三菱FX系列PLC的硬件结构原理

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一、PLC的结构及基本配置
一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式 PLC，有CPU 板、IO板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若下型号，并按 I/O点数又有若于规格。对模块式 PLC，有CPU 模块、I/O 模块、内存电源模块、底板或机架。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其 I/O 能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC 的基本结构框图（如配图所示）。
1.CPU 的构成
CPU是 PLC的核心，起神经中枢的作用，每台 PLC至少有一个CPU，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
与通用计算机一样，PLC 中的 CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。
CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令，但工作节奏由振荡信号控制。
CPU 的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。
CPU 的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下进行工作的。
CPU虽然划分为以上几个部分，但 PLC中的 CPU 芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对 CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在 PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。
CPU 模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU 模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式 PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口用于接I/O 模板或底板；内存接口用于安装内存；外设口用于接外部设备;有的还有通信口，用于进行通信。 CPU 模块上还有许多设定开关，用于对 PLC 作设定，如设定起始工作方式、内存区等。
2. I/O模块
PLC 的对外功能，主要是通过各种 I/O 接口模块与外界联系的。按I/O 点数确定模块规格及数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O 模块集成了PLC的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
3. 电源模块
有些 PLC中的电源，是与 CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源的类型有∶220V 或 110V交流电源;直流电源，常用的为24V。
4. 底板或机架
大多数模块式 PLC使用底板或机架，其作用是∶ 电气上，实现各模块间的联系，使 CPU能访问底板上的所有模块; 机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。
5. PLC的外部设备
外部设备是 PLC 系统不可分割的一部分，它有四大类。
（1）编程设备有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。
（2）监控设备有数据监视器和图形监视器。监视方式有直接监视数据或通过画面监视数据。
（3）存储设备有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如 EPROM、EEPROM写入器等。
（4）输入输出设备用于接收信号或输出信号，一般有条码读入器、输入模拟量的电位器、打印机等。
6. PLC 的通信联网
PLC具有通信联网的功能，它使 PLC与 PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的 PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有 RS-232 接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。
当然，PLC之间的通信网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通信，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通信协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、 PLC 与计算机之间可以方便地进行通信与联网。
了解了PLC 的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥 PLC 所提供的最佳功能。

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