PLC硬件结构
PLC的硬件系统组成
PLC的硬件系统组成PLC的构成框图和计算机是一样的，都由中央处理器（CPU）、存贮器和输入/输出接口等构成。
因此，从硬件结构来说，可编程控制器实际上就是计算机，图1是其硬件系统的简化框图。
从图中可以看出PLC内部主要部件有:（1）CPU（Central Process Unit）CPU是PLC的核心组成部分，与通用微机的CPU一样，它在PLC系统中的作用类似于人体的神经中枢，故称为“电脑”。
其功能是：a、按PLC中系统程序赋予的功能，•接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。
b、用扫描方式接收现场输入装置的状态式数据，并存入映象寄存器或数据寄存器中。
c、诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误。
d、在PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令规定的任务，产生相应的信号，去启闭有关控制门电路。
分时分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等操作，完成用户程序中规定的逻辑式算术运算等任务。
根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输出映象寄存器的位状态式数据寄存器的有关内容，实现输出控制、制表、打印式数据通讯等。
PLC常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。
通用的微处理器常用的是8位机和16位机，如Z80A、8085、8086、6502、M6800、M6809、M68000等。
单片机常用的有8039、8049、8031、8051等。
双极型位片式微处理器常用的有AMD2900、AMD2903等。
①用通用微处理器作CPU在低档PLC中，用Z80A做CPU较为普遍，Z80A用于PLC有如下长处：Z80（或Z80A）CPU及其配套的芯片廉价、普及、通用，用这套芯片制成的PC，给维修及推广普及带来方便。
Z80有独立的输入/输出指令,而且指令格式较短，•执行时间也较短，这样有利于扫描周期的缩短。
Z80输入/输出指令格式较短，相应的输入/输出设备编码也较短，所以相应的译码硬件器较简单。
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理PLC是Programmable Logic Controller的简称，中文翻译为可编程逻辑控制器。
它是一种用于自动控制工业过程的数字计算机系统。
PLC由硬件和软件两部分组成，下面将详细介绍PLC的组成和工作原理。
1.硬件组成：PLC的硬件主要包括中央处理器（CPU）、输入输出模块（I/O模块）、电源模块、通信模块以及其他辅助硬件。
-中央处理器（CPU）是PLC的核心，负责接收输入信号、执行程序指令并控制输出信号。
CPU通常具有高性能的微处理器，能够进行复杂的计算和逻辑判断。
-输入输出模块（I/O模块）负责与外部世界进行数据交换。
输入模块用于接收现场传感器、开关等设备的信号，输出模块用于控制执行机构、显示设备等。
-电源模块提供稳定的电源供电，确保PLC正常运行。
-通信模块可实现PLC与其他设备（如人机界面、计算机、远程监控系统等）之间的数据传输和通信。
-其他辅助硬件包括存储器、时钟模块、编程口等，用于存储程序、记录运行时间、与外部进行编程等功能。
2.软件组成：PLC的软件主要包括操作系统、开发环境和用户程序。
-操作系统是PLC的核心软件，用于管理硬件资源、执行程序指令、实现通信等功能。
- 开发环境提供PLC程序的开发、调试和维护工具。
常见的开发环境有LD（Ladder Diagram，梯形图）、FBD（Function Block Diagram，功能块图）、ST（Structured Text，结构化文本）等多种编程语言。
-用户程序是PLC的应用程序，由工程师根据控制需求编写。
用户程序根据输入信号的状态和逻辑关系，通过中央处理器进行逻辑判断并控制输出信号，实现自动化控制。
3.工作原理：PLC的工作原理主要分为输入端、处理端和输出端。
-输入端：PLC通过输入模块接收来自现场的输入信号，如开关状态、传感器信号等。
输入信号会被转换成数字信号，并传给中央处理器。
中央处理器会周期性地扫描输入信号，并将其存储在内部存储器中，以供后续的程序处理。
第二章 PLC的基本组成及工作原理
2.2 PLC的工作原理
继电器控制与 PLC控制的比较：
➢为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异， 考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在 100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小 于100ms。这样在对于I/O响应要求不高的场合， PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别 了。
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块
（1）输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生 的信号，转换成数字信号送入主机。
内内1
内
内
.
