PLC的硬件组成和功能介绍

PLC系统的组成PLC系统主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。

其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。

对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内，其组成框图如图1所示；对于模块式PLC，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上，其组成框图如图2所示。

无论是哪种结构类型的PLC，都可根据用户需要进行配置与组合。

尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样，但各部分的功能作用是相同的，下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。

1．中央处理单元（CPU）同一般的微机一样，CPU是PLC的核心。

PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同，常用有三类：通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器(如AMD29W等) 。

小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC大多采用高速位片式微处理器。

目前，小型PLC为单CPU系统，而中、大型PLC则大多为双CPU 系统，甚至有些PLC中多达8 个CPU。

对于双CPU系统，一般一个为字处理器，一般采用8位或16位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的专用芯片。

字处理器为主处理器，用于执行编程器接口功能，监视内部定时器，监视扫描时间，处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。

位处理器为从处理器，主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。

位处理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地满足实时控制要求。

在PLC中CPU按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面：1）接收从编程器输入的用户程序和数据。

2）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。

PLC的硬件系统组成PLC的构成框图和计算机是一样的，都由中央处理器（CPU）、存贮器和输入/输出接口等构成。

因此，从硬件结构来说，可编程控制器实际上就是计算机，图1是其硬件系统的简化框图。

从图中可以看出PLC内部主要部件有:（1）CPU（Central Process Unit）CPU是PLC的核心组成部分，与通用微机的CPU一样，它在PLC系统中的作用类似于人体的神经中枢，故称为“电脑”。

其功能是：a、按PLC中系统程序赋予的功能，•接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。

b、用扫描方式接收现场输入装置的状态式数据，并存入映象寄存器或数据寄存器中。

c、诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误。

d、在PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令规定的任务，产生相应的信号，去启闭有关控制门电路。

分时分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等操作，完成用户程序中规定的逻辑式算术运算等任务。

根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输出映象寄存器的位状态式数据寄存器的有关内容，实现输出控制、制表、打印式数据通讯等。

PLC常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。

通用的微处理器常用的是8位机和16位机，如Z80A、8085、8086、6502、M6800、M6809、M68000等。

单片机常用的有8039、8049、8031、8051等。

双极型位片式微处理器常用的有AMD2900、AMD2903等。

①用通用微处理器作CPU在低档PLC中，用Z80A做CPU较为普遍，Z80A用于PLC有如下长处：Z80（或Z80A）CPU及其配套的芯片廉价、普及、通用，用这套芯片制成的PC，给维修及推广普及带来方便。

Z80有独立的输入/输出指令,而且指令格式较短，•执行时间也较短，这样有利于扫描周期的缩短。

Z80输入/输出指令格式较短，相应的输入/输出设备编码也较短，所以相应的译码硬件器较简单。

PLC的硬件结构：
主要由控制组件和输入/输出（I/O）接口电路及编程器三部分组成。

硬件结构主要包括：CPU、RAM、ROM和I/O接口电路等，内部采用总线结构进行数据和指令的传输。

PLC硬件结构的三大部分
）控制组件：
CPU：中央处理器，控制指挥中心，完成取进输入信号、对指令进行编译、完成
（a）（b）
三、FX2系列PLC的内部寄存器
FX2系列为例，介绍小型PLC的硬件配置和指令系统。

FX2系列列PLC内部寄存器的配置
见表。

寄存器名称符号编号点数注释
000~177
．电路控制过程分析
接触器KM1、KM3通电→电动机定子绕组为星形联结起动，
二者比较，主电路是一样的，只是控制电路部分不同。

该电路需要连接到点：两个控制按钮和三个交流接触器。

因此可选用型号为有输入、输出端口各8点，其地址分别X000 ~ X007，
所连接主令电路输出点地址
停止按钮SB1 Y000
启动按钮SB2 Y001
Y002
（1）如表所示，表中左边为程序的梯形图，右边为助记符。

PLC硬件结构PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于工业控制领域的自动化控制系统，其主要功能是控制工业过程中的机电设备，实现自动化生产。

