1.2 PLC的结构及基本配置

一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种，它们的组成是相同的。箱体式PLC有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格；模块式PLC有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构如图1-1所示：

1.CPU的构成

PLC中的CPU是PLC的核心，起着神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态，以及诊断编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，

PLC与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器，以及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。CPU确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令，以及执行指令。但工作节奏由振荡信号控制。

CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。

CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确使用它就够了。

CPU模块的外部表现就是它的工作状态的各种显示、各种接口，以及设定或控制开关。一般来讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口用于接I/O模板或底板；内存接口用于安装内存；外设口用于接外部设备。有的还有通信口，用于进行通信。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。

2.I/O模块

PLC的对外功能主要是通过各种I/O接口模块来实现的。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

3.电源模块

有些PLC中的电源与CPU模块合二为一，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流220V、交流110V、直流24V。

4.底板或机架

大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块；机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

5.PLC的外部设备

外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类：

（1）编程设备。包括简易编程器和智能图形编程器，用于编程，对系统作一些设定，监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。

（2）监控设备。包括数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过界面监视数据。

（3）存储设备。包括存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。

（4）输入/输出设备。用于接收信号或输出信号，一般有条码读入器、输入模拟量的电位器、打印机等。

6.PLC的通信联网

PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。

当然，PLC之间的通信网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通信，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通信协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以更方便地进行通信与联网。