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來源：網(wǎng)絡(luò)

2--1  PLC的基本組成

一、PLC的硬件系統(tǒng)

可編程控制器一般由中央處理單元（ CPU ）、存儲器（ ROM/RAM）、輸入 / 輸出單元（ I/O 單元）、編程器、電源等主要部件組成。

1、中央處理器（ Central Processor Unit 簡稱CPU）：

與一般計算機一樣， CPU 是可編程控制器的核心，包括運算器和控制器，它按系統(tǒng)程序賦予的功能指揮可編程控制器有條不紊地進行工作，其主要任務(wù)有：

（ 1 ）接收、存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲地址。

（ 2 ）檢查、校驗用戶程序。對正在輸入的用戶程序進行檢查，發(fā)現(xiàn)語法錯誤立即報警，并停止輸入；在程序運行過程中若發(fā)現(xiàn)錯誤，則立即報警或停止程序的執(zhí)行。

（ 3 ）接收、調(diào)用現(xiàn)場信息。將接收到現(xiàn)場輸入的數(shù)據(jù)保存起來，在需要改數(shù)據(jù)的時候?qū)⑵湔{(diào)出、并送到需要該數(shù)據(jù)的地方。

（ 4 ）執(zhí)行用戶程序。當(dāng)可編程控制器進入運行狀態(tài)， CPU 根據(jù)用戶程序存放的先后順序，逐條讀取、解釋和執(zhí)行程序，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作，并將程序執(zhí)行的結(jié)果送至輸出端口，以驅(qū)動可編程控制器的外部負載。

（ 5 ）故障診斷。診斷電源、可編程控制器內(nèi)部電路的故障，根據(jù)故障或錯誤的類型，通過顯示器顯示出相應(yīng)的信息，以提示用戶及時排除故障或糾正錯誤。

不同型號可編程控制器的CPU 芯片是不同的，其種類有：

（1）通用處理器：8086、80286、80386

（2）單片機芯片：8031、8096

（3）位片式微處理器：AMD-2900

2、存儲器

可編程控制器的存儲器可以分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器及工作數(shù)據(jù)存儲器等三種。

（ 1 ）系統(tǒng)程序存儲器

系統(tǒng)程序存儲器用來存放由可編程控制器生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在 ROM 內(nèi)，用戶不能直接更改。它使可編程控制器具有基本的智能。能夠完成可編程控制器設(shè)計者規(guī)定的各項工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞，很大程度上決定了 PLC 的性能，其內(nèi)容主要包括三部分：第一部分為系統(tǒng)管理程序，它主要控制可編程控制器的運行，使整個可編程控制器按部就班地工作；第二部分為用戶指令解釋程序，通過用戶指令解釋程序，將可編程控制器的編程語言變?yōu)闄C器語言指令，再由 CPU 執(zhí)行這些指令；第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用程序，它包括許多不同功能的子程序及其調(diào)用管理程序，如完成輸入、輸出及特殊運算等的子程序，可編程控制器的具體工作都是由這部分程序來完成的，這部分程序的多少決定了可編程控制器性能的強弱。

（ 2 ）用戶程序存儲器

根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)，用規(guī)定的可編程控制器編程語言編寫的各種用戶程序。用戶程序存儲器根據(jù)所選用的存儲器單元類型的不同，可以是 RAM （有用鋰電池進行掉電保護），EPROM 或 EEPROM 存儲器，其內(nèi)容可以由用戶任意修改或增刪。目前較先進的的可編程控制器采用可隨時讀寫的快閃存儲器作為用戶程序存儲器?？扉W存儲器不需后備電池，掉電時數(shù)據(jù)也不會丟失。

（ 3 ）工作數(shù)據(jù)存儲器

工作數(shù)據(jù)存儲器用來存儲工作數(shù)據(jù)，即用戶程序中使用的 ON/OFF 狀態(tài)、數(shù)值數(shù)據(jù)等。

在工作數(shù)據(jù)區(qū)中開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。其中元件映像寄存器用來存儲開關(guān)量 / 輸出狀態(tài)以及定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部器件的 ON/OFF 狀態(tài)。數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù)，它存儲用戶程序執(zhí)行時的某些可變參數(shù)值及 A/D 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量和數(shù)學(xué)運算的結(jié)果等。在可編程控制器斷電時能保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲器區(qū)稱數(shù)據(jù)保持區(qū)。

