河北西门子(中国)一级代理商
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- 2026-05-28 12:00
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工业控制计算机PLC
从广义上讲，PLC实质上是一种以数字控制为主要特征的工业控制计算机，由硬件和软件两部分组成。与一般的计算机相比，它具有更强的与工业控制相连接的接口,编程语言更直接适用于控制要求。因此，在硬件结构上，PLC与计算机的组成十分相似，主要包括中央处理器(CPU)、存储器、I/O接口、电源等。PLC的基本组成如图2-1所示。
工业控制计算机PLC内部组成及作用
1.CPU
CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能指挥 PLC有条不紊地进行工作，其主要任务如下:
(1)当PLC处于编程状态时，控制从编程器输入的用户程序和数据的接收与存储。
(2)当PLC处于运行状态时，用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中:PILC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后，按指令规定的任务进行数据传送、存取、变换、处理、执行逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。
(3)监视PLC的工作状态，诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。
不同型号PLC的CPU芯片是不同的，采用通用CPU芯片的有:8031、8051、8086、80286、M68000等；采用位片式微处理器的有:AM2900、AM2901、AM2903等；也有采用厂家自行设计的专用CPU芯片的，如西门子公司的S7-200系列PLC均采用该公司自行研制的专用芯片。CPU芯片的性能关系到 PLC处理控制信号的能力与速度，通常CPU位数越高，系统处理的信息量越大，运算速度也越快。PLC中常用的通用微处理器有8位和16位的。随着芯片技术的不断发展，PLC所用的CPU芯片档次也越来越高。
小型PLC大多采用8位微处理器或单片机；中型PLC大多采用16位微处理器、单片机或采用CPU；大型PLC则多采用高速微处理器。采用双CPU的PLC中，其中一个CPU作为主处理器，主要用于处理字节操作指令，控制系统总线，监视扫描时间，管理内部计数器/定时器、I/O接口、编程接口等，以及协调位处理器。另一个CPU则作为从处理器，用来处理位操作指令，完成源程序向目标代码程序的转换等。
2.存储器
PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不可以访问和修改。系统程序相当于PC的操作系统，它关系到PLC的性能，同时，它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序、系统监控程序、标准程序模块与系统调用以及各种系统参数等。其中，系统程序质量的好坏，很大程度上决定了PLC的性能，其内容主要包括三部分:第一部分为系统管理程序，主管控制PLC的运行，使整个PLC按部就班地工作。第二部分为用户指令解释程序，通过用户指令解释程序，将PLC的编程语言变为机器语言指令，再由CPU执行这些指令。第三部分为标准程序模块与系统调用，包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序，如完成I/O及特殊运算等的子程序。PLC的具体工作都是由这部分程序来完成的，这部分程序的多少决定了PLC性能的强弱。
用户存储器包括用户程序存储器(程序区)、功能存储器(数据区)和参数区。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序；用户程序存储器根据需要可选择不同的存储器单元类型。用户功能存储器是用来存放(记忆)用户程序中使用的ON/OFF状态、数值数据等，它构成PLC的各种内部器件，也称“软元件”。参数区主要存放CPU 组态数据，例如，I/OCPU组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等。用户存储器容量的大小，关系到用户程序容量的大小和内部器件的多少，是反映PLC性能的重要指标之一。
PLC的六种编程语言简介
（1）梯形图
梯形图编程语言习惯上叫梯形图。梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，也可以说，梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，具有形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，是目前用得多的一种PLC编程语言。
（2）指令表
这种编程语言是一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式，用一系列操作指令组成的语句表将控制流程热核出来，并通过编程器送到PLC中去。
（3）顺序功能图
采用IEC标准的SFC(Se FunctionChart)语言，用于编制复杂的顺控程序。利用这种的编程方法，初学者也很容易编出复杂的顺控程序，大大提高了工作效率，也为调试、试运行带来许多言传的方便。
（4）状态转移图
类似于顺序功能图，可使复杂的顺控系统编程得到进一步简化。
（5）逻辑功能图
它基本上沿用了数字电路中的逻辑门和逻辑框图来表达。一般用一个运算框图表示一种功能。控制逻辑常用“与”、“或”、“非”三种功能来完成。目前国际电工协会(IEC)正在实施发展这种编程标准。
（6）语言
近几年推出的PLC，尤其是大型PLC，已开始使用语言进行编程采用语言编程后，用户可以象使用PC机一样操作PLC。在功能上除可完成逻辑运算功能外，还可以进行PID调节、数据采集和处理、上位机通信等。
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