PLC基礎(chǔ)知識入門教程
本組成包括中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出接口（縮寫為I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴展接口等）、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實際控制對象配置相應設(shè)備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。
微機：等待命令的工作方式 PLC：循環(huán)掃描的工作方式
CPU從第一條指令開始按指令步序號作周期性的循環(huán)
掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條 順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第 —條指令，周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為 —個婦貓周期。
一個掃描周期主要分為三個階段
1.輸入刷新階段
2.程序執(zhí)行階段
3.輸出刷新階段
由于每一個掃描周期只進行一次I/o刷新，故使系統(tǒng)存 在輸入、輸出滯后現(xiàn)象。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng) 不但不會造成影響，反而可以增強系統(tǒng)的抗干優(yōu)能力。但對于控制時間要求較嚴格、響應速度要求較快的系 統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時采用一些特殊功能，以減 少因掃描周期造成的響應滯后。
中央處理器
CPU從第一條指令開始按指令步序號作周期性的循環(huán)
掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條 順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第 —條指令，周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為 —個婦貓周期。
一個掃描周期主要分為三個階段
1.輸入刷新階段
2.程序執(zhí)行階段
3.輸出刷新階段
由于每一個掃描周期只進行一次I/o刷新，故使系統(tǒng)存 在輸入、輸出滯后現(xiàn)象。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng) 不但不會造成影響，反而可以增強系統(tǒng)的抗干優(yōu)能力。但對于控制時間要求較嚴格、響應速度要求較快的系 統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時采用一些特殊功能，以減 少因掃描周期造成的響應滯后。
中央處理器
中央處理器（CPU）由控制器、運算器和寄存器組成并集成在一個芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。
小型PLC的CPU采用8位或16位微處理器或單片機，如8031、M68000等，這類芯片價格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微處理器或單片機，如8086、96系列單片機等，這類芯片主要特點是集成度高、運算速度快且可靠性高；而大型PLC則需采用高速位片式微處理器。
CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務(wù)。
接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負載。
現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。
輸入接口
輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等提供的開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。
輸出接口
輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置（模擬量）、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進行抗干擾電隔離。
微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號放大。
其它接口
若主機單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過I/O擴展接口電纜與I/O擴展單元（不帶CPU）相接進行擴充。PLC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過電纜實現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。
小型PLC的CPU采用8位或16位微處理器或單片機，如8031、M68000等，這類芯片價格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微處理器或單片機，如8086、96系列單片機等，這類芯片主要特點是集成度高、運算速度快且可靠性高；而大型PLC則需采用高速位片式微處理器。
CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務(wù)。
接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負載。
現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。
輸入接口
輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等提供的開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。
輸出接口
輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置（模擬量）、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進行抗干擾電隔離。
微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號放大。
其它接口
若主機單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過I/O擴展接口電纜與I/O擴展單元（不帶CPU）相接進行擴充。PLC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過電纜實現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。
電動機全壓起動控制的接觸器電氣控制邏輯由交流接觸器KM線圈、指示燈HL1、熱繼電器動斷觸頭FR、停止按鈕SB2、起動按鈕SB1及接觸器動合輔助觸頭KM通過導線連接實現(xiàn)。
合上QS后按下起動按鈕SB1，則線圈KM通電并自鎖，接通指示燈HL1所在支路的輔助觸頭KM及主電路中的主觸頭， HL1亮、電動機M起動；按下停止按鈕SB2，則線圈KM斷電，指示燈HL1滅，M停轉(zhuǎn)。
合上QS后按下起動按鈕SB1，則線圈KM通電并自鎖，接通指示燈HL1所在支路的輔助觸頭KM及主電路中的主觸頭， HL1亮、電動機M起動；按下停止按鈕SB2，則線圈KM斷電，指示燈HL1滅，M停轉(zhuǎn)。
采用S7系列PLC實現(xiàn)電動機全壓起動控制的主電路保持不變，熱繼電器動斷觸頭FR、停止按鈕SB2、起動按鈕SB1等作為PLC的輸入設(shè)備接在PLC的輸入接口上，而交流接觸器KM線圈、指示燈HL1等作為PLC的輸出設(shè)備接在PLC的輸出接口上。按制邏輯通過執(zhí)行按照電動機全壓控制要求編寫并存入程序存儲器內(nèi)的用戶程序?qū)崿F(xiàn)。
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