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PLC的基本构成和工作原理

　　可编程逻辑控制器是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

　　基本结构

　　可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：

　　电源

　　可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

　　中央处理单元(CPU)

　　中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

　　为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

　　输入输出接口电路

　　1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。

　　2．现场输出接口电路由输出

　　数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

　　功能模块

　　如计数、定位等功能模块。

　　通信模块

　　工作原理如下：

　　当可编程逻辑控制器投入运行后，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，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段

   三菱FX-20P-E 型简易手持编程器（ Handy Programming Panel ， HPP ）是可编程控制器重要的外部设备，它不但可以为可编程控制器写入程序，还可以用来监视可编程控制器的工作状态。
一、HPP 操作面板和功能
     1. FX-20P-E 型编程器的操作面板
FX-20P-E 型编程器的面板如下图所示。面板的上方是一个 4 × 16 的液晶显示器。它的下面是 5 × 7 的按键盘，上面一行和右边一列为 11 个功能键，其余 24 个键是指令键和数字键。

图 FX-20P-E 型编程器的面板示意图

（ 1 ）功能键
    11 个功能键在编程时的功能简述如下：
    ①【 RD/WR 】：读出 / 写入；【 INS/DEL 】：插入 / 删除；【 MNT/TEST 】：监视 / 测试。以上 3 个功能键交替起作用，按一次时选择个功能，再按一次选择第二个功能，编程器当时的工作状态显示在液晶显示屏的左上角。
    ②其它键【 OTHER 】：在任何状态下按此键，立即进入工作方式的选择。
    ③清除键【 CLEAR 】：如在按【 GO 】键前（即确认前）按此键，则清除键入的数据。另外，此键也可用于清除显示屏上的出错信息或恢复原来的画面。
    ④帮助键【 HELP 】：按下【 FNC 】键后按【 HELP 】键，显示应用指令一览表，再按下相应的数字键，就会显示出该类指令的全部指令名称。在监视方式下按该键时，进行十进制数和十六进制数的转换。
    ⑤空格键【 SP 】：在输入多参数的指令时，用此键指定元件号或常数。在监视工作方式下，若要监视位编程元件，先按下【 SP 】键，再输入该编程元件的元件号。
    ⑥步序键【 STEP 】：若需要显示某步的指令，可用此键设定步序号。
    ⑦光标键【↑】、【↓】：用此键移动光标和提示符，指定当前元件的前一个或后一个元件，作行滚动。
    ⑧执行键【 GO 】：此键用于指令的确认、执行，显示后面的画面（滚动）和再搜索。
（ 2 ）指令键、元件符号键和数字键
    指令键、元件符号键、数字键均为双功能键，上部为指令助记符，下部为元件符号或数字，上、下部的功能根据当前所执行的操作自动进行切换。下部的元件符号【 Z/V 】、【 K/H 】、【 P/I 】交替起作用。
（ 3 ）液晶显示器
    在编程时，液晶显示器的画面组成如下：

    液晶显示屏可显示 4 行，每行 16 个字符，行列的字符代表编程器的工作方式。其中：
    R （ Read ）：读出程序；
    W （ Write ）：写入程序；I （ Insert ）：将程序插入光标“ ”所指的指令前；
    D （ Delete ）：删除光标“ ”所指的指令；
    M （ Monitor ）：监测工作状态，可以监视位编程元件的 ON/OFF 状态和字编程元件内的数据，还可以对基本逻辑指令的通断状态进行监视；
    T （ Test ）：测试工作状态，可以对位编程元件的状态以及定时器和计数器的线圈强制 ON 或强制 OFF ，也可以对字编程元件内的数据进行修改。
2. HPP 的操作过程
    （ 1 ）操作准备
用 HPP 带的电缆 FX-20P-CAB0 连接 HPP 和 plc 。
    （ 2 ）方式选择
用 HPP 的键操作进行联机 / 脱机方式和功能的选择。
    （ 3 ）编程
将 PLC 内部用户程序存储器的程序全部清除，然后用编程器的编辑功能进行编程。
    （ 4 ）监视
监视写入的程序是否正确，同时确认所指定元件的动作和控制状态。
    （ 5 ）测试
对所指定元件进行强制 ON/OFF 和常数修改。