PLC硬件结构是PLC系统的重要组成部分之一，其包括基本配置、扩展模块、接口等多个方面，本文将对PLC硬件结构进行详细介绍。

一、基本配置PLC硬件结构的基本配置主要包括CPU、电源、输入/输出模块以及编程器等多个方面。

（1）CPUCPU（Central Processing Unit，中央处理器）是PLC的核心部件，其主要负责实时控制和数据处理等功能。

根据具体的应用场景，PLC CPU的性能和配置也会有所差别，从单纯的控制应用到复杂的实时控制和数据处理等应用都需要采用不同级别的CPU。

（2）电源电源模块是PLC系统的能源来源，主要用于为CPU、输入/输出模块和其他扩展模块提供供电。

电源模块可以是AC电源模块或DC电源模块，具体的选择应根据实际情况进行判断，以满足不同的电源要求。

（3）输入/输出模块输入/输出模块是PLC系统的重要组成部分之一，主要用于与外部现场设备进行交互。

输入/输出模块中的输入模块将现场传感器和设备采集到的控制信号转换成PLC中的逻辑信号，而输出模块则将PLC控制信号输出到现场执行器和设备中去。

输入/输出模块可以根据不同的控制需求进行灵活组合和扩展。

（4）编程器编程器是PLC控制程序的编写和参数设置的重要工具，通常采用的是基于Windows系统的编程软件。

编程器可以对PLC系统进行程序编写、参数设置、监控和维护等功能，并可将编制好的程序存储到PLC CPU中，以实现实时控制。

二、扩展模块扩展模块是PLC硬件结构的重要组成部分之一，其能够扩展和增强系统的控制能力。

PLC扩展模块通常包括通信模块、转换模块、计数模块、模拟量输入/输出模块等。

（1）通信模块通信模块是PLC系统与其他设备进行通讯的关键部件，其主要用于实现PLC与其他设备、办公自动化系统、工业以太网、远程网络等进行通信。

PLC控制系统结构及工作原理
一、系统结构
PLC控制系统主要由以下几个部分组成：
1. 电源模块：提供系统所需的电能。

2. 中央处理单元（CPU）：进行逻辑运算、算术运算和顺序控制等，实现各种数据操作。

3. 输入输出模块：实现外部信号的采集和输出，与外部设备进行数据交换。

4. 存储器：存储用户程序和数据。

5. 通信接口：实现PLC与外部设备的通信。

二、工作原理
PLC控制系统的工作原理可以概括为“输入-处理-输出”的过程。

首先，通过输入模块采集外部设备的信号，这些信号可以是开关状态、传感器读数等。

然后，这些信号被送到CPU进行处理。

在CPU中，根据预先编写好的程序，对这些信号进行逻辑运算、算术运算等处理。

处理完成后，输出模块将这些结果输出到外部设备，如马达、灯泡等。

三、控制功能实现
PLC控制系统的控制功能主要由用户程序实现。

用户程序可以根据实际需求进行编写，包括各种逻辑运算、算术运算、顺序控制等。

通过输入模块采集的信号，可以触发用户程序执行相应的操作。

这样，PLC控制系统就可以实现对外部设备的精确控制。

四、控制性能分析
PLC控制系统的控制性能主要取决于以下几个因素：
1. 硬件性能：包括CPU的处理能力、存储器的容量、输入输出模块的精度等。

2. 软件设计：包括用户程序的编写、程序结构的合理性、运算速度等。

3. 环境因素：包括温度、湿度、电磁干扰等环境因素对PLC控制系统性能的影响。

总的来说，PLC控制系统具有结构简单、运行可靠、操作方便等优点，因此在工业自动化领域得到了广泛应用。

PLC组成及工作原理PLC是Programmable Logic Controller的简称，中文翻译为可编程逻辑控制器。

它是一种用于自动控制工业过程的数字计算机系统。

PLC由硬件和软件两部分组成，下面将详细介绍PLC的组成和工作原理。

1.硬件组成：PLC的硬件主要包括中央处理器（CPU）、输入输出模块（I/O模块）、电源模块、通信模块以及其他辅助硬件。

-中央处理器（CPU）是PLC的核心，负责接收输入信号、执行程序指令并控制输出信号。

CPU通常具有高性能的微处理器，能够进行复杂的计算和逻辑判断。

-输入输出模块（I/O模块）负责与外部世界进行数据交换。

输入模块用于接收现场传感器、开关等设备的信号，输出模块用于控制执行机构、显示设备等。

-电源模块提供稳定的电源供电，确保PLC正常运行。

-通信模块可实现PLC与其他设备（如人机界面、计算机、远程监控系统等）之间的数据传输和通信。

-其他辅助硬件包括存储器、时钟模块、编程口等，用于存储程序、记录运行时间、与外部进行编程等功能。

2.软件组成：PLC的软件主要包括操作系统、开发环境和用户程序。

-操作系统是PLC的核心软件，用于管理硬件资源、执行程序指令、实现通信等功能。

- 开发环境提供PLC程序的开发、调试和维护工具。

常见的开发环境有LD（Ladder Diagram，梯形图）、FBD（Function Block Diagram，功能块图）、ST（Structured Text，结构化文本）等多种编程语言。