内
输入n
内
COM
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块
（2）输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以 驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电 器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。
并通过显示器显示出程序的内容和存储地址。 （ 2 ）检查、校验用户程序。 （ 3 ）接收现场数据。 （ 4 ）执行用户程序。 （ 5 ）故障诊断。
注意：PLC通常以字而不是以字节为单位存储和处理数 据。
描述PLC性能的几个术语
位：二进制的一位，仅有1、0 数字：4位二进制数构成一个数字 字节：2个数字或8位二进制数构成一个字节 字：两个字节构成一个字。
• 继电器输出特点：低速大功率， 用于用于直流、交流负载（隔离、功率放大）。
• 晶体管集电极输出特点：高速小功率， 用于直流负载。
• 双向可控硅（晶闸管的一种）输出特点：高速大功率， 用于交流负载。
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块-继电器输出
继电器输出
PLC
内
内
部
部
电
电J
plc结构形式
plc结构形式PLC是一种常用的工业自动化控制器，其具有开放式结构、可编程性强、可扩展性好、体积小巧等优点，广泛应用于各个领域。
下面我们就来了解一下PLC结构形式。
1.基本结构PLC主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入输出(I/O)模块、通信模块、电源模块等部分组成。
其中，CPU是PLC的核心部分，负责程序的执行和数据的处理；存储器则用于存储程序和数据；I/O模块则是PLC与外界交互的接口，负责采集和输出信号；通信模块则为PLC提供了联网通信能力；电源模块则为PLC提供供电支持。
2.模块化结构PLC的模块化结构允许控制器进行模块化设计和组装，以满足不同应用需求。
通常来说，PLC可分为CPU、I/O和通信3个基本模块。
在此基础上，可以通过串口、以太网等采用不同通信协议的通信模块，实现多个PLC间的联网，从而实现系统的分布式控制。
3.开放式结构PLC的体系结构通常是开放式的，允许用户根据需要对其进行扩展和定制。
例如，用户可以选择自己开发的语言或者第三方厂家的软件工具进行编程，也可以选择自己开发的硬件模块，对控制器进行扩展。
4.可编程性强PLC的程序可在线编辑和调试，具有高灵活性和可重复使用性。
PLC的编程语言主要包括指令列表、图形语言、C语言等。
这些编程语言具有高度的可读性和可维护性，大大减少了PLC系统的开发和维护难度。
5.调试模式PLC还具备丰富的调试模式，可以进行在线监控、调试和数据采集。
控制器可以记录程序的运行过程和性能指标，并根据需要发送报警信息，以保证系统运行的稳定性。
总之，PLC结构形式具有开放式结构、模块化结构、可编程性强、可扩展性好、调试模式丰富等特点。
这些特点为PLC的广泛应用提供了有力的保障。
S7-200 SMART PLC硬件系统组成
S7-200 SMART PLC硬件系统组成S7-200 SMART PLC控制系统硬件由CPU模块、数字量扩展模块、模拟量扩展模块、热电偶与热电阻模块和相关设备组成。
CPU模块、扩展模块及信号板，如图1-1所示。
图1-1 S7-200 SMART PLC、信号板及扩展模块1、CPU模块CPU模块又称基本模块，它由CPU单元、存储器单元、输入输出接口单元以及电源组成。
CPU模块（这里说的CPU模块指的是S7-200 SMART PLC基本模块的型号，不是中央微处理器CPU的型号）是一个完整的控制系统，它可以单独完成一定控制任务，主要功能是采集输入信号、执行程序、发出输出信号和驱动外部负载。
CPU模块有经济型和标准型两种。
经济型CPU模块有两种，分别为CPU CR40和CPU CR60，经济型CPU价格便宜，但不具有扩展能力；标准型CPU模块有8种，分别为CPU SR20、CPU ST20、CPU SR30、CPU ST30、CPU SR40、CPU ST40、CPU SR60和CPU ST60，具有扩展能力。
