PLC的硬件构成

    PLC与一般计算机相同．由硬件及软件两大部分组成。依硬件结构分类，PLC有整体式及模块式两大基本类型。整体式即是各种工作部件全都安装在一个机箱里。模块式则将CPU、电源、一定数量的某种输入口、一定数量的某种输出口单独做成一个个机箱，由使用者根据功能需求选择组合成整机。图2-1为可编程控制器的系统构成图。其中图2-1 (a)中虚线框中是整体式PLC的硬件组成，图2-1 (b)中虚线框中是则是模块式PLC的硬件组成。现以图2-1 (a)说明PLC各硬件组成部分及其作用。    一、中央处理器( CPU)    CPU是PLC的核心，它按机内系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地工作，其主要任务有：    (1)接收并存储从编程设备输入的用户程序和数据，接收并存储通过I/O部件送来的现场数据。    (2)诊断PLC内部电路的工作故障和应用程序中的语法错误。    (3) PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户程序指令，解释并按指令规定的任务进行数据传递、逻辑或算术运算，并根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制。    CPU芯片的性能关系到PLC处理控制信号的能力与速度，CPU位数越高，运算速度越快，系统处理的信息量越大，系统的性能越好。    二、存储器    存储器是存放程序及数据的地方，PLC运行所需的程序分为系统程序及用户程序，存储器也分为系统存储器、用户存储器及工作数据存储器。多数PLC中存储器直接集成在CPU内。    (1)系统存储器。用来存放PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM或EPROM内，用户不能更改。
      图2-1    PLC的系统构成    (a)整体式PLC组成：(1)模块式PLC组成    (2)用户存储器。用户存储区一般采用RAM构成，用于存放针对具体控制任务，用规定的PLC编程语言编写的控制程序。电即前文提及的应用程序。用户程序存储器的内容可以由用户任意修改或增删。    (3)工作数据存储器。也称为系统RAM存储器。一般用来存放PLC工作过程中经常变化，需经常存取的数据。工作数据存储器中开辟有元件映像寄存器和数据表，它们被称为PLC的编程“软”元件，是PLC应用中用户涉及最频繁的存储区。此外PLC运行有关的机内配置参数也存储在数据存储区。用户存储区一般以RAM为主要存储介质。    三、输入接口    输入接口主要完成外部信号到PLC内部信号的转换。含开关量输入接口及模拟量输入接口。开关量输入接口用于连接按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关及各类传感器的执行接点．是PLC的主要输入接口。开关量输入口将输入的开关量转换为CPU可直接处理的标准信号电平。模拟量输入口连接各类传感器输入的模拟量，并将它们转换为一定位数的数字量。    以开关量输入口为例。输入接口电路一般由信号连接器件、输入电路、信号隔离／电平转换电路、输入信号寄存电路等环节组成。    开关量输入接口有交流输入及直流输入两种形式，图2-2 (a)及图2-2(b)给出了直流及交流两类输入口的示意电路。图中虚线框内的部分为PLC内部电路，框外为用户接线。开关量输入口通过光耦隔离电路连接存储单元的输入继电器。
      图2-2    开关量输入接口    (a)直流输入；(b)交流输入    四、输出接口    输出接口主要完成PLC内部信号到外部信号的转换。输出接口也含开关量输出接口及模拟量输出接口。开关量输出口连接继电器、接触器、电磁阀的线圈，是PLC的主要输出接口。根据机内输出器件的不同，PLC开关量输出口通常有继电器输出、晶体管输出及晶闸管输出三种电路（S7-200机仅有继电器及晶体管两种）。图2-3(a)～(c)分别给出了这三种电路的示意图。开关量输出口通过隔离电路连接存储单元的输出继电器。模拟量输出口为需模拟量的执行器件，如变频器或电动机驱动器等提供信号。
      图2-3    开头量输出接口    (a)晶体管输出；(b)晶闸管输出；(c)继电器输出    五、通信及其他接口    通信接口的作用主要是实现PLC与外部设备的数据交换。通过通信口，PLC.可以连接编程器、人机界面、其他PLC及计算机或远程输入输出接口等，以构成局域网及分布式控制系统等。PLC的通信接口一般为RS-232、RS-422及RS-485等标准串行接口。    除通信接口外，PLC还配有扩展接口用于连接各种扩展单元及功能模块等。    六、电源    PLC的外部供电电源有交流及直流两种基本形式。交流即为常用的单相电源，对电压要求不严格，直流多为DC 24V。PLC内部一般都在设开关电源为机内电路及扩展单元供电(5V DC)，另一方面还可为外部输入元件及扩展模块提供24VDC电源。    整体式PLC的硬件还应当包括各种扩展单元及扩展模块、编程设备及机外连接的工作设备等，在此不再说明了。