国产PLC产品介绍及CPU作用详解

可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计。它采用一种可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。可编程序控制器具有可靠性高、抗干扰能力强、功能强大灵活、易学易用、体积小、重量轻、价格适中的特点。

20世纪80年代初，可编程序控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程序控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程序控制器已步入成熟阶段。2000年以后，我国工业领域对PLC的应用也近于普及，并且涌现了众多PLC生产厂家，国产PLC产品也占有了一定的市场份额。目前常见PLC品牌有：进口西门子、三菱、欧姆龙、施耐德等产品系列，国产有台达、信捷、正航、海为等产品。

PLC实质上是一种专用于工业控制的计算机系统，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成如图4-1所示。

图4-1 PLC的典型电路结构图

PLC采用典型的计算机结构，单元电路包括CPU、RAM、ROM和输入、输出接口电路等，内部采用总线结构进行数据指令的传输。如果把PLC整体电路看作是一个中间处理器或转换器的话，它根据编程者的意图，将各种输入变量（各种输入的开关量信号等）转变为输出变量（各种开关量信号等），从而实施对输出设备的控制。

结合图4-1简介各部分的作用：

1）CPU：PLC的核心器件为CPU，是中央处理器的简称，起着神经中枢的作用。PLC中所用CPU多为微控制器，又称为单元机，功能与结构日益完善，将中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要微型机部件，集成在一块芯片上。由于PLC功能的特殊性，在微控制器之外另外扩展了大容量存储器和相应的输入、输出接口电路。

CPU所完成的任务：A.将输入信号送入存储器存储起来；B.按存放的先后顺序取出用户指令，进行编译；C.完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端；响应各种外围设备（编程器、打印机等）的请求。(www.xing528.com)

2）存储器：存储器用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他信息。用于存放各种暂存数据、中间结果及用户程序；一类为RAM，可以随时由CPU对其进行读出与写入；一类为ROM，CPU只能读取而不能写入。用来存放监控程序及系统内部数据，这些程序及数据已由PLC厂家在出厂时固化在ROM芯片中，不能为用户更改。

3）输入、输出接口电路：PLC通过输入接口电路将开关、按钮等输入信号转换成CPU能接收和处理的电压（或频率）信号，输出接口是将CPU输出的电压信号（弱电）转换为触点信号（或其他形式的输出信号），供外部控制回路取用。输入、输出接口电路起到PLC和外围设备之间信号传递的作用。为减小电磁干扰，提高抗干扰性能，输入、输出接口电路常采用光耦合电路。

4）I/O扩展接口：I/O扩展接口的作用有两个：A.若主机（带有CPU）单元的I/O点数不够用，再增上一台主机或换用一台I/O点数多的主机，在成本上核算不够经济，则通过I/O扩展接口电缆与扩展单元相连，以扩展输入或输出I/O接口；B.PLC主机的输入/输出电路，只能传输数字开关量信号（指定端口可传输高速脉冲信号），但不能传输模拟信号，若需采集和传输模拟信号，则应加装A-D、D-A模块或专用模块如温度检测模块等，也通过I/O扩展接口与主机相连。

5）电源：PLC的电源供给是取自交流220V市电，经内部整流、滤波后变为300V左右直流电，加至开关电源电路，开关电源电路输出24V、5V两路直流电压，供CPU、存储器、输入、输出接口电路。

6）编程器连接口：利用编程工具（如笔记本电脑），可以输入、检查、修改和调试用户程序，还可以监视PLC的工作状态。只需通过一根编程电缆与PLC主机连接即可。另外，图形监视器（文本屏、触摸屏等）也经编程连接口与PLC相连。

通过对PLC内部电路构造的了解，我们知道PLC是一个具有微型计算机结构的智能化控制器，是软、硬件电路密切结合的一种电子产品。对相关故障的检修，重点虽然是硬件电子电路，但仍需注意其智能化的控制特点，有时要结合其控制方式进行有效的检修和性能试验。

PLC整机电路，通常由3块电路板组成，一块为电源电路板，是输入AC220V输出DC24V（有的机型同时输出＋5V）的开关电源电路；一块为集成CPU、存储器等相关电路的CPU主板，第3块为信号输入/输出信号接口电路，包含光耦合器输入电路、继电器输出电路等的驱动板。PLC开关电源的故障率占到总故障率的60％以上，修理难度也较小。驱动板故障占到30％以上，修理难度一般。CPU主板的故障率在10％以下，修理难度较大。CPC主板电路损坏时，如无相关电路资料，一般都采用更换主板修复的方法。