CPU模块具体技术参数，如表1-1所示。
表1-1 CPU模块技术参数2、数字量扩展模块当CPU模块数字量I/O点数不能满足控制系统的需要时，用户可根据实际的需要对数字量I/O点数进行扩展。
数字量扩展模块不能单独使用，需要通过自带的连接器插在CPU模块上。
数字量扩展模块通常有3类，分别为数字量输入模块，数字量输出模块和数字量输入输出混合模块。
数字量输入模块有1个，型号为EM DI08，8点输入；数字量输出模块有2个，型号有EM DR08和EM DT08，EM DR08模块为8点继电器输出型，每点额定电流2A；EM DT08模块为8点晶体管输出型，每点额定电流0.75A；数字量输入/输出模块有4个，型号有EM DR16、EM DT16、EM DR32和EM DT32，EM DR16/DT16模块为8点输/8点输出，继电器/晶体管输出型，每点额定电流2A/0.75A；EM DR32/DT32模块为16点输/16点输出，继电器/晶体管输出型，每点额定电流2A/0.75A。
plc基本结构及原理
plc基本结构及原理plc基本结构及原理PLC的基本组成可分为两大部分:硬件系统和软件系统。
一、硬件系统：（一）CPU 运算和控制中心：起“心脏”作用。
1、当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中，然后CPU根据系统所赋予的功能(系统程序存储器的解释编译程序)，把用户程序翻译成PLC内部所认可的用户编译程序。
2、输入状态和输入信息从输入接口输进，CPU 将之存入工作数据存储器中或输入映像寄存器。
然后由CPU把数据和程序有机地结合在一起。
把结果存入输出映像寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部驱动器。
3、组成: CPU由控制器、运算器和寄存器组成。
这些电路集成在一个芯片上。
CPU通过地址总线、数据总线与I/O接口电路相连接。
（二）存储器具有记忆功能的半导体电路。
分为系统程序存储器和用户存储器。
1、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。
由只读存储器、ROM组成。
厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。
2、用户存储器: 分为用户程序存储区和工作数据存储区。
由随机存取存储器(RAM)组成。
用户使用的。
断电内容消失。
常用高效的锂电池作为后备电源，寿命一般为3~5 年。
（三）输入/输出(I/O )模块输入输出模块简称I/O模块，相当于人的眼睛、跺、鼻子手、脚是联系外部信息和大脑(CPU )的桥梁。
1、输入接口：光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。
发光二极管: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。
光电三极管: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有线性关系。
输入接口电路工作过程:当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。
当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。
向内部电路输入信号。
也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。
PLC的硬件组成和功能介绍
PLC的硬件组成和功能介绍PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于自动化控制领域的设备。
它通过编程实现对工业过程的控制和监测。
而PLC的核心部分就是它的硬件组成。
本文将介绍PLC的硬件组成和功能，让读者更好地理解和使用PLC。
一、PLC的硬件组成1. 中央处理器（CPU）PLC的中央处理器是其核心部件，类似于人的大脑。
它负责执行各个输入输出（I/O）模块的数据处理和控制逻辑的运算。
中央处理器通常由微处理器、存储器、时钟等组成，能够高效地处理各种任务。
2. 输入输出模块（I/O模块）PLC的输入输出模块是连接PLC与外部设备的接口。
