简单来说，PLC是用内部微处理器来替代继电器、定时器和计数器的设备，PLC内部结构如图1-6所示。
图1-6 PLC内部结构图
1.中央处理单元
PLC的中央处理单元如同人类的大脑，其内部是由中央处理器（CPU）和存储器（Memory）构成。
（1）中央处理器（CPU）
中央处理器由控制电路、运算器和寄存器构成，这些电路都集成在一块芯片上，通过PLC内部的地址总线、数据总线和控制总线与存储器单元、输入输出接口电路连接。它接收并存储从上位机输入的用户程序及数据，并存入随机存储器（RAM）中。当PLC程序运行的同时检查电源、存储器、I／O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误，CPU以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I／O映像区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，将按指令执行的结果送入I／O映像区的数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I／O映像区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置上，如此循环运行，直到停止运行。
（2）存储器（Memory）
存储器是具有记忆功能的半导体电路，其作用是存放系统程序、用户程序、参数设置和其他一些需要存储的信息。其中系统程序是用来控制和完成PLC各种功能的程序，这些程序是由PLC制造厂家在生产PLC时固化到只读存储器（ROM）中的。而用户程序存储器是用来存储工程技术人员编写、下传写入到PLC的用户程序的RAM，他们可以根据现场需要，通过上位机编程软件，实时地对用户程序及数据进行修改。
PLC存储器分为ROM和RAM两种。
1）只读存储器。ROM中的内容是由PLC制造厂家写入的系统程序，无论PLC上电和断电时均不能人为修改。系统程序一般包括以下几个部分：
①检查程序：PLC上电后，首先要检查PLC内部各硬件是否正常工作，并将检查结果通过PLC面板指示灯反馈给现场人员。
②编译程序：用户通过上位机编程软件编写的用户程序是无法被PLC识别的，需要通过编译程序使用户程序变成PLC可以接受的程序。
③监控程序：相当于总控程序。根据用户的需要调用相应的内部程序，例如若用手持编程器选择PROGRAM编程工作方式，则总控程序就调用“键盘输入处理程序”，将用户键入的程序送到RAM中；若选择RUN运行工作方式，则总控程序将启动程序。
2）随机存储器。RAM是可读可写存储器，读取数据时不会破坏RAM内的数据；向RAM中写入数据时，写入的数据会覆盖原有数据。为了防止PLC掉电后RAM中的数据丢失，多数PLC使用专用电池给RAM单独供电。RAM中存储的数据一般包括以下几部分：(www.xing528.com)
①用户程序区域：在PLC通电状态下运行和保存经过编译的用户程序。
②参数区域：参数区域存储的是上位机编程软件对于用户程序运行时的各种设定。
③I／O存储器区域：不同型号PLC的I／O存储器区域容量是不同的，一般分为输入、输出继电器，掉电保持继电器，内部辅助继电器，定时器、计数器和数据存储器。RAM的容量直接反映了用户程序的最大容量指标。
2.电源单元
电源单元的作用是为PLC中的CPU、存储器等电子电路供电。一般PLC供电电源分为交流供电和直流供电两种。其中交流型供电PLC需要将交流110～220V，50～60Hz （±10％波动）供电转换成PLC内部电子元器件所需要的直流电，这样PLC就可以接入到一般城市电网。直流型供电PLC的供电范围是直流24V（±10％波动）。目前大多数PLC的电源单元采用开关稳压电源供电，用锂电池作为停电时的后备电池。
3.输入／输出单元
PLC通过输入单元接收外部控制信号，经过内部程序运算，再经由输出单元送出控制信号，以驱动现场设备。
（1）输入单元电路
输入电路采用光耦合电路与现场输入信号相连接，其目的是防止现场强电干扰进入PLC，光耦合电路关键器件是光耦合器，一般由发光二极管和光敏晶体管构成。
光耦合器的信号传感原理是在光耦合器的输入端加上变化电信号，发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号，光敏晶体管在光信号照射下导通。为了满足NPN和PNP型输出传感器的连接需要，PLC输入端的光耦合器均为双向光耦合，具体电路图如图1-7所示。经过光耦合器，外部的输入信号将被输入到输入数据寄存器，再通过数据总线传送给CPU以便程序处理。
图1-7 PLC输入光耦合器电路原理图
（2）输出单元电路
输出电路一般由输出接口电路和功率放大电路构成。输出接口电路由输出寄存器、选通电路和中断请求电路构成。CPU通过数据总线将输出信号传送到输出寄存器中。功率放大电路将输出信号放大，通过PLC输出端的继电器或者晶闸管来控制负载的通断。
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