PLC的硬件组成和功能介绍

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PLC系统的组成

PLC系统的组成PLC系统主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。

其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。

对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内，其组成框图如图1所示；对于模块式PLC，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上，其组成框图如图2所示。

无论是哪种结构类型的PLC，都可根据用户需要进行配置与组合。

尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样，但各部分的功能作用是相同的，下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。

1．中央处理单元（CPU）同一般的微机一样，CPU是PLC的核心。

PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同，常用有三类：通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器(如AMD29W等) 。

小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC大多采用高速位片式微处理器。

目前，小型PLC为单CPU系统，而中、大型PLC则大多为双CPU 系统，甚至有些PLC中多达8 个CPU。

对于双CPU系统，一般一个为字处理器，一般采用8位或16位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的专用芯片。

字处理器为主处理器，用于执行编程器接口功能，监视内部定时器，监视扫描时间，处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。

位处理器为从处理器，主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。

位处理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地满足实时控制要求。

在PLC中CPU按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面：1）接收从编程器输入的用户程序和数据。

2）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。

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。

可编程控制器(PLC)简介

PLC的硬件结构：
主要由控制组件和输入/输出（I/O）接口电路及编程器三部分组成。

硬件结构主要包括：CPU、RAM、ROM和I/O接口电路等，内部采用总线结构进行数据和指令的传输。

PLC硬件结构的三大部分
）控制组件：
CPU：中央处理器，控制指挥中心，完成取进输入信号、对指令进行编译、完成
（a）（b）
三、FX2系列PLC的内部寄存器
FX2系列为例，介绍小型PLC的硬件配置和指令系统。

FX2系列列PLC内部寄存器的配置
见表。

寄存器名称符号编号点数注释
000~177
．电路控制过程分析
接触器KM1、KM3通电→电动机定子绕组为星形联结起动，
二者比较，主电路是一样的，只是控制电路部分不同。

该电路需要连接到点：两个控制按钮和三个交流接触器。

因此可选用型号为有输入、输出端口各8点，其地址分别X000 ~ X007，
所连接主令电路输出点地址
停止按钮SB1 Y000
启动按钮SB2 Y001
Y002
（1）如表所示，表中左边为程序的梯形图，右边为助记符。

PLC硬件结构

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）CPUCPU（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。

