PLC的硬件组成
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。
中级电工证复习资料(PLC部分)
例4：
5、ANB指令： ANB（电路块与）功能是并联电路块之间的串联连接；程序步为1。 ①、二个或二个以上触点并联连接的电路称并联电路块。 ②、将并联电路块与前面串联连接用ANB指令。 ③、并联电路块起点时要用LD或LDI指令。 ④、在用ANB指令将并联电路与前面电路串联前应先完成并联电路块。 ⑤、ANB指令是独立指令，它不带器件号。 ⑥、如有多个并联电路块顺次以ANB指令与前面连接，ANB的使用次数不受限制。但如将ANB 集中起来使用，这种串联个数不超过8个。 例5：
24、PLC 指令系统及编程方法（二）
（一）、编程器的简易使用
1、键盘说明；
①、功能键：（11个） 1）、RD/WR：目前进行功能为RD读出或WR写入程序。 2）、INS/DEL：目前进行功能为INS插入或DEL删除程序。 3）、MNT/TEST：目前进行功能为MNT监控或TEST测试程序。
功能键按一次时选择键左上方功能，再按一次选择键右下方功能。 ②、其它键OTHER：在任何状态下按该键，将显示方式项目单选择画面。（7种） 1）离线编程；2）在线编程；3）数据传递; 4）参数；5）X、Y、M地址修改；6）蜂鸣器音 量；7）封锁清除。 ③、清除键CLEAR：取消按GO（即确认前）的输入，清除错误信息，恢复到原来画面 ④、帮助键HELP：对某特殊指令的编程代码不清时，可按FNC＋HELP（出9种菜单）＋数字。 （000CJ、001CALL、002SRET、003IRET、004EI、005DI、006FEND、007WDT、008FOR、 009NEXT） ○5 空格键SP：在输入指定元件号、指定常数之间，要用空格键。 例16：LD X0 GO； OUT T0 SP；K50 GO。
原理图：图A）
梯形图：图B）
PLC由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？
第九章9.1 PLC由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？PLC由中央处理器CPU,存储器,输入输出接口,编程器组成.中央处理器CPU是核心,它的作用是接受输入的程序并存储程序.扫描现场的输入状态,执行用户程序,并自诊断.存储器用来存放程序和数据,输入接口采集现场各种开关接点的信号状态,并将其转化成标准的逻辑电平,输出接口用于输出电信号来控制对象.编程器用于用户程序的编制,编辑,调试,检查和监视.还可以显示PLC的各种状态.9.2 输入、输出接口电路中的光电耦合器件的作用是什么？作用是1 实现现场与plc主机的电器隔离,提高抗干扰性.2避免外电路出故障时,外部强电侵入主机而损坏主机.3电平交换,现场开关信号可能有各种电平,光电耦合起降他们变换成PLC主机要求的标准逻辑电平.9.3 何谓扫描周期？试简述的工作过程.。
扫描周期是每执行一遍从输入到输出所需的时间.工作过程是1输入现场信号:在系统的控制下,顺序扫描各输入点,读入的输入点的状态.2顺序扫描用户程序中的各条指令,根据输入状态和指令内容进行逻辑运算.3并输出控制信号,根据逻辑运算的结果,输出状态寄存器向各输出点发出相应的控制信号.实现所要求的逻辑控制功能. 9.4 PLC有哪些主要特点？PLC的主要特点是①应用灵活,扩展性好.②操作方便③标准化的硬件和软件设计,通用性强.④完善的监视和诊断功能.⑤可适应恶劣的工业应用环境.⑥控制功能强9.5 写出题9.5图梯形图的指令程序。
LD 401OR 400ANI 402LD 403AND 105ORBLDI 100ANI 101LD 102ANI 103ORBLD 104ORBANBOR 404OUT 4309.6简化或改正题9.6图所示梯形图，并写出改正后的指令程序。
9.7 在程序末了，使用或不使用END指令是否有区别？为什么？使用或不使用END指令是有区别的,END指令用于程序结束,即表示程序终了.当有效程序结束后,协一条END指令,可以缩短扫描周期.PLC扫描到END指令,便自动返回.如果没有END程序将一直执行到PLC的最后一行这样既增加运算周期,也易引起系统出错.9.8 试用PLC设计出习题8.16的控制程序。
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。
PLC的基本组成
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。
输入 1
内 内 部 电 路
COM
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的强电信号输出， 以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。 有三种类型：
统的核心部件，主要由运算器、控制器、寄存器及实 现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构 成。此外还有外围芯片、总线接口及有关电路。CPU在 很大程度上决定了PLC的整体性能，如整个系统的控制 规模、工作速度和内存容量等。
