM系列PLC 欧姆龙C200H系列PLC 2019/8/6

58 四、中国的PLC产品 2019/8/6

59 思考 回答 1、什么是可编程控制器？ 2、可编程控制器的发展方向是什么？ 3、在工业控制中，PLC主要应用在哪些方面？
思考 回答 1、什么是可编程控制器？ 2、可编程控制器的发展方向是什么？ 3、在工业控制中，PLC主要应用在哪些方面？ 4、 PLC的硬件由哪些部分组成？各部分的作用 是什么？ 5、梯形图和继电器电路图有哪些异同点？ 6、CPU的主要任务是什么？目前主要有哪些类 型？各具有什么特点？ 7、PLC输出部件的输出级有哪几种常见形式？ 分别适用于带什么类型负载？ 8、PLC采用什么样的工作方式，特点是什么？ 2019/8/6

60 思考 回答 1、什么是可编程控制器？ 答：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 2、可编程控制器的发展方向是什么？ 答：① 向高集成、高性能、高速度，大容量发展； ②向普及化方向发展； ③向模块化、智能化发展； ④向软件化发展； ⑤向通信网络化发展。 2019/8/6

61 思考 回答 3、在工业控制中，PLC主要应用在哪些方面？ 答：在工业控制中，可编程序控制器应用范围不断扩大，主 要有以下几个方面：
思考 回答 3、在工业控制中，PLC主要应用在哪些方面？ 答：在工业控制中，可编程序控制器应用范围不断扩大，主 要有以下几个方面： 逻辑控制：主要用于自动生产线，其应用领域最为普及， 包括微电子、家电行业也有广泛的应用。 2. 运动控制：广泛地用于各种机械，如金属切削机床、装配 机械、机器人、电梯等场合。 3. 过程控制：广泛应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备 以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。   4. 数据处理：用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也 可用于造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 5. 构建网络控制：与其他智能控制设备一起，可以组成“集 管理、分散控制”的分布式控制系统。 2019/8/6

62 思考 回答 4、 PLC的硬件由哪些部分组成？各部分的作用 是什么？ 5、梯形图和继电器电路图有哪些异同点？
思考 回答 4、 PLC的硬件由哪些部分组成？各部分的作用 是什么？ 答：PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入 单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其 中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入 /输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、 上位计算机等外设连接。 5、梯形图和继电器电路图有哪些异同点？ 答：梯形图和继电器电路图都是由常开、常闭触点及线圈构 成的，且线圈的得电和失电同样导致触点相应的动作；继电 器电路图中触点是硬件，梯形图中的触点是编程软件；继电 器电路连接导线上通过的是电源供给的电流，梯形图则用能 流的概念代替了电流，母线代替了电源线。 2019/8/6

63 思考 回答 6、CPU的主要任务是什么？目前主要有哪些类 型？各具有什么特点？ 答：CPU也称中央处理器，是由一片或几片大规模集成电路
思考 回答 6、CPU的主要任务是什么？目前主要有哪些类 型？各具有什么特点？ 答：CPU也称中央处理器，是由一片或几片大规模集成电路 芯片组成的，相当于人的大脑，是PLC的核心部分；CPU的任 务是通过接口及软件向系统的各个部分发出各种命令，同时 对被测参数进行巡回检测、数据处理、控制运算、报警处理 及逻辑判断等，实现对整个PLC工作过程的控制。 PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同，常用有三类：通 用微处理器(如Z80、8086、80286等)，特点是价格便宜、通用 性强，还可借用微机成熟的操作系统和软、硬件资源；单片 微处理器(如8031、8096等)，具有集成度高、体积小、价格低 及可扩展等优点；位片式微处理器(如AMD29W等) ，这类CP U多为双极型电路，4位为一片，几个位片级连后可组成任意 字长的微处理器。 2019/8/6

64 思考 回答 7、PLC输出部件的输出级有哪几种常见形式？ 分别适用于带什么类型负载？
思考 回答 7、PLC输出部件的输出级有哪几种常见形式？ 分别适用于带什么类型负载？ 答：PLC输出部件的输出级常见形式有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式。其中继电器输出形式应用最多，且适合于交、直流负载，特点是动作频率低、响应速度慢，有触点，带负载能力较强；晶体管输出形式的特点是无触点、寿命长，动作频率一般可达每秒数万次，响应速度快，但带负载能力较差，且只适合带直流负载；晶闸管输出响应速度快，与继电器输出相比速率快得多，但触点容量比继电器容量要小，因此带负载能力不强，通常只适应于交流负载。实用中具体选择哪种形式的输出应根据负载要求来决定，选择不当会使系统可靠性降低，严重时导致系统不能正常工作。 2019/8/6

65 思考 回答 8、PLC采用什么样的工作方式，特点是什么？
思考 回答 8、PLC采用什么样的工作方式，特点是什么？ 答：PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式 。特点有： 1．每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输 出信号进行刷新。 2．输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行 阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进 行下一次扫描时，新状态才被读入。 3．一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 4．元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化 的。 5．扫描周期的长短由三条决定。（1）CPU执行指令的速 度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数 6．由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出 滞后的现象，即输入/输出响应延迟。 2019/8/6

66 本章学习结束。Goodbye! 2019/8/6