PLC的結構及各部分的作用

PLC的結構及各部分的作用-PLC的結構及各部分的作用：
PLC的類型繁多，功能和指令系統也不盡相同，但結構與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入/輸出接口、電源擴展器接口和外部設備接口等幾個主要部分組成。PLC的硬件系統結構如下圖所示：

1、主機：
主機部分包括中央處理器（CPU）、系統程序存儲器和用戶程序及數據存儲器。CPU是PLC的核心，它用以運行用戶程序、監控輸入/輸出接口狀態、作出邏輯判斷和進行數據處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規定的各種操作，將結果送到輸出端，并響應外部設備（如電腦、打印機等）的請求以及進行各種內部判斷等。PLC的內部存儲器有兩類，一類是系統程序存儲器，主要存放系統管理和監控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數據存儲器，主要存放用戶編制的應用程序及各種暫存數據和中間結果。
2、輸入/輸出（I/O）接口
I/O接口是PLC與輸入/輸出設備連接的部件。輸入接口接受輸入設備（如按鈕、傳感器、觸點、行程開關等）的控制信號。輸出接口是將主機經處理后的結果通過功放電路去驅動輸出設備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點數即輸入/輸出端子數是PLC的一項主要技術指標，通常小型機有幾十個點，中型機有幾百個點，大型機將超過千點。
3、電源
圖中電源是指為CPU、存儲器、I/O接口等內部電子電路工作所配置的直流開關穩壓電源，通常也為輸入設備提供直流電源。
4、編程
編程是PLC利用外部設備，用戶可用以輸入、檢查、修改、調試程序或監示PLC的工作情況。通過專用的PC/PPI電纜線將PLC與電腦聯接，并利用專用的編程軟件進行電腦編程和監控。
5、輸入/輸出擴展單元
I/O擴展接口用于將擴充外部輸入/輸出端子數的擴展單元與基本單元（即主機）連接在一起。
6、外部設備接口
此接口可將打印機、條碼掃描儀,變頻器等外部設備與主機相聯，以完成相應的操作。
實驗裝置提供的主機型號是西門子S7-200系列的CPU226(AC/DC/RELAY)。輸入點數為24，輸出點數為16。

二、PLC的工作原理：
PLC是采用“順序掃描，不斷循環”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執行用戶程序，直至程序結束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態的刷新等工作。
PLC的掃描一個周期必經輸入采樣、程序執行和輸出刷新三個階段。
PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序將所有暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態或輸入數據讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態寄存器中，即刷新輸入。隨即關閉輸入端口，進入程序執行階段。
PLC在程序執行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執行每條指令，經相應的運算和處理后，其結果再寫入輸出狀態寄存器中，輸出狀態寄存器中所有的內容隨著程序的執行而改變。
輸出刷新階段：當所有指令執行完畢，輸出狀態寄存器的通斷狀態在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅動相應輸出設備工作。
三、PLC的程序編制：
編程元件
PLC是采用軟件編制程序來實現控制要求的。編程時要使用到各種編程元件，它們可提供無數個動合和動斷觸點。編程元件是指輸入映像寄存器、輸出映像寄存器、位存儲器、定時器、計數器、通用寄存器、數據寄存器及特殊功能存儲器等。
PLC內部這些存儲器的作用和繼電接觸控制系統中使用的繼電器十分相似，也有“線圈”與“觸點”，但它們不是“硬”繼電器，而是PLC存儲器的存儲單元。當寫入該單元的邏輯狀態為“1”時，則表示相應繼電器線圈得電，其動合觸點閉合，動斷觸點斷開。所以，內部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。
S7-200CPU224、CPU226部分編程元件的編號范圍與功能說明如下表所示

元件名稱	代表字母	編號范圍	功  能  說  明
輸入寄存器	I	I0.0～I1.5共14點	接受外部輸入設備的信號
輸出寄存器	Q	Q0.0～Q1.1共10點	輸出程序執行結果并驅動外部設備
位存儲器	M	M0.0～M31.7	在程序內部使用，不能提供外部輸出
定時器	256(T0～t255)	T0,T64	保持型通電延時1ms
		T1～T4,T65～T68	保持型通電延時10ms
		T5～T31,T69～T95	保持型通電延時100ms
		T32,T96	ON/OFF延時,1ms
		T33～T36,T97～T100	ON/OFF延時,10ms
		T37～T63,T101～T255	ON/OFF延時,100ms
計數器	C	C0～C255	加法計數器，觸點在程序內部使用
高速計數器	HC	HC0～HC5	用來累計比CPU掃描速率更快的事件
順序控制繼電器	S	S0.0～S31.7	提供控制程序的邏輯分段
變量存儲器	V	VB0.0～VB5119.7	數據處理用的數值存儲元件
局部存儲器	L	LB0.0～LB63.7	使用臨時的寄存器，作為暫時存儲器
特殊存儲器	SM	SM0.0～SM549.7	CPU與用戶之間交換信息
特殊存儲器	SM(只讀)	SM0.0～SM29.7	接受外部信號
累加寄存器	AC	AC0～AC3	用來存放計算的中間值