作为PLC的核心，CPU的功能主要包括以下几个方面。 (1) CPU接收从编程器或计算机输入的程序和数据，并 送入用户程序存储器中存储。
(2) 系统软元件存储区
软原件概念：
● 内部的编程元件，也就是支持该机型编程语言的软元件，按通俗叫法分 别称为继电器、定时器、计数器等，但它们与真实元件有很大的差别， 一般称它们为“软继电器”。这些编程用的继电器，它的工作线圈没有 工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题；触点没有数量限制、没有 机械磨损和电蚀等问题。它在不同的指令操作下，其工作状态可以无记 忆，也可以有记忆，还可以作脉冲数字元件使用。
●系统RAM存储区包括PLC内部各类软元 件(内部继电器、定时器、计数器、数据寄 存器和工作寄存器等)的存储区。该存储区 又分为具有掉电保存的存储区域和掉电不 保存的存储区域。前者在PLC断电时，由 内部的锂电池供电，数据不会丢失；后者 在PLC断电时，数据被清零。
① 内部继电器 与开关输出一样，每个内部继 电器占用系统RAM存储区中的一位，但不能 直接驱动外部负载，只供用户在编程中使用。 外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现。 其作用类似于电气控制线路中的继电器。另 外，不同的PLC还提供数量不等的特殊内部 继电器，具有不同的特殊功能。
plc期末知识点总结
plc期末知识点总结一、PLC的结构PLC主要由输入模块、输出模块、中央处理器（CPU）、存储器和通信模块等部分组成。
输入模块用于接收传感器或其他外部设备的信号，输出模块用于控制执行器或其他外部设备的动作，中央处理器负责对输入信号进行逻辑处理，并根据预设的程序控制输出动作。
二、PLC的工作原理PLC通过扫描循环的方式进行工作。
扫描循环包括输入扫描、程序扫描和输出扫描三个主要阶段。
输入扫描阶段将读取输入模块的信号状态，并将其存储在内部的输入寄存器中。
程序扫描阶段将根据所编写的程序逻辑进行运算，并根据结果控制输出模块的状态。
输出扫描阶段将根据输出模块的状态来控制外部设备进行相应动作。
三、PLC的编程语言PLC可以使用多种编程语言进行编程，包括指令列表（Ladder Diagram）、结构化文本（Structured Text）、函数块图（Function Block Diagram）、指令表（Instruction List）和流程图（Sequential Function Chart）等。
其中，指令列表是最常用的编程语言，其采用图形化的逻辑图形式，可以方便地表达程序逻辑。
四、PLC的常见应用PLC广泛应用于各个行业的自动化控制领域。
其中，最常见的应用包括自动化生产线的控制、机械设备的控制、能源管理系统的控制以及建筑物的自动化控制等。
PLC的特点是可编程性强、可靠性高、拓展性强，因此能够适应各种不同的控制需求。
五、PLC的开发流程PLC的开发流程主要包括需求分析、硬件选型、软件开发、系统集成和调试等阶段。
需求分析阶段是对控制需求进行详细的分析和规划，硬件选型阶段是根据需求选择合适的PLC 设备和模块，软件开发阶段是编写控制程序和进行仿真测试，系统集成阶段是将硬件和软件进行结合，调试阶段是对整个系统进行功能测试和性能优化。
六、PLC的性能评估PLC的性能评估主要包括响应时间、稳定性和可靠性等方面。
响应时间是指PLC对输入信号的处理速度，稳定性是指PLC在长时间运行中是否能够保持稳定的控制状态，可靠性是指PLC是否能够在各种恶劣环境条件下正常工作。
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的硬件与工作原理
PLC的硬件与工作原理PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种计算机控制系统，广泛应用于工业自动化领域，用于控制机器和工艺流程。
PLC的硬件包括CPU（中央处理器），存储器，输入/输出模块，通信模块和电源模块等。
PLC的工作原理基于输入/输出（I/O）的数据处理和逻辑控制。
PLC通过输入模块接收外部传感器或开关信号，如光电传感器、接近开关或按钮等。
PLC将这些输入信号处理并基于预设的程序和逻辑规则进行判断。
根据程序的要求，PLC会控制输出模块，如电动机驱动器、气动阀门、启动/停止信号等。
通过控制这些输出设备，PLC可以实现对机器和工艺流程的自动化控制。
在PLC的工作过程中，有几个关键的步骤。
1.扫描输入：PLC周期性地扫描输入模块，读取输入信号的状态。
这些输入信号可以是数字值（例如开关状态：开关/关）或模拟值（例如传感器测量值）。
2.程序执行：PLC会根据事先编写好的程序进行逻辑控制。
程序可以是顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）或结构化文本语言（STL）等。
程序中包含了一系列的逻辑判断、运算和控制指令。
3.状态更新：根据程序的执行结果，PLC会更新自身的状态。
这些状态包括内部数据和输出模块状态。
内部数据可以用于记录和存储系统的状态，而输出模块的状态则决定了输出设备的控制信号。
4.输出控制：PLC将根据程序的要求，控制输出模块的状态。
输出信号通常用于控制执行机构，如电动马达、气动执行器等，以实现具体的控制目标。
PLC的优势在于其稳定性、可靠性和灵活性。
它能够承受恶劣环境条件，如高温、湿度和电磁干扰。
