FX1S-20MT-001

1. 中央處理器

中央處理器(CPU)由控制器、運算器和寄存器組成并集成在一個芯片內。CPU通過數據總線總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。

小型PLC的CPU采用8位或16位微處理器或單片機，如8031、M68000等，這類芯片價格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微處理器或單片機，如8086、96 系列單片機等，這類芯片主要特點是集成度高、運算速度快且可靠性高；而大型PLC則需采用高速位片式微處理器。 　CPU按照PLC內系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務。 　

2. 存儲器

PLC內的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數據等。 　1)系統(tǒng)程序存儲器 　PLC系統(tǒng)程序決定了PLC的基本功能，該部分程序由PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲器中，主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調用等部分。

系統(tǒng)管理程序主要控制PLC的運行，使PLC按正確的次序工作；用戶指令解釋程序將PLC的用戶指令轉換為機器語言指令，傳輸到CPU內執(zhí)行；功能程序與系統(tǒng)程序調用則負責調用不同的功能子程序及其管理程序。

系統(tǒng)程序屬于需長期保存的重要數據，所以其存儲器采用ROM或EPROM。ROM是只讀存儲器，該存儲器只能讀出內容，不能寫入內容，ROM具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲的內容。

EPEROM為可電擦除只讀存儲器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內容，可電擦除可編程只讀存儲器還有E2PROM、FLASH等。

2)用戶程序存儲器

用戶程序存儲器用于存放用戶載入的PLC應用程序，載入初期的用戶程序因需修改與調試，所以稱為用戶調試程序，存放在可以隨機讀寫操作的隨機存取存儲器RAM內以方便用戶修改與調試。 　通過修改與調試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調試，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到EPROM內長期使用。

3)數據存儲器

PLC運行過程中需生成或調用中間結果數據(如輸入/輸出元件的狀態(tài)數據、定時器、計數器的預置值和當前值等)和組態(tài)數據(如輸入輸出組態(tài)、設置輸入濾波、脈沖捕捉、輸出表配置、定義存儲區(qū)保持范圍、模擬電位器設置、高速計數器配置、高速脈沖輸出配置、通信組態(tài)等)，這類數據存放在工作數據存儲器中，由于工作數據與組態(tài)數據不斷變化，且不需要長期保存，所以采用隨機存取存儲器RAM。 　RAM是一種高密度、低功耗的半導體存儲器，可用鋰電池作為備用電源，一旦斷電就可通過鋰電池供電，保持RAM中的內容。

3. 接口

輸入輸出接口是PLC與工業(yè)現場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負載。 　現場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號，如限位開關、操作按鈕、選擇開關以及其他一些傳感器輸出的開關量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號轉換成現場需要的強電信號輸出，以驅動電磁閥、接觸器等被控設備的執(zhí)行元件。

1)輸入接口 　

輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉換開關、行程開關、繼電器觸頭等開關量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。

以圖2所示的直流輸入接口電路為例，R1是限流與分壓電阻，R2與C構成濾波電路，濾波后的輸入信號經光耦合器T與內部電路耦合。當輸入端的按鈕SB接通時，光耦合器T導通，直流輸入信號被轉換成PLC能處理的5V標準信號電平(簡稱TTL)，同時LED輸入指示燈亮，表示信號接通。微電腦輸入接口電路一般由寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路組成，這些電路集成在一個芯片上。交流輸入與交直流輸入接口電路與直流輸入接口電路類似。

濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動，光電耦合電路可防止現場的強電干擾進入PLC。由于輸入電信號與PLC內部電路之間采用光信號耦合，所以兩者在電氣上完全隔離，使輸入接口具有抗干擾能力?，F場的輸入信號通過光電耦合后轉換為5V的TTL送入輸入數據寄存器，再經數據總線傳送給CPU。

2)輸出接口 　

輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調節(jié)閥(模擬量)、調速裝置(模擬量)、指示燈、數字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進行抗干擾電隔離。

微電腦輸出接口電路一般由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過數據總線將輸出信號送到輸出數據寄存器中，功率放大電路是為了適應工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號放大。

3)其它接口 　

若主機單元的I/O數量不夠用，可通過I/O擴展接口電纜與I/O擴展單元(不帶CPU)相接進行擴充。 PLC還常配置連接各種外圍設備的接口，可通過電纜實現串行通信、EPROM寫入等功能。

4. 編程器

編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示PLC狀態(tài)、內部器件及系統(tǒng)的參數等。 　編程器有簡易編程器和圖形編程器兩種。簡易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進行聯(lián)機編程，適合小型PLC的編程及現場調試。圖形編程器既可用語句形式編程，又可用梯形圖編程，同時還能進行脫機編程。 　目前PLC制造廠家大都開發(fā)了計算機輔助PLC編程支持軟件，當個人計算機安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進行用戶程序的編輯、修改，并通過個人計算機和PLC之間的通信接口實現用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運行狀態(tài)等。

5. 電源

PLC的電源將外部供給的交流電轉換成供CPU、存儲器等所需的直流電，是整個PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強的開關穩(wěn)壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。 　fx 2n= 濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動，光電耦合電路可防止現場的強電干擾進入PLC。由于輸入電信號與PLC內部電路之間采用光信號耦合，所以兩者在電氣上完全隔離，使輸入接口具有抗干擾能力?，F場的輸入信號通過光電耦合后轉換為5V的TTL送入輸入數據寄存器，再經數據總線傳送給CPU。 　2)輸出接口 　輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調節(jié)閥(模擬量)、調速裝置(模擬量)、指示燈、數字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進行抗干擾電隔離。 　微電腦輸出接口電路一般由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過數據總線將輸出信號送到輸出數據寄存器中，功率放大電路是為了適應工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號放大。 　3)其它接口 　若主機單元的I/O數量不夠用，可通過I/O擴展接口

PLC基本組成包括中央處理器(CPU)、存儲器、輸入/輸出接口(縮寫為I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設備接口、擴展接口等)、外部設備編程器及電源模塊組成，見圖1。PLC內部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數據總線連接，外部則根據實際控制對象配置相應設備與控制裝置構成PLC控制系統(tǒng)。