PLC種類很多，但結(jié)構(gòu)大同小異，典型的PLC控制系統(tǒng)組成方框圖如圖3-4所示。在組建PLC控制系統(tǒng)時，需要給PLC的輸入端子接有關(guān)的輸入設(shè)備(如按鈕、觸點、行程開關(guān)等)，給輸出端子接有關(guān)的輸出設(shè)備(如指示燈、電磁線圈、電磁閥等)，另外，還需要將編好的程序通過通信接口輸入PLC內(nèi)部存儲器，如果希望增強PLC的功能，可以將擴展單元通過擴展接口與PLC連接。

A16B-1211-0030PLC內(nèi)部主要由CPU、存儲器、輸入接口、輸出接口、通信接口、擴展接口等組成 。

1. CPU

CPU又稱中央處理器，它是PLC的控制中心，它通過總線(包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線)與存儲器和各種接口連接，以控制它們有條不紊地工作 。CPU的性能對PLC工作速度和效率有較大的影響，故大型PLC通常采用高性能的CPU。

CPU的主要功能如下。

① 接收通信接口送來的程序和信息，并將它們存入存儲器;

② 采用循環(huán)檢測(即掃描檢測)方式不斷檢測輸入接口送來的狀態(tài)信息，以判斷輸入設(shè)備的狀態(tài);

③ 逐條運行存儲器中的程序，并進行各種運算，再將運算結(jié)果存儲下來，然后經(jīng)輸出接口對輸出設(shè)備進行有關(guān)的控制;

④ 監(jiān)測和診斷內(nèi)部各電路的工作狀態(tài)。

2. 存儲器

存儲器的功能是存儲程序和數(shù)據(jù)。PLC通常配有ROM(只讀存儲器)和RAM(隨機存儲器)兩種存儲器，ROM用來存儲系統(tǒng)程序，RAM用來存儲用戶程序和程序運行時產(chǎn)生的數(shù)據(jù) 。

系統(tǒng)程序由廠家編寫并固化在ROM存儲器中，用戶無法訪問和修改系統(tǒng)程序。系統(tǒng)程序主要包括系統(tǒng)管理程序和指令解釋程序。系統(tǒng)管理程序的功能是管理整個PLC，讓內(nèi)部各個電路能有條不紊地工作。指令解釋程序的功能是將用戶編寫的程序翻譯成CPU可以識別和執(zhí)行的程序。

用戶程序是用戶通過編程器輸入存儲器的程序，為了方便調(diào)試和修改，用戶程序通常存放在RAM中，由于斷電后RAM中的程序會丟失，所以RAM專門配有的后備電池供電。有些PLC采用EEPROM(電可擦寫只讀存儲器)來存儲用戶程序，由于EEPROM存儲器中的內(nèi)部可用電信號進行擦寫，并且掉電后內(nèi)容不會丟失，因此采用這種存儲器后可不要備用電池。

3. 輸入/輸出接口

輸入/輸出接口又稱I/O接口或I/O模塊，是PLC與外圍設(shè)備之間的連接部件 。PLC通過輸入接口檢測輸入設(shè)備的狀態(tài)，以此作為對輸出設(shè)備控制的依據(jù)，同時PLC又通過輸出接口對輸出設(shè)備進行控制。

PLC的I/O接口能接受的輸入和輸出信號個數(shù)稱為PLC的I/O點數(shù) 。I/O點數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一。

PLC外圍設(shè)備提供或需要的信號電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU只能處理標(biāo)準(zhǔn)電平信號，所以I/O接口要能進行電平轉(zhuǎn)換，另外，為了提高PLC的抗干擾能力，I/O接口一般采用光電隔離和濾波處理，此外，為了便于了解I/O接口的工作狀態(tài)，I/O接口還帶有狀態(tài)指示燈。

(1)輸入接口

PLC的輸入接口分為開關(guān)量輸入接口和模擬量輸入接口，開關(guān)量輸入接口用于接受開關(guān)通斷信號，模擬量輸入接口用于接受模擬量信號 。模擬量輸入接口通常采用A/D轉(zhuǎn)換電路，將模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 開關(guān)量輸入接口采用的電路形式較多，根據(jù)使用電源不同，可分為內(nèi)部直流輸入接口、外部交流輸入接口和外部交/直流輸入接口 。

(2)輸出接口

PLC的輸出接口也分為開關(guān)量輸出接口和模擬量輸出接口。模擬量輸出接口通常采用D/A轉(zhuǎn)換電路， 將數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成模擬量信號， 開關(guān)量輸出接口采用的電路形式較多，根據(jù)使用的輸出開關(guān)器件不同可分為：繼電器輸出接口、晶體管輸出接口和雙向晶閘管輸出接口 。

4. 通信接口

PLC配有通信接口，PLC可通過通信接口與監(jiān)視器、打印機、其他PLC、計算機等設(shè)備實現(xiàn)通信 。PLC與編程器或?qū)懭肫鬟B接，可以接收編程器或?qū)懭肫鬏斎氲某绦?PLC與打印機連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等打印出來;PLC與人機界面(如觸摸屏)連接，可以在人機界面直接操作PLC或監(jiān)視PLC工作狀態(tài);PLC與其他PLC連接，可組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更大規(guī)?？刂?與計算機連接，可組成多級分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。

5. 擴展接口

為了提升PLC的性能，增強PLC控制功能，可以通過擴展接口給PLC增接一些專用功能模塊， 如高速計數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等。

6. 電源

PLC一般采用開關(guān)電源供電，與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。PLC的電源對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動。有些PLC還可以通過端子往外提供直流24V穩(wěn)壓電源。

PLC的工作方式
PLC是一種由程序控制運行的設(shè)備，其工作方式與微型計算機不同，微型計算機運行到結(jié)束指令END時，程序運行結(jié)束。 PLC運行程序時，會按順序依次逐條執(zhí)行存儲器中的程序指令，當(dāng)執(zhí)行完最后的指令后，并不會馬上停止，而是又重新開始再次執(zhí)行存儲器中的程序，如此周而復(fù)始，PLC的這種工作方式稱為循環(huán)掃描方式 。

PLC通電后，首先進行系統(tǒng)初始化，將內(nèi)部電路恢復(fù)到起始狀態(tài)，然后進行自我診斷，檢測內(nèi)部電路是否正常，以確保系統(tǒng)能正常運行，診斷結(jié)束后對通信接口進行掃描，若接有外設(shè)則與其通信。通信接口無外設(shè)或通信完成后，系統(tǒng)開始進行輸入采樣，檢測輸入設(shè)備(開關(guān)、按鈕等)的狀態(tài)，然后根據(jù)輸入采樣結(jié)果依次執(zhí)行用戶程序，程序運行結(jié)束后對輸出進行刷新，即輸出程序運行時產(chǎn)生的控制信號。以上過程完成后，系統(tǒng)又返回，重新開始自我診斷，以后不斷重新上述過程。

PLC有兩個工作狀態(tài)：RUN(運行)狀態(tài)和STOP(停止)狀態(tài) 。當(dāng)PLC工作在RUN狀態(tài)時，系統(tǒng)會完整執(zhí)行;當(dāng)PLC工作在STOP狀態(tài)時，系統(tǒng)不執(zhí)行用戶程序。PLC正常工作時應(yīng)處于RUN狀態(tài)，而在編制和修改程序時，應(yīng)讓PLC處于STOP狀態(tài)。PLC的兩種工作狀態(tài)可通過開關(guān)進行切換。

PLC工作在RUN狀態(tài)時，完整執(zhí)行過程所需的時間稱為掃描周期，一般為1～100ms 。掃描周期與用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。