可編程序控制器(Programmable
Controller)原本應(yīng)簡稱PC
，為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)專稱PC相區(qū)別，所以可編程序控制器簡稱定為PLC(Programmable Logic
Controller)
，但并非說PLC只能控制邏輯信號。PLC是專門針對工業(yè)環(huán)境應(yīng)用設(shè)計(jì)的
，自帶直觀、簡單并易于掌握編程語言環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場控制裝置
。
PLC的基本組成
PLC基本組成包括中央處理器(CPU)、存儲器
、輸入/輸出接口(縮寫為I/O，包括輸入接口
、輸出接口、外部設(shè)備接口
、擴(kuò)展接口等)、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成
，見圖1。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線
、控制總線
、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接
，外部則根據(jù)實(shí)際控制對象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。
圖1 PLC的基本組成
1. 中央處理器
中央處理器(CPU)由控制器
、運(yùn)算器和寄存器組成并集成在一個(gè)芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線總線
、地址總線
、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口
、編程器和電源相連接。
小型PLC的CPU采用8位或16位微處理器或單片機(jī)
，如8031、M68000等
，這類芯片價(jià)格很低;中型PLC的CPU采用16位或32位微處理器或單片機(jī)
，如8086
、96系列單片機(jī)等，這類芯片主要特點(diǎn)是集成度高
、運(yùn)算速度快且可靠性高;而大型PLC則需采用高速位片式微處理器
。
CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項(xiàng)工作任務(wù)
。
2. 存儲器
PLC內(nèi)的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等
。
1)系統(tǒng)程序存儲器
PLC系統(tǒng)程序決定了PLC的基本功能，該部分程序由PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲器中
，主要有系統(tǒng)管理程序
、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用等部分
。
系統(tǒng)管理程序主要控制PLC的運(yùn)行，使PLC按正確的次序工作;用戶指令解釋程序?qū)LC的用戶指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言指令
，傳輸?shù)紺PU內(nèi)執(zhí)行;功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用則負(fù)責(zé)調(diào)用不同的功能子程序及其管理程序。
系統(tǒng)程序?qū)儆谛栝L期保存的重要數(shù)據(jù)
，所以其存儲器采用ROM或EPROM。ROM是只讀存儲器
，該存儲器只能讀出內(nèi)容
，不能寫入內(nèi)容
，ROM具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲的內(nèi)容
。
EPEROM為可電擦除只讀存儲器
，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內(nèi)容
，可電擦除可編程只讀存儲器還有E2PROM
、FLASH等
。
2)用戶程序存儲器
用戶程序存儲器用于存放用戶載入的PLC應(yīng)用程序
，載入初期的用戶程序因需修改與調(diào)試
，所以稱為用戶調(diào)試程序，存放在可以隨機(jī)讀寫操作的隨機(jī)存取存儲器RAM內(nèi)以方便用戶修改與調(diào)試
。
通過修改與調(diào)試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序
，由于不需要再作修改與調(diào)試
，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到EPROM內(nèi)長期使用。
3)數(shù)據(jù)存儲器
PLC運(yùn)行過程中需生成或調(diào)用中間結(jié)果數(shù)據(jù)(如輸入/輸出元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)
、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值和當(dāng)前值等)和組態(tài)數(shù)據(jù)(如輸入輸出組態(tài)
、設(shè)置輸入濾波
、脈沖捕捉
、輸出表配置
、定義存儲區(qū)保持范圍
、模擬電位器設(shè)置
、高速計(jì)數(shù)器配置
、高速脈沖輸出配置、通信組態(tài)等)
，這類數(shù)據(jù)存放在工作數(shù)據(jù)存儲器中
，由于工作數(shù)據(jù)與組態(tài)數(shù)據(jù)不斷變化
，且不需要長期保存
，所以采用隨機(jī)存取存儲器RAM。
RAM是一種高密度
、低功耗的半導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池作為備用電源
，一旦斷電就可通過鋰電池供電，保持RAM中的內(nèi)容
。
3. 接口
輸入輸出接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路
。PLC的輸入接口有直流輸入
、交流輸入
、交直流輸入等類型;輸出接口有晶體管輸出
、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型
。晶體管和晶閘管輸出為無觸點(diǎn)輸出型電路
