可编程逻辑控制程序基本结构

1. 硬件组成

PLC 的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口等部分组成。其中，CPU 是PLC 的核心，输入部件与输出部件是连接现场输入/输出设备与CPU 之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接，硬件组成图如图1-2 所示。

图1-2　硬件组成

1）中央处理单元（CPU）

CPU 是PLC 的核心。PLC 中所配置的CPU 随机型不同而不同，常用的有三类：通用微处理器（如Z80、8086 等）、单片微处理器（如8031、8096 等）和位片式微处理器（如AMD29W等）。小型PLC 大多采用8 位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC 大多采用16 位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC 大多采用高速位片式微处理器。

2）存储器

存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器ROM、PROM、EPROM 和EEPROM。在PLC 中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。

3）输入/输出单元

输入/输出单元通常也称I/O 单元或I/O 模块，是PLC 与工业生产现场之间的连接部件。PLC 通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC 对被控制对象进行控制的依据；同时PLC 又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。

I/O 接口的主要类型有：数字量（开关量）输入、数字量（开关量）输出、模拟量输入、模拟量输出等。

4）通信接口

PLC 配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。PLC 通过这些通信接口可与监视器、打印机、其他PLC、计算机等设备实现通信。PLC 与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印；与监视器连接，可将控制过程图像显示出来；与其他PLC 连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制；与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。远程I/O 系统也必须配备相应的通信接口模块，通信接口如图1-3 所示。

图1-3　PLC 通信接口

5）智能接口模块

智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。PLC 的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。

6）编程装置

编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC 内部状态和参数，与PLC 进行人机对话。编程装置可以是专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。专用编程器是由PLC 厂家生产，专供该厂家生产的某些PLC 产品使用，它主要由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。(www.xing528.com)

7）电源

PLC 配有开关电源，以供内部电路使用。与普通电源相比，PLC 电源的稳定性好、抗干扰能力强，对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值±15%内波动。许多PLC 还向外提供直流24 V 稳压电源，用于对外部传感器供电。

8）其他外部设备

除了上述部件和设备外，PLC 还有许多外部设备，如EPROM 写入器、外存储器、人/机接口装置等。

2. 软件组成与分类

PLC 的软件由系统程序和用户程序组成。

系统程序由PLC 制造厂商设计编写，并存入PLC 的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。

用户程序是用户利用PLC 的编程语言，根据控制要求编制的程序。在PLC 的应用中，最重要的是用PLC 的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。各PLC 型号以及对应的编程软件如下：

1）S7-200 编程软件

STEP 7-Micro/WIN 是西门子S7-200 编程软件。

它们支持对复杂的任务进行简单的图形参数化，并且可以自动测试可用的存储器操作，生成带备注的功能块等。STEP 7-Micro/WIN 可以为各种复杂的自动化解决方案提供正确的向导。

2）S7-200 SMART 编程软件

STEP 7-Micro/WIN SMART 是专门为S7-200 SMART 开发的编程软件，能在Windows XP SP3/Windows 7 上运行，支持LAD、FBD、STL 语言，其安装文件小于100 MB。

3）STEP

STEP 7 V5.5 是西门子S7-300，S7-400，ET200 编程软件。

STEP 7 基本软件是 SIMATIC S7、SIMATIC C7 和SIMATIC WinAC 自动化系统的标准工具。它使用户可以轻松方便地使用这些系统性能。

4）TIA

STEP 7 V11-TIA Portal 是西门子最新的编程软件，支持的PLC 有S7-300，S7-400，S7-1500，S7-1200。

多年来，SIMATIC STEP 7 已经成为编程控制器的通用标准和主要的工程系统。SIMATIC STEP 7 V11 可对模块控制器和基于SIMATIC PC 的控制器进行组态、编程、测试和诊断。该标准现已经集成到TIA Portal 工程组态框架中。