黔东南州西门子一级总代理商

PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如下图所示： 

1、主机
主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。
2、输入/输出（I/O）接口
I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。
3、电源
    图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。
4、编程
    编程是PLC利用外部设备，用户用来输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。通过专用的PC/PPI电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用的软件进行电脑编程和监控。
5、输入/输出扩展单元
I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。
6、外部设备接口
此接口可将打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。
实验装置提供的主机型号有西门子S7-200系列的CPU224(AC/DC/REL

由于工业生产现场的工作环境恶劣，干扰源众多，如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰，电焊机、电火花加工机床、电机的电刷等通过电磁耦合产生的工频干扰等，都会影响PLC的正常工作。

以下介绍PLC的故障多发点：

1、类故障点(也是故障多的地点)在继电器、接触器。

　　如生产线PLC控制系统的日常维护中，电气备件消耗量大的为各类继电器或空气开关。主要原因除产品本身外，就是现场环境比较恶劣，接触器触点易打火或氧化，然后发热变形直至不能使用。所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率，以减少其对系统运行的影响。     

2、第二类故障多发点在阀门或闸板这一类的设备上。

　　因为这类设备的关键执行部位，相对的位移一般较大，或者要经过电气转换等几个步骤才能完成阀门或闸板的位置转换，或者利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换，机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生误差或故障。长期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障产生的主要原因，因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。我厂对此类设备建立了严格的点检制度，经常检查阀门是否变形，执行机构是否灵活可用，控制器是否有效等，很好地保证了整个控制系统的有效性。     

3、第三类故障点可能发生在开关、极限位置、安全保护和现场操作上的一些元件或设备上。

　　其原因可能是因为长期磨损，也可能是长期不用而锈蚀老化。对于这类设备故障的处理主要体现在定期维护，使设备时刻处于完好状态。对于限位开关尤其是重型设备上的限位开关除了定期检修外，还要在设计的过程中加入多重的保护措施。     

4、第四类故障点可能发生在PLC系统中的子设备。

　　这类设备如接线盒、线端子、螺栓螺母等处。这类故障产生的原因除了设备本身的制作工艺原因外还和安装工艺有关，如有人认为电线和螺钉连接是压的越紧越好，但在二次维修时很容易导致拆卸困难，大力拆卸时容易造成连接件及其附近部件的损害。长期的打火、锈蚀等也是造成故障的原因。根据工程经验，这类故障一般是很难发现和维修的。所以在设备的安装和维修中一定要按照安装要求的安装工艺进行，不留设备隐患。     

5、第五类故障点是传感器和仪表。

　　这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常。这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接地，并尽量与动力电缆分开敷设，特别是高干扰的变频器输出电缆。这类故障的发现及处理也和日常点巡检有关，发现问题应及时处理。     

6、第六类故障主要是电源、地线和信号线的噪声(干扰)。

　　问题的解决或改善主要在于工程设计时的经验和日常维护中的观察分析。

　　尽管PLC是专门在现场使用的控制装置，在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较适应，但是为了确保整个系统稳定可靠，还是应当尽量使PLC有良好的工作环境条件， 并采取必要的抗干扰措施。

PLC在运行状态时，执行一个扫描操作所需要的时间为一个周期，这个是PLC的重要指标之一，其值为0.5~100ms。
扫描周期T=（输入—点时间*输入端子数）+（指令执行速度*指令的条数）+（输出一点的时间*输出端子书）+故障诊断时间+通讯时间
从上式可看出，扫描周期已经决定了：
1.CPU执行执行的速度
2.执行每条指令所占用的时间
3.程序中指令条数的多少
指令执行所需的时间和用户程序的长短、指令的种类和CPU执行速度是有很大关系，一般来说，一个扫描的过程中，故障诊断时间，通信时间，输入采样和输出刷新所占的时间较少，执行的时间是占了绝大部分。
PLC的响应时间是指PLC外部输出信号的改变时刻起止由它控制的有关外部输出信号变化的时刻之间的间隔，称为带后时间，这个是由输入电路时间常数，输出电路的时间常数，用户语句的安排和指令的使用，plc的循环扫描方式及PLC对I/O的刷新方式等部分组成。这个现象称为I/O延迟时间相应。
由于PLC的这种周期循环少苗工作方式，决定了相应时间的长短与收到输入信号的时刻有关。相应时间就分为短和长。
（1）短的相应时间
如果在一个扫描周期刚结束之前收到一个输入信号，在下一个扫描周期之前输入采样阶段，这个信号也就被采样，是输入更新，这个响应时间短。
（2）长相应时间
如果收到的是一个输入信号经输入延迟后，刚好错过了I/O刷新的时间，在该周期内输入信号就被视为无效，就要等下一个扫描周期才会被读入，这个时间是长的