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1.   PLC的硬件結(jié)構(gòu)

可編程控制器主要由中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器(RAM、ROM)、輸入輸出單元(I/O)、電源和編程器等幾組成。PLC硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 PLC硬件結(jié)構(gòu)

2.   中央控制處理單元(CPU)

可編程控制器中常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)和雙極型位片式微處理器三種類型。

通用微處理器有8080、8086、80286、80386等；單片機(jī)有8031、8096等；位片式微處理器的AM2900、AM2903等。FX2可編程控制器使用的微處理器是16位的8096單片機(jī)。

3.   存儲(chǔ)器

可編程控制器配有兩種存儲(chǔ)器：系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。

系統(tǒng)存儲(chǔ)器：存放系統(tǒng)管理程序。

用戶存儲(chǔ)器：存放用戶編制的控制程序。

4.   輸入接口電路

PLC通過(guò)輸入單元可實(shí)現(xiàn)將不同輸入電路的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成PLC所需的標(biāo)準(zhǔn)電平供PLC進(jìn)行處理。

接到PLC輸入接口的輸入器件是：各種開(kāi)關(guān)、按鈕、傳感器等。各種PLC的輸入電路大都相同，PLC輸入電路中有光耦合器隔離，并設(shè)有RC濾波器，用以消除輸入觸點(diǎn)的抖動(dòng)和外部噪聲干擾。PLC輸入電路通常有三種類型：直流(12∽24)V輸入、交流(100∽120)V輸入與交流(200∽240)V輸入和交直流(12∽24)V輸入

圖2  直流輸入模塊

圖3  交、直流輸入模塊

圖4  交流輸入模塊

5.   輸出接口電路

PLC的輸出有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。如圖所示：

圖5  場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸出方式（直流輸出）

圖6  可控硅輸出方式（交流輸出）

圖7  繼電器輸出方式（交直流輸出）

輸出端子有兩種接法：

一種是輸出各自獨(dú)立，無(wú)公共點(diǎn)：各輸出端子各自形成獨(dú)立回路。

一種為每4∽8個(gè)輸出點(diǎn)構(gòu)成一組，共有一個(gè)公共點(diǎn)：在輸出共用一個(gè)公共端子時(shí)，必須用同一電壓類型和同一電壓等級(jí)，但不同的公共點(diǎn)組可使用不同電壓類型和等級(jí)的負(fù)載，且各輸出公共點(diǎn)之間是相互隔離的。

輸入輸出端子處理的過(guò)程如下：

6.   電源

PLC的供電電源一般是市電，也有用直流24V電源供電的。

7.   編程器

利用編程器可將用戶程序輸入PLC的存儲(chǔ)器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。編程器一般分簡(jiǎn)易型 和智能型。

8.   PLC的軟件結(jié)構(gòu)

在可編程控制器中，PLC的軟件分為兩大部分：

1.      系統(tǒng)監(jiān)控程序：用于控制可編程控制器本身的運(yùn)行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，系統(tǒng)調(diào)用。

2.      用戶程序：它是由可編程控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運(yùn)行

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按結(jié)構(gòu)分可將PLC分為整體式PLC、模塊式PLC、疊裝式PLC三類。

a.整體式PLC

它是將PLC各組成部分集裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，輸入、輸出接線端子及電源進(jìn)線分別在機(jī)箱的上、下兩側(cè)，并有相應(yīng)的發(fā)光二極管顯示輸入/輸出狀態(tài)。面板上留有編程器的插座、EPROM存儲(chǔ)器插座、擴(kuò)展單元的接口插座等。編程器和主機(jī)是分離的，程序編寫完畢后即可拔下編程器。

具有這種結(jié)構(gòu)的可編程控制器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低。小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。如圖2所示的三菱FX_1S系列PLC。

b.模塊式PLC

輸入/輸出點(diǎn)數(shù)較多的大、中型和部分小型PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)。

模塊式PLC采用積木搭接的方式組成系統(tǒng)，便于擴(kuò)展，其CPU、輸入、輸出、電源等都是獨(dú)立的模塊，有的PLC的電源包含在CPU模塊之中。PLC由框架和各模塊組成，各模塊插在相應(yīng)插槽上，通過(guò)總線連接。PLC廠家備有不同槽數(shù)的框架供用戶選用。用戶可以選用不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和其他特殊模塊，硬件配置靈活，維修時(shí)更換模塊也很方便。采用這種結(jié)構(gòu)形式的有SIEMENS的S5系列、S7-300、400系列，OMRON的C500、C1000H及C2000H等以及小型CQM系列。圖3所示為三菱MELSEC-Q系列PLC的外形圖。

c.疊裝式PLC

上述兩種結(jié)構(gòu)各有特色，整體式PLC結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、體積小，易于與被控設(shè)備組成一體，但有時(shí)系統(tǒng)所配置的輸入輸出點(diǎn)不能被充分利用，且不同PLC的尺寸大小不一致，不易安裝整齊；模塊式PLC點(diǎn)數(shù)配置靈活，但是尺寸較大，很難與小型設(shè)備連成一體。為此開(kāi)發(fā)了疊裝式PLC，它吸收了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點(diǎn)，其基本單元、擴(kuò)展單元等高等寬，它們不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個(gè)整齊的體積小巧的長(zhǎng)方體，而且輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的配置也相當(dāng)靈活。帶擴(kuò)展功能的PLC，擴(kuò)展后的結(jié)構(gòu)即為疊裝式PLC，如圖4所示的三菱公司FX_2N系列PLC外形圖。