plc控制系统结构及工作原理

PLC控制系统结构及工作原理
一、系统结构
PLC控制系统主要由以下几个部分组成：
1. 电源模块：提供系统所需的电能。

2. 中央处理单元（CPU）：进行逻辑运算、算术运算和顺序控制等，实现各种数据操作。

3. 输入输出模块：实现外部信号的采集和输出，与外部设备进行数据交换。

4. 存储器：存储用户程序和数据。

5. 通信接口：实现PLC与外部设备的通信。

二、工作原理
PLC控制系统的工作原理可以概括为“输入-处理-输出”的过程。

首先，通过输入模块采集外部设备的信号，这些信号可以是开关状态、传感器读数等。

然后，这些信号被送到CPU进行处理。

在CPU中，根据预先编写好的程序，对这些信号进行逻辑运算、算术运算等处理。

处理完成后，输出模块将这些结果输出到外部设备，如马达、灯泡等。

三、控制功能实现
PLC控制系统的控制功能主要由用户程序实现。

用户程序可以根据实际需求进行编写，包括各种逻辑运算、算术运算、顺序控制等。

通过输入模块采集的信号，可以触发用户程序执行相应的操作。

这样，PLC控制系统就可以实现对外部设备的精确控制。

四、控制性能分析
PLC控制系统的控制性能主要取决于以下几个因素：
1. 硬件性能：包括CPU的处理能力、存储器的容量、输入输出模块的精度等。

2. 软件设计：包括用户程序的编写、程序结构的合理性、运算速度等。

3. 环境因素：包括温度、湿度、电磁干扰等环境因素对PLC控制系统性能的影响。

总的来说，PLC控制系统具有结构简单、运行可靠、操作方便等优点，因此在工业自动化领域得到了广泛应用。

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基础知识

plc基础知识PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用于工业自动化领域的控制设备。

它具有高度的可编程性和可靠性，广泛应用于各个行业中的自动化控制系统中。

本文将介绍PLC的基础知识，包括它的工作原理、组成部分、应用领域以及优势等。

PLC的工作原理是基于逻辑控制的思想。

它可以接收来自传感器和其他外部设备的输入信号，并根据预设的程序逻辑进行处理，最后通过输出信号控制执行器和其他外部设备的操作。

PLC的程序由用户通过特定的编程语言编写，并通过专用的编程软件加载到PLC中。

一旦程序被加载，PLC将按照程序逻辑进行工作，实现自动化控制。

PLC由三个主要组成部分构成：中央处理器（CPU）、输入模块和输出模块。

中央处理器是PLC的核心部件，负责执行加载的程序，并处理输入和输出信息。

输入模块用于接收来自外部设备的输入信号，例如传感器信号；输出模块则负责发送控制信号给外部执行器，如电机和阀门。

除了这些基本组成部分，PLC还可以包括其他部件，如通信模块、存储器模块和模拟量输入/输出模块。

PLC的应用领域非常广泛。

它被广泛应用于工业生产线的自动化控制系统中，用于控制各种设备和过程，如机械加工、装配、物料处理等。

此外，PLC还被用于交通信号控制、楼宇自动化、电力系统监控等领域。

PLC可以通过编程修改，实现不同的任务和功能，因此在各个行业中都有着重要的地位。

相比传统的继电器控制系统，PLC具有很多优势。

首先，PLC可以实现高度的灵活性和可编程性，可以按照需要修改和扩展控制逻辑，而无需更改硬件。

其次，PLC具有高可靠性和稳定性，它可以长时间工作而不易发生故障，并且能够适应各种恶劣的工作环境。

此外，PLC还具有高性能的实时响应能力，能够实时监测和控制过程中的状态变化。

总之，PLC是一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备。

它具有高度的可编程性和可靠性，能够实现各种复杂的控制逻辑和任务。

PLC的应用范围非常广泛，涉及到各个行业的自动化控制系统。

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。

西门子plc各部件结构及功能

西门子plc各部件结构及功能西门子plc各部件结构及功能德产西门子PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。

PLC的硬件系统结构如下图所示：1、主机主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和TK6100iv5用户程序及数据存储器。

CPU是西门子PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。

西门子PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。

2、输入/输出（I/O）接口I/O接口是西门子PLC与输入/输出设备连接的部件。

输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。

输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。

I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。

西门子plc的I/O点数即输入/输出端子数是信捷PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。

3、电源图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。

4、编程编程是西门子PLC利用外部设备，用户用来输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。

通过专用的PC/PPI电缆线将西门子PLC与电脑联接，并利用专用的软件进行电脑编程和监控。

5、输入/输出扩展单元I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。

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。

S7-200PLC基础知识

• SIMATIC指令集：是为S7-200系列PLC设计的，本指令通常执行时间短，而且可以用LAD、STL 和FBD三种编程语言。
• IEC 1131-3指令集是不同PLC厂家的指令标准，它不能使用STL编程语言。
返回本节
1、编程语言
1. 梯形图 2.语句表 3. 功能块图 4. 其他编程语言
电压）等转换成1个字长（16位）的数字量，存入模拟量输入映像寄存器区域。
AI编址范围AIW0，AIW2，……AIW62，起始地址定义为偶数字节地址，共有32个模拟量输入点。
S7-200模拟量输出电路用来将模拟量输出映像寄存器区域的1个字长（16位）数字值转换为模拟电流或电压输输出。
AQ编址范围AQW0，AQW2，……AQW62，起始地址也采用偶数字节地址，共有32个模拟量输出点
前值寄存器各一个，以及1位状态位，当前值寄存器用以累计脉冲个数，计数器当前值大于或等于预置值时，状态位置1。
S7-200 CPU提供有三种类型的计数器，增计数、减计数、增／减计数。编址范围C0～C255（22X）。
10 模拟量输入／输出映像寄存器（AI/AQ） S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、
顶部端子盖电源及输出端子
前盖方式开关电位器、扩展I/O连接
底部端子盖输入端子、传感器电源
机型
机型 CPU221
主机输出类型 DC/继电器
主机输入点数6ຫໍສະໝຸດ 主机输出可扩展模块点数
4
无
CPU222
DC/继电器
8
6
2
CPU224/XP DC/继电器
14/2AI 10/1AO 7
CPU226
DC/继电器