它负责接收外部信号的输入，并输出控制信号到外部设备。
输入模块将外部信号转换成数字信号，传送给中央处理器进行处理；输出模块则将中央处理器输出的数字信号转换成外部设备可以识别的信号。
3. 电源模块电源模块为PLC提供电力供应，确保其正常运行。
电源模块通常具备过载保护、输入电压稳定性等功能，以保证PLC系统的可靠性和稳定性。
4. 通信模块通信模块允许PLC与其他设备进行数据交换和通信。
通过通信模块可以实现PLC与计算机、上位机、仪器仪表等设备的连接，实现数据共享和控制指令传输，提高系统的智能化和灵活性。
二、PLC的基本功能1. 输入信号读取和处理PLC通过输入模块读取外部传感器和开关等设备的状态信号。
输入信号经过滤波、采样和数据处理等操作后，被中央处理器用于逻辑判断和控制。
2. 逻辑运算和控制中央处理器利用输入信号和程序中设定的逻辑条件进行逻辑运算，得出控制结果。
它根据程序的指令，控制输出模块产生相应的控制信号，用于控制执行器、电机、阀门等执行设备的状态。
3. 数据存储和处理PLC除了控制功能外，还具备大容量的存储器，用于储存程序、数据和运行日志等信息。
中央处理器负责对这些数据进行处理和管理，实现对系统状态和数据的监测和分析。
PLC的硬件结构与工作原理
第2章 PLC的硬件结构与工作原理
图２－１ Ｓ７－２００ＣＰＵ模块的外形图
第2章 PLC的硬件结构与工作原理
２．模块式ＰＬＣ
特点：用户对硬件配置的选择余地较大、维修 时更换模块方便
大、中型ＰＬＣ一般采用模块式结构 Ｓ７－４００模块式ＰＬＣ外形图如图２－２ 所示
第2章 PLC的硬件结构与工作原理
图2.6是继电器输出电路，继电器同时起隔离 和功率放大作用，每一路只给用户提供一对常
开触点。与触点并联的RC电路和压敏电阻用
来消除触点断开时产生的电弧。
第2章 PLC的硬件结构与工作原理
图2-6 继电器输出电路
第2章 PLC的硬件结构与工作原理
图2.7为使用场效应晶体管（MOSEET）的输
出电路。输出信号送给内部电路中的输出锁存 器，再经光电耦合器送给场效应晶体管，后者
第2章 PLC的硬件结构与工作原理
S7-200 CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉 功能，它可以使主机能够捕捉小于一个扫描周期的短 脉冲，并将其保持到主机读到这个信号，但前提是只 有通过滤波器后，脉冲捕捉才有效。此外，在一个给 定的扫描周期内如果有不只一个脉冲，则只有第一个 脉冲可以被捕捉到，几种情况下的脉冲捕捉波形如图
第2章 PLC的硬件结构与工作原理
2.3 S7-200系列PLC性能简介
西门子公司的SIMATIC S7-200系列属于小 型PLC，可用于代替继电器的简单控制场合， 也可用于复杂的自动化控制系统。 因其具有极强的通信功能，故在大型网络 控制系统中也能充分发挥作用。
第2章 PLC的硬件结构与工作原理
第2章 PLC的硬件结构与工作原理
图2-9 扫描过程
第2章 PLC的硬件结构与工作原理
PLC的硬件基础知识
第1章PLC的硬件详细介绍目前市场上主要有德国西门子(SIEMENS);日本三菱(MITSUBISHI)、欧姆龙（OMRON）、富士电机（FUJI）、松下电工;法国施耐德(SCHNEIDER、MODICON）,韩国三星（SAMSUNG)、ABB、GE、日立等公司生产的PLC，虽然厂商不一样，但其PLC的原理基本一致。
1。
1 PLC硬件结构和电路PLC主要由中央处理器(CPU)、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源、I/O扩展接口、外设接口以及外围编程设备等几大部分组成。
其硬件结构图如图1.1所示。
图1。
1。
1 PLC硬件结构图1.1.1 中央处理器（CPU）中央处理单元(CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。
CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储器、输入输出接口电路连接。
CPU常用的微处理器通常有通用型微处理器（Intel公司的8086、80186、奔腾等系列芯片）、单片机（Intel公司的MCS-96系列单片机等）和位片式微处理器(AMD2900系列微处理器）等三类。
