PLC结构特点构成

（1）微处理器（CPU） CPU是PLC的关键部件，由运算器和控制模块构成。CPU由通用性微控制器、单片机设计或位内置式微控制器构成。主要是通过控制总线、数据总线和系统总线与存储芯片、键入/的输出模块和串行通讯接口等取得联系。CPU主要运用于接受并储存从开发板输入可执行程序，查验程序编写全过程是不是出差错，开展系统自检，表述并实施可执行程序，进行通讯及外接设备的某个作用。

（2）存储芯片 PLC里的存储芯片主要包括维持性存储芯片、性存储芯片及其内存卡存放三种。CPU带来了多种功能来保证可执行程序和信息能被恰当保存。

1）维持性存储芯片：在一次通电循环中保持一致可挑选存放区。可以从系统软件db块中组态软件态维持性存储芯片。在大多数存放区中，仅有V、M和计时器与电子计数器的当前值存放区能组态软件为了保持性存放区。

2）性存储芯片：用以存储程序块、db块、系统软件块、强制性值、M存储芯片及其组态软件为了保持性系数的存储芯片。

3）内存卡：脱卸式Micro SD卡。用以做为程序流程传输卡存放新项目块，做为修复为在出厂默认银行卡彻底擦掉PLC，或作为固件更新卡升级PLC和扩展模块固定件。

（3）键入/导出模块 （I/O插口） 键入/导出模块一般又称为键入/输出接口（I/O插口），是PLC与工业化生产关键设备之间的连接构件。

1）输入接口：用于读取和收集客户输出设备造成信号。输入信号分为两种种类：一类是通过按键、切换开关、限位开关、继电器触点、限位开关、光电传感器、数据拨动开关等来的开关量输入数据信号；另一类是由电阻器、永磁直流电机以及各种智能变送器等来的模拟量输入数据信号。这种数据信号通过光电隔离、过滤和脉冲信号变换等工艺，变为CPU可以接受与处理信号，并赠给键入印象存储器。

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PLC键入通信接口有直流电键入与交流键入。输入接口的开关电源需要由外界给予，也可以由PLC内部结构给予。

西门子系统S7-200 SMART PLC的直流电键入通信接口，图上只绘制对应于一个点的输入电路，每个输入点对应的输入电路均同样。在其中直流稳压电源由外置给予，正负极能够为随意正负极。

2）输出接口。输出接口是把通过CPU解决信号根据光电隔离和功率放大电路等工艺，转化成外围设备所需的推动数据信号（数字信号导出或模拟量输出），以推动外界各种各样实行机器设备，如交流接触器、显示灯、报警系统、继电器、电磁阀、调节阀门、调速装置等设施。

西门子系统S7-200 SMART PLC直流电键入通信接口

导出通信接口便是PLC的负荷推动控制回路。为了适应具体设备控制的需求，输出接口的方式有继电器输出型晶体三极管导出型。为提升PLC抗干扰性，每一种输出电路都采用了光电隔离技术性。

 输出接口的方式

继电器输出型为接触点的输出方式，既可以推动直流负载，也可推动交流负载，推动负荷能力在2A上下。其优点是可用电压范围很宽、通断压力降小、承担瞬间过压和过电流的能力很强。主要缺点姿势速度较慢、响应速度长、姿势频率低。好在供给量转变不经常时首先采用，不能用于快速单脉冲的输出。其电路工作原理是：当内部结构电源的状态为“1”时，使继电器线圈插电，造成电磁感应吸附力，接触点关闭，则负荷得电，与此同时照亮导出显示灯LED（图1-13a中负载、导出显示灯LED未绘制），表明该路导出点有输出；当内部结构电源的状态为“0”时，使电磁阀的电磁线圈无电流量，接触点断掉，则负荷关闭电源，与此同时LED灭掉，表明该路导出点无输出。

晶体三极管导出方式只能推动直流负载。推动负荷能力是每一个导出点值750mA。其优点是稳定性强、实行速度更快、使用寿命长。主要缺点负载能力差。可用快速（可以达到20kHz）、低功率直流负载。其电路工作原理是：当内部结构电源的状态为“1”时，光耦合器通断，使晶体三极管饱和状态通断，场效应晶体管也饱和状态通断，则负荷得电，与此同时照亮LED（图1-13b中负载、LED未绘制），表明该路导出点有输出；当内部结构电源的状态为“0”时，光耦合器断掉，晶体三极管截至，场效应晶体管也截至，则负荷跳停，LED灭掉，表明该路导出点无输出。稳压二极管用于抑止关闭过压和外部脉冲电流，以保障场效应晶体管。

（4）扩展模块 扩展模块用于拓展PLC的I/O接线端子数，当客户所需的I/O接线端子数超过PLC基本单位（即服务器，带CPU）的I/O接线端子数时，可以通过I/O扩展模块（不含有CPU）与PLC基本单位相互连接，以增强PLC的I/O接线端子数，进而融入控制系统的规定。别的许多智能模块也通过该控制模块与PLC基本单位相接。

