西門子模塊6SL3060-4AB40-0AA0

1.   PLC的硬件結構

可編程控制器主要由中央處理單元(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、輸入輸出單元(I/O)、電源和編程器等幾組成。PLC硬件結構如圖1所示：

圖1 PLC硬件結構

2.   中央控制處理單元(CPU)

可編程控制器中常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機和雙極型位片式微處理器三種類型。

通用微處理器有8080、8086、80286、80386等；單片機有8031、8096等；位片式微處理器的AM2900、AM2903等。FX2可編程控制器使用的微處理器是16位的8096單片機。

3.   存儲器

可編程控制器配有兩種存儲器：系統存儲器和用戶存儲器。

系統存儲器：存放系統管理程序。

用戶存儲器：存放用戶編制的控制程序。

4.   輸入接口電路

PLC通過輸入單元可實現將不同輸入電路的電平進行轉換，轉換成PLC所需的標準電平供PLC進行處理。

接到PLC輸入接口的輸入器件是：各種開關、按鈕、傳感器等。各種PLC的輸入電路大都相同，PLC輸入電路中有光耦合器隔離，并設有RC濾波器，用以消除輸入觸點的抖動和外部噪聲干擾。PLC輸入電路通常有三種類型：直流(12∽24)V輸入、交流(100∽120)V輸入與交流(200∽240)V輸入和交直流(12∽24)V輸入

圖2  直流輸入模塊

圖3  交、直流輸入模塊

圖4  交流輸入模塊

5.   輸出接口電路

PLC的輸出有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。如圖所示：

圖5  場效應晶體管輸出方式（直流輸出）

圖6  可控硅輸出方式（交流輸出）

圖7  繼電器輸出方式（交直流輸出）

輸出端子有兩種接法：

一種是輸出各自獨立，無公共點：各輸出端子各自形成獨立回路。

一種為每4∽8個輸出點構成一組，共有一個公共點：在輸出共用一個公共端子時，必須用同一電壓類型和同一電壓等級，但不同的公共點組可使用不同電壓類型和等級的負載，且各輸出公共點之間是相互隔離的。

輸入輸出端子處理的過程如下：

6.   電源

PLC的供電電源一般是市電，也有用直流24V電源供電的。

7.   編程器

利用編程器可將用戶程序輸入PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監視PLC的工作狀態。編程器一般分簡易型 和智能型。

8.   PLC的軟件結構

在可編程控制器中，PLC的軟件分為兩大部分：

1.      系統監控程序：用于控制可編程控制器本身的運行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標準程序模塊，系統調用。

2.      用戶程序：它是由可編程控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運行

西門子模塊6SL3060-4AB40-0AA0

按結構分可將PLC分為整體式PLC、模塊式PLC、疊裝式PLC三類。

a.整體式PLC

它是將PLC各組成部分集裝在一個機殼內，輸入、輸出接線端子及電源進線分別在機箱的上、下兩側，并有相應的發光二極管顯示輸入/輸出狀態。面板上留有編程器的插座、EPROM存儲器插座、擴展單元的接口插座等。編程器和主機是分離的，程序編寫完畢后即可拔下編程器。

具有這種結構的可編程控制器結構緊湊、體積小、價格低。小型PLC一般采用整體式結構。如圖2所示的三菱FX_1S系列PLC。

b.模塊式PLC

輸入/輸出點數較多的大、中型和部分小型PLC采用模塊式結構。

模塊式PLC采用積木搭接的方式組成系統，便于擴展，其CPU、輸入、輸出、電源等都是獨立的模塊，有的PLC的電源包含在CPU模塊之中。PLC由框架和各模塊組成，各模塊插在相應插槽上，通過總線連接。PLC廠家備有不同槽數的框架供用戶選用。用戶可以選用不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和其他特殊模塊，硬件配置靈活，維修時更換模塊也很方便。采用這種結構形式的有SIEMENS的S5系列、S7-300、400系列，OMRON的C500、C1000H及C2000H等以及小型CQM系列。圖3所示為三菱MELSEC-Q系列PLC的外形圖。

c.疊裝式PLC

上述兩種結構各有特色，整體式PLC結構緊湊、安裝方便、體積小，易于與被控設備組成一體，但有時系統所配置的輸入輸出點不能被充分利用，且不同PLC的尺寸大小不一致，不易安裝整齊；模塊式PLC點數配置靈活，但是尺寸較大，很難與小型設備連成一體。為此開發了疊裝式PLC，它吸收了整體式和模塊式PLC的優點，其基本單元、擴展單元等高等寬，它們不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個整齊的體積小巧的長方體，而且輸入、輸出點數的配置也相當靈活。帶擴展功能的PLC，擴展后的結構即為疊裝式PLC，如圖4所示的三菱公司FX_2N系列PLC外形圖。