可編程控制器的組成

圖4 疊裝式可編程序控制器
3、CPU模塊
1、CPU芯片
　　CPU模塊主要由CPU芯片和存儲(chǔ)器組成，可編程控制器使用以下幾類CPU芯片：
（1）通用微處理器，如Intel公司的8086、80186系列Pentium系統(tǒng)芯片；
（2）單片微處理器（單片機(jī)），如Intel公司的MC551/96系列單片機(jī)；
（3）位片式微處理器，如AMD2900系列位片式微處理器。
2、存儲(chǔ)器
　　可編程控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器，系統(tǒng)程序相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，它使可編程控制器生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接讀取，可編程控制器的用戶程序由用戶設(shè)計(jì)，它決定了可編程控制器的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的具體關(guān)系。用戶程序存儲(chǔ)器的容量一般以字（每個(gè)字由16位二進(jìn)制數(shù)組成）為單位，三菱的FX系列可編程控制器的用戶程序存儲(chǔ)器以步為單位。小型可編程控制器的用戶程序存儲(chǔ)器容量在1K字（1K=1024= ），大型可編程控制器的用戶程序存儲(chǔ)器容量可達(dá)數(shù)百K字，甚至數(shù)M（兆）字。
可編程控制器常用以下幾種存儲(chǔ)器：
（1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）
用戶可以用編程器讀出RAM中的內(nèi)容，也可以將用戶程序?qū)懭隦AM，因此RAM又叫讀/寫存儲(chǔ)器。它是易失性的存儲(chǔ)器，將它的電源斷開后，儲(chǔ)存的信息將會(huì)丟失。
RAM的工作速度高，價(jià)格低，改寫方便。為了在關(guān)煌可編程控制器外部電源后，保存RAM中的用戶程序和某些數(shù)據(jù)（如計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值），為RAM配備了一個(gè)鋰電池，一般選用耗電極少的CMOS型RAM，鋰電池可用2—5年，需要更換鋰電池時(shí)由可編程序控制器發(fā)出信號(hào)彈，通知用戶，現(xiàn)在大多數(shù)可編程控制器仍用RAM來儲(chǔ)存用戶程序。
（2）只讀存儲(chǔ)器（ROM）
ROM的內(nèi)容只能讀出，不能寫入。它是非易失的，它的電源消失后，仍能保存存儲(chǔ)的內(nèi)容。
（3）可擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器（EPROM）
它是非易失性的，但是可以用編程器它編程，兼有ROM的非易失性和RAM的隨機(jī)存取優(yōu)點(diǎn)，但是它比RAM和ROM的價(jià)格高一些，與入信息所需的時(shí)間比RAM長得多，EEPROM用來存放用戶程序。有的可編程控制器將EEPROM作為基本配置，有的可編程控制器將EEPROM作為可選件。
小型可編程控制器的用戶程序存儲(chǔ)器的容量一般是固定的，大中型可編程控制器的用戶存儲(chǔ)器容量可以由用戶選擇。
4、開關(guān)量I/O模塊的外部接線方式
　　開關(guān)量I/O模塊的輸入輸出信號(hào)僅有接通和斷開兩種狀態(tài)。電壓等級(jí)有直流5V，12V，24V，48V，110V和交流110V，220V等。
　　各I/O點(diǎn)的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管顯示，外部接線一般接在模塊面板的接線端子上，某些模塊使用可拆裝的插座型端子板，不需斷開端子板上的外部連線，就可以迅速地更換模塊。點(diǎn)數(shù)很多的高密度I/O模塊的外部接線一般用插座連接，用戶可選用連接插座的電纜和端子板。
開關(guān)量I/O模塊的點(diǎn)數(shù)一般是2的n次方，如4，8，16，32，64點(diǎn)。
I/O模塊的外部接線方式有匯點(diǎn)式、分組式和分隔式三種（見圖5）。

圖5 I/O模塊的外部接線方式
匯點(diǎn)式模塊的各I/O電路有一個(gè)公共點(diǎn)，所有I/O點(diǎn)共用一個(gè)電源。
分組式模塊的I/O點(diǎn)分為若干個(gè)組，每一組的各I/O電路有一個(gè)公共點(diǎn)，它們共用一個(gè)電源。各組之間是分隔開的，可分別使用不同的電源。
分隔式模塊的各I/O點(diǎn)之間相互隔離，每一I/O點(diǎn)都可以使用單獨(dú)的電源，將它們的COM端連接起來，幾點(diǎn)可以使用同一個(gè)電源。
5、輸入模塊
　　輸入電路中設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。濾波電路延遲時(shí)間的典型值為10～20ms（信號(hào)上升沿）和20～50ms(信號(hào)下降沿)，輸入電流約5～10mA.

圖6 直流輸入電路
　　圖6是某直流輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖。在本節(jié)輸入電路和輸出電路中一般只畫出了一路，COM是各路的公共點(diǎn)。圖中的輸入觸點(diǎn)直接在公共點(diǎn)和輸入端X001之間，不需要外接輸入回路的電源，有的可編程序控制器還可以為接近開關(guān)、光電開關(guān)之類的傳感器提供24V電源（見圖6）。
　　當(dāng)圖6中的外接觸點(diǎn)接通時(shí)，光電耦合器中的發(fā)光二極管亮，光敏三極管飽和導(dǎo)通；外接觸點(diǎn)斷開時(shí)，光電耦合器中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止，信號(hào)經(jīng)內(nèi)部電路傳送給CPU模塊。
　　開關(guān)量輸入模塊外接電子傳感器的輸出信號(hào)時(shí)，應(yīng)注意傳感器的輸出電路與可編程序控制器輸入電路的配合，對(duì)于圖6中輸入模塊的內(nèi)部電路，傳感器的輸出電路應(yīng)為NPN管集電極開路的共發(fā)射極電路。
　　圖7是另一種交流輸入電路，光電耦合器中有兩個(gè)反并聯(lián)的發(fā)光二極管，顯示用的兩個(gè)發(fā)光二極管也是反并聯(lián)的，所以這個(gè)電路可以接收外部的交流輸入電壓。
　　圖8所示的交流/直流輸入電路的輸入觸點(diǎn)的接通后，輸入信號(hào)被濾波和整流，交流電壓或直流電壓被轉(zhuǎn)換為直流電流，送給顯示用的發(fā)光二極管和光電耦合器。