PLC的硬件结构与工作原理.ppt

PLC（可编程逻辑控制器）是工业自动化领域中应用广泛的电子设备，它以微处理器为核心，将电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术等多学科的技术综合应用于生产现场，实现对机械设备和生产过程的逻辑控制、顺序控制、定时控制、计数控制和算术运算等。 在硬件结构方面，PLC主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口、通信接口、电源等部分组成。中央处理器负责处理用户编写的控制程序，并进行故障诊断；存储器用于存放系统程序、用户程序和数据；输入输出接口负责接收现场信号并输出控制信号，是CPU与外部环境连接的桥梁；通信接口实现与其他设备的数据交换；电源模块为PLC提供稳定的电源。 根据I/O点数，PLC可以分为小型PLC、中型PLC和大型PLC。小型PLC的I/O点数一般为256点以下，而大型PLC的I/O点数可以超过2048点。此外，根据结构形式，PLC又可以分为整体式、模块式和叠装式。整体式PLC将所有部件集中在一个机箱内，结构紧凑；模块式PLC则是通过框架和模块搭建起来的，便于扩展；叠装式PLC则将整体式和模块式特点结合，各模块之间用扁平电缆连接。 按照功能划分，PLC又分为低档、中档和高档。低档PLC功能相对简单，主要执行逻辑运算、定时、计数、移位等基本控制任务；中档PLC则除了基本功能外，还具备较强的模拟量输入输出、算术运算、通信联网功能；高档PLC则具有更复杂的控制功能，如矩阵运算、平方根运算以及特殊功能函数运算等，通常还具备更强的通信联网能力。 在工作原理方面，PLC通常执行扫描循环，包括输入扫描、用户程序执行和输出刷新三个基本步骤。在输入扫描阶段，PLC读取输入信号的状态，并将其存储在输入映像区；在用户程序执行阶段，PLC根据用户编写的程序和输入映像区的数据进行逻辑运算和处理，结果存储在输出映像区；在输出刷新阶段，PLC将输出映像区的数据转换为对应的输出信号，控制外部执行元件。 PLC的输入模块负责将现场的信号如开关量信号（按钮、行程开关等）和模拟量信号（电位器、热电偶等）转换成PLC能够处理的电信号。而输出模块则将PLC内部的控制信号转换为能够驱动执行元件（如接触器、电磁阀等）的信号。输入输出模块的外部接线方式有汇点式、分组式和分隔式等，它们各有优势和适用场景。 随着技术的进步，PLC的功能和性能都在不断提升，其应用范围也逐渐扩展到更多工业控制场合，成为工业自动化中不可或缺的一部分。了解PLC的硬件结构和工作原理，对于工控人员来说至关重要，它有助于实现更精确、更高效的自动控制。