此外，PLC具有模块化设计，可以根据实际需求进行扩展和修改。
通过更换I/O模块或更换CPU，PLC可以适应不同的应用场景，实现更复杂的控制功能。
1.中央处理器（CPU）：CPU是PLC的核心部分，负责运行程序，扫描输入和控制输出。
它包含一个内部时钟和控制逻辑，用于执行指令和决策。
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的硬件组成
PLC的硬件组成PLC的硬件主要由中央处理器(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。
图1 整体式PLC组成框图图2 模块式PLC组成框图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。
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PLC的硬件组成PLC的硬件主要由中央处理器（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。
图1 整体式PLC组成框图图2 模块式PLC组成框图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。
3）通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映象寄有器或数据寄存器中。
4）从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。
5）根据执行的结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。
有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。
2．存储器存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。
在PLC中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。
系统程序是由PLC 的制造厂家编写的，和PLC的硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供PLC运行的平台。
系统程序关系到PLC的性能，而且在PLC使用过程中不会变动，所以是由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM 中，用户不能访问和修改。
用户程序是随PLC的控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。
为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。
为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在只读存储器EPROM中。
现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。
工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。
存放在RAM中，以适应随机存取的要求。
在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。
根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。
由于系统程序及工作数据与用户无直接联系，所以在PLC 产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。
当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存储器扩展功能。
3．输入/输出单元输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。
PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。
由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信息只能是标准电平，所以I/O接口要实现这种转换。
I/O接口一般都具有光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰能力。
另外，I/O接口上通常还有状态指示，工作状况直观，便于维护。
PLC提供了多种操作电平和驱动能力的I/O接口，有各种各样功能的I/O接口供用户选用。
I/O接口的主要类型有：数字量（开关量）输入、数字量（开关量）输出、模拟量输入、模拟量输出等。
常用的开关量输入接口按其使用的电源不同有三种类型：直流输入接口、交流输入接口和交/直流输入接口，其基本原理电路如图3所示。
图3 开关量输入接口a）直流输入 b）交流输入 c）交/直流输入常用的开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型：是继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出，其基本原理电路如图4所示。
