PLC原理与设计应用（西门子S7-200）最新章节_黄义定著

3.2 各部分的作用

3.2.1 中央处理单元（CPU）

CPU起主控作用，主要有以下几点：

（1）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。编程器如图3-3所示，是用来编写程序的，它是通过一个连线和PLC连接的，每次输入，CPU都是要干预的。在PLC运行时不可以编写程序，必须停下来之后才可输入程序。

图3-3 编程器

（2）诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误。

（3）用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据存储器保存起来。

（4）PLC进入输入状态之后，根据存放的先后顺序，逐条读取用户程序，进行解释和运行，完成用户程序中规定的各种操作。

（5）将用户程序的执行结果送至输出端。

现代PLC使用的CPU有以下几种：

（1）通用微处理器，例如，8080、6800、Z80A、8086等。通用微处理器价格便宜，通用性好。这些都是奔腾前面几代的（主要是考虑到可靠性问题，抗电磁电容，发热小）。

（2）单片机，如8051等。由于单片机集成度高，体积小、价格低和扩充性好。很适合在小型PLC上使用，也广泛用于PLC的智能I/O模块（编程容易，易于扩展）。

（3）位片式微处理器，如AMD2900系列等。位片式微处理器是独立于微型机的另一分支。它主要追求运算速度，以4位为一片。用几个位片级联，可以组成任意字长的微处理器（用的不是很多，主要是价格贵）。

3.2.2 存储器

1.PLC系统的存储器分类

根据存储器在系统中的作用，可以分为以下三种。

1）系统程序存储器

系统有哪些部件，这些部件有什么功能？它包括监视程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断程序等。这些都是制造商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。系统RAM存储器包括I/O映像区和各类软设备，如各种逻辑线圈、数据存储器、计时器、定时器、累加器等。

2）用户系统存储器

根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。小型的PLC的存储容量一般在8KB字节以下。

3）工作数据存储器

工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的临时数据，存放在RAM中，以适应随机存取的要求。

2.PLC中常用的存储器类型

1）RAM（Random Assess Memory）

这是一种读/写存储器（随机存储器），其存取速度最快，由锂电池支持。

2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）

这是一种可擦除的只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变（在紫外线连续照射下可擦除存储器内容）。

3）EEPROM（Electrical Erasable Programmable Read Only Memory）

这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。

3.2.3 I/O单元

PLC与被控对象之间传送输入/输出信号的接口部件，输入/输出单元有良好的电隔离和滤波功能。

1.开关量输入单元

1）直流输入单元（见图3-4）

虚线部分是输入电路，左边的是连线。当开关闭合时，电流通过R ₁ ，右边的一个发光二极管具有单向导电性，导通之后电阻为零，照射右边的光电三极管；下面的一个发光二极管作为显示灯用。三极管导通之后，R ₃ 的上面显示为5V，通过滤波，显示为高电平。

那么，其他的元件是不是没有用呢？（刚才的直流方向是从左到右，也可以按照从右到左，电源方向与原来的相反，就是图3-4中最左边的虚线部分。）

电容C和电阻R ₂ 的作用：在直流电刚开和刚断的时候有个冲击，电容C可以把高频部分去掉，如果有交流电的话就可以产生振动，在R ₂ 上消耗掉。

图3-4 直流输入电路

三极管下面的电阻R ₃ 作用：第一，起保护作用，当三极管导通时，就短路了；第二，不能悬空，如果悬空就不能激发。

不能把直流换成交流（隔离的目的是要将两股需要与对方通信的电流隔离。可透过光电耦合器将电子信号转换成光，到了另一端再将光转换回电信号。用此方法，就可将两股电流完全隔离）。

光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电—光—电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等。光电耦合器的种类较多，常见的有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型。

光电耦合器输入端用加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电—光—电的转换。

2）交流输入单元（见图3-5）