小型PLC多采用单片机或专用CPU，中型PLC大多采用16/32位微处理器或单片机，大型和超大型PLC 大多采用高速位片式处理器,具有高速处理能力.CPU的主要功能：1）从存储器中读取指令2）执行指令3) 顺序取指令4）处理中断、数据传送、逻辑运算、算术运算等1。
1。
2 存储器（RAM、ROM）PLC的存储器（内部存储器）包括系统存储器和用户存储器。
系统存储器用来存放由PLC厂家编写的系统程序(机械源代码、BIOS程序等),系统存储器一般是ROM存储器，用户一般不能更改。
用户存储器包括用户程序存储区和数据存储区两部分，用户存储器一般是ROM、EPROM或EEPROM存储器.用户程序存储区用来存放用户用编程软件编写的程序,用户根据具体的情况可以更改;数据存储区用来存放用户程序中所使用器件的ON/OFF状态、数值和数据等中间运算结果。
PLC硬件组成与选型指南
PLC硬件组成与选型指南对于工业自动化领域的专业人士来说，PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种常见的控制设备，广泛应用于各种工业生产和制造过程中。
PLC的选择和硬件组成是设计和开发一个可靠、高效的自动化系统的重要一环。
本文将讨论PLC的硬件组成及选型指南，帮助读者更好地了解PLC系统的重要组件和选型考虑因素。
一、PLC硬件组成1. 中央处理器（CPU）中央处理器是PLC的核心部分，它负责解析用户程序、进行算术逻辑运算、数据处理和协调动作。
CPU的性能和功能直接影响整个PLC系统的响应速度和处理能力。
在选择CPU时，需考虑所需的I/O数量、通信接口类型以及数据处理能力等因素。
2. 输入/输出模块（I/O模块）I/O模块用于与外部设备进行数据交换，将输入信号转换为PLC可处理的数字信号，并将PLC输出信号转换为外部设备所需的信号类型。
I/O模块通常分为数字输入模块、模拟输入模块、数字输出模块和模拟输出模块。
在选择I/O模块时，需考虑所需的输入/输出类型、数量和信号精度等因素。
3. 通信模块通信模块用于实现PLC系统与其他设备或系统之间的数据传输和通信。
通信模块可以支持不同的通信协议和接口，如以太网、串口、Profibus、Modbus等。
在选择通信模块时，需考虑所需的通信类型、距离、速度和可靠性等因素，以满足系统的数据交换需求。
4. 电源模块电源模块为PLC系统提供所需的电源电压和稳定性。
电源模块通常包括主电源和备用电源，用于保证系统在电力故障或电源故障时的可靠运行。
在选择电源模块时，需考虑所需的电源电压、功率、稳定性和容错能力等因素，以确保PLC系统的稳定性和可靠性。
5. 外设和扩展模块外设和扩展模块可根据应用需求增加对PLC系统的功能扩展，如显示屏、键盘、存储设备、模拟输出模块等。
这些外设和扩展模块可以提供更便捷的操作界面、数据存储和输出功能，满足特定应用的需求。
第四章 PLC的硬件组成及工作原理
IN
IN
输入LED 内 部 电 路
COM
直流输入接口电路示意图
IN
IN ～ COM
输入LED 内 部 电 路
交流输入接口电路示意图
OUT L 输出LED 内 部 电 路 OUT L COM ～
继电器输出接口电路示意图
OUT L 输出LED 内 部 电 路 OUT L ～ COM
双向晶闸管输出接口电路示意图
6.通讯能力 6.通讯能力 通讯能力是指可编程控制器与可编程控制器、 通讯能力是指可编程控制器与可编程控制器、可 编程控制器与计算机之间的数据传送及交换能力， 编程控制器与计算机之间的数据传送及交换能力，它 是工厂自动化的必备基础。 是工厂自动化的必备基础。目前生产的可编程控制器 不论是小型机还是中大型机，都配有一至两个、 不论是小型机还是中大型机，都配有一至两个、甚至 更多个通讯端口。 更多个通讯端口。 7.智能模块 7.智能模块 智能模块是指具有自己的CPU和系统的模块 。 和系统的模块。 智能模块是指具有自己的 和系统的模块 它作为PLC中央处理单元的下位机 ， 不参与 中央处理单元的下位机， 它作为 中央处理单元的下位机 不参与PLC的 的 循环处理过程， 但接受PLC的指挥 ， 可独立完成某 的指挥， 循环处理过程 ， 但接受 的指挥 些特殊的操作。 如常见的位置控制模块、 些特殊的操作 。 如常见的位置控制模块 、 温度控制 模块、PID控制模块、模糊控制模块等等。 模块、 控制模块、模糊控制模块等等。 控制模块
