PLC的硬件結(jié)構(gòu)
 

PLC一般由四大部分組成：CPU、存儲器、I/O系統(tǒng)以及其它可選部件。前三大部分是PLC完成各種控制任務(wù)所必需的，一般稱為PLC的基本組成部分。其它可選部件包括編程器、外存儲器、仿真I/O、通訊接口、擴展接口以及測試設(shè)備等，主要用于系統(tǒng)的編程組態(tài)、程序存儲、通訊聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)測試等。

一、CPU

CPU是PLC的核心部件。應(yīng)該注意的是：在PLC中，CPU的概念與普通微型計算機的CPU有很大的不同。在PLC中，CPU指的不是一塊集成電路，而是一個模板，其上不僅包括CPU芯片，還有RAM和ROM或者EPROM。而且，在中大型PLC中，CPU模板中一般有兩塊CPU芯片，一片用作字處理器（主處理器），用于字節(jié)指令的處理，并實現(xiàn)各種控制作用；另一片用作字處理器（輔助處理器），用于實現(xiàn)位訊息的高速處理。

二、數(shù)字I/O接口

用作CPU模板與外部開關(guān)量訊號之間的接口。它完成諸如電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/并型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及對外提供一定的驅(qū)動能力等工作。數(shù)字I/O訊號常來自按鈕、開關(guān)和繼電器觸點等實際開關(guān)量，以及其它外設(shè)或受控對象送來的數(shù)字量。

三、模擬I/O接口

其輸入部分主要完成阻抗匹配、訊號放大、訊號濾波、I/V變換、V/F變換或者A/D變換等工作，以便將來自受控對象的仿真量轉(zhuǎn)換成PLC能夠處理的數(shù)字量。其輸出部分主要實現(xiàn)阻抗匹配、功率放大、波形校正等功能。在一些場合下，仿真訊號也需要與現(xiàn)場電氣隔離。但仿真訊號的隔離比數(shù)字訊號要復(fù)雜得多。用于數(shù)字訊號的光電隔離因線性度較差而不能用來隔離仿真訊號，因此仿真訊號常常采用成本較高的隔離放大器來實現(xiàn)電氣隔離。

四、特殊功能模板

特殊功能模板一般都自帶CPU和系統(tǒng)軟件，與PLC CPU模板并行工作，并通過PLC系統(tǒng)總線與CPU模板接口。常見的特殊功能模板包括：高速計數(shù)板（能滿足100KHz以上的計數(shù)或定時要求）、具有快速PID調(diào)節(jié)器的死循環(huán)控制模板、通訊模板等。

五、電源

PLC中的電源一般有三類：

1、+5V、±15V直流電源：供PLC中TTL芯片和集成運放使用；

2、供輸出接口使用的高壓大電流的功率電源；

3、鋰電池及其充電電源。

考慮到系統(tǒng)的可靠性以及光電隔離器的使用，不同類型的電源其地線也不同。

目前PLC的發(fā)展非常迅速，型號眾多，各種特殊功能模板不斷涌現(xiàn)。通常根據(jù)其I/O點的數(shù)量將PLC分為三大類：

• 小型機：256點以下（無模擬量）；

• 中型機：256 ~ 2048點（64 ~ 128路模擬量）；

• 大型機：2048點以上（128 ~ 512路模擬量）。

具體實現(xiàn)時，通常采用模板式結(jié)構(gòu)，以便用戶根據(jù)實際應(yīng)用需求進行配置。但一些小型機常制作成一體機，其配置固定，主要供定型成套設(shè)備使用；而一些大型機一般在電源、或者CPU，甚至兩者都作了熱備份。