PLC的基本结构和工作原理
PLC的基本结构和工作原理
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。
plc的组成(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
电源单元的作用是把外部电源(220V的交流电源)转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源(直流5V、±12V、24V)，并为外部输入元件(如接近
开关)提供24V直流电源(仅供输入端点使用)。驱动PLC负载的电源由用户提供。
(6)外设接口
外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC使用PC/PPI 电缆或者MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、联网等功能。
2.PLC的软件组成
PLC的软件由系统程序和用户程序组成。
系统程序由PLC制造厂商设计编写，并存入PLC的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序及监控程序等。
PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中，最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。由于PLC是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力，PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言。
1.图形式指令结构
2.明确的变量常数
3.简化的程序结构
4.简化应用软件生成过程
5.强化调试手段
PLC的基本工作原理
PLC扫描的工作方式主要分三个阶段，即输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段。如图所示。
1.输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入的是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

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