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作为一种工业控制的计算机,plc和普通计算机有着相似的结构;但是由于使用场合、目的不同,在结构上又有一些差别。

1.PLC的硬件组成

PLC硬件系统的基本结构如下

PLC的主机由CPU、存储器(EPROM、RAM)、输入/输出单元、外设I/O接口、通信接口及电源组成。对于整体式PLC,这些部件都在同一个机壳内。而对于模块式PLC,各部件独立封装,称为模块,各模块通过机架和电缆连接在一起。主机内的各个部分均通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接,根据实际控制对象的需要配备一定的外部设备,构成不同的PLC控制系统。常用的外部设备有编程器、打印机、EPROM写入器等。PLC可以配置通信模块与上位机及其他的PLC进行通信,构成PLC的分布式控制系统。

下面分别介绍PLC的各组成部分及其作用,以便用户进一步了解PLC的控制原理和工作过程。

(1)CPU

CPU是PLC的控制中枢,PLC在CPU的控制下有条不紊地协调工作,从而实现对现场的各个设备进行控制。CPU由微处理器和控制器组成,它可以实现逻辑运算和数学运算,协调控制系统内部各部分的工作。

控制器的作用是控制整个微处理器的各个部件有条不紊的进行工作,它的基本功能就是从内存中读取指令和执行指令。

(2)存储器

PLC配有两种存储器,即系统存储器和用户存储器。系统存储器用来存放系统管理程序,用户不能访问和修改这部分存储器的内容。用户存储器用来存放编制的应用程序和工作数据状态。存放工作数据状态的用户存储器部分也称为数据存储区,它包括输入/输出数据映像区、定时器/计数器预置数和当前值的数据区及存放中间结果的缓冲区。

PLC的存储器主要包括以下几种。

(1)只读存储器

(2)可编程只读存储器

(3)可擦除可编程只读存储器

(4)电可擦除可编程只读存储器

(5)随机存取存储器

(3)输入/输出(I/O)模块

①开关量输入模块

开关量输入设备是各种开关、按钮、传感器等,PLC的输入类型通常可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供给,有的也可由PLC内部提供。

②开关量输出模块

输出模块的作用是将CPU执行用户程序所输出的TTL电平的控制信号转化为生产现场所需的,能驱动特定设备的信号,以驱动执行机构的动作。

(4)编程器

编程器是PLC重要的外部设备,利用编程器可将用户程序送入PLC的用户程序存储器,调试程序、监控程序的执行过程。编程器从结构上可分为以下三种类型。

(1)简易编程器

(2)图形编程器

(3)通用计算机编程器

(5)电源

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1、系统组成:CPU操作控制中心,内存,输入输出接口,编程器。二、各部分的功能CPU操作控制中心起着“心脏”的作用。垂直:当编程器输入的程序存储在用户程序存储器中时,则CPU根据系统给定的函数将用户程序翻译成PLC可识别的用户编译程序(系统程序存储器中的解释编译程序)。水平:从输入接口输入输入状态和输入信息,CPU将其存储在工作数据存储器或输入图像寄存器中。然后CPU把数据和程序有机的结合起来。结果存储在输出图像寄存器或工作数据存储器中,然后输出到输出接口以控制外部驱动器。组成:CPU由控制器、运算器、寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。CPU通过地址总线和数据总线与I/O接口电路相连。2、具有记忆功能的存储器半导体电路分为系统程序内存和用户内存。系统程序内存用于存储系统程序,包括管理程序、监控程序和编译用户程序的解释编译程序。它由只读存储器和只读存储器组成。厂家使用的内容不能更改,断电后也不会消失。用户内存:分为用户程序存储区和工作数据存储区。它由随机存取存储器(RAM)组成。用户使用的关机内容消失。高效锂电池常用作备用电源,使用寿命一般为3~5年。3、输入/输出接口(1)输入接口:光电耦合器由两个发光二极管和一个光电晶体管组成。发光二极管:当光电耦合器的输入端加入变化的电信号时,发光二极管会产生与输入信号变化规律相同的光信号。光电二极管:在光信号的照射下开启,开启的程度与光信号的强弱有关。在光电耦合器的线性工作区,输出信号与输入信号成线性关系。输入接口电路工作过程:当开关闭合时,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。当开关断开时,二极管不发光,三极管不导通。内部电路的输入信号也就是说,通过输入接口电路,外部开关信号被转换成PLC内部可接受的数字信号。(2)输出接口PLC的继电器输出接口电路工作过程:当内部电路输出数字信号1时,有电流流过继电器线圈,然后常开触点闭合,为负载提供电流和电压导通。当内部电路输出数字信号0时,没有电流流过,继电器线圈没有电流,然后常开触点断开,断开负载的电流或电压。即通过输出接口电路,将内部数字电路转换成信号,使负载动作或不动作。

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