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模拟量输入单元。模拟量输入在过程中的应用很广，如常用的温度、压力、速度、流量、酸碱度、位移的各种工业检测都是对应于电压、电流的模拟量值，再通过一定运算（pid）后，控制生产过程达到一定的目的。模拟量输入电平大多是从传感器通过变换后得到的，模拟量的输入信号为4～20ma电流信号或1～5v、-10～10v、0～10v的直流电压信号。输入单元接收这种模拟信号之后把它转换成二进制数字信号，送给中央处理器进行处理，因此模拟量输入单元又叫a/d转换输入单元。总之，模拟量输入单元的作用是把现场连续变化的模拟量标准信号转换成可编程序控制器内部处理的由若干位表示的数字信号。一般它由滤波、模数转换（a/d）、光电隔离等部分组成。模拟量输入单元设有电压信号和电流信号输入端。

输入信号通过滤波、运算放大器的放大和量程变换，转换成模数转换能够接收的电压范围，经过模数转换后的数字量信号，再经光电耦合隔离后进入可编程序控制器的内部电路。根据a/d转换的分辨率不同，模拟量输入单元能提供8位、10位、12位或16位等精度的各种位数数字量信号传送给可编程序控制器进行处理。

可编程序控制器除了硬件系统外还需要软件系统的支持，它们相辅相成，缺一不可，共同构成可编程序控制器。可编程序控制器的软件系统由系统程序（又称系统软件）和用户程序（又称应用软件）两大部分组成。1.系统程序

系统程序由可编程序控制器的制造厂编制，固化在prom或eprom中，安装在可编程序控制器上，随产品提供给用户。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序和供系统调用的标准程序模块等。

1）系统管理程序

系统管理程序的主要功能如下。

（1）时间分配的运行管理，即控制可编程序控制器输入/输出运算、自检及通信时序。

（2）存储空间的分配管理，即生成用户环境，规定各种参数、程序的存放地址，将用户使用的数据参数存储地址转化为实际的数据格式及物理存放地址。

（3）系统的自检程序，即对系统进行出错检验、用户程序语法检验、句法检验、警戒时钟运行等。在系统管理程序的控制下，整个可编程序控制器能正确、有效地工作。

2）用户指令解释程序

用户指令解释程序将用户用各种编程语言（梯形图、语句表等）编制的应用程序翻译成中央处理单元能执行的机器指令。

3）供系统调用的标准程序模块

供系统调用的标准程序模块是由许多独立的程序块组成的，各自完成包括输入、输出、特殊运算等不同的功能。可编程序控制器的各种具体工作都由这部分完成。

模拟量的输入点数可以是2～8点，不同模拟量输入单元类型的输入点数不同。对多通道的模拟量输入单元，通常设置多路转换开关进行通道的切换，而在输出端应设置信号寄存器。为了适应工业生产过程的控制要求，对模拟量输入单元采取了必要的防电磁干扰措施，如光电耦合、阻容滤波等。为了防止其他信号的影响，也采取了设置反向二极管或熔丝管等措施。这些措施为可编程序控制器能可靠地工作提供了保证。

（4）模拟量输出单元。它的作用是把可编程序控制器运算处理后的若干位数字量信号转换成相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续信号的控制要求。模拟量输出单元一般由光电隔离、数模转换器（d/a）和信号转换等环节组成，

模拟量输出单元是将中央处理器的二进制数字信号转换成4～20ma的电流输出信号或0～10v、1～5v的电压输出信号，以提供给执行机构，因此模拟量输出单元又叫d/a转换输出单元。可编程序控制器输出的若干位数字量信号由内部电路送至光耦合器的输入端，光耦合器输出端输出的数字信号进入数模转换器（d/a），转换后的模拟量直流电压信号经运算放大器放大后驱动输出。

通常，模拟量输出单元还设有直流电流信号输出端，供用户选用。根据实际要求数字信号的不同分辨率，模拟量输出单元用的d/a转换器有8位、10位、12位等不同精度，根据不同型号有所不同。对可编程序控制器的模拟量输出单元也设置了防止电磁干扰的光电耦合或变压器耦合的电路，同样，为了适应外部负载的要求，提供了电压或电流的标准信号输出。

