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。

根据需要，部分数据在停电时用后备电池维持其当前值，在停电时可以保持数据的存储区域称为数据保持区。

（3）I/O单元

输入/输出接口电路用来连接PLC主机与外部设备。为了提高抗干扰能力，一般的输入/输出接口均有光电隔离装置，应用广泛的是由发光二极管和光电三极管组成的光电隔离器。

来自现场的指令元件、检测元件的信号经输入接口进入PLC。指令元件的信号是指由用户在控制台、操作台或控制键盘上发出的控制信号，如启动、停止、转换、调整、急停等；检测元件的信号是指用检测元件（如各种传感器、继电器接点、限位开关、行程开关等）对生产过程中的参数（如压力、流量、温度、速度、位置、行程、电流、电压等）进行检测时发出的信号。这些信号有的是开关量、有的是模拟量，有的是直流信号，有的是交流信号，要根据输入信号的类型选择合适的输入接口。

由PLC产生的各种输出控制信号经输出接口去控制和驱动负载，如指示灯的亮灭，电动机的启停和正反转，设备的转动、平移、升降，阀门的开闭等。与输入接口一样，输出接口的负载有的是数字量，有的是模拟量，要根据负载性质选择合适的输出接口。

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。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。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。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。

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① 模拟量输入单元。其内部结构框图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，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。

（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。

镍热电阻的温度范围为-100～+300℃。

铜热电阻的温度范围为-50～+150℃。在一些测量精度要求不很高，测量范围比较小的情况下，铜热电阻被广泛采用。

目前铜热电阻和铂热电阻都已标准化，并且有系列化的各种型号传感器，适用于各种不同的场合。

由于铂电阻在零度时 R=100Ω，铜电阻在零度时 R=50Ω，因此在传感器与测量仪表之间引线过长会引起测量误差。在工业测量中，热电阻与仪表或放大器接线有两种方式：两线制及三线制。对两线制的引线电阻有一定要求，铜电阻不超过 R 的 0.2%，铂电阻不超过 R 的0.1%。采用三线制可以消除连接线过长及连接线电阻随环境温度变化而引起的误差（2）热电偶测温

热电偶测温的基本工作原理如图1-53所示，两种不同的导体A与B组成两个接点，形成闭合回路。当两个接点温度不同时，回路中将产生电势，该电势的方向和大小取决于两导体的材料及两接点的温度差，而与两导体的粗细、长短无关。这种现象称为物体的热电效应，两两种导体组成的回路称为热电偶，它产生的电势称为热电势，热电偶中温度高的一端叫热端（测量端），温度低的一端叫冷端。

热电偶的测量温度范围较宽，一般为-50～+1600℃，高可达 2800℃，并有较好的测量精度。另外，热电偶已标准化、产品系列化，易于选用。各种热电偶都有相应的分度号，可以直接和温度传感器模块、温度控制模块配套使用，也可以另外配接温度变送器，将温度变为4～20mA或1～5V等模拟信号再送入模拟量输入模块，从而实现对温度信号的测控。

在实际测量中，由于热电偶的材料一般都比较贵，当测量点与仪表之间（热端与冷端之间）的距离较远时，为了节省热电偶的材料（或采用标准化的系列产品），通常在热电偶冷端接点上采用补偿导线，用它引入仪表，如图1-54所示。

补偿导线采用多股廉价金属制造，不同热电偶采用不同的补偿导线（已标准化）。补偿导线必须满足两个条件：①在一定温度范围内，补偿导线的热电势必须与所延长的热电偶产生的电势相同。②补偿导线与热电偶的两个接点必须在同一温度下。在实际应用中，当冷端的温度不足 0°C 时，会产生测量误差，所以常采用冷端补偿的方法进行补偿。在 PLC 的温度传感器模块和温度控制模块上直接带有冷端补偿电路，可以直接连线使用。如果使用温度变送器转换的话，由于温度变送器产品也自带冷端补偿电路，所以也可以直接使用。

与热电阻相比，热电偶具有结构简单、测量范围宽、响应速度快等特点，而且无须测量电路就能直接将温度的变化转化成输出电压的变化。但热电偶的稳定性不如热电阻，当被测温度较低时输出的热电势较低，此时因自由端温度变化等因素引起的误差就显得很突出。因此热电偶一般多用在中高温区测温。4.位置模块

位置模块主要用于位置控制，模块内部具有脉冲发生器，可直接向步进电机或伺服电机驱动器输出脉冲串，控制单坐标，改变位移、速度和位置。其脉冲输出方式可由用户设定为独立地发出正向/反向脉冲序列或无方向脉冲序列和方向信号两种方式。输出脉冲数的多少决定了位移的大小，而输出脉冲的频率则决定了位移的速度。脉冲数及脉冲频率由处理器根据PLC的命令对脉冲发生器加以控制。

由于其内部拥有处理器和存储器，因此位置模块既可以受PLC的主处理器控制，也可以直接被控制台的外部输入信号控制，位置模块中的处理器是专门执行定位程序，控制脉冲发生器发出的脉冲数及频率的，它一方面通过总线及接口电路与PLC的主CPU频繁交换信息，另一方面又通过I/O连接器接受外部开关量输入及输出脉冲，并根据PLC发出的控制指令和接收到的外部输入信号，在主CPU的指挥管理下执行具体的定位算法等，这样就极大地减轻了主CPU的负担，节省了时间。但位置模块不能独立于PLC之外工作，它还是作为PLC的一个智能模块，占用相应的I/O地址。5.高速计数模块

由于PLC是按周期扫描的方式工作的，所以对于高频变化的输入信号（周期小于扫描时间），PLC往往来不及响应，这样将会造成系统工作不正常。高速计数模块正是为了解决这一困难而制造的智能快速响应模块，它直接连接旋转编码器或增量编码器等高速脉冲源，用以实现定位、位移测量和转速测量等。