PLC组成与主要产品分析

1.PLC 的组成

PLC 系统包括硬件系统和软件系统。PLC 的硬件系统与计算机控制系统的组成十分相似，也具有中央处理器(CPU)、输入/输出(I/O)接口、电源、存储器、编程器、通信及扩展接口，如图1－1所示。

图1-1　PLC 的硬件系统

1)中央处理器CPU

中央处理器CPU 是系统运算、控制的中心。作为PLC 的核心，CPU 的功能主要包括以下几个方面:CPU 接收从编程器或计算机输入的程序和数据，并送入用户程序存储器中存储；监视电源、PLC 内部各个单元电路的工作状态；诊断编程过程中的语法错误，对用户程序进行编译；在PLC 进入运行状态后，从用户程序存储器中逐条读取指令，并分析、执行该指令；采集由现场输入装置送来的数据，并存入指定的寄存器中；按程序进行处理，根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出状态或数据寄存器的内容；根据输出状态或数据寄存器的有关内容，将结果送到输出接口；响应中断和各种外围设备(如编程器、打印机等)的任务处理请求。

2)存储器

存储器是可编程控制器存放系统程序、用户程序及运算数据的单元，分为系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器。系统程序存储器用来存放由PLC 生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM 中，用户不能更改。系统程序由三部分组成:系统管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块及系统调用。用户程序存储器专门提供给用户存放程序和数据。数据存储器中存放用户程序中所使用器件的状态和数值等。PLC 产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户程序存储器而言的。

PLC 使用的存储器类型:

(1)随机存取存储器(RAM):可读可写，易失性，工作速度高，价格便宜，改写方便，存放运行时的用户程序和数据。

(2)只读存储器(ROM):只读不能写，非易失性的，保存系统程序。

(3)可电擦除可编程的只读存储器(EEPROM):非易失性的，可读可写，用来保存用户程序和需长期保存的重要数据。(www.xing528.com)

3)输入/输出模块

PLC 的输入/输出模块是联系外部现场设备和CPU 的桥梁。数字量输入模块作用是接收各种外部控制信号，如按钮、选择开关、数字拨码开关、接近开关、光电开关、限位开关、压力继电器等送来的开关量输入信号。模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机、各种传感器提供的连续变化的模拟量电压、电流信号或者直接接收热电阻、热电偶提供的温度信号。输出模块的作用是根据PLC 运算结果驱动外部执行机构。数字量输出模块用来控制接触器、电磁铁、指示灯、电磁阀、数字显示装置、报警装置等输出设备。模拟量输出模块的作用是把现场连续变化的模拟量标准电压或电流信号转换成适合可编程控制器内部处理的二进制数字信号，用来控制调节阀、变频器等执行装置。

4)电源模块

PLC 的电源模块将交流电源转换成供CPU、存储器、输入输出模块等所需的直流电源，是整个PLC 的能源供给中心。PLC 一般使用AC 220 V 电源或DC 24 V 电源。内部的开关电源为各模块提供不同电压等级的直流电源。小型PLC 可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC 24 V 电源，驱动PLC 负载的直流电源一般由用户提供。

5)编程器

编程器是PLC 的重要组成部分，可将用户编写的程序写到PLC 的用户程序存储区。因此，它的主要任务是输入、修改和调试程序，并可监视程序的执行过程。编程器分为电脑编程器和简易编程器。

6)通信及扩展接口

通信接口是PLC 与网络、编程器、计算机及其他设备进行数据交换的接口。扩展接口用来增加PLC 的功能模块。

PLC 的软件系统是指PLC 工作所使用的各种程序的集合，它包括系统软件和应用软件两大部分。系统软件决定了PLC 的基本功能，应用软件则规定了PLC 的具体工作。

2.PLC 的主要产品

目前，全球PLC 产品生产厂家有200 多家，比较著名的有美国的AB、通用(GE)；日本的三菱(MITSBISHI)、欧姆龙(OMRON)、富士电机(FUJI)、松下电工；德国的西门子(SIEMENS)；法国的 TE ( Telemecanique)、施耐德 ( SCHNEIDER)；韩国的三星(SUMSUNG)与LG 等。

我国PLC 产品研制、生产和应用发展也很快。20 世纪70年代末和80年代初，我国引进了不少国外的PLC 成套设备。此后，在传统设备改造和新设备设计中，PLC 的应用逐年增多，并取得显著的经济效益。我国从20 世纪90年代开始生产PLC，也拥有较多的PLC，如台湾永宏、台达、深圳汇川、无锡信捷等。目前市场占有率最高的PLC 生产厂家主要有日本三菱、德国西门子。