一文詳解PLC內部結構

PLC由CPU、電源、輸入電路、輸出電路、存儲器和通信接口電路幾大部分組成如圖所示。

PLC內部結構

一、CPU

PLC的CPU實際上就是中央處理器，能夠進行各種數據的運算和處理，將各種輸入信號轉化輸入寄存器，然后進行邏輯的運算、計時、計數、算數運算、數據的處理和傳送、通信聯網以及各種操作，對編制的程序進行編譯、執(zhí)行命令，把結果傳送到輸出端，去響應各種外部設備。

二、存儲器

PLC系統中的存儲器主要用于存放系統程序、用戶程序和工作狀態(tài)數據。PLC的存儲器包括系統程序存儲器和用戶存儲器。

1. 系統程序存儲器（ROM）

系統程序存儲器（ROM）用以存儲系統管理程序、監(jiān)控程序和系統內部數據，PLC出廠前已將其固化在只讀存儲器ROM或者PROM中，用戶不能更改。

2. 用戶存儲器（RAM）

RAM包括用戶程序存儲器（程序區(qū)）和數據存儲器（數據區(qū)）兩部分。

RAM存儲各種暫存數據、中間結果和用戶程序。這類存儲器一般有低功率的CMOS-RAM構成，其中的存儲內容可以讀出并修改。掉電后存儲內容丟失，一般由鋰電池保持。也就是說用戶存儲器用來存放用戶針對具體控制任務，采用PLC編程語言編寫的各種程序。用戶存儲器根據所選擇的存儲器的類型不同（可以是RAM、EPROM和EEPROM存儲器），用戶可以對程序進行修改和增減。用戶數據存儲器可以用來存放用戶所使用的器件的ON/OFF狀態(tài)和數據等，用戶存存儲器的大小關系到用戶程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標。

PLC為了便于讀出、寫入和修改，用戶程序一般存儲在CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池保持電源的持續(xù)供應，以保證掉電后程序不會丟失。

存放在RAM中的工作數據是PLC運行過程中經常變化和經常存取得一些數據，用來適應隨機存取的需求，在PLC的工作數據存儲器中，設有存入輸入輸出繼電器、輔助繼電器、計數器、定時器等邏輯數據存儲區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是有用戶程序的初始值設置和運行情況而確定的。根據需求，部分數據在掉電時用備用電池維持現有狀態(tài)，這部分在掉電時可保存數據的存儲區(qū)稱為保持數據區(qū)。

三、開關量的輸入輸出接口（I/O）

開關量的輸入輸出接口是與工業(yè)生產現場控制電器相連接的接口。

開關量的輸入輸出接口采用光電隔離和RC濾波，實現了PLC內部電路和外部電路的電氣隔離，并減小了電磁干擾，同時滿足工業(yè)現場的各類信號的匹配需求。例如，開關量輸入接口電路采用光電耦合電路，將限位開關、手動開關、編碼器等現場輸入設備的控制信號轉換成CPU所能接受和處理的數字信號。

1. 輸入接口

輸入接口是用來接受、采集外部的輸入信號，并將這些信號轉換成CPU可接受的內部信息。

輸入接口電路可采集的信號有三大類，包括有源開關、無源開關和模擬量信號。按鈕，接觸器觸點和行程開關等都是無源開關，而接近開關、晶體管開關電路等屬于有源開關，而模擬量信號則是電位器、測速發(fā)電機和各類變送器所產生的信號。

2. 輸出接口

輸出接口電路是PLC與外部負載之間的一個橋梁，能夠將PLC向外輸出信號轉化成可以驅動外部電路的控制信號，以便控制如接觸器線圈等電器的通斷電。

開關量輸出電路包括繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種輸出形式。

繼電器輸出響應慢，帶負載能力大，每個口輸出的最大電流為2A,可以接直流或者交流負載。

晶體管輸出響應快，帶負載能力小，每個口輸出的電流在幾十毫安，可連接直流負載，等效電路如圖：

四、電源模塊

PLC的電源模塊可以將外部的輸入電源經過處理后，轉化成PLC的CPU、存儲器、輸入輸出接口等內部電路工作所需要的直流電源。許多PLC的直流電源采用直流穩(wěn)壓開關電源，不僅可以提供多種獨立的電壓供內部使用，而且還可以為外部輸入（如傳感器）提供電源，PLC根據型號不同，有的采用單項交流電源，一般為220v，有的采用直流電源，一般為24V。

審核編輯：湯梓紅