用戶程序存儲器和用戶存儲器容量的大小，關(guān)系到用戶程序容量的大小和內(nèi)部器件的多少，是反映 PLC 性能的重要指標(biāo)之一。

3 ．輸入 / 輸出接口

輸入 / 輸出接口是 PLC 與外界連接的接口。

輸入接口用來接收和采集兩種類型的輸入信號送給中央處理器。一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器觸點、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等的開關(guān)量輸入信號。另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變送器等來的模擬量輸入信號。

輸出接口用來連接被控對象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、電笛、指示燈、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置（模擬量）等。

I/O模塊的外部接線方式 

4 ．電源（Power Supply）：

小型整體式可編程控制器內(nèi)部有一個開關(guān)式穩(wěn)壓電源。電源一方面可為 CPU 板， I/O 板及擴展單元提供工作電源（ 5VDC ），另一方面可為外部輸入元件提供 24VDC （ 200mA ）。

5 ．?dāng)U展接口

擴展接口用于將擴展單元與基本單元相連 , 使 PLC 的配置更加靈活。

6 ．通信接口

為了實現(xiàn)“人－機”或“機－機”之間的對話， PLC 配有多種通信接口。 PLC 通過這些通信接口可以與監(jiān)視器，打印機，其他的 PLC 或計算機相連。

當(dāng) PLC 與打印機相連時，可將過程信息，系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??；當(dāng)與監(jiān)視器 (CRT)相連時，可將過程圖象顯示出來；當(dāng)與其他 PLC 相連時，可以組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更大規(guī)模的控制；當(dāng)與計算機相連時，可以組成多級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合系統(tǒng)。

7 ．智能 I/O 接口

為了滿足更加復(fù)雜的控制功能的需要， PLC 配有多種智能 I/O 接口。例如，滿足位置調(diào)節(jié)需要的位置閉環(huán)控制模板，對高速脈沖進行計數(shù)和處理的高速計數(shù)模板等。這類智能模板都有其自身的處理器系統(tǒng)。

8 ．編程器（Programmer）

編程器的作用是供用戶進行程序的編制，編輯，調(diào)試和監(jiān)視，編程器也用于系統(tǒng)初始狀態(tài)的配置及控制系統(tǒng)故障時作為檢查故障的有效工具。

編程器有簡易型和智能型兩類。簡易型的編程器只能聯(lián)機編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機器語言助記符（指令表）后，才能輸入。它一般由簡易鍵盤和發(fā)光二極管或其他顯示器件組成。智能型的編程器又稱圖形編程器。它可以聯(lián)機，也可以脫機編程，具有 LCD 或 CRT 圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過屏幕對話 .

也可以利用微機作為編程器，這時微機應(yīng)配有相應(yīng)的編程軟件包，若要直接與可編程控制器通信，還要配有相應(yīng)的通信電纜。

（一）、  專用編程器

1、簡易編程器:

功能： 輸入和編輯指令表程序

特點 :　體積很小    價格便宜

2、圖形編程器

功能： 直接生成和編輯梯形圖程序

特點 :　價格高   操作比較麻煩

（二）、   個人計算機程序開發(fā)系統(tǒng)

功能：      。編制修改 PLC的梯形圖程序

           。監(jiān)視系統(tǒng)運行 打印采集和分析數(shù)據(jù)

           。 適時彩色圖形操作器和文字處理器

           。 對工業(yè)現(xiàn)場和系統(tǒng)仿真

           。網(wǎng)絡(luò)管理器和網(wǎng)絡(luò)工作站

特點： 可以利用現(xiàn)有的計算機軟件和網(wǎng)絡(luò)資源

              功能強大

9 ．其他部件

PLC 還可配有盒式磁帶機， EPROM 寫入器，存儲器卡等其他外部設(shè)備。

二、PLC的軟件系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)程序

（2）用戶程序

2--2 可編程序控制器的工作原理

一、PLC的工作方式

眾所周知，繼電器控制系統(tǒng)是一種“硬件邏輯系統(tǒng)”，如圖 1 （ a ）所示，它的三條支路是并行工作的，當(dāng)按下按鈕 SB1 ，接觸器 KM1 得電， KM1 的一個觸點閉合并自鎖，接觸器 KM2 ，時間繼電器 KT 的線圈同時得電動作。所以繼電器控制系統(tǒng)采用的是并行工作方式。

概括而言， PLC 的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。 CPU 從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 PLC 就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。

二、PLC的工作過程

PLC 工作的全過程可用下圖所示的運行框圖來表示（以OMRON P型機為例）。