,#,第二讲 可编程控制器系统构成,第二讲 可编程控制器系统构成,1,教学要求：,1,、了解可编程序控制器的物理结构分类,2,、熟悉,PLC,的基本结构和系统配置,3,、掌握存储器及,PLC,的,I/O,模块,教学要求：,2,一、可编程控制器的组成及其各部分功能,硬件,软件,存储器,CPU,I/O,口,编程器,电源,系统程序,用户程序,一、可编程控制器的组成及其各部分功能硬件软件存储器CPUI/,3,一、可编程控制器的组成及其各部分功能,一、可编程控制器的组成及其各部分功能,4,中央处理单元（,CPU,）,(1),诊断,PLC,电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。,(2),采集现场的状态或数据，并送入,PLC,的寄存器中。,(3),逐条读取指令，完成各种运算和操作。,(4),将处理结果送至输出端。,(5),响应各种外部设备的工作请求。,中央处理单元（CPU）(1)诊断PLC电源、内部电路的工作,5,存储器（,ROM/RAM,）,（,1,）系统程序存储器（,ROM,）：,用以,存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据，,PLC,出厂前已将其固化在只读存储器,ROM,或,PROM,中，用户不能更改。,（,2,）用户存储器（,RAM,）：,包括,用户程序存储区和工作数据存储区。这类存储器一般由低功耗的,CMOS-RAM,构成，其中的存储内容可读出并更改。掉电会丢失存储的内容，一般用锂电池来保持,。,注意,：,PLC,产品手册中给出的,“,存储器类型,”,和,“,程序容量,”,是针对用户程序存储器而言的。,存储器（ROM/RAM）（1）系统程序存储器（ROM）：,6,可编程控制器输入端口电路,开关量输入接口电路,：,采用光电耦合电路，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,的输入接口电路（直流输入型）,可编程控制器输入端口电路 开关量输入接口电路：采,7,可编程控制器输出接口电路,开关量输出接口电路：采用光电耦合电路，将,CPU,处理过的信号转换成现场需要强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。,有三种类型：,第一,:,继电器输出型,：为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。,可编程控制器输出接口电路 开关量输出接口电路：采用光电耦,8,可编程控制器输出接口电路,第二,:,晶闸管输出型：,为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的,交流,电源负载,可编程控制器输出接口电路 第二:晶闸管输出型：为无触点输出,9,可编程控制器输出接口电路,第三,:,晶体管输出型,：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的,直流,电源负载。,可编程控制器输出接口电路 第三:晶体管输出型：为无触点输出,10,可编程控制器输出接口电路,晶体管输出型与晶闸管输出型的外部电源比较：,可编程控制器输出接口电路晶体管输出型与晶闸管输出型的外部电源,11,可编程控制器模拟量接口电路,模拟量输入接口：把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合,PLC,内部处理的有若干位二进制数字表示的信号标准的模拟量信号：,电流信号：,4,20mA,电压信号：,1,10V,模拟量输出接口：将,PLC,运算处理的若干位数字量信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制的要求信号,智能输入输出接口：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,可编程控制器模拟量接口电路 模拟量输入接口：把现场连续变化的,12,电 源,可编程控制器的电源包括为可编程控制器各工作单元供电的开关电源以及为掉电保护电路供电的后备电源，后备电源一般为电池。,把交流电转换成直流电源的装置，向,PLC,提供所需要的直流电源。,电 源 可编程控制器的电源包括为可编程控制器各工作,13,外部设备,编程器,用于对用户程序进行输入、检查、调试和修改，并用来监视,PLC,的工作状态。,专用编程器,通用编程系统：,PC,上配专用编程软件包,简易编程器,智能编程器,外部设备专用编程器通用编程系统：PC上配专用编程软件包简易编,14,PLC结构系统配置和IO模块课件,15,外部设备,其他外部设备,与,打印机,连接，可将过程信息、系统参数等输出打印。,与,监视器,连接，可将控制过程图像显示出来。,与,P L C,连接，组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。,与,计算机,连接，组成多级分布式控制系统，控制与管理相结合。,与,人机界面,（触摸屏）连接。,与,智能接口模块,连接。智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的,CPU、,系统程序、存储器以及与,PLC,系统总线相连的接口，,PLC,的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。,外部设备其他外部设备,16,PLC结构系统配置和IO模块课件,17,整体式,模块式,叠装式,整体式,模块式,叠装式,二、可编程控制器分类,按硬件结构分,整体式整体式模块式叠装式二、可编程控制器分类按硬件结构分,18,整体式（单元式）,把,CPU、RAM、ROM、IO,接口及与编程器或,EPROM,写入器相连的接口、输入输出端子、电源、指示灯等都装配在一起的整体装置。称为,基本单元,。,有时,PLC,基本单元的输入和输出端不能满足需要，希望一种能扩展一些,I/O,接口而不含,CPU,和电源的装置，这种装置叫做,扩展单元,。,基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。,小型,PLC,一般采用这种整体式结构。,整体式（单元式）,19,模块式结构,将,PLC,各组成部分分别作成若干个单独的模块，如,CPU,模块、,I/O,模块、电源模块（有的含在,CPU,模块中）以及各种功能模块。,模块式由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式,PLC,的特点是配置灵活，可根据需要选配不同模块组成一个系统，而且装配方便，便于扩展和维修。,大、中型,PLC,一般采用模块式结构。,模块式结构,20,叠装式结构,将整体式和模块式的特点结合起来。,叠装式,PLC,其,CPU,、电源、,I/O,接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。,S7200,叠装式结构S7200,21,二、可编程控制器分类,按,I/O,点数分类,1）,小型,PLC,I/O,点数为,256点以下,的为小型,PLC,（,其中,I/O,点数小于64点的为超小型或微型,PLC）,2）,中型,PLC,I/O,点数为,256点以上、2048点以下,的为中型,PLC,3）,大型,PLC,I/O,点数为,2048以上,的为大型,PLC,（,其中,I/O,点数超过8192点的为超大型,PLC）,这个分类界限不是固定不变的，它随,PLC,的发展而变化。,二、可编程控制器分类按I/O点数分类1）小型PLC I/,22,三、可编程控制器的系统配置,FX2N,系列可编程控制器型号格式如下：,FX,2N,-,系列名,I/O,总点数,单元功能,特殊品种区别,输出类型,R,：继电器输出,T,：晶体管输出,S,：晶闸管输出,M,：基本单元,E,：输入输出混合扩展单元与扩展模块,EX,：输入专用扩展模块,EY,：输出专用扩展模块,FX2N48MRD,含义？,三、可编程控制器的系统配置FX2N系列可编程控制器型,23,三、可编程控制器的系统配置,FX,2N,是,FX,系列中功能最强、速度最高的微型可编程控制器。它的基本指令执行时间高达,0.08s,，远远超过了很多大型可编程控制器。用户存储器容量可扩展到,16K,步，最大可以扩展到,256,个,I/O,点，有,5,种模拟量输入,/,输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、,4,种位置控制模块、多种,RS-232C/RS-422/RS-485,串行通信模块或功能扩展板，以及模拟定时器功能扩展板，使用特殊功能模块和功能扩展板，可以实现模拟量控制、位置控制和联网通信等功能。,三、可编程控制器的系统配置 FX2N是,24,三、可编程控制器的系统配置,可编程控制器的技术性能指标,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.,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。,4.,指令系统,指令系统是指可编程控制器所有指令的总和。可编程控制器的,编程指令越多，软件功能就越强，但掌握应用也相对较复杂。,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。,三、可编程控制器的系统配置可编程控制器的技术性能指标,25,