PLC實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī),只不過(guò)它比一般計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語(yǔ)言,故PLC與計(jì)算機(jī)的組成十分相似。從硬件結(jié)構(gòu)看,它也有中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出(I/O)接口、電源等,其硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖
1、中央處理器(CPU)
與一般計(jì)算機(jī)一樣,CPU是PLC的核心。它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。其主要任務(wù)有:控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ);用掃描的方式通過(guò)I/O部件接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù),并存入輸入映像存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中;診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等;PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后,從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令,經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運(yùn)算等;根據(jù)運(yùn)算等結(jié)果,更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像存儲(chǔ)器的內(nèi)容,再經(jīng)輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。
2、存儲(chǔ)器
系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放由PLC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PLC具有基本的智能,能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞在很大程度上決定了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,它主管控制PLC的運(yùn)行,使整個(gè)PLC按部就班地工作;第二部分為用戶指令解釋程序,通過(guò)用戶指令解釋程序?qū)LC的編程語(yǔ)言變?yōu)闄C(jī)器語(yǔ)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(yùn)算等的子程序。PLC的具體工作都是由這部分程序來(lái)完成的,這部分程序的多少?zèng)Q定了PLC性能的強(qiáng)弱。
用戶存儲(chǔ)器包括用戶存儲(chǔ)器(程序區(qū))和功能存儲(chǔ)器(數(shù)據(jù)區(qū))兩部分。用戶程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶針對(duì)具體控制任務(wù),用規(guī)定的PLC編程語(yǔ)言編寫的各種用戶程序。用戶程序存儲(chǔ)器根據(jù)所選用的存儲(chǔ)器單元類型的不同,可以是RAM(有掉電保護(hù))、EPROM或EEPROM存儲(chǔ)器,其內(nèi)容可以由用戶任意修改或增刪。用戶功能存儲(chǔ)器用來(lái)存放(記憶)用戶程序中使用的ON/OFF狀態(tài)、數(shù)值數(shù)據(jù)等。它構(gòu)成PLC的各種內(nèi)部器件,也稱“軟元件”。用戶存儲(chǔ)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(lái)接收和采集兩種類型的輸入信號(hào):一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等來(lái)的開關(guān)量輸入信號(hào);另一類是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器等來(lái)的模擬量輸入信號(hào)。輸出接口用來(lái)連接被控對(duì)象中各種執(zhí)行元件,如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)等。
4、電源
小型整體式可編程控制器內(nèi)部有一個(gè)開關(guān)式穩(wěn)壓電源。此電源一方面可為CPU板、I/O 板及擴(kuò)展單元提供工作電源(DC 5 V);另一方面可為外部輸入元件提供DC 24 V。
5、擴(kuò)展接口
擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)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(shí)現(xiàn)“人—機(jī)”或“機(jī)—機(jī)”之間的對(duì)話,PLC配有多種通信接口。PLC通過(guò)這些接口可以與監(jiān)視器、打印機(jī)、其他PLC或計(jì)算機(jī)相連。當(dāng)PLC與打印機(jī)相連時(shí),可將過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??;當(dāng)與監(jiān)視器(CRT)相連時(shí),可將過(guò)程圖像顯示出來(lái);當(dāng)與其他PLC相連時(shí),以組成系統(tǒng)或聯(lián)成網(wǎng)絡(luò),,現(xiàn)更大規(guī)模的控制;當(dāng)與計(jì)算機(jī)相連時(shí),以組成多級(jí)控制系統(tǒng),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,,LC配有多種智能I/O接口,,如滿足位置調(diào)節(jié)需要的位置閉環(huán)控制模塊,,高速脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)和處理的高速計(jì)數(shù)模塊等。這類智能模塊都有其自身的處理器系統(tǒng)。
8、編程器
編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類。簡(jiǎn)易型的編程器只能聯(lián)機(jī)編程,,往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機(jī)器語(yǔ)言助記符(指令表)后才能輸入。它一般由簡(jiǎn)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(jī)或脫機(jī)編程,,有LCD或CRT圖形顯示功能,,以直接輸入梯形圖并通過(guò)屏幕對(duì)話。
9、其他部件
PLC還可配有盒式磁帶機(jī)、EPROM寫入器、存儲(chǔ)器卡等其他外圍設(shè)備。