继电器输出接口可驱动交流或直流负载，但其响应时间长，动作频率低；而晶体管输出和双向晶闸管输出接口的响应速度快，动作频率高，但前者只能用于驱动直流负载，后者只能用于交流负载。
图4 开关量输出接口a）继电器输出 b）晶体管输出 c）晶闸管输出PLC的I/O接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数称为PLC 输入/ 输出（I/O）点数。
I/O点数是选择PLC的重要依据之一。
当系统的I/O 点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。
4．通信接口PLC配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。
PLC 通过这些通信接口可与监视器、打印机、其它PLC、计算机等设备实现通信。
PLC 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；与其它PLC连接，可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，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。
远程I/O系统也必须配备相应的通信接口模块。
5．智能接口模块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。
它作为PLC系统的一个模块，通过总线与PLC 相连，进行数据交换，并在PLC的协调管理下独立地进行工作。
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。
6．编程装置编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。
它是开发、应用、维护PLC不可缺少的工具。
编程装置可以是专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。
专用编程器是由PLC厂家生产，专供该厂家生产的某些PLC产品使用，它主要由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。
专用编程器有简易编程器和智能编程器两类。
简易型编程器只能联机编程，而且不能直接输入和编辑梯形图程序，需将梯形图程序转化为指令表程序才能输入。
简易编程器体积小、价格便宜，它可以直接插在PLC的编程插座上，或者用专用电缆与PLC相连，以方便编程和调试。
有些简易编程器带有存储盒，可用来储存用户程序，如三菱的FX-20P-E简易编程器。
智能编程器又称图形编程器，本质上它是一台专用便携式计算机，如三菱的GP-80FX-E智能型编程器。
它既可联机编程，又可脱机编程。
可直接输入和编辑梯形图程序，使用更加直观、方便，但价格较高，操作也比较复杂。
大多数智能编程器带有磁盘驱动器，提供录音机接口和打印机接口。
专用编程器只能对指定厂家的几种PLC进行编程，使用范围有限，价格较高。
同时，由于PLC产品不断更新换代，所以专用编程器的生命周期也十分有限。
因此，现在的趋势是使用以个人计算机为基础的编程装置，用户只要购买PLC厂家提供的编程软件和相应的硬件接口装置。
这样，用户只用较少的投资即可得到高性能的PLC程序开发系统。
基于个人计算机的程序开发系统功能强大。
它既可以编制、修改PLC的梯形图程序，又可以监视系统运行、打印文件、系统仿真等。
配上相应的软件还可实现数据采集和分析等许多功能。
7.电源PLC配有开关电源，以供内部电路使用。
与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。
对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值±15% 的范围内波动。
许多PLC还向外提供直流24V稳压电源，用于对外部传感器供电。
8.其它外部设备除了以上所述的部件和设备外，PLC还有许多外部设备，如EPROM写入器、外存储器、人/机接口装置等。
EPROM写入器是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。
为了使调试好用户程序不易丢失，经常用EPROM写入器将PLC内RAM保存到EPROM 中。
PLC内部的半导体存储器称为内存储器。
有时可用外部的磁带、磁盘和用半导体存储器作成的存储盒等来存储PLC的用户程序，这些存储器件称为外存储器。
外存储器一般是通过编程器或其它智能模块提供的接口，实现与内存储器之间相互传送用户程序。
人/机接口装置是用来实现操作人员与PLC控制系统的对话。
最简单、最普遍的人/机接口装置由安装在控制台上的按钮、转换开关、拨码开关、指示灯、LED显示器、声光报警器等器件构成。
对于PLC系统，还可采用半智能型CRT人/机接口装置和智能型终端人/机接口装置。
半智能型CRT人/机接口装置可长期安装在控制台上，通过通信接口接收来自PLC的信息并在CRT上显示出来；而智能型终端人/机接口装置有自己的微处理器和存储器，能够与操作人员快速交换信息，并通过通信接口与PLC相连，也可作为独立的节点接入PLC网络。