了解PLC基本结构及功能

各种PLC的组成结构基本相同。主要由CPU、电源、存储器和输入/输出接口电路等组成。小型PLC将CPU、电源和数字量输入/输出接口等集成为一个整体模块，其结构如图1-3所示。

图1-3 PLC的基本结构

1.中央处理单元（CPU）

中央处理器单元（CPU）是PLC的核心部件，一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入/输出接口、通信接口以及扩展接口相连。它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。

2.存储器

PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放PLC厂家编写的系统程序，以及开机自检、程序解释等功能，用户不能访问和修改，一般固化在只读存储器ROM中；用户存储器用于存放PLC的用户程序，设计和调试时需要不断修改，一般存放在读写存储器RAM中；当用户调试好的程序需要长期使用时，也可选择将其写入可电擦除的E²PROM存储卡中，实现长期保存。

3.输入/输出接口（I/O）单元

PLC的输入/输出接口单元是CPU与外部设备连接的桥梁，通过I/O接口，PLC可实现对工业设备或生产过程的参数检测和过程控制。输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号送入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈、电磁阀和指示灯等外部电器的通、断电。PLC的输入/输出接口电路一般采用光电耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。

1）输入接口电路

PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路的延迟时间比较短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于在油雾、粉尘等恶劣环境下使用。

直流输入电路如图1-4所示，图中只画出了一路直流输入电路，方框内为PLC输入内部电路，方框外为外部信号输入电路。当外部开关接通时，输入信号为“1”，直流24V经限流电阻、RC滤波电路和光电耦合电路后送给PLC内部。

交流输入电路与直流输入电路类似，外接的输入电源为220V交流电源。

2）输出接口电路

输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。(www.xing528.com)

继电器输出的优点是电压范围宽，导通压降小，价格便宜，既可以控制直流负载，也可以控制交流负载；缺点是触点寿命短，转换频率低。

晶体管输出的优点是寿命长、无噪声、可靠性高，转换频率快，可驱动直流负载；缺点是过载能力较差。

晶闸管输出的优点是寿命长、无噪声、可靠性高，可驱动交流负载；缺点是过载能力较差。

继电器输出电路如图1-5所示，图中只画出了一路继电器输出电路，方框内为PLC输出接口内部电路，方框外为外部负载控制电路。当输出为“1”时，接通内部继电器线圈，触点闭合，从而控制外部电路导通，负载开始动作。

图1-4 直流输入电路

图1-5 继电器输出电路

晶体管输出型、晶闸管输出型和继电器输出型的输出电路类似，只是用晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。

4.扩展接口和通信接口

PLC的扩展接口的作用是将扩展模块和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，控制功能更为丰富，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机以及其他的PLC或者计算机相连，从而实现“人-机”或“机-机”之间的对话。

5.电源

PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V和24V直流电源，使PLC能正常工作。