根据现场执行部件的不同需要，输出接口的功率放大环节又分为继电器型、双向硅型和晶体管型三种型式。继电器容量大，交直流通用，响应时间为毫秒级；可控硅只能带交流负载，响应时间为微秒级；晶体管只能带直流负载，响应速度快，为纳秒级。半导体器件的寿命可以说是的，而新型继电器的寿命也可达1010次。

（4）编程设备

编程设备是可编程序控制器系统中重要的外围设备，利用它可以输入、检查、修改、调试用户程序，也可以在线监视PLC的工作情况。

编程器可分为简易编程器和图形编程器两种。图形编程器可直接输入梯形图程序，操作方便，功能强，且可脱机编程，有液晶显示（GPC）的便携式和阴极射线（CRT）式两种，价格一般较高；简易编程器价格低，但功能较少，一般需将梯形图变为指令编码的形式输入，通常需联机工作。

目前，很多PLC都可以利用微型计算机作为编程工具，这时应配上相应的编程软件及接口。由于微机的强大功能，使PLC的编程和调试更为方便。

（5）电源

电源部件用来将外部供电电源转换成供PLC的CPU、存储器、I/O接口等电子电路工作所需要的直流电源，使PLC能正常工作。它既可以使外挂的，也可以是内置的。

PLC的电源部件有很好的稳压措施，因此对外部电源的要求不高。直流24V供电的机型，允许电压为16～32V；交流供电的机型，允许电压为85～264V，频率为47～53Hz。

一般情况下，交流供电的PLC还为用户提供24V直流电源作为输入电源或负载电源。

1.2.2 PLC的输入/输出单元

输入/输出单元分为开关量输入/输出单元和特殊功能输入/输出单元两部分。特殊功能包括模拟量控制、温度控制、**定位和速度控制等。1.开关量输入/输出单元

该单元用来接收和采集现场设备的输入信号，包括由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开关量输入信号和用来向各执行机构进行输出的控制信号，包括向接触器、电磁阀、指示灯和开关等输出的数字量输出信号。它们有能直接接受和输出交流电压（110V或220V）信号的交流输入/输出单元、直流电压（24V、12V或5V TTL电平）信号的直流输入/输出单元。采用光电耦合器或隔离脉冲变压器将来自现场的输入信号或驱动现场设备的输出信号与CPU隔离，以防止外来干扰引起的误动作或故障。

（1）开关量输入单元

直流输入单元外接直流电源，其电路如图1-42所示。有的输入单元内部提供24V直流电源，称作无源式输入单元，用户只需将开关接在输入端子和公共端子之间即可。

（2）开关量输出单元

① 晶体管输出单元。输出电路采用三极管作为开关器件，如图1-44所示。晶体管开关量量输出单元为无触点输出，使用寿命长，响应速度快。

② 继电器输出单元。其输出电路采用的开关器件是继电器，电路如图1-45所示。继电器输出电路中的负载电源可以根据需要选用直流或交流。继电器的工作寿命有限，触点的电气寿命一般为30～50万次，因此在需要输出点频繁通断的场合（如脉冲输出），应使用晶体管型输出电路。另外，继电器线圈从得电到触点动作，存在延迟时间，这是造成输出滞后输入的原因之一。

③ 双向晶闸管输出单元。输出电路采用的开关器件是光控双向晶闸管，

输出单元按照使用公共端子的情况分类，也有汇点式、分组式和分隔式三种接线方式。

在一些晶体管I/O单元中，对外接设备的电流方向是有要求的，即有灌电流（汇流）与拉电流（源流）之分。

2.模拟量输入/输出单元

该单元用来接收和采集由电位器、测速发电机和各种变送器等送来的连续变化的模拟量输入信号和向调节阀、调速装置输出模拟量的输出信号。模拟量输入模块将各种满足IEC标准的直流信号（如 4～20mA、1～5V、-10～+10V、0～10V）转换成 8、10、12 或 16 位的二进制数字信号，送给CPU进行处理；模拟量输出模块将CPU的二进制信号转换成满足IEC标准的直流信号，提供给执行机构。

① 模拟量输入单元。其内部结构框图如图1-48所示，从图中可知，它的每一路输入端子都有电压输入和电流输入两种，用户可以通过开关设定、跳线的不同接法来选择使用哪种输入方式。模拟量输入单元主要完成将模拟量输入信号通过A/D转换器转换为二进制数字量的功能。以12位二进制数据为例来说明模拟量输入信号与A/D转换数据之间的关系，② 模拟量输出单元。其内部结构框图如图1-50所示，从图中可知，它的每一路输出端子都有电压输出和电流输出两种，用户可以通过开关设定、跳线的不同接法来选择使用哪种输出方式。