-用户程序是PLC的应用程序，由工程师根据控制需求编写。

用户程序根据输入信号的状态和逻辑关系，通过中央处理器进行逻辑判断并控制输出信号，实现自动化控制。

3.工作原理：PLC的工作原理主要分为输入端、处理端和输出端。

-输入端：PLC通过输入模块接收来自现场的输入信号，如开关状态、传感器信号等。

输入信号会被转换成数字信号，并传给中央处理器。

中央处理器会周期性地扫描输入信号，并将其存储在内部存储器中，以供后续的程序处理。

plc基础知识PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用于工业自动化领域的控制设备。

它具有高度的可编程性和可靠性，广泛应用于各个行业中的自动化控制系统中。

本文将介绍PLC的基础知识，包括它的工作原理、组成部分、应用领域以及优势等。

PLC的工作原理是基于逻辑控制的思想。

它可以接收来自传感器和其他外部设备的输入信号，并根据预设的程序逻辑进行处理，最后通过输出信号控制执行器和其他外部设备的操作。

PLC的程序由用户通过特定的编程语言编写，并通过专用的编程软件加载到PLC中。

一旦程序被加载，PLC将按照程序逻辑进行工作，实现自动化控制。

PLC由三个主要组成部分构成：中央处理器（CPU）、输入模块和输出模块。

中央处理器是PLC的核心部件，负责执行加载的程序，并处理输入和输出信息。

输入模块用于接收来自外部设备的输入信号，例如传感器信号；输出模块则负责发送控制信号给外部执行器，如电机和阀门。

除了这些基本组成部分，PLC还可以包括其他部件，如通信模块、存储器模块和模拟量输入/输出模块。

PLC的应用领域非常广泛。

它被广泛应用于工业生产线的自动化控制系统中，用于控制各种设备和过程，如机械加工、装配、物料处理等。

此外，PLC还被用于交通信号控制、楼宇自动化、电力系统监控等领域。

PLC可以通过编程修改，实现不同的任务和功能，因此在各个行业中都有着重要的地位。

相比传统的继电器控制系统，PLC具有很多优势。

首先，PLC可以实现高度的灵活性和可编程性，可以按照需要修改和扩展控制逻辑，而无需更改硬件。

其次，PLC具有高可靠性和稳定性，它可以长时间工作而不易发生故障，并且能够适应各种恶劣的工作环境。

此外，PLC还具有高性能的实时响应能力，能够实时监测和控制过程中的状态变化。

总之，PLC是一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备。

它具有高度的可编程性和可靠性，能够实现各种复杂的控制逻辑和任务。

PLC的应用范围非常广泛，涉及到各个行业的自动化控制系统。

S7-200 SMART PLC硬件系统组成S7-200 SMART PLC控制系统硬件由CPU模块、数字量扩展模块、模拟量扩展模块、热电偶与热电阻模块和相关设备组成。

CPU模块、扩展模块及信号板，如图1-1所示。

图1-1 S7-200 SMART PLC、信号板及扩展模块1、CPU模块CPU模块又称基本模块，它由CPU单元、存储器单元、输入输出接口单元以及电源组成。

CPU模块（这里说的CPU模块指的是S7-200 SMART PLC基本模块的型号，不是中央微处理器CPU的型号）是一个完整的控制系统，它可以单独完成一定控制任务，主要功能是采集输入信号、执行程序、发出输出信号和驱动外部负载。

CPU模块有经济型和标准型两种。

经济型CPU模块有两种，分别为CPU CR40和CPU CR60，经济型CPU价格便宜，但不具有扩展能力；标准型CPU模块有8种，分别为CPU SR20、CPU ST20、CPU SR30、CPU ST30、CPU SR40、CPU ST40、CPU SR60和CPU ST60，具有扩展能力。

CPU模块具体技术参数，如表1-1所示。

表1-1 CPU模块技术参数2、数字量扩展模块当CPU模块数字量I/O点数不能满足控制系统的需要时，用户可根据实际的需要对数字量I/O点数进行扩展。

数字量扩展模块不能单独使用，需要通过自带的连接器插在CPU模块上。

数字量扩展模块通常有3类，分别为数字量输入模块，数字量输出模块和数字量输入输出混合模块。

数字量输入模块有1个，型号为EM DI08，8点输入；数字量输出模块有2个，型号有EM DR08和EM DT08，EM DR08模块为8点继电器输出型，每点额定电流2A；EM DT08模块为8点晶体管输出型，每点额定电流0.75A；数字量输入/输出模块有4个，型号有EM DR16、EM DT16、EM DR32和EM DT32，EM DR16/DT16模块为8点输/8点输出，继电器/晶体管输出型，每点额定电流2A/0.75A；EM DR32/DT32模块为16点输/16点输出，继电器/晶体管输出型，每点额定电流2A/0.75A。

西门子plc各部件结构及功能西门子plc各部件结构及功能德产西门子PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。

PLC的硬件系统结构如下图所示：1、主机主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和TK6100iv5用户程序及数据存储器。

CPU是西门子PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。

西门子PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。

2、输入/输出（I/O）接口I/O接口是西门子PLC与输入/输出设备连接的部件。

输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。

输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。

I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。

西门子plc的I/O点数即输入/输出端子数是信捷PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。

3、电源图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。

4、编程编程是西门子PLC利用外部设备，用户用来输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。

通过专用的PC/PPI电缆线将西门子PLC与电脑联接，并利用专用的软件进行电脑编程和监控。

5、输入/输出扩展单元I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。