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。

PLC各部分的作用

PLC各部分的作用1.中央处理单元（CPU）CPU在PLC中的作用类似于人体的神经中枢，它是PLC的运算、控制中心。

它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务：（1）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。

（2）诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误。

（3）用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来。

（4）PLC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作。

（5）将用户程序的执行结果送至输出端。

现代PLC使用的CPU主要有以下几种：（1）通用微处理器，如8080、6800、Z80A、8086等。

通用微处理器的价格便宜，通用性强，还可以借用微机成熟的实时操作系统、丰富的软硬件资源。

（2）单片机，如8051等。

单片机由于集成度高、体积小、价格低和可扩充性好，很适合在小型PLC上使用，也广泛地用于PLC的智能I/O模块。

（3）位片式微处理器，如AMD2900系列等。

位片式微处理器是独立于微型机的另一分支。

它主要追求运算速度快，它以4位为一片。

用几个位片级联，可以组成任意字长的微处理器。

改变微程序存储器的内容，可以改变计算机的指令系统。

位片式结构可以使用多个微处理器，将控制任务划分为若干个可以并行处理的部分，几个微处理器同时进行处理。

这种高运算速度与可以适应用户需要的指令系统相结合，很适合于以顺序扫描方式工作的PLC使用。

2.存储器根据存储器在系统中的作用，可以把它们分为以下3种：（1）系统程序存储器：和各种计算机一样，PLC也有其固定的监控程序、解释程序，它们决定了PLC的功能，称为系统程序，系统程序存储器就是用来存放这部分程序的。

系统程序是不能由用户更改的，故所使用的存储器为只读存储器ROM或EPROM。

（2）用户程序存储器：用户根据控制功能要求而编制的应用程序称为用户程序，用户程序存放在用户程序存储器中。

由于用户程序需要经常改动、调试，故用户程序存储器多为可随时读写的RAM。

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。

西门子PLC的硬件组成与硬件配置

更换元件
如发现元件损坏或老化，应及时更换。
软件更新
定期更新PLC的软件，以获得更好的性能和兼容性。
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PLC的指令和处理数据。
CPU的型号和性能决定了 PLC的处理速度、控制规模和存储容量等关键参数。
CPU通常包括运算器、控制器、内存等组件，用于实现逻辑运算、顺序控制、算术运算等功
能。
存储单元
1
存储单元用于存储PLC的程序、数据和系统信息。
2
PLC的存储器可以分为只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）和电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）等类型。
通讯接口配置
01
通讯参数设置
包括波特率、数据位、停止位、奇偶校验等参数的设置。
设备地址配置
为每个通讯设备配置唯一的地址，以便于识别和通讯。
03
02
通讯协议配置
根据不同的通讯协议，需要配置相应的协议参数。
通讯安全配置
配置加密、认证等安全措施，确保通讯安全可靠。
04
04
西门子PLC的扩展模块
确定I/O模块
根据输入输出信号类型和数量，选择合适的I/O模块，包括数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块等。
配置电源模块
为PLC提供稳定的电源供应，确保PLC的正常运行。
配置通信模块
根据需要，配置通信模块以实现PLC与上位机、其他PLC或智能设备之间的通信。
硬件配置工具
STEP 7
西门子开发的编程软件，可用于配置硬件、编写程序以及调试。
输出信号传输。
I/O模块可以分为数字输入模块、数字输出模块、模拟输入模块和模拟
输出模块等类型。

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。