，晶體管輸出型用于高頻小功率負(fù)載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負(fù)載;繼電器輸出為有觸點(diǎn)輸出型電路
，用于低頻負(fù)載
。
現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號
，如限位開關(guān)
、操作按鈕
、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等
，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號
。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥
、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件
。
1)輸入接口
輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號
，一類是由按鈕
、轉(zhuǎn)換開關(guān)
、行程開關(guān)
、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號;另一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號
。
以圖2所示的直流輸入接口電路為例，R1是限流與分壓電阻
，R2與C構(gòu)成濾波電路
，濾波后的輸入信號經(jīng)光耦合器T與內(nèi)部電路耦合
。當(dāng)輸入端的按鈕SB接通時(shí)
，光耦合器T導(dǎo)通
，直流輸入信號被轉(zhuǎn)換成PLC能處理的5V標(biāo)準(zhǔn)信號電平(簡稱TTL)
，同時(shí)LED輸入指示燈亮
，表示信號接通
。微電腦輸入接口電路一般由寄存器
、選通電路和中斷請求邏輯電路組成
，這些電路集成在一個(gè)芯片上
。交流輸入與交直流輸入接口電路與直流輸入接口電路類似
。
圖2 直流輸入接口電路
濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動
，光電耦合電路可防止現(xiàn)場的強(qiáng)電干擾進(jìn)入PLC
。由于輸入電信號與PLC內(nèi)部電路之間采用光信號耦合
，所以兩者在電氣上完全隔離
，使輸入接口具有抗干擾能力?div id="jfovm50" class="index-wrap">，F(xiàn)場的輸入信號通過光電耦合后轉(zhuǎn)換為5V的TTL送入輸入數(shù)據(jù)寄存器
，再經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送給CPU
。
2)輸出接口
輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號
。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥
、調(diào)節(jié)閥(模擬量)
、調(diào)速裝置(模擬量)、指示燈
、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成
，與輸入接口電路類似
，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干擾電隔離
。
微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器
、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上
，CPU通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中
，功率放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求
，將微電腦的輸出信號放大
。
3)其它接口
若主機(jī)單元的I/O數(shù)量不夠用
，可通過I/O擴(kuò)展接口電纜與I/O擴(kuò)展單元(不帶CPU)相接進(jìn)行擴(kuò)充?div id="jfovm50" class="index-wrap">！ LC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口
，可通過電纜實(shí)現(xiàn)串行通信
、EPROM寫入等功能
。
4. 編程器
編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲器
，并利用編程器檢查
、修改和調(diào)試用戶程序
，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程
，顯示PLC狀態(tài)
、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等
。
編程器有簡易編程器和圖形編程器兩種
。簡易編程器體積小
，攜帶方便
，但只能用語句形式進(jìn)行聯(lián)機(jī)編程
，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場調(diào)試。圖形編程器既可用語句形式編程
，又可用梯形圖編程
，同時(shí)還能進(jìn)行脫機(jī)編程
。
目前PLC制造廠家大都開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助PLC編程支持軟件
，當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝了PLC編程支持軟件后
，可用作圖形編程器
，進(jìn)行用戶程序的編輯
、修改，并通過個(gè)人計(jì)算機(jī)和PLC之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送
、監(jiān)控PLC運(yùn)行狀態(tài)等。
5. 電源
PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU
、存儲器等所需的直流電，是整個(gè)PLC的能源供給中心
。PLC大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好
、抗干擾能力強(qiáng)的開關(guān)穩(wěn)壓電源
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