
1.CPU
cPU一般由控制器、運算器和寄存器組成,這些電路都集成在一個芯片內。CPU通過數據總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路相連接。
與一般計算機一樣,CPU是PLC的核心,它按PLC中系統程序賦予的功能指揮PLC有條不紊地進行工作。用戶程序和數據事先存入存儲器中,當PLC處于運行方式時,CPU按循環掃描方式執行用戶程序。
CPU的主要任務有:控制用戶程序和數據的接收與存儲;用掃描的方式通過WO部件接收現場的狀態或數據。并存人輸入映像寄存器或數據存儲器中;診斷PLC內部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等;PLC進入運行狀態后,從存儲器逐條讀取用戶指令,經過命令解釋后按指令規定的任務進行數據傳送、邏輯或算術運算等;根據運算結果,更新有關標志位的狀態和輸出映像寄存器的:內容,再經輸出部件實現輸出控制、制表打印或數據通信等功能。
不同型號的PLC萁CPU芯片是不同的,有采用通用CPU芯片的,有采用廠家自行設計的專用CPU芯片的。CFU芯片的性能關系到PI.C處理控制信號的能力與速度,CPU位數越高,系統處理的信息量越大,運算速度也越快。
PLC的功能是隨著CPU芯片技術的發展而提高和增強的。
2.存儲器。
PLC的存儲器包括系統存儲器和用戶存儲器兩部分。
系統存儲器用來存放由PLC生產廠家編寫的系統程序,系統程序固化在ROM內,用戶不能直接更改,它使PLC具有基本的功能,能夠完成PLC設計者規定的各項工作。系統程序質量的好壞,很大程度上決定了PLC的性能,其內容主要包括三部分:第一部分為系統管理程序,它主要控制PLC的運行,使整個PLC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PLC的編程語言變為機器語言指令,再由CPU執行這些指令;第三部分為標準程序模塊與系統調用,它包括許多不同功能的子程序及其調用管理程序,如完成輸入、輸出及特殊運算等的子程序。PLC的具體工作都是由這部分程序來完成的,這部分程序的多少也決定了PI。C性能的高低。
用戶存儲器包括用戶程序存儲器(程序區)和功能存儲器(數據區)兩部分。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務用規定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序,以及用戶的系統配置。用戶程序存儲器根據所選用的存儲器單元類型的不同,可以是RAM(有掉電保護)、EPROM或EEPROM存儲器,其內容可以由用戶任意修改或增刪。用戶功能存儲器是用來存放(記憶)用戶程序中使用器件的ON/OFF狀態/數值數據等。用戶存儲器容量的大小,關系到用戶程序容量的大小,是反映PLC性能的重要指標之一。
3.輸入單元
可編程序控制器的輸入信號類型可以是開關量、模擬量和數字量。輸入單元從 廣義上分包含兩部分:一是與被控設備相連接的接口電路,二是輸入映像寄存器。
輸入單元接收來自用戶設備的各種控制信號,如限位開關、操作按鈕、選擇開關、行程開關以及其他一些傳感器的信號。通過接口電路將這些信號轉換成中央處理器能夠識別和處理的信號,并存到輸入映像寄存器。運行時CPu從輸入映像寄存器讀取輸入信息并進行處理,將處理結果存放到輸出映像寄存器。
為防止各種干擾信號和高電壓信號進入PLC,影響其可靠性或造成設備損壞,現場輸入接口電路一般由光電耦合電路進行隔離。光電耦合電路的關鍵器件是光耦合器,一般由發光二極管和光電三極管組成。
通常PLC的輸入類型可以是直流(Dc24V)、交流和交直流。輸入電路的電源可由外部供給。有的也可由PLc內部提供。
對于直流輸入,根據現場輸入接口電路形式的不同,分為源型輸入和漏型輸入兩種形式。極大部分的歐美品牌的PLC采用漏型輸入,而極大部分的亞洲品牌的PLc采用源型輸入。
PLc通過輸入/輸出端子與控制對象取得聯系的,PLC的輸入/輸出端子的組織形式通常有三種,即匯點式、分組式和分隔式。極大部分的PLc的輸入端子采用匯點式.也有的PLc為了增加使用的靈活性采用分組式。圖7.3和圖7.4所示分別為采用匯點式的源型和漏型直流輸入電路圖。

4.輸出單元
可綿程序控制器的輸出信號類型可以是開關量、模擬量和數字量。輸出單元從廣義上分包含兩部分:一是與被控設備相連接的接口電路,二是輸出的映像寄存器。
PLC運行時CPU從輸入映像寄存器讀取輸入信息并進行處理,將處理結果放到輸出映像寄存器。輸出映像寄存器由輸出點相對應的觸發器組成.輸出接口電路將其由弱電控制信號轉換成現場需要的強電信號輸出,以驅動電磁閥、接觸器、指示燈等被控設備的執行元件。
輸出接口電路通常有三種類型:繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。每種輸出電路都采用電氣隔離技術,電源由外部提供,輸出電流一般為1.5~2A,輸出電流的額定值與負載的性質有關。
為使pLC避免受瞬間大電流的作用而損壞,輸出端外部接線必須采用保護措施:一是輸出公共端接熔斷器;二是采用保護電路,對交流感件負載,一般用阻容吸收回路;對直流感性負載用續流二極管。
極大部分的PLC的輸出端子采用分組式和分隔式。對于晶體管輸出型還有源型輸出和漏型輸出兩種形式。極大部分的歐美品牌的PLC采用源型輸出,而極大部分的亞洲品牌的PLC采用漏型輸出。圖7.5所示為采用分組式的PLc繼電器輸出電路圖.圖7.6和圖7.7所示分別為采用分組式的PLC源型和漏型晶體管直流輸出電路圖。


5.通信接口
現代PLc一個顯著的特點就是具有通信功能,目前主流的PLC一般都具有Rs485(或Rs232)通信接口.以便連接編程設備、監視器、打印機等外圍設備,或連接諸如變頻器、溫控儀等簡單控制設備進行簡單的主從式通信,實現“人一機”
或“機i機”之間的對話。一些先進的PLc上還具有工業網絡通信接口,可以與其他的PLc或計算機相連,組成分布式工業控制系統,實現更大規模的控制,另外還可以與數據庫軟件相結合,實現控制與管理相結合的綜合控制。
6.編程設備
編程器的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調試和監視。
編程器有簡易型和智能型兩類。簡易型的編程器只能聯機編程,且往往需要將梯形圖轉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,它可以聯機編程,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。
還可以利用微機(如IBM—Pe)作為編程器.PLc生產廠家配有相應的軟件包,使用微機編程是PLc發展的趨勢。現在已有些PLc不再提供編程器.而只提供微機編程軟件了.并且配有相應的通信連接電纜.