第四章 PLC的硬件组成及工作原理
目前PLC产品种类繁多，不同型号的PLC的结构也各不相同，但它们的基本组成和工作原理却大致相同。
§4-1 PLC的基本组成及各部分的作用
从广义上讲，PLC是一种特殊的工业控制计算机，只不过比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言。所以PLC与微机控制系统十分相似。
一、PLC的基本组成（或称为最小系统）
PLC的最小系统有以下四部分组成：
（1）中央处理单元（CPU）
（2）存储器（RAM、ROM）
（3）输入输出单元（I/O接口）
（4）电源（开关式稳压电源）
其结构框图如图4-1所示
二、整体式和模块式PLC的组成
根据物理结构形式的不同，PLC可分为整体式和模块式二类，其组成如图4-2和图4-3所示。
三、PLC各部分的作用
1、中央处理单元plc的组成CPU
CPU是PLC的核心部件。小型PLC多用8位微处理器或单片机；中型的PLC多用16位微处理器或单片机；大型的PLC多用双型位片机。
CPU是PLC控制系统的运算及控制中心，它按照PLC的系统程序所赋予的功能完成如下任务：
（1）控制从编程器输入的用户程序和数据的接收与存储。
（2）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误。
（3）用扫描的方式接收输入设备的状态（即开关量信号）和数据（即模拟量信号）。
（4）执行用户程序，输出控制信号。
（5）与外部设备或计算机通信。
2、存储器
存储器是用来储存系统程序、用户程序与数据的，故PLC的存储器有系统存储器和用户存储器二大类。
1）系统存储器
系统存储器使用EPROM(只读存储器)，用于存放系统程序（相当于计算机的操作系统，用户不能更改）。广义上讲，有了系统程序，单片机组成的系统就变成了PLC！
2）用户存储器
用户存储器通常由用户程序存储器（程序区）和功能存储器（数据区）组成。
（1）用户程序存储器
用户程序存储器一般用RAM（有后备电池维持），存放用户程序。但用户程序调试好以后可固化在EPROM或E2PROM中。
（2）功能存储器
功能存储器用随机读写存储器RAM，存放PLC运行中的各种数据。如I/O状态、定时值、计数值、模拟量、各种状态标志的数据。由于这些数据在PLC运行中是不断变化的，不需要长久保持，故功能存储器采用随机读写存储器RAM。
3、I/O接口
PLC的I/O接口是PLC与现场生产设备直接连接的端口。PLC的I/O接口与现场工业设备“直接连接”是PLC的特之一！它用于接收现场的输入信号（如按钮、行程开关、传感器等的输入信号）；输出控制信号，直接或间接地控制或驱动现场生产设备（如信号灯、接触器、电磁阀等），如图4-1所示。
4、电 源
PLC配有开关式稳压电源，供PLC内部使用。与普通电源相比，这种电源输入电压范围宽、稳定性好、抗干扰能力强、体积小、重量轻。有些机型还可向外提供24VDC的稳压电源，用于对外部传感器供电。这就避免了由于电源污染或使用不合格电源产品引起的故障，使系统的可靠性提高。
5、编程器
编程器是PLC最重要的外部设备。利用编程器可编制用户程序、输入程序、检查程序、修改程序和监视PLC的工作状态。
编程器一般分为简易型和智能型两种。简易型编程器常采用在小型PLC上，只能联机编程，且往往需要将梯形图程序转化为语句表程序才能送入PLC中。智能型编程器又称图形编程器，可直接输入梯形图程序。它可以联机，也可以脱机编程。常用于大中型PLC的编程。
除此之外，在个人计算机上添加适当的硬件接口（如编程电缆）和配置编程软件包，就可以用个人计算机对PLC编程，且可以向PLC输入各种类型的程序。既可以联机编程也可以脱机编程，且能监视PLC的运行状态，还能进行系统仿真，使用起来非常方便。目前，这种编程方式已非常流行和普遍，可用于各种类型的PLC，尤其是笔记本电脑式的。
习 题
1、 PLC的最小系统有哪几部分组成？，简述各部分的作用。
2、 PLC的CPU有哪些作用？
3、 PLC有哪些存储器？各用来储存什么信息？
4、 PLC的编程器有哪些作用？
5、 PLC的编程器有哪几种？各有何功能？各用在什么场合？
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