PLC的硬件系統(tǒng)組成劉桂蘭00課件

PLC的硬件系統(tǒng)組成主講教師：劉桂蘭廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院軌電教研室PLC的硬件系統(tǒng)組成PLC的硬件主要由CPU、存儲器、輸入/輸出接口電路、電源、通信接口和擴(kuò)展接口等部分組成。其中CPU是PLC的核心，輸入單元和輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。整體式PLC組成示意圖圖一模塊式PLC組成示意圖圖二對于模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣?，其組成框圖如圖2所示。（1）中央處理器單元（CPU）CPU是PLC的核心，PLC中所配置的CPU隨機(jī)型不同而不同。常用CPU有三類：通用微處理器（8080、8086、80286、80386等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器（如AM2900、AM2901、AM2903等）。小型PLC大都采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大都采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。（1）中央處理器單元（CPU）1）接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。2）診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等。3）通過輸入接口接收現(xiàn)場的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)存儲器中。4）從存儲器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。5）根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容，通過輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。在PLC中CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來主要有以下幾個方面：（2）存儲器存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）；存放模塊化應(yīng)用功能子程序；存放命令解釋程序；存放功能子程序的調(diào)用管理程序；存放存儲系統(tǒng)參數(shù)。系統(tǒng)存儲器——系統(tǒng)程序存儲器+系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器存放用戶工作程序；存放工作數(shù)據(jù)。用戶存儲器——RAM/EPROM/EEPROM（3）輸入/輸出接口輸入/輸出接口是指PLC與被控對象（機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程）聯(lián)系的橋梁?，F(xiàn)場信號經(jīng)輸入接口傳送給CPU，CPU的運(yùn)算結(jié)果、發(fā)出的命令經(jīng)輸出接口送到有關(guān)設(shè)備或現(xiàn)場。輸入輸出信號分為開關(guān)量、模擬量，這里僅對開關(guān)量進(jìn)行介紹。（3）輸入/輸出接口開關(guān)量輸入接口是連接外部開關(guān)量輸入器件的接口，開關(guān)量輸入器件包括按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、行程開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)和傳感器等。輸入接口的作用是把現(xiàn)場開關(guān)量（高、低電平）信號變成PLC內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號。1）開關(guān)量輸入接口電路開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同，輸入接口可分為直流輸入接口、交流輸入接口，一般整體式PLC中輸入接口都采用直流輸入，由基本單元提供輸入電源，不再需要外接電源。（3）輸入/輸出接口圖3直流輸入型開關(guān)量接口電路a)漏型輸入接口電路b)源型輸入接口電路（3）輸入/輸出接口圖4交流輸入型開關(guān)量輸入接口電路（3）輸入/輸出接口開關(guān)量輸出接口是PLC控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作的接口，開關(guān)量輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括接觸器線圈、氣動控制閥、電磁鐵、指示燈和智能裝置等設(shè)備。開關(guān)量輸出接口的作用是將PLC內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的開關(guān)量信號。2）開關(guān)量輸出接口電路（3）輸入/輸出接口a)漏型輸入接口電路b)源型輸入接口電路C)雙向晶閘管輸出接口電路開關(guān)量輸出接口按輸出開關(guān)器件不同有三種類型：繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出，其基本原理電路如圖5所示。圖5開關(guān)量輸出接口電路（3）輸入/輸出接口繼電器輸出接口可驅(qū)動交流或直流負(fù)載，但其響應(yīng)時間長，動作頻率低；而晶體管輸出和雙向晶閘管輸出接口的響應(yīng)速度快，動作頻率高；但前者只能用于驅(qū)動直流負(fù)載，后者只能用于交流負(fù)載。（4）擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口用于系統(tǒng)擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，這種擴(kuò)展接口實(shí)際為總線形式，可配接開關(guān)量的I/O單元，也可配置如模擬量、高速脈沖等單元，以及通信適配器等。如I/O點(diǎn)離主機(jī)較遠(yuǎn)，可配置一個I/O子系統(tǒng)將這些I/O點(diǎn)歸納到一起，通過遠(yuǎn)程I/O接口與主機(jī)相連。（5）通信接口PLC配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。PLC通過這些通信接口可與編程器、監(jiān)視器、打印機(jī)、其它PLC及計(jì)算機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。PLC與編程器連接實(shí)現(xiàn)編制程序的下載；與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??；與其他PLC連接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的控制；與計(jì)算機(jī)連接，可組成多級分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)也必須配置相應(yīng)的通信接口模塊。（6）智能接口模塊智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口。它作為PLC系統(tǒng)的一個模塊，通過總線與PLC相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在PLC的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動控制模塊及中斷控制模塊等。（7）電源PLC一般使用220V單相交流電源，對于小型整體式可編