可编程序控制器硬件与工作原理详解

"该文档是关于可编程序控制器（PLC）的硬件结构与工作原理的讲解，涵盖了PLC的三种物理结构、CPU模块、存储器类型以及I/O模块的外部接线方式，并简述了PLC的工作流程和特点。" 在深入探讨可编程序控制器（PLC）之前，首先需要理解其基本构成。PLC主要分为三种物理结构：整体式、模块式和叠装式。整体式PLC将CPU模块、输入输出模块和电源集成在一个机壳内，适用于小型系统。模块式PLC则由框架和各种功能模块组成，便于扩展和维护。而叠装式PLC允许各组件堆叠安装，提供更大的灵活性。 CPU模块作为PLC的核心，包含了微处理器和存储器。微处理器可以是通用处理器，如8086系列，或者是专门设计用于工业控制的单片机，如8031、8096，或者位片式微处理器，如AMD-2900。存储器分为几种类型，包括随机存取存储器（RAM），用于临时存储用户程序和数据，但断电后信息会丢失；只读存储器（ROM）用于存储固定不变的系统程序；可擦除可编程只读存储器（EPROM），可以通过紫外线擦除并重新编程；电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），结合了ROM的非易失性和RAM的随机访问特性，但成本较高。 I/O模块是PLC与现场设备交互的关键部分。它们的外部接线方式主要有汇点式、分组式和分割式，分别适用于不同类型的输入输出设备连接，如按钮、选择开关、限位开关、接触器、电磁阀和指示灯等。 PLC的工作原理主要包括两个主要状态：运行状态（RUN）和停止状态（STOP）。在运行状态下，PLC按照顺序进行输入处理、执行程序、输出处理、内部处理和通讯处理。其中，PLC的一个显著特点是输入信号和输出信号的批量处理，即在每个扫描周期内集中读取所有输入并一次性更新所有输出，然后执行用户程序。在停止状态下，PLC主要进行内部处理和通讯操作。 PLC的工作特点体现在其对输入和输出信号的处理方式上，它不是实时响应每一个输入变化，而是按照扫描周期进行批量处理，这种机制使得PLC能够快速、高效地处理大量输入输出信号，适应各种工业控制需求。此外，PLC的程序集中执行意味着所有的指令会在一个周期内连续执行，提高了系统的稳定性和可靠性。 PLC通过其独特的硬件结构和工作原理，实现了对工业设备的高效自动化控制，是现代工业自动化领域不可或缺的重要组成部分。