（5）智能输入/输出单元。为了满足可编程序控制器在复杂工业过程中的应用，可编程序控制器的制造厂商除了提供上述基本开关量和模拟量输入/输出单元外，还提供智能输入/输出单元来适应生产过程控制的要求。智能输入/输出单元是一个独立的自治系统，它具有与可编程序控制器主机相似的硬件系统，也由中央处理单元、存储器、输入/输出单元和外部设备接口单元等部分通过内部系统总线连接组成。智能输入/输出单元在自身的系统程序管理下，对工业过程现场的信号进行检测、处理和控制，并通过外部设备接口与可编程序控制器主机的输入/输出扩展接口的连接来实现与主机的通信。可编程序控制器主机在其运行的每个扫描周期中与智能输入/输出单元进行一次信息交换，以便能对现场信号进行综合处理。智能输入/输出单元不依赖主机的运行方式而独立运行，这一方面使可编程序控制器能够通过智智能输入/输出单元来处理快速变化的现场信号，另一方面也使可编程序控制器能够处理更多的任务。为适应不同的控制要求，智能输入/输出单元也有不同的类型。例如，高速脉冲计数器智能单元，它专门对工业现场的高速脉冲信号进行计数，并把累计值传送给可编程序控制器主机进行处理。如果不用高速脉冲计数智能单元，而用主机的输入/输出单元来进行计数操作，则计数速度要受主机扫描速度的影响。当高速脉冲信号的宽度小于主机的扫描周期时会发生部分计数脉冲丢失的情况。因此，用一般的可编程序控制器不能正确地进行高速脉冲信号的计数。使用高速脉冲计数智能单元后，由于它脱离主机的扫描周期而独立进行计数操作，而主机仅在每个扫描周期内读出高速脉冲计数智能单元的计数值，因此使可编程序控制器系统能正确地对高速脉冲信号进行计数处理。

电源单元是可编程序控制器的电源供给部分。它的作用是把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源，有的电源单元还向外提供直流电源，给开关量输入单元连接的现场电源开关使用，电源单元还包括掉电保护电路和后备电池电源，以保持ram在外部电源断电后存储的内容不丢失，可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、质量轻、效率高、抗干扰性能好。2.输入/输出扩展环节

输入/输出扩展环节是可编程序控制器输入/输出单元的扩展部件，当用户所需的输入/输出点数或类型超出主机上输入/输出单元所允许的点数或类型时，可以通过加接输入/输出扩展环节来解决。输入/输出扩展环节与主机的输入/输出扩展接口相连，有简单型和智能型两种类型。简单型的输入/输出扩展环节本身不带中央处理单元，对外部现场信号的输入/输出处理过程完全由主机的中央处理单元管理，依赖于主机的程序扫描过程。通常，它通过并行接口与主机通信，并安装在主机旁边，在小型可编程序控制器的输入/输出扩展时常被采用。智能型输入/输出扩展环节本身带有中央处理单元，它对生产过程现场信号的输入/输出处理由本身所带的中央处理单元管理，不依赖于主机的程序扫描过程。通常，它采用串行通信接口与主机通信，可以远离主机安装，多用于大中型可编程序控制器的输入/输出扩展。3.外部设备

可编程序控制器的外部设备主要是编程器、彩色图形显示器、打印机等。

1）编程器

它是编制、调试可编程序控制器用户程序的外部设备，是人机交互的窗口。通过编程器可以把新的用户程序输入到可编程序控制器的ram中，或者对ram中已有程序进行编辑。通过编程器还可以对可编程序控制器的工作状态进行监视和跟踪，这对调试和试运行用户程序是非常有用的。编程器分为简易型和智能型两类。筒易型的编程器只能连在可编程序控制器上使用，一般由简易键盘和发光二极管矩阵或液晶显示器组成。而智能型的编程器可以联机，也可以脱机使用。近年来，智能型的编程器一般采用微型计算机加上相应的应用软件构成。它既可用于编制调试用户程序，又可完成彩色图形显示、通信联网、打印输出控制和事务管理等多项功能。

pid调节智能单元也是一种智能单元，它能独立完成工业过程控制中一个或几个闭环控制回路的pid调节。特别是pid调节控制软件是由智能单元来执行的，而主机系统仅周期性地把调整参数和设定值传递给pid调节智能单元，从而使主机从烦琐的输入/输出操作复杂的运算处理中解脱出来，进而在其扫描周期内能够处理更多的任务。

为了适应生产过程对温度检测的要求，一些制造厂商也提供了直接可以与热电偶或热电阻连接的温度传感器输入智能单元，它通过信号转换、a/d转换、光电耦合等电路将模拟量的热电势或电阻信号转换为可编程序控制器的内部数字量信号。对热电偶的冷端补偿、热电阻的非线性处理等也在该智能单元实现。不同热电偶和热电阻的分度号是通过在该单元上的选择开关确定的。

智能输入/输出单元还有位置控制智能单元、阀门控制智能单元等类型。智能输入/输出单元为可编程序控制器的功能扩展和性能提高提供了极有利的条件。随着智能输入/输出单元品种的增加，可编程序控制器的应用领域将越来越广泛，可编程序控制器的主机终将变为一个中央信息处理机，对与之相连的各种智能输入/输出单元的信息进行综合处理。