PLC工程师！新手入门PLC编程控制，硬件组成与配置干货全在这

在学习PLC时，从最基础的要点入手会更好得帮助到自己，比如一些硬件组成及配置等。此文就从PLC的基本组成，I/O模块以及外设模块接线，让你能吃透这些知识点，学习PLC的路上清除掉一些障碍。

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第二章 PLC的硬件组成和工作原理

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2.1 PLC的概述

可编程逻辑控制器（programmable logic controller）简称PLC,是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器 ，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算 等操作的指令 ，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

PLC在本质上来讲也属于单片机的范畴，只不过随着工业的发展，PLC主要应用于工业领域，也就是大家俗称的工业控制简称工控。一般PLC都是工业级别的应用，稳定性要比民用的好很多，器件性能也优越很多。

2.2 PLC的硬件组成

CPU模块大致根据通讯接口的不同，输入输出数量不同，负载能力的不同，进行了不同的分类，详细需要参照同一品牌同一系列PLC的CPU模块做出对应的分析和判断，方便以后设计选型。

输入模块分为2类：数字量输入模块，模拟量输入模块。

输出模块分为2类：数字量输出模块，模拟量输出模块。

混合模块分为2类：数字量输入输出混合模块，模拟量输入输出混合模块。

2.3PLC的基本原理和执行过程

微机：等待命令的工作方式；PLC：循环扫描的工作方式

CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描，如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。一个扫描周期主要分为三个阶段：输入刷新阶段 ；程序执行阶段 ；输出刷新阶段 。

PLC系统在上电并处于运行状态时,开始进行输入扫描

输入扫描: 将输入模块的当前状态读取到 CPU 的输入映象表中, 以备程序扫描

程序扫描: CPU从第一条用户程序开始, 根据输入映象表, 及其他数据状态来确定对外部设备的控制, 将控制信息送到输出映象表.

输出扫描: 将输出映象表的状态传送到输出模块, 开设下一个扫描周期.

PLC主要工作原理图和执行过程如下图：S7-200周而复始的执行一系列任务，任务循环执行一次称为一个扫描周期。

1 CPU：诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。采集现场的状态或数据，并送入PLC的寄存器中。逐条读取指令，完成各种运算和操作。 将处理结果送至输出端。响应各种外部设备的工作请求。

存储器

系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据。PLC出厂前已将其固化在只读存储器ROM或PROM中，用户不能更改。

用户存储器：包括用户程序存储区及工作数据存储区。这类存储器一般由低功耗的CMOS-RAM构成，其中的存储内容可读出并更改。

注意： PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户程序存储器而言的。

2,输入接口电路

输入接口电路：采用光电耦合电路，将手动按钮、光电开关，接近开关，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。

【注解：什么样的信号CPU能接受和处理呢？如果PLC的供电电压是直流24V输入的话，输入设备的闭合必须满足驱动电压，一般电压不会偏高，最低电压不能低于19V，否则CPU无法识别，如果现场线缆压降过大，输入电压低于19V，就算接线正确也是CPU也是无法识别这个信号的。举个例子就像我们离很远看到别人在嘴在动，就是听不到别人说什么！这就是无法是别的，这样的信号是无效的。】

【扩展理解：我们一般常用一个开关反馈信号，我们可以用多个开关反馈信号，可以多个开关并联，也可以多个开关串联来完成一个信号的输入。当然也有晶体管输入类型的模块，PNP输入的只能接正电输入，NPN输入的模块需要接负电输入，当然光电开关和接近开关也是分PNP和NPN输出的，那么接到输入模块也是要对应起来的。PNP输出的开关要接到PNP输入的模块，NPN输出的开关要接到NPN输入的模块】

3,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，以驱动指示灯、继电器、接触器、电磁阀等外部设备的通断电和其他信号控制。

输出模块类型一般分为三类：继电器输出，晶闸管输出，晶体管输出。

继电器输出类型：为无源触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。

【注解：继电器输出类型的触点负载参看对应的模块说明书技术参数，一般公共端就是输出触点的电压类型，输出公共端有1对1，也有1对多的。改变公共端的电压类型可以改变输出电压的类型。】

【扩展理解：我们在选择输出模块的时候，要考虑到同时输出时的最大电流负荷和不能同步输出的需求来选择，设计时既要保证模块的合理应用，还要保证的模块能带动所有同时动作的负荷，并且预留一定的裕量。】

晶闸管输出类型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载。【一般用的较少】

晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载。根据输出类型的不同可以输出正电或者负电。

【晶体管输出分为PNP和NPN两种类型，P一般表示正电，N一般表示负电，PNP输出为正电，NPN输出为负电；PNP类型2个P,1个N，那个人多那个说了算，2个打1个也打得过。同理NPN就是N获胜了，输出负电。】

【项目经验：我们要根据现场负荷的需求类型来配置模块，当出现多种类型的需求时，我们尽量采用一种或者2种输出类型的模块来减少现场的复杂程序，我们需要将现场的设备需要的输出类型通过电器件进行转换。比如：我们用晶体管输出的模块控制继电器或者接触器来控制交流220或者交流380V等。继电器和接触器是很好的转换器件。】

4,电源

PLC的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备提供标准电源。

【注解：很多CPU模块自带直流24V输出电源，此电源的带负载能力很小，也就200ma左右，可以这么理解接10个开关或者4个同时运行的接触器等，一般我们需要外接开关电源。】

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