PLC的硬件結構
PLC的硬件結構
PLC一般由四大部分組成:CPU、存儲器、I/O系統以及其它可選部件。前三大部分是PLC完成各種控制任務所必需的,一般稱為PLC的基本組成部分。其它可選部件包括編程器、外存儲器、仿真I/O、通訊接口、擴展接口以及測試設備等,主要用于系統的編程組態、程序存儲、通訊聯網、系統擴展和系統測試等。
一、CPU
CPU是PLC的核心部件。應該注意的是:在PLC中,CPU的概念與普通微型計算機的CPU有很大的不同。在PLC中,CPU指的不是一塊集成電路,而是一個模板,其上不僅包括CPU芯片,還有RAM和ROM或者EPROM。而且,在中大型PLC中,CPU模板中一般有兩塊CPU芯片,一片用作字處理器(主處理器),用于字節指令的處理,并實現各種控制作用;另一片用作字處理器(輔助處理器),用于實現位訊息的高速處理。
二、數字I/O接口
用作CPU模板與外部開關量訊號之間的接口。它完成諸如電平轉換、電氣隔離、串/并型數據轉換以及對外提供一定的驅動能力等工作。數字I/O訊號常來自按鈕、開關和繼電器觸點等實際開關量,以及其它外設或受控對象送來的數字量。
三、模擬I/O接口
其輸入部分主要完成阻抗匹配、訊號放大、訊號濾波、I/V變換、V/F變換或者A/D變換等工作,以便將來自受控對象的仿真量轉換成PLC能夠處理的數字量。其輸出部分主要實現阻抗匹配、功率放大、波形校正等功能。在一些場合下,仿真訊號也需要與現場電氣隔離。但仿真訊號的隔離比數字訊號要復雜得多。用于數字訊號的光電隔離因線性度較差而不能用來隔離仿真訊號,因此仿真訊號常常采用成本較高的隔離放大器來實現電氣隔離。
四、特殊功能模板
特殊功能模板一般都自帶CPU和系統軟件,與PLC CPU模板并行工作,并通過PLC系統總線與CPU模板接口。常見的特殊功能模板包括:高速計數板(能滿足100KHz以上的計數或定時要求)、具有快速PID調節器的死循環控制模板、通訊模板等。
五、電源
PLC中的電源一般有三類:
1、+5V、±15V直流電源:供PLC中TTL芯片和集成運放使用;
2、供輸出接口使用的高壓大電流的功率電源;
3、鋰電池及其充電電源。
考慮到系統的可靠性以及光電隔離器的使用,不同類型的電源其地線也不同。
目前PLC的發展非常迅速,型號眾多,各種特殊功能模板不斷涌現。通常根據其I/O點的數量將PLC分為三大類:
小型機:256點以下(無模擬量);
中型機:256 ~ 2048點(64 ~ 128路模擬量);
大型機:2048點以上(128 ~ 512路模擬量)。
具體實現時,通常采用模板式結構,以便用戶根據實際應用需求進行配置。但一些小型機常制作成一體機,其配置固定,主要供定型成套設備使用;而一些大型機一般在電源、或者CPU,甚至兩者都作了熱備份。