plc 從組成形式上一般分為整體式和模塊式兩種,但在邏輯結(jié)構(gòu)上基本上相同。整體式plc一般由cpu 板、i/o板、顯示面板、內(nèi)存和電源等組成,一般按plc 性能又分為若干型號(hào),并按i/o 點(diǎn)數(shù)分為若干規(guī)格。模塊式plc 一般由cpu 模塊、i/o 模塊、內(nèi)存模塊、電源模塊、底板或機(jī)架等組成。無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的plc ,都屬于總線式的開(kāi)放結(jié)構(gòu),其i/o 能力可根據(jù)用戶(hù)需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。plc 的組成如圖1所示。
圖1 plc 的組成結(jié)構(gòu)
1.微處理器(cpu)
同一般的微機(jī)一樣,cpu是plc的核心,相當(dāng)于人的大腦,是plc的運(yùn)算、控制中心,用來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯、算術(shù)運(yùn)算,并對(duì)整機(jī)進(jìn)行控制。
不同型號(hào)可編程控制器的cpu芯片是不同的,有的采用通用cpu 芯片,如 8031、 8051、8086、80826 等,也有采用廠家自行設(shè)計(jì)的專(zhuān)用 cpu 芯片(如西門(mén)子公司的 s7-200 系列可編程控制器均采用其自行研制的專(zhuān)用芯片),隨著cpu芯片技術(shù)的不斷發(fā)展,可編程控制器所用的cpu芯片也越來(lái)越高檔。
注意: cpu 芯片的性能關(guān)系到可編程控制器處理控制信號(hào)的能力與速度,cpu 位數(shù)越高,系統(tǒng)處理的信息量越大,運(yùn)算速度也越快。
2.存儲(chǔ)器
存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序是由plc的制造廠家編寫(xiě)的,和plc的硬件組成有關(guān),完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、 通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能,提供plc運(yùn)行的平臺(tái)。系統(tǒng)程序關(guān)系到plc的性能,而且在 plc 使用過(guò)程中不會(huì)變動(dòng),所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器rom、prom 或 eprom中,用戶(hù)不能訪問(wèn)和修改。
根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱(chēng)為用戶(hù)程序。用戶(hù)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶(hù)針對(duì)具體控制任務(wù),用規(guī)定的可編程控制器編程語(yǔ)言編寫(xiě)的各種用戶(hù)程序。目前較先進(jìn)的的可編程控制器采用可隨時(shí)讀寫(xiě)的快閃存儲(chǔ)器作為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。快閃存儲(chǔ)器不需后備電池,掉電時(shí)數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。
注意: plc產(chǎn)品手冊(cè)中給出的“存儲(chǔ)器類(lèi)型”和“程序容量”是針對(duì)用戶(hù)程序存儲(chǔ)器而言的。
3.輸入/輸出(i/o)單元
輸入/輸出接口是plc 與外界連接的接口。是cpu與現(xiàn)場(chǎng)i/o裝置或其他外部設(shè)備之間的連接部件。如圖2所示為三菱fx2n型plc外部i/o端口。
輸入接口用來(lái)接收和采集兩種類(lèi)型的輸入信號(hào),一類(lèi)是由按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)等的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)。另一類(lèi)是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器等來(lái)的模擬量輸入信號(hào)。
輸出接口用來(lái)連接被控對(duì)象中各種執(zhí)行元件,如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)等。
圖2 三菱fx2n外部i/o端口
生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)可編程控制器接口的要求是:一要有較好的抗干擾能力,二是能滿(mǎn)足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)信號(hào)的匹配要求。輸入接口中都有濾波電路及耦合隔離電路,具有抗干擾及產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的作用。各類(lèi)輸出接口中也都具有光電耦合電路。
特別需要指出的是,輸出接口本身不帶電源。在考慮外驅(qū)動(dòng)電源時(shí),還需考慮輸出器件的類(lèi)型。繼電器式的輸出接口可用交直流兩種電源,但通、斷頻率低;晶體管式的輸出接口有較高的通、斷頻率,但只適用于直流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合;可控硅型的輸出接口僅適用于交流驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。
4.電源
電源部件用來(lái)將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供plc的cpu、存儲(chǔ)器、i/o接口等電子電路工作所需要的直流電源,使plc能正常工作。
plc的電源部件有很好的穩(wěn)壓措施,因此對(duì)外部電源的要求不高。plc的供電電源一般是市電,也有用直流24v電源供電的。
一般情況下,plc還為用戶(hù)提供24v直流電源作為輸入電源或負(fù)載電源。
注意:為防止因外部電源發(fā)生故障,造成plc內(nèi)部重要數(shù)據(jù)丟失,故一般備有后備電源。
5. 編程器
編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能圖形編程器兩種,主要用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控plc及plc所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是plc開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件。
除了以上所述的部件和設(shè)備外,plc還有許多外部設(shè)備,如eprom寫(xiě)入器、外存儲(chǔ)器、 人/機(jī)接口裝置等,用戶(hù)可以根據(jù)需要進(jìn)行選用,以滿(mǎn)足控制系統(tǒng)要求。