可编程控制器的组成

随着工业自动化的飞速发展，各种生产设备装置的功能越来越强，自动化程度越来越高，控制系统越来越复杂，因此，人们对控制系统提出了更灵活通用、易于维护、可靠经济等要求，固定接线式的继电器已不能适应这种要求，于是可编程控制器(PLC)应运而生

由于可编程控制器的显著优点，因此在短时间内，其应用就迅速扩展到工业的各个领域。并且，随着应用领域的不断扩大，可编程控制器自身也经历了很大的发展变化，其硬件和软件得到了不断改进和提高，使得可编程序控制器的性能越来越好，功能越来越强

可编程控制器(PLC)是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，是一种以微处理器为核心的用作数字控制的特殊计算机。其硬件配置与一般微机装置类似，主要由中央处理单元(CPU)、存储器、输入/输出接口电路、编程单元、电源及其他一些电路组成。其基本构成如图1所示

PLC在结构上可分为两种：一种为固定式，一种为模块式，如图2所示。固定式通常为微型或小型PLC，其CPU、输入/输出接口和电源等做成一体，输入/输出点数是固定的(图2a)。模块式则将CPU、电源、输入输出接口分别做成各种模块，使用时根据需要配置，所选用的模块安装在框架中(图2b)。装有CPU模块的框架称之为基本框架，其他为扩充框架。每个框架可插放的模块数一般为3~10块，可扩展的框架数一般为2~5个基架，基本框架与扩展框架之间的距离不宜太大，一般为10cm左右。一些中型及大型可编程控制器系统具有远程I/O单元，可以联网应用，主站与从站之间的通信连接多用光纤电缆来完成。

图1  PLC硬件基本配置示意图

图2  PLC外观

(1) 中央处理单元(CPU)

中央处理单元是可编程控制器的核心，是由处理器、存储器、系统电源三个部件组成的控制单元。处理器的主要功能在于控制整个系统的运行，它解释并执行系统程序，完成所有控制、处理、通信和其他功能。PLC的存储器包括两大部分，第一部分为系统存储器，第二部分为用户存储器。系统存储器用来存放系统监控程序和系统数据表，由制造厂用PROM做成，用户不能访问修改其中的内容。用户存储器为用户输入的应用程序和应用数据表提供存储区，应用程序一般存放在EPROM存储器中，数据表存储区存放与应用程序相关的数据，用RAM进行存储，以适应随机存储的要求。在考虑PLC应用时，存储容量是一个重要的因素。一般小型PLC(少于64个I/O点)的存储能力低于6kB，存储容量一般不可扩充。中型PLC的最大存储能力约50kB，而大型PLC的存储能力大都在50kB以上，且可扩充容量

(2) 输入/输出单元(I/O单元)

可编程控制器是一种工业计算机控制系统，它的控制对象是工业生产设备和工业生产过程，PLC与其控制对象之间的联系是通过I/O模板实现的。PC输入输出信号的种类分为数字信号和模拟信号。按电气性能分，有交流信号和直流信号。PLC与其他计算机系统不同之处就在于通过大量的各种模板与工业生产过程、各种外设及其他系统相连。PLC的I/O单元的种类很多，主要有：数字量输入模板、数字量输出模板、模拟量输入模板、模拟量输出模板、智能I/O模板、特殊I/O模板、通信I/O模板等

虽然PLC的种类繁多，各种类型PLC特性也不一样，但其I/O接口模板的工作原理和功能基本一样。