5、 I/O扩展接口 ：
可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元 与PLC的基本单元实现连接，当基本I/O单元 的输入或输出点数不够使用时，可以用I/O扩 展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的 I/O端子 .
6、外设接口
外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形 编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成 PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用 MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现 编程、监控、连网等功能。
输出接口、通信接口、电源等 PLC的软件：系统程序和用户程序
一、PLC的硬件构成
中央处理单元（CPU）—— 控制器的核心 存储器—— 存放用户程序和系统程序。
输入部件 输出部件 （I/O部件）
连接现场设备与CPU 之间的接口电路
外设接口 —— 连接编程器，进行编程，联网等功能。
电源部件 —— 为PLC内部电路提供能源
PS
CPU
IM
SM: SM: SM:
(电源模块)
(接口模块) DI DO AI
SM: CP: AO - 点-到-点
- PROFIBUS - 工业以太网
～110V/220V市电 现场用户输入设备
现场信号 按钮、开关
传感器 外部设备 编程设备 计算机 打印机等
PLC硬件系统组成
PLC基本单元
电源变换器
◆ 小型PLC: 8位通用微处理器和单片微处理器， 中型PLC：16位通用微处理器或单片微处理器 大型PLC：采用高速位片式微处理器（32位）
小型PLC为单CPU系统，中、大型PLC则大多为双CPU 或多CPU系统。
◆CPU的作用：按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条 不紊地户程序或数据
◆I / O 接口的作用： ●电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所需的 信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信 号是标准电平信号。 ●光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰能力 ●通常还有状态指示，工作状况直观，便于维护
◆ I / O 接口的类型： ●开关量输入/输出接口 ●模拟量输入/输出接口
输
微处理器（CPU）
输
入
出
部
运算器
控制器
部
件
件
通
讯
系
用
I/O
及
统
户
扩
编
存
存
展
程
储
储
接
接
器
器
口
口
PLC系统结构示意图
现场用户输出设备 执行器
中间继电器 电磁阀
扩展设备 扩展单元 通讯模块 功能模块
1、中央处理单元CPU
◆ PLC中常采用的CPU有三类： ⑴通用型微处理器（如Z8086、80186、80286等） ⑵单片机型微处理器（MCS-51 MCS-96等） ⑶位片式微处理器(如AMD2900等)
系统程序 由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、或 EPROM中，用户不能访问和修改。 • ROM的内容只能读出，不能写入。它是非易失的，它的电 源消失后，仍能保存储存的内容。ROM一般用来存放可编程 序控制器的系统程序。
◆用户程序:
●用户程序是用户根据控制对象生产工艺及控制的要求而编 制的应用程序。它是由PLC控制对象的要求而定的。 ● 为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS 静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会 丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程 序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在EPROM中。
◆ I/O电路的常见问题
1、当三极管的漏电流值大于1.3mA时，就可能引起 PLC输入电路发生误动作。可并联旁路电阻分流。
2、应在输出回路串联保险丝，避免负载电流过大， 损坏输出元件或电路板
3、晶体管、双向晶闸管型输出端子漏电流和残余 电压存在，注意输出电路的电平匹配和误动作。
4、感性负载断电时产生很高的反电势，对输出单 元电路产生冲击。使用外部抑制电路。
3、输入输出接口模块
◆ 输入/输出接口通常也称I / O 单元或I / O 模块，是PLC
与工业生产现场之间的连接通道。 ●PLC输入接口-----将PLC外部电路提供的符合PLC输入电 路要求的电压信号通过光电耦合电路送至PLC内部电路。 ● PLC输出接口-----将内部处理结果送给外部被控制对 象以实现控制目的。
整体结构的PLC
各部分装在同一机壳内。
模块式结构的PLC——各部件独立封装，每个模块通过机架
和总线连接而成， I/O的能力可按用
户的需要进行扩展和组合
➢整体式PLC ：电源、CPU中央处理系统、I/O接口都 集成在一个机壳内。如西门子S7-200系列。
CPU（基本单元） +
扩展模块
➢标准模块式结构化PLC ：各种模块相互独立，并安 装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLC 应用系统。如：西门子S7-300、S7-400系列。
第一讲 PLC的硬件构成
本节课你将学习到以下内容：
1、PLC硬件由哪几部分构成？ 2、外部输入和输出信号怎么和PLC联系起来？
（I/O接口电路） 3、PLC分类及型号选择？
PLC的基本结构
编程器 计算机
其他设备 按钮
继电器触点
传感器
设备通讯接口
中央处理单元（CPU）
电源适配器
交流电源
BUS
输 入 单 元
◆ 存储器的类型： 可读/写操作的随机存储器RAM 只读存储器ROM、EPROM和EEPROM
◆系统程序:
系统程序是完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用、管 理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能。
系统程序由PLC的制造厂家编写的，在PLC使用过程中不会 变动，它和PLC的硬件组成有关，它关系到PLC的性能。
●现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。
◆工作数据:
●工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数 据。它们存放在RAM中，以适应随机存取的要求。
●在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入/输出继电器、 辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些 器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定 的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有 的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持 数据区。
2）诊断电源、PLC内部电路故障和编程中的语法错误等
3）接收并存储从输入单元（接口）得到现场输入状态或数据
4）逐条读取并执行存储器中的用户程序，并将运算结果存入 存储器中
5）根据运算结果，更新有关标志位和输出内容，通过输出接 口实现控制、制表打印或数据通讯等功能
2、 存储器
◆ 存储器的作用：
在PLC中，存储器主要用于存储 系统程序、用户程序、工 作数据等
①输入接口模块电路
输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有 ：
（1）利用光电耦合器提高抗干扰能力
（2）利用滤波电路提高抗干扰能力
s
R1
c
com
R2 LED
+5v T
内
部
A 滤波
电 路
R3
直流输入型数字量输入接口电路
②输出接口电路
●继电器输出接口： 响应速度慢、动作频率低，可驱动交流或直流负 载 ，在输出量变化不频繁时使用。 ●晶体管输出接口： 响应速度快、动作频率高，只能用于驱动直流负载， 适用于输出量变化快的场合。 ●晶闸管输出接口： 响应速度快、动作频率高， 只能用于驱动交流负载， 适用于输出量变化快的场合。
PLC
系统程序存储器 RAM
I/O扩展接口
I/O扩展单元
接触器
输
出
电磁阀
单
元 指示灯
+-
PLC分类和组成
PLC硬件系统组成
◆ PLC的基本组成与一般的微机系统类似： 是一种以微处理器为核心的、用于控制的特殊计算机
◆ PLC的基本组成包括硬件与软件两部分 PLC的硬件：中央处理器（CPU）、存储器、输入接口、
4、电源
电源单元的作用：把外部电源（220V的交流电源） 转换成内部工作电压。
外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个专 用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为 PLC内部电路需要的工作电源（直流5伏、正负12 伏、24伏），并为外部输入元件（如接近开关） 提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动 PLC负载的电源由用户提供。