（5）串行通讯接口 串行通讯接口是专门用于数据通讯的，关键完成人-机会话。PLC根据串行通讯接口能与复印机、监控器以及其他的PLC或电子计算机等设施完成通讯。

（6）开关电源 PLC的开关电源是指由外界输入开关电源加工后转化成达到PLC的CPU、存储芯片、键入/输出接口等内部结构电源电路工作需求的直流电5V电路或电源芯片。另一方面可以为外界键入元器件给予DC 24V规范开关电源，而推动PLC负荷的开关电源由客户提供。将CPU联接至电源二种供电模式，各是直流电型与交流型。

PLC手机软件由系统程序和可执行程序构成。

（1）系统程序 系统程序是通过PLC生产商选用汇编程序设计方案整理的，干固于ROM型系统软件程序存储器中，用以操纵PLC自身的运作，客户无法直接读写能力与变更。系统程序分成系统软件管理流程、客户命令解释程序、规范功能模块和系统进程程序流程

（2）可执行程序 可执行程序是客户为了完成某一操纵每日任务而运用PLC的计算机语言编制程序流程。因为PLC是专门针对工业控制系统而开发设计装置，其核心使用人是众多电气设备技术人员，因而为了实现他的传统式习惯运用能力，PLC的计算机语言选用比编程语言相对性更方便、通俗易懂、品牌形象的专用语言表达。PLC的重要计算机语言有子程序和语句表等。

三、PLC的基本原理1 PLC的工作过程

PLC在本质上虽是一台微型机，其工作原理与普通计算机相近，可是PLC的工作状态却和电子计算机有很大不同。电子计算机一般采用等候键入-回应（计算与处理）-导出的工作状态，要是没有键入，则一直处于等候情况；而PLC使用的是规律性循环系统扫描仪的工作状态，每一个周期都需要循规蹈矩进行同样的工作中，与是否存在键入或输入是不是转变不相干。

PLC的工作过程一般包括内部结构解决、通讯实际操作、键入解决、程序执行、导出解决五个环节

（1）内部结构解决 PLC查验CPU控制模块内部结构的硬件有没有问题，进行监控、计时器校准等相关工作。在运作模式下，还需要检查用户程序存储器，假如出现异常，则终止并显示错误。若自确诊正常的，则继续往下扫描仪。

（2）通讯实际操作 在通讯实际操作环节，CPU自查并处理各通信端口接收的任何信息，进行数据通讯服务项目，即检查是否有电子计算机、开发板的通讯要求，如有则进行相应解决。

（3）键入解决 键入解决环节又被称为键入取样环节。在此阶段，按序扫描仪输入端子，将所有外界输入电路的接入/断掉情况读取到键入印象存储器，键入印象存储器被更新。

（4）程序执行 可执行程序在PLC里是次序储存的。在程序执行环节，在没终断或跳转指令的情形下，CPU依据可执行程序从条控制指令逐渐按由上而下、从右至右顺序逐一扫描仪实行。

（5）导出解决 当所有命令执行完毕后，进到导出解决环节，又被称为导出更新环节。CPU将导出印象存储器里面的内容集中化拷贝到到导出锁存，随后输送到各对应的输出端子，接着再推动外界负荷。2 PLC可执行程序的执行过程

在运作模式下，PLC对可执行程序反复地实行键入解决、程序执行、导出解决三个阶段

在可执行程序实施过程中，键入印象存储器的内容由上一个键入取样期内输入端子状态确定。导出印象存储器状态由程序执行阶段的执行结果确定，随程序执行全过程而改变。导出锁存状态由程序执行期内导出印象存储器的后情况来决定。各输出端子状态由导出锁存明确。程序流程怎么执行在于键入、导出印象存储器状态。

在每一次扫描仪中，PLC仅对键入取样一次，导出更新一次，这能够确保在程序执行环节，在同一个扫描周期的键入印象存储器和输出锁存里面的内容保持一致。每反复一次的时间是一个扫描周期，其标称值为1～100ms。扫描周期与可执行程序长短、命令的类型和CPU执行指令速度有很大的关系。

四、PLC的特征

S7-200 SMART根据可相连的扩展模块就可以解决模拟量输入，具备更多键入/导出点及更多的存储芯片，可完全满足一些大中小型繁杂控制系统的规定。S7-200 SMART CPU广泛主要有以下特性：

（1）集成化24V开关电源 可相互连接到感应器、智能变送器和执行机构，CPU的输出电压依照型号规格输出功率大小可以达到180～400mA，可用作负荷开关电源。

（2）快速脉冲输出 具备双路快速脉冲输出端，导出脉冲频率可以达到20kHz，用以操纵步进电机或伺服电动机，完成定位每日任务。