第三章F系列可编程序控制器一．可编程序控制器的发展1．可编程序控制器的定义2.可编程控制器的产生2.可编程控制器的产生功能完备灵活性高通用性好新型控制器应具备的具体条件：其后，日本、德国等相继引入或开发这项新技术，可编程序控制器由此而迅速发展起来。1969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工业现场。可编程序控制器构成的存储程序控制系统的组成部分：输入部分：它们直接接受来自操作台上的操作命令，或来自被控对象上的各种状态信息，如按钮、开关、传感器等。输出部分：它们用来接受程序执行结果的状态，以操作各种被控对象，如电动机、电磁阀、状态指示部件等。逻辑部分：采用微处理器和存储器，执行按照被控对象的实际要求编制并存入程序存储器的程序，来完成控制任务。▲输入：光电耦合器输入接口，输入状态寄存器和输入数据寄存器。“软继电器”的线圈、常开接点、常闭接点软继电器可以提供无限多对常开常闭“触点”供内部使用PLC为用户提供的继电器一般是：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、特殊功能继电器、移位寄存器、计时／计数器等。其中输入输出继电器一般与外部输入、输出设备相连接，而其他继电器与外部设备没有直接联系，因此可统称为内部继电器。PLC控制系统的组成可编程序控制器的基本组成1．主机（CPU模块）在主机内部，由微处理器（MPU）通过数据总线、地址总线、控制总线以及辅助电路连接存储器、接口及I/O单元，诊断PLC的硬件状态；借助编程器接收用户键入的程序和数据；读取、解释并执行用户程序；按规定的时序接收输入状态、刷新输出状态，与外部设备交换信息等。总之，由主机实现对整个PLC的控制和管理。（1）微处理器（MPU）：PLC中常用的MPU主要采用通用微处理器、单片机等。（2）存储器：PLC的存储器用于存储程序和数据。系统程序存储器用于存储系统程序，一般采用ROM或EPROM；用户程序存储器用于存储用户的应用程序。（3）I/O接口：I/O接口是MPU与外部设备、I/O模块等的连接部件，用于扩充PLC总线的驱动能力和输入输出点数。2．电源PLC配有开关式稳压电源，电源的交流输入端一般接有尖峰脉冲吸收电路，以提高抗干扰能力。小型PLC电源的交流输入电压范围一般较宽，如有的小型PLC可在l60VAC~260VAC范围内正常工作。3．输入／输出模块输入/输出模块是PLC与现场I/O设备或其他外部设备之间的连接部件。输入模块用于调理输入信号，对输入信号进行滤波、隔离、电平转换等，把输入信号的逻辑值安全可靠地传递到PLC内部。输出模块用于把用户程序的逻辑运算结果输出到PLC外部，输出模块具有隔离PLC内部电路和外部执行元件的作用，还具有功率放大的作用。（1）直流开关量输入模块：（2）交流开关量输入模块：（3）直流开关量输出模块（4）交流开关量输出模块（5）继电器输出模块（6）开关量输入／输出模块等效电路：可编程序控制器的工作方式扫描工作方式各种PLC均采用循环扫描方式工作，但其扫描时间上有所不同。所谓扫描时间，是指PLC两次执行用户程序之间的时间间隔，又称为扫描周期或循环周期。CPU的操作可以分为如下6部分：上电后初始处理、共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、I/O刷新。其中，共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、I/O刷新所占用的时间构成了PLC的扫描时间TS。1．上电后初始处理PLC刚加上电源后，进行一次上电后初始处理，为PLC工作做好准备。上电后初始处理，用于清除内部继电器区，并复位所有计时器，检查I/O单元的连接等。2．共同处理用于复位监视计时器，检查I/O总线是否正常，检查扫描时间是否过长，检查程序存储器有无异常。检查正常后，方可进行下面的操作。如果有异常情况，可根据错误的严重程度发出报警或停止PLC运行。共同处理时间记为TC。3．上位链接服务在构成计算机－PLC网络时，用于处理与计算机间的通讯、上位链接服务时间TL。4．外设服务用于处理来自外部设备的信息。外设服务时间TO取决于共同处理时间TC、上位链接服务时间TL、运算处理时间TP和I/O刷新时间TR。5．运算处理用于执行用户程序。每条指令均有其执行时间，并且同—条指令执行时与不执行时所占用的时间也不相同。运算处理时间就是CPU执行一遍用户程序所用的时间。受此因素影响，运算处理时间TP不是常数，而是受程序状态的影响，每次执行程序都不尽相同。6．I/O刷新在每次程序执行完后，通过I/O刷新，从输入部分读取输入信号的状态并送入输入映像区，从输出映像区中将程序执行结果输出到PLC外部。I/O刷新时间TR与PLC硬件系统的构成有关，取决于PLC中I/O模块的数量以及是否具有远程扩展机。PLC的I/O刷新时间为主机和近程扩展机I