电气和自动化的朋友，我们一起解剖PLC

麻雀虽小五脏俱全，一套完整的PLC系统必须包含哪些模块？

我们一一道来：

CPU、存储器、IO接口、电源、机架和扩展接口、编程软件

我一直在思考一个项目过程中最费时间的工作是什么，如何采取一些有效的办法提高工作效率。快速的获取资料和知识是非常重要的。现对一些常用的软件、培训教程、手册、工具进行归类，方便广大同行快速查找获取。

封面是一套【一网到底】的PLC集成架构，然而理想很丰满，现实很骨感。目前同一套系统工业总线百家争鸣依然是常态。

PLC系统结构图

1 CPU

CPU由控制器和运算器组成，它是plc的运算和控制中枢，起着主导核心作用。

CPU的任务有：

• 诊断电源和 PLC内部工作状态、编程的语法错误。
• 接收存储用户程序和数据。
• 接收输入信号，送入数据寄存器并保存。
• 执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑运算，产生相应的控制信号，完成用户指令规定的各种操作。
• 响应各种外部设备(如编程器、上位机、打印机等)的工作请求。

2 存储器

可分为系统程序存储器和用户程序存储器，用户程序存储器又包括用户程序存储区和用户数据存储区。

• 系统程序存储器：用于存放PLC生产厂商永久存储的程序和指令，称为监控程序。监控程序与PLC硬件组成和专用部件物性有关，用户不能访问和修改该存储器的内容。
• 用户程序存储区：主要存放用户已编制好的程序或正在调试的应用程序。用户可擦除重新编程。
• 用户数据存储区：用于PLC工作过程中经常变化，需要随机存储存取的一些数据。

3输入、输出接口

1）输入接口模块

接收和采集两种类型的输入信号：

• 一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触头、接近开关、光电开关、数字拨码开关传送来的开关量输入信号。
• 一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等传送来的模拟量输入信号。

2）输出接口模块

连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置。

PLC的输出接口类型有三种：

接收和采集两种类型的输入信号：

• 继电器输出接口电路
• 晶体管输出接口电路
• 晶闸管输出接口电路

继电器输出接口为有触点输出方式，适用于接通或断开开关频率较低的交流或直流负载回路，其带载能力较强，但寿命较短。晶体管输出接口和晶闸管输出接口为无触点输出方式，信号响应迅速、寿命长，可用于接通或断开开关频率较高的负载回路，晶体管常用于直流电源负载控制回路，晶闸管常用于交流电源负载控制回路。

输入、输出接口有数字量（开关量）输入、输出和模拟量输入、输出两种形式。

• 数字量输入、输出接口的作用是将外部控制现场的数字信号与PLC内部信号的电平相互转换。
• 模拟量输入、输出接口的作用是将外部控制现场的模拟信号与PLC内部的数字信号相互转换。
• 输入、输出接口一般具有光电隔离和滤波，其作用是把PLC与外部电路隔离开，以提高PLC的抗干扰能力。

3）IO模块供电模块

PLC的开关量输入接口按使用的电源不同有三个类型：

• 直流12~24V输入接口；
• 交流100~120V或200~240V输入接口；
• 交直流12~24V输入接口。
• 输入电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。

4 电源模块

PLC一般使用220V单相交流电源，电源部件将交流电转换成中央处理器、存储器等电路工作所需的直流电，保证PLC正常工作。

整体机PLC内部有一个开关稳压电源，此电源一方面可为CPU、I/O单元及扩展单元提供直流5V工作电源，另一方面可为外部输入元件提供直流24V电源。

对于整体机结构的PLC，电源通常封装在机箱内部；

对于组合式PLC，有的采用单独电源模块，有的将电源与CPU封装到一个模块中。

5机架和扩展接口

扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需求。

若PLC主机板（又称基本单元）的I/O点数不能满足输入输出设备的需要时，可用扩展电缆将I/O扩展单元与基本单元相连，达到灵活配置，增加I/O点数的目的。

6 编程软件

作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。

有简易编程器、图形编程器和计算机编程器。

简易编程器(又称手持编程器)，优点是：价格便宜、携带方便。缺点是：只能联机编程，且一般只能用助记符指令编程。多用于小型PLC。

图形编程器可以是联机编程，也可以是脱机编程；可以是梯形图编程也可以是用助记符编程。可以与打印机、绘图仪等设备相连，并具有较强的监控功能，但其价格较高，通常用于大、中型PLC系统的编程。

通用计算机编程，采用通用计算机，通过PLC的RS232串行外设通讯口(或RS422接口配以适配器)与计算机相连，利用PLC厂家提供的专用编程软件，使用户可以直接在计算机上采用梯形图或助记符指令编程，并有较强的监控能力。