中职高教版《电气控制与PLC技术》 1.1 可编程控制器的硬件构成课件

第一章 可编程控制器的硬件 构成及工作原理 1.1 可编程控制器的硬件构成 1.2 可编程控制器的工作原理 1.1 可编程控制器的硬件构成 1.1.1 CPU模块及存储器 1.1.2 输入输出接口电路 1.1.3 电源 1.1.4 外部设备 1.1 可编程控制器的硬件构成 可编程 控制器 主机 可编程 控制器 编程器 图1.1 可编程控制器及编程器 1.1 可编程控制器的硬件构成 PLC由 CPU、存储 器、输入/输 出接口、内部 电源和编程设 备几部分构成 编程器 外部设备 存储器 I/O EPROM RAM 扩展 (系统程序) (用户程序) 接口 I/O 扩展 接口 用 户 输 入 设 备 输 入 单 元 主机 电源 微处理器(CPU) 运算器 控制器 输 出 单 元 用 户 输 出 设 备 盒式磁带机 打印机 EPROM写入器 图形监控系统 PLC或上位计算机 外设 I/O 接口 图1.2 PLC的硬件结构 1.1.1 CPU模块 CPU模块（中央处理器+存储器） CPU是PLC的运算控制中心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运 算、数学运算、协调系统内部各部分的工作，其具体作用是： 从存储器中读取指令 执行指令 准备取下一条指令 处理中断 1.1.1 CPU模块 存储器用于存放系统程序、用户程序和运行中的数据。包括只读 存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。 RAM： 随机存储器，可读可写，没有断电保持功能。 ROM：只读存储器，只读，不能写。 EPROM：可擦除程序的只读存储器，用紫外线照射芯片上的透 镜窗口，可以擦除已写入的内容，而写入新的程序。 EEPROM：可电擦除的只读存储器，兼有ROM的非易失性和 RAM的随机存取的优点。 ROM存放系统程序 RAM存放用户程序 1.1.2 输入 输出接口 PLC与工业控制现场各类信号连接的部分。 输入输出接口是 输入接口用来接受生产过程的各种参数（输入信号）。 输出接口用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息（输出 信号），并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。 为了适应可编程控制器在工业生产现场的工作，对输入输出接口 有二个主要的要求：  良好的抗干扰能力  能满足工业现场各类信号的匹配要求 1.1.2 输入输出接口 可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元： 开关量输入接口 其作用是把现场的开关量信号变成可编程控制器 内部处理的标准信号。 开关量输入接口按可接纳的外部信号电源的类型不同，分为直流输 入单元和交流输入单元。 开关量输出接口 其作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行 机构所需的开关量信号。 开关量输出接口按可编程控制器机内使用的器件不同，分为继电器 型、晶体管型和可控硅型。 1.1.2 输入输出接口 ２．开关量输出接口 开关量输出接口，其作用是把PLC的内部信号转换成现场执行机 构的各种开关信号。 考虑负载的驱动电源时，还需选择输出器件的类型。 继电器型的输出接口，可用于交流及直流两种电源，接通和断开 的频率低，带负载能力强； 晶体管型的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱 动的场合； 可控硅型的输出接口仅用于交流驱动的场合，适用快速、频繁动作 和大电流的场合。 1.1.2 输入输出接口 ３．模拟量输入接口（A／D模块） 模拟量输入接口把现场连续变化的模拟量信号转换成适合可 编程控制器内部处理的二进制数字信号。 模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行A／D转换，再 经光电耦合后为可编程控制器提供一定位数的数字量信号。 滤波 A/D 转换器 光耦 合器 隔离 内部 回路 图1.8 模拟量输入单元框图 1.1.2 输入输出接口 ４．模拟量输出接口（ D／A模块） 模拟量输出接口将PLC运算处理后的数字信号转换为相应的模拟 量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。模拟量输 出接口一般由光电隔离、D／A转换和信号驱动等环节组成。 内部 回路 光耦 合器 隔离 D/A 转换器 信号 转换 图1.9 模拟量输出单元框图 1.1.2 输入输出接口 ５．智能输入输出接口（特殊功能模块） 为了适应更复杂的控制工作的需要，可编程控制器还有一些智能控 制单元，如PID单元、高速计数器单元、温度控制单元、通信单元、定 位单元等。特殊功能模块都是独立的工作单元，它们和普通输入输出接 口的区别在于都带有独立的CPU，有专门的处理能力。 1.1.3 电源 可编程控制器的电源包括: * 为可编程控制器各工作单元供电