图4.1 PLC的基本组成框图
1.中央处理器(CPU)
一般由控制器、运算器和寄存器组成,这些电路都集成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路相连接。
与一般的计算机一样,CPU是整个PLC的控制中枢,它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊的进行工作。CPU主要完成下述工作:
① 接收、存储用户通过编程器等输入设备输入的程序和数据。
② 用扫描的方式通过I/O部件接收现场信号的状态或数据,并存入输入映像寄存器或数据存储器中。
③ 诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。
④ PLC进入运行状态后,执行用户程序,完成各种数据的处理、传输和存储相应的内部控制信号,以完成用户指令规定的各种操作。
⑤ 响应各种外围设备(如编程器、打印机等)的请求。
PLC采用的CPU随机型不同而不同, 目前,小型PLC为单CPU系统,中型及大型则采用双CPU甚至多CPU系统。目前,PLC通常采用的微处理器有三种:通用微处理器、单片微处理器(即单片机)、位片式微处理器。
2.存储器
PLC系统中的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据。PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。
① 系统存储器
系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序,并固化在ROM内,用户不能更改。它使PLC具有基本的功能,能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏很大程度上决定了PLC的性能。
② 用户存储器
用户存储器包括用户程序存储器(程序区)和数据存储器(数据区)两部分。
存储器主要有两种:一种是可读/写操作的随机存储器RAM,另一种是只读存储器或可擦除可编程的只读存储器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。
3.输入/输出接口
输入/输出接口是PLC与现场I/O设备或其它外部设备之间的连接部件。PLC通过输入接口把外部设备(如开关、按钮、传感器)的状态或信息读入CPU,通过用户程序的运算与操作,把结果通过输出接口传递给执行机构(如电磁阀、继电器、接触器等)。
4. 电源部分
PLC内部配有一个专用开关型稳压电源,它将交流/直流供电电源变换成系统内部各单元所需的电源,即为PLC各模块的集成电路提供工作电源。
PLC一般使用220V的交流供电电源。PLC内部的开关电源对电网提供的电源要求不高,与普通电源相比,PLC电源稳定性好、抗干扰能力强。许多PLC都向外提供直流24V稳压电源,用于对外部传感器供电。
对于整体式结构的PLC,通常电源封装在机壳内部;对于模块式PLC,有的采用单独电源模块,有的将电源与PLC封装到一个模块中。
5. 编程器
编程器是PLC开发应用、监测运行、检查文护不可缺少的器件。它是PLC的外部设备,是人机交互的窗口。可用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。编程器可以是专用编程器,也可以是配有编程软件包的通用计算机系统。专用编程器是由PLC生产厂家,专供该厂家生产的某些PLC产品使用,使用范围有限,价格较高。目前,大多是使用个人计算机为基础的编程器,用户只要购买PLC厂家提供的编程软件和相应的硬件接口装置,就可以得到高性能的PLC程序开发系统。
6. 扩展接口和外设通信接口
外设通信接口
PLC配有多种通信接口,PLC通过这些通信接口可与编程器、打印机、其它PLC、计算机等设备实现通信。可组成多机系统或连成网络,实现更大规模控制。
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