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第二章 可编程控制器的系统构成和工作原理 2.1 可编程控制器的基本组成 2.2 可编程控制器的基本工作原理 2.3 可编程控制器的分类 2.4 可编程控制器的系统配置 2.1 可编程控制器的基本组成 可编程控制器的基本组成可以划分为两大部分，即硬件系统和软件系统。 2.1.1 可编程控制器的硬件系统 2.1.2 可编程控制器的软件系统 2.1.1 可编程控制器的硬件系统 世界各国生产的可编程控制器外观各异，但作为工业控制计算机，其硬件系统都大体相同，主要由中央处理器模块、存储器模块、输入输出模块、编程器和电源等几部分构成。 点击观看 PLC的硬件系统结构图 点击观看PLC的各个组成部分： 中央处理器模块 存储器模块 输入输出模块 编程器 电源 PLC的硬件系统结构图 三菱FX2N系列PLC的外形图 中央处理器模块（CPU） CPU功能 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据； 诊断电源、PC内部电路的工作状态和编程的语法错误； 用扫描的方式接收输入信号，送入PC的数据寄存器保存起来； PC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作； 将用户程序的执行结果送至输出端。 中央处理器模块（CPU） 可编程控制器通常使用以下几类CPU芯片： 通用微处理器 单片微处理器 位片式微处理器 其中小型PLC的CPU多采用单片机或专用CPU，大型PLC的CPU多采用位片式结构，具有高速数据处理能力。 存储器模块 根据存储器在系统中的作用可以把它们分成三类： 系统程序存储器: 用来控制和完成PLC各种功能的程序 用户程序存储器: 用户根据工程现场的生产过程和工艺要求编写的控制程序 存储器有以下几种类型： 随机存储器RAM； 只读存储器ROM； 可擦除可编程序的只读存储器EPROM； 可电擦除的EPROM（EEPROM或E2PROM）。 输入输出模块 输入输出模块是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。 由于可编程控制器在工业生产现场工作，对输入输出模块有两个主要的要求： 一是要有良好的抗干扰能力， 二是能满足工业现场各类信号的匹配要求。 点击观看常见的I/O单元 常用的I/O单元 开关量输入单元 （1）直流输入单元 (CLICK HERE) （2）交流输入单元 (CLICK HERE) 开关量输出单元 （1）晶体管输出单元(CLICK HERE) （2）双向晶闸管输出单元(CLICK HERE) （3）继电器输出单元(CLICK HERE) 编程器 主要用来编辑程序、调试程序和监控程序的执行，还可以在线测试PC的内部状态和参数，与PC进行人机对话。 编程器一般有两类：专用编程器和个人计算机。 专用编程器: (1)手持编程器：FX-10P-E,FX-20P-E (2)图形编程器 个人计算机：安装相关编程软件 2.1.2 可编程控制器的软件系统 PLC软件系统分为系统程序和用户程序两大类。 系统程序含系统的管理程序、用户指令的解释程序，另外还包括一些供系统调用的专用标准程序块等。 用户程序是用户为达到某种控制目的，采用PLC厂家提供的编程语言的程序，是一定控制功能的表述。 个人计算机程序开发系统的软件： 1、编程软件 2、文件编制软件 3、数据采集和分析软件 4、实时操作员软件 5、仿真软件 6、其他软件 2.2 可编程控制器基本工作原理 继电器控制系统： 硬逻辑并行运行的方式 计算机控制系统： 采用等待命令的工作方式，如键盘扫描方式或I/O扫描方式。 可编程控制器控制系统： 循环扫描工作方式，即系统工作任务管理及应用程序执行都是按循环扫描方式完成的 2.2 可编程控制器基本工作原理 内部处理阶段 PLC接通电源后，在进行循环扫描之前，首先确定自身的完好性，若发现故障，除了故障灯亮之外，还可判断故障性质：一般性故障，只报警不停机，等待处理；严重故障，则停止运行用户程序，此时PLC切断一切输出联系。 确定内部硬件正常后，进行清零或复位处理，清除各元件状态的随机性；检查I/O连接是否正确；启动监控定时器，执行一段涉及到各种指令和内存单元的程序，然后监控定时器复位，允许扫描用户程序。 通讯服务阶段 PLC在通信服务阶段检查是否有与编程器和计算机的通信请求，若有则进行相应处理