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可编程序控制器是基于微处理器技术的通用工业自动化控制设备。它采用了计算机的设计思想，实际上就是一种特殊的工业控制专用计算机，只不过它的最主要的功能是数字逻辑控制。因此，PLC具有与通用的微型个人计算机相类似的硬件结构。PLC由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口、智能接口模块和编程器构成，其结构如图 1-2 所示。
图 1-2 PLC组成框图
中央处理器是整个PLC的核心组成部分，是系统的控制中枢。它的主要功能是实现逻辑运算、数学运算，协调控制可编程序控制器内部的各部分工作。PLC的CPU内部结构与微型计算机的CPU结构基本相同，PLC的整体性能取决于CPU的性能，因此，常用的CPU主要是通用的微处理器、单片机或工作速度较快的双极型位片式微处理器。
存储器主要用于存放系统程序、用户程序以及工作时产生的数据。系统程序是指控制PLC完成各种功能的系统管理程序、监控程序、用户逻辑解释程序、标准子程序模块和各种系统参数，由PLC生产厂家编写并固化在只读存储器（ROM）中。用户程序指由用户根据工业现场的要求所编写的控制程序，允许用户修改，最终固化并存储于PLC中。
PLC的存储空间根据存储的内容可分为：系统程序存储区、系统RAM存储区和用户程序存储区。
输入/输出接口是可编程序控制器与现场各种信号相连接的部件，要求它能够处理这些信号并具有抗干扰能力。因此，输入/输出接口通常配有电子变换、光电隔离和滤波电路。输入/输出接口可分为数字量输入、数字量输出、模拟量输入和模拟量输出。
数字量（开关量）输入信号类型有直流和交流两种，均采用光电隔离器件实现现场电信号与PLC内部在电气上的隔离，同时转换成系统内统一的信号范围。输出接口除了具有光电隔离外，还具有各种输出方式：有的采用直流输出方式，有的采用交流输出方式，也有的采用继电器输出方式等。
模拟量有各种类型，包括 0～10 V、-10～10 V、4～20 mA。它们首先要进行信号处理。将输入模拟量转换成统一的电压信号，然后进行模拟量到数字量的转换，即A/D转换。通过采样、保持和多路开关的切换，多个模拟量的A/D转换就可以共用一个A/D转换器来完成。转换为数字量的模拟量就可以通过光电隔离、数据驱动输入到PLC内部。
模拟量的输出是把可编程序控制器内的数字量转换成相应的模拟量输出，因此，它是与输入相反的过程。整个过程可分为光电隔离、D/A转换和模拟信号驱动输出等环节。PLC内的数字量经过光电隔离实现两部分电路上的电气隔离，数字量到模拟量的转换由数/模转换器（即D/A转换器）完成，转换后的模拟量再经过运算放大器等模拟器件进行相应的驱动，形成现场所需的控制信号。
为了进一步提高PLC的性能，各大PLC厂商除了提供以上输入/输出接口外，还提供各种专用的智能接口模块，用以满足各种控制场合的要求。智能接口模块是PLC系统中的一个较为独立的模块，它们具有自己的处理器和存储器，通过PLC内部总线在CPU的协调管理下独立地进行工作。智能接口模块既扩展了PLC可处理的信号范围，又可使CPU能处理更多的控制任务。
智能接口模块包括高速脉冲计数器、定位控制智能单元、PID调节智能单元、PLC网络接口、PLC与计算机通信接口、传感器输入智能单元等。
编程器用来生成用户程序，并用它来编辑、检查、修改用户程序，监视用户程序的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又称为指令编程器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型PLC编程，或者用于现场调试和维护。
使用编程软件可以在计算机屏幕上直接生成和编辑梯形图或指令表程序，并且可以实现不同编程语言之间的相互转换。程序被编译后下载到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，还可以通过网络或电话线实现远程编程和传送。
现在的发展趋势是用编程软件取代手持式编程器，西门子PLC只用编程软件编程。对S7-200 进行编程时，应配备一台安装有STEP 7-Micro/WIN编程软件的计算机，和一根连接计算机和PLC的RS-232/PPI通信电缆或USB/PPI多主站电缆。现在的笔记本电脑一般都没有RS-232C通信接口，可以选用USB/PPI电缆，用USB接口与PLC通信。
PLC使用AC 220 V电源或DC 24V电源。内部的开关电源为各模块提供不同电压等级的直流电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器（如接近开关）提供DC 24 V电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。