3.编程语言 3.编程语言 编程语言是可编程控制器厂家为用户设计的用 于实现各种控制功能的编程工具， 它有多种形式， 于实现各种控制功能的编程工具 ， 它有多种形式 ， 常见的是梯形图编程语言及语句表编程语言， 常见的是梯形图编程语言及语句表编程语言 ， 另还 有逻辑图编程语言、布耳代数编程语言等。 有逻辑图编程语言、布耳代数编程语言等。 4.扫描时间 4.扫描时间 扫描时间是指执行1000条指令所需要的时间。 条指令所需要的时间。 扫描时间是指执行 条指令所需要的时间 一般为10ms左右，小型机可能大于 左右， 一般为 左右 小型机可能大于40ms。 。 5.内部寄存器的种类和数量 5.内部寄存器的种类和数量 内部寄存器的种类和数量是衡量PLC硬件功能的 硬件功能的 内部寄存器的种类和数量是衡量 一个指标。它主要用于存放变量的状态、中间结果、 一个指标。 它主要用于存放变量的状态、 中间结果、 数据等，还提供大量的辅助寄存器如定时器/计数器 计数器、 数据等，还提供大量的辅助寄存器如定时器 计数器、 移位寄存器、状态寄存器等，以便用户编程使用。 移位寄存器、状态寄存器等，以便用户编程使用。
第2章 PLC的硬件与工作原理
PLC经过这五个阶段的工作过程，称为一 个扫描周期，完成一个扫描周期后，又重新执 行上述过程，扫描周而复始地进行。
显然扫描周期主要取决于程序的长短，一般每秒 钟可扫描数十次以上，这对于工业设备通常没有什 么影响。但对控制时间要求较严格，响应速度要求 快的系统，就ห้องสมุดไป่ตู้该精确的计算响应时间，细心编排 程序，合理安排指令的顺序，以尽可能减少扫描周 期造成的响应延时等不良影响。
Q0.0 KM
二、PLC的操作模式
STOP：创建和编辑用户程序，设置PLC的 硬件功能，并可将程序下载到PLC。 RUN: 执行用户程序实现控制功能。
三、PLC工作原理
PLC通电后，对硬件和软件初始化，初始化后，PLC 反复不停地分阶段处理各种不同的任务，这种周而复 始地循环工作方式称为扫描工作方式。
解：4～20mA的模拟量对应于数字量6 400～32 000，压力的计算公式为
P
(10000 0) 100 ( N 6400) ( N 6400) (kPa) (32000 6400) 256
模拟量输出模块的量程有10V和0～20mA两种：
图2-11 模拟量输出数据字的格式
(3)可电擦除可编程的只读存储器(EEPROM）
它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程．兼有
ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，但是将信息写入 它所需的时间比RAM长得多。EEPROM用来存放用户程序 和需长期保存的重要数据。
三、I/O模块 （1）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。
2.执行用户程序
在执行指令时，从I/O映像寄存器或别的位元件的映像 寄存器读出其0/1状态，并根据指令的要求执行相应的逻 辑运算，运算的结果写入到相应的映像寄存器中，因此， 各映像寄存器（只读的输入过程映像寄存器除外）的内容 随着程序的执行而变化。
可编程控制器(PLC)的软硬件组成详细介绍
本内容是山东PLC培训专业授课内容章节可编程控制器(PLC)的软硬件组成详细介绍可编程序控制器(Programmable Controller)原本应简称PC，为了与个人计算机专称PC相区别，所以可编程序控制器简称定为PLC(Programmable Logic Controller)，但并非说PLC只能控制逻辑信号。
PLC是专门针对工业环境应用设计的，自带直观、简单并易于掌握编程语言环境的工业现场控制装置。
PLC的基本组成PLC基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、外部设备编程器及电源模块组成，见图1。
PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。
1. 中央处理器中央处理器(CPU)由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。
CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。
小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机，如8031、M68000等，这类芯片价格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机，如8086、96系列单片机等，这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高；而大型PLC则需采用高速位片式微处理器。
CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。
2. 存储器PLC内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。
1)系统程序存储器PLC系统程序决定了PLC的基本功能，该部分程序由PLC制造厂家编写并固化在系统程序存储器中，主要有系统管理程序、用户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。
系统管理程序主要控制PLC的运行，使PLC按正确的次序工作；用户指令解释程序将PLC的用户指令转换为机器语言指令，传输到CPU内执行；功能程序与系统程序调用则负责调用不同的功能子程序及其管理程序。
PLC的硬件组成
PLC的硬件组成PLC种类繁多，但其基本结构和工作原理相同。
PLC的功能结构区由CPU（中央处理器）、存储器和输入/输出接口三部分组成，如图1-1所示。
1、CPU（中央处理器）CPU的功能是完成PLC内所有的控制和监视操作。
中央处理器一般由控制器、运算器和寄存器组成。
CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储器、输入/输出接口电路连接。
2、存储器在PLC中使用两种类型的存储器：一种是只读类型的存储器，如EPROM和EEPROM，另一种是可读/写的随机存储器RAM。
PLC 的存储器分为5个区域，如图1-2所示。
图1-1PLC结构框图图1-2存储器的区域划分程序存储器的类型是只读存储器（ROM），PLC的操作系统存放在这里，程序由制造商固化，通常不能修改。
存储器中的程序负责解释和编译用户编写的程序、监控I/O口的状态、对PLC进行自诊断以及扫描PLC中的程序等。
系统存储器属于随机存储器（RAM），主要用于存储中间计算结果和数据、系统管理，有的PLC厂家用系统存储器存储一些系统信息如错误代码等，系统存储器不对用户开放。
I/O状态存储器属于随机存储器，用于存储I/O装置的状态信息，每个输入模块和输出模块都在I/O映像表中分配一个地址，而且这个地址是唯一的。
数据存储器属于随机存储器，主要用于数据处理功能，为计数器、定时器、算术计算和过程参数提供数据存储。
有的厂家将数据存储器细分为固定数据存储器和可变数据存储器。
用户编程存储器，其类型可以是随机存储器、可擦除存储器（EPROM）和电擦除存储器（EEPROM），高档的PLC还可以用FLASH。
用户编程存储器主要用于存放用户编写的程序。
存储器的关系如图1-3所示。
只读存储器可以用来存放系统程序，PLC断电后再上电，系统内容不变且重新执行。
只读存储器也可用来固化用户程序和一些重要参数，以免因偶然操作失误而造成程序和数据的破坏或丢失。
随机存储器中一般存放用户程序和系统参数。
PLC的硬件结构
PLC的硬件结构
PLC的硬件组成与微型计算机相似，其主机由CPU板、存储器、输入/输出接口、电源等几大部分组成；可配备如编程器、图形显示器、通信接口等外部设备。
一体化PLC的结构描述
PLC的结构包括：
1、电源：用于提供PLC工作所需要的各种直流电源。
PLC工作时所需要的电源有5V、15V、24VDC三种。
5VDC用于供给PLC内部工作电源。
15VDC
用于供给接口。
24VDC主要用于提供I/O点电源。
2、中央处理器：所有的逻辑运算、数据处理都在这里进行。
3、存储器：存储模块（RAM、EPROM、EEPROM、快闪内存（Flash RAM）），用于存储程序及数据。
4、接口：用于与其它的计算机、PLC或编程器等进行信息交换。
5、总线：是内部数据交换的通道，所有内部数据的交换都通过总线进行的。
