PLC的基本组成-可编程控制器简介

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PLC主要由微处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口、I／O扩展接口、外部设备接口、电源、编程器等组成。如图3.1所示为三菱FX2N-16MR型PLC外形及其面板。

FX2N-16MR型PLC外形

FX2N-16MR型PLC面板示意图 FX2N-16MR型PLC面板示意图

PLC的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以CPU为核心的结构，如图3.2所示。

1.微处理器(CPU)

CPU是PLC的核心部分，它负责指挥与协调PLC的工作。

2.存储器

存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存储系统程序和用户程序等。

3.输入/输出（I/O）接口电路

输入、输出单元是PLC与现场外围设备相连接的组件。

4.I/O扩展接口

PLC利用I/O扩展接口使I/O扩展单元与PLC的基本单元实现连接

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什么是PLC？PLC的组成及特点

1、 认识PLC

⑴ 什么是PLC？ ：

PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。

图1

其中系列名称：如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等

单元类型： M──基本单元 E──输入输出混合扩展单元

Ex──扩展输入模块 EY──扩展输出模块

输出方式：

R──继电器输出 S──晶闸管输出

T──晶体管输出

特殊品种：

D──DC电源，DC输出 A──AC电源，AC（AC100~120V）输入或AC输出模块

H──大电流输出扩展模块 V──立式端子排的扩展模块

C──接插口输入输出方式 F──输入滤波时间常数为1ms的扩展模块

如果特殊品种一项无符号，为AC电源、DC输入、横式端子排、标准输出。

例如FX2N－48MR－D表示FX2N系列，48个I/O点基本单元，继电器输出，使用直流电源，24V直流输出型。

⑵ PLC的外部结构：

FX2N基本单元各部分说明：

图2

⑵ PLC的内部结构☞：

PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块、电源和编程器（或编程软件）组成，CPU模块通过输入模块将外部控制现场的控制信号读入CPU模块的存储器中，经过用户程序处理后，再将控制信号通过输出模块来控制外部控制现场的执行机构。如图1-4是PLC控制系统的示意图。

图3

◆中央处理单元 （ CPU ） 模块

PLC的CPU模块由CPU芯片和存储器组成。

CPU是PLC的核心部件，整个PLC的工作过程都是在CPU的统一指挥和协调下进行的，它包括微处理器和控制接口电路。

微处理器是可编程序控制器的运算控制中心，由它实现逻辑运算、数学运算，协调控制系统内部各部分的工作。它的运行是按照系统程序所赋予的任务进行的。主要任务有：

• 控制接收与存储来自编程器的用户程序和数据。

• 进行自诊断（电源、 PLC 内部电路、语法错误）。

• 执行用户程序

• 用扫描的方式接收现场输入信号的状态或数据（开关量 / 模拟量），并存入输入映像寄存器或数据存储器中。

• 执行用户程序时，从存储器逐条读取指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传递、逻辑运算或算术运算等；

• 根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，再经由输出部件实现输出控制、制表打印或数据通讯等功能。

控制接口电路是微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件（实现信息交换、时序配合），它主要有数据缓冲、单元选择、信号匹配、中断管理等功能。

◆存储器

(RAM) 随机存取存储器：可读可写，没有断电保持功能。

(ROM)只读存储器：只读，不能写。

(EPROM)可擦除可编程序的只读存储器：非易失性.用紫外线照射芯片上的透镜窗口，可以擦除已写入的内容,写入新内容。

(EPPROM)可电擦除：的[p1] 它是非易失的,间有ROM的非易失性和RAM的随机存取的优点.但价格比较高。

◆开关量输入/输出接口

PLC与工业过程相连接的接口即为I/O接口，I/O接口有两个要求：一是接口有良好的抗干扰能力，二是接口能满足工业现场各类信号的匹配要求，所以接口电路一般都包含光电隔离电路和RC滤波电路。

① 开关量输入接口

开关量输入电路的作用是将现场的开关量信号变成PLC内部处理的标准信号。开关量输入电路可分为三类：直流输入接口，交流输入接口，交直流输入接口。

图4

图5

② 开关量输出接口

开关量输出电路的作用是将PLC的输出信号传送到用户输出设备（负载），开关量输出电路可分为三类：直流输出接口，交流输出接口，交直流输出接口。按输出开关器件的种类不同，开关量输出电路也可分为三类：晶体管输出型，继电器输出型，双向晶闸管输出型。

1）直流输出接口（晶体管型）

图6

图7

⑵ PLC的控制系统

① 接线程序控制系统

在传统的继电器和电子逻辑控制系统中，完成控制任务的逻辑控制部分是将继电器、接触器、电子元件等用导线连接起来的。这种控制系统称为接线程序控制系统，逻辑程序就在导线连接中，所以也称为接线程序，如图1－11所示。在接线程序控制系统中，控制功能的更改必须通过改变导线的连接才能实现。

图8

② 存储程序控制系统

所谓存储程序控制，就是将控制逻辑以程序语言的形式存放在存储器中，通过执行存储器中的程序实现系统的控制要求。在存储程序控制系统中，控制功能的更改只需改变程序而不必改变导线的连接就能实现。可编程控制系统就是存储程序控制系统，如图1－12所示。它由输入设备、可编程序控制器内部控制电路、输出设备三部分组成。

图9

⑵ PLC的特点☞：

① 高可靠性

② 编程简单，使用方便

可采用梯形图编程方式，与实际继电器控制电路非常接近，一般电气工作者很容易接受。

③ 环境要求低

适用于恶劣的工业环境。

④ 体积小，重量轻

⑤ 扩充方便，组合灵活

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