3.温度模块

温度模块接收来自温度传感器的信号，并以数字量表示的值传给PLC。使用温度模块相当于在温度传感器后面配置了变送器和A/D转换器，温度模块送给PLC的数据即是现场的实际温度值，便于监视。温度模块与模拟量输出模块配合使用，可实现温度自动控制，其工作原理如下。

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（1）热电阻测温

热电阻测温是利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的，其主要材料有铂、铜和镍。

铂热电阻具有良好的稳定性和测量温度，其温度范围为-200～+600℃。由于铂是贵金属，价格较高，主要用于高精度的温度测量和标准测温装置。

整体式PLC是将中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机，如图1-40所示。另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU是PLC的核心，I/O单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与上位机连接和网络通信。

组合式PLC将CPU单元、输入单元、输出单元、智能I/O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互联系；或不用底板，直接通过总线相连，如图1-41所示。

无论哪种结构类型的PLC，都可根据需要进行配置与组合。整体式结构的PLC通过主机连接I/O扩展单元，也可以配置模拟量I/O点。组合式PLC则在I/O配置上更方便、更灵活。

（1）中央处理单元（CPU）

CPU在PLC中的作用类似于人体的神经中枢，它是PLC的运算、控制中心。一般由控制电路、运算器、寄存器等组成，通过地址总线、数据总线和控制总线与存储器、I/O接口电路连接。它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务：

① 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；

② 诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误；

③ 用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来；

④ PLC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作；

⑤ 将用户程序的执行结果送至输出端。

（2）存储器

PLC系统中的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据

① 系统程序存储器。采用ROM或PROM芯片存储器，由生产厂家用来存放PLC的操作系统程序、用户指令解释程序和编译程序、系统诊断程序和通信管理程序等。这些程序与PLC的硬件组成和专用部件的特性有关，处理器在出厂时已经根据不同功能的PLC编写并固化在ROM内，用户不能访问和修改这部分程序存储器的内容。

② 用户程序存储器。用于存放用户经编程器输入的应用程序。一般采用EPROM或EEPROM存储器，现在采用Flash ROM，用户可擦除重新编程；其内容可由用户根据生产过程和工艺的要求进行修改。它的容量一般就代表PLC的标称容量。通常，小型机小于8KB，中型机小于50KB，而大型机可在50KB以上。

③ 工作数据存储器。工作数据是PLC运行过程中经常变化、需要随机存取的一些数据，这些数据一般不需要长久保留，因此采用随机存储RAM。在PLC的工作数据存储区，开辟有元件映像寄存器和数据表。元件映像寄存器用来存储PLC的开关量输入/输出和定时器、计数器、辅助继电器等内部继电器的ON/OFF状态。数据表用来存放各种数据，它的标准格式是每一个数据占一个字。它用来存储用户程序执行时的某些可变参数值，如定时器和计数器的当前值和设定值。它还用来存放A/D转换得到的数字和数学运算的结果等。

主令电器是用来接通和分断控制电路以发布命令、或对生产过程进行程序控制的开关电器。

主令电器应用广泛，种类繁多，主要有控制按钮、行程开关、转换开关和主令控制器等。1.控制按钮

控制按钮用作低压电路中远距离手动控制各种电磁开关，或用来转换各种信号电路与电器联锁线路等。

控制按钮一般由按钮、恢复弹簧、动静触点和外壳等组成。当按下按钮时，常闭触点断开，常开触点闭合；当按钮释放后，在恢复弹簧的作用下使按钮复原。

控制按钮有单式、复式和三连式。为了便于识别各个按钮的作用，避免误操作，通常在按钮上做出不同的标志或涂以不同的颜色，一般以红色表示停止，绿色或黑色表示启动。

常用的控制按钮有LA2、LA10、LA18、LA19、LA20、LAY3、LAZ1等。控制按钮的图形符号和文字符号如图1-23所示。2.行程开关

行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器。

从结构上来看，行程开关分为三部分：操作头、触点系统和外壳。操作头是开关的感应部分，它接受机械设备发出的行程位置信号，并将此信号传递到触点系统；触点系统是开关的执行部分，它将行程位置信号通过本身的转换动作，变换为电信号，输出到有关的控制回路，使之做出相应的反应。

行程开关按其结构可分为直动式（LX1，JLXK1系列）、滚动式（LX2，JLXK1系列）和微动式（LXW-11，JLXK1-11型）三种除了上述常用的行程开关以外，还有引进生产的西门子公司的3SE3系列产品，其规格全，外形结构多样，技术性能优良，拆装方便，动作可靠。

转换开关是由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制器。它由操作机构、定位装置和触点三部分组成。触点的通断由凸轮控制，触点为双断点桥式结构。目前用的多的转换开关产品有LW5、LW6系列。LW5的结构