由三个部分组成，一是地址总线，地址总线的位数越多，PLC允许的程序容量越大，能带的I/O模块越多；第二部分是数据总线，数据总线越多，数据交换的速度越快,PLC的响应速度也越快；第三部分是控制线。
6、输入/输出
所有的数据量均可归纳为四种类型：开关量输入、开关量输出、模拟量输入、模拟量输出。
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PLC硬件结构
PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于工业控制领域的自动化控制系统，其主要功能是控制工业过程中的机电设备，实现自动化生产。
PLC硬件结构是PLC系统的重要组成部分之一，其包括基本配置、扩展模块、接口等多个方面，本文将对PLC硬件结构进行详细介绍。
一、基本配置
PLC硬件结构的基本配置主要包括CPU、电源、输入/输出模块以及编程器等多个方面。
（1）CPU
CPU（Central Processing Unit，中央处理器）是PLC的核心部件，其主要负责实时控制和数据处理等功能。
根据具体的应用场景，PLC CPU的性能和配置也会有所差别，从单纯的控制应用到复杂的实时控制和数据处理等应用都需要采用不同级别的CPU。
（2）电源
电源模块是PLC系统的能源来源，主要用于为CPU、输入/输出模块和其他扩展模块提供供电。
电源模块可以是AC电源模块或DC电源模块，具体的选择应根据实际情况进行判断，以满足不同的电源要求。
（3）输入/输出模块
输入/输出模块是PLC系统的重要组成部分之一，主要用于与外部现场设备进行交互。
输入/输出模块中的输入模块将现场传感器和设备采集到的控制信号转换成PLC中的逻辑信号，而输出模块则将PLC控制信号输出到现场执行器和设备中去。
输入/输出模块可以根据不同的控制需求进行灵活组合和扩展。
（4）编程器
编程器是PLC控制程序的编写和参数设置的重要工具，通常采用的是基于Windows系统的编程软件。
编程器可以对PLC系统进行程序编写、参数设置、监控和维护等功能，并可将编制好的程序存储到PLC CPU中，以实现实时控制。
二、扩展模块
扩展模块是PLC硬件结构的重要组成部分之一，其能够扩展和增强系统的控制能力。
PLC扩展模块通常包括通信模块、转换模块、计数模块、模拟量输入/输出模块等。
（1）通信模块
通信模块是PLC系统与其他设备进行通讯的关键部件，其主要用于实现PLC与其他设备、办公自动化系统、工业以太网、远程网络等进行通信。
通信模块可以将PLC实时数据上传到监控系统中，以实现远程监控和控制等功能。
（2）转换模块
转换模块是PLC系统的重要扩展模块之一，其主要功能是将PLC的逻辑信号转换成现场设备所需要的信号。
转换模块可以将PLC输出信号转换成模拟信号或数字信号，并将此信号输出到现场执行器和设备中去。
（3）计数模块
计数模块在PLC系统中常用于对物料流、电流、气流等做计数处理，其一般包括累计型计数模块、频率型计数模块、高速计数
模块等。
（4）模拟量输入/输出模块
模拟量输入/输出模块是PLC硬件结构中的重要扩展模块之一，其主要功能是处理模拟量。
模拟量输入/输出模块可以对现场采集
到的模拟量信号进行转换处理，并将处理结果上传到PLC的输入/
输出模块中去。
三、接口
接口是PLC硬件结构中的一个重要部分，其主要作用是将PLC 系统与其他设备、传感器、执行器以及电源等设备进行连接。
常
见的PLC接口包括串口接口、以太网接口、USB接口、RS232接
口等。
（1）串口接口
串口接口通常用于PLC与现场传感器和执行器进行连接，其数据传输速度较慢，但是应用范围广泛。
（2）以太网接口
以太网接口是PLC系统的重要接口之一，其主要用于PLC系统与计算机网络、工业以太网、远程监控系统等智能设备进行连接。
（3）USB接口
USB接口是连接计算机和PLC编程器的常用接口，其传输速度较快，管理和维护也比较方便。
（4）RS232接口
RS232接口也是PLC硬件结构中的一种常用接口，主要用于现场设备和PLC之间的通讯。
RS232接口传输速度较慢，但是设备通用性和稳定性比较好。
四、总结
PLC硬件结构是PLC自动控制系统中的重要组成部分，其基本配置、扩展模块以及接口等共同构成了一个完善的PLC系统。
在工业自动化控制领域中，PLC作为一种重要的自动化控制手段，必将得到更加广泛的运用和发展。