電氣和自動化的朋友，我們一起解剖PLC

麻雀雖小五臟俱全，一套完整的PLC系統必須包含哪些模塊？

我們一一道來：

CPU、存儲器、IO介面、電源、機架和擴展介面、編程軟體

我一直在思考一個項目過程中最費時間的工作是什麼，如何採取一些有效的辦法提高工作效率。快速的獲取資料和知識是非常重要的。現對一些常用的軟體、培訓教程、手冊、工具進行歸類，方便廣大同行快速查找獲取。公眾號（industry-care）分享。

封面是一套【一網到底】的PLC集成架構，然而理想很豐滿，現實很骨感。目前同一套系統工業匯流排百家爭鳴依然是常態。

PLC系統結構圖

1 CPU

CPU由控制器和運算器組成，它是plc的運算和控制中樞，起著主導核心作用。

CPU的任務有：

• 診斷電源和 PLC內部工作狀態、編程的語法錯誤。

• 接收存儲用戶程序和數據。

• 接收輸入信號，送入數據寄存器並保存。

• 執行監控程序和用戶程序，完成數據和信息的邏輯運算，產生相應的控制信號，完成用戶指令規定的各種操作。

• 響應各種外部設備(如編程器、上位機、印表機等)的工作請求。

2 存儲器

可分為系統程序存儲器和用戶程序存儲器，用戶程序存儲器又包括用戶程序存儲區和用戶數據存儲區。

• 系統程序存儲器：用於存放PLC生產廠商永久存儲的程序和指令，稱為監控程序。監控程序與PLC硬體組成和專用部件物性有關，用戶不能訪問和修改該存儲器的內容。

• 用戶程序存儲區：主要存放用戶已編製好的程序或正在調試的應用程序。用戶可擦除重新編程。

• 用戶數據存儲區：用於PLC工作過程中經常變化，需要隨機存儲存取的一些數據。

3輸入、輸出介面

1）輸入介面模塊

接收和採集兩種類型的輸入信號：

• 一類是由按鈕、選擇開關、行程開關、繼電器觸頭、接近開關、光電開關、數字撥碼開關傳送來的開關量輸入信號。

• 一類是由電位器、測速發電機和各種變送器等傳送來的模擬量輸入信號。

2）輸出介面模塊

連接被控對象中各種執行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調節閥（模擬量）、調速裝置。

PLC的輸出介面類型有三種：

接收和採集兩種類型的輸入信號：

• 繼電器輸出介面電路

• 晶體管輸出介面電路

• 晶閘管輸出介面電路

繼電器輸出介面為有觸點輸出方式，適用於接通或斷開開關頻率較低的交流或直流負載迴路，其帶載能力較強，但壽命較短。晶體管輸出介面和晶閘管輸出介面為無觸點輸出方式，信號響應迅速、壽命長，可用於接通或斷開開關頻率較高的負載迴路，晶體管常用於直流電源負載控制迴路，晶閘管常用於交流電源負載控制迴路。

輸入、輸出介面有數字量（開關量）輸入、輸出和模擬量輸入、輸出兩種形式。

• 數字量輸入、輸出介面的作用是將外部控制現場的數字信號與PLC內部信號的電平相互轉換。

• 模擬量輸入、輸出介面的作用是將外部控制現場的模擬信號與PLC內部的數字信號相互轉換。

• 輸入、輸出介面一般具有光電隔離和濾波，其作用是把PLC與外部電路隔離開，以提高PLC的抗干擾能力。

3）IO模塊供電模塊

PLC的開關量輸入介面按使用的電源不同有三個類型：

• 直流12~24V輸入介面；

• 交流100~120V或200~240V輸入介面；

• 交直流12~24V輸入介面。

• 輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內部提供。

4 電源模塊

PLC一般使用220V單相交流電源，電源部件將交流電轉換成中央處理器、存儲器等電路工作所需的直流電，保證PLC正常工作。

整體機PLC內部有一個開關穩壓電源，此電源一方面可為CPU、I/O單元及擴展單元提供直流5V工作電源，另一方面可為外部輸入元件提供直流24V電源。

對於整體機結構的PLC，電源通常封裝在機箱內部；

對於組合式PLC，有的採用單獨電源模塊，有的將電源與CPU封裝到一個模塊中。

5機架和擴展介面

擴展介面用於將擴展單元與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統的需求。

若PLC主機板（又稱基本單元）的I/O點數不能滿足輸入輸出設備的需要時，可用擴展電纜將I/O擴展單元與基本單元相連，達到靈活配置，增加I/O點數的目的。

6 編程軟體

作用是供用戶進行程序的編製、編輯、調試和監視。

有簡易編程器、圖形編程器和計算機編程器。

簡易編程器(又稱手持編程器)，優點是：價格便宜、攜帶方便。缺點是：只能聯機編程，且一般只能用助記符指令編程。多用於小型PLC。

圖形編程器可以是聯機編程，也可以是離線編程；可以是梯形圖編程也可以是用助記符編程。可以與印表機、繪圖儀等設備相連，並具有較強的監控功能，但其價格較高，通常用於大、中型PLC系統的編程。

通用計算機編程，採用通用計算機，通過PLC的RS232串列外設通訊口(或RS422介面配以適配器)與計算機相連，利用PLC廠家提供的專用編程軟體，使用戶可以直接在計算機上採用梯形圖或助記符指令編程，並有較強的監控能力。

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