西安工程大学本科毕业设计（论文）
就是执行用户程序，产生相应的控制信号；进行数据处理，分时、分渠到执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存器的内容，再由输入映像寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通信等。
EPROM 盒式存储器
ROM
RAM
内部存储器
外存接口 其他接口 A/D、D/A 计算机 其他设备
键盘与显示 中央处理器（CPU） 输入接口光耦合 输出接口继电器或晶体管 输入接线端子 输出接线端子 图2-2 PLC逻辑结构图
2.存储器
PLC中的存储器与普通微机系统的存储器的结构类似，它由系统程序存储器和用户程序存储器等部分构成。
（1）系统程序存储器
系统程序存储器是用EPROM或EEPROM来存储厂家编写的系统程序。系统程序是指控制和完成PLC各种功能的程序，相当于单片机的监控程序或微机的操作系统，在很大程度上它决定该系列PLC的性能与质量，用户无法更改或条用。系统程序有系统管理程序、用户程序编辑和指令解释程序、标准子程序和调用管理程序这3种类型。
①系统管理程序：由它决定系统的工作节拍，包括PLC运行管理（各种操作的时间分配安排）、存储空间管理（生成用户数据区）和系统自诊断管理（如电源、系统出错，程序语法、句法检验等）。
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②用户程序编辑和指令解释程序：编辑程序能将用户程序变为内码形式以便于程序的修改调试，驾驶程序能将编程语言变为机器语言便于CPU的操作和运行。
③标准子程序和调用管理程序：为了提高运行速度，在程序执行中某些信息处理（I/O处理）货特殊运算等都是通过标准子程序来完成的。
（2）用户程序存储器
用户程序存储器用来存放用户的应用程序和数据，它包括用户程序存储器（程序区）和用户数据存储器（数据区）两种。
程序存储器以存储用户程序，数据存储器用来存储输入、输出以及内部接点和线圈的状态以及特殊功能要求的数据。
用户存储器的内容有用户根据控制需要可读、可写、可任意修改和增删。通常的用户存储器形式有高密度、低功耗的CMOSRAM、EPROM和EEOROM3种。
3. I/O单元
I/O单元又称为I/O模块，它是PLC与工业生产设备或工业过程连接的接口。现场的输入信号，如按钮开关、行程开关、限位开关以及各种传感器输出的开关量或模拟量等，都要通过输入模块传送到PLC中。由于这些信号电平各式各样，而PLC的CPU处理的信号只能是标准电平，所以输入模块还需要将这些信号转换成CPU能够接收和处理的数字信号。输出模块的作用是接收CPU处理过的数字信号，并把它转换成现场的执行部件所能接受的控制信号，以驱动负载，如电磁阀、电动机、灯光显示等。
PLC提供了各种操作电平和驱动能力的I/O模块供用户选择，如数字量I/O模块、模拟量I/O模块。这些模块又分为直流与交流、电压与电流等类型。
（1）数字量输入模块
数字量输入模块又称为开关量输入模块，它将工业现场的开关量信号转换为标准量信号传送给CPU，并保证信息的正确和控制器不受其干扰。它一般是采用光电耦合电路与现场输入信号相连，这样可以防止使用环境中的强电干扰进入PLC。光电耦合电路的核心是光电耦合器，其结构由发光二级管和光敏晶体管构成。现场输入信号的电源可由用户提供，直流输入信号的电源也可由PLC自身
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提供。数字量输入模块根据使用电源的不同分为直流输入（直流12V或24V）模块和交流输入（交流100～120V或200～240V）模块两种。
①直流输入模块
当外部检测开关接点接入的是直流电压时，需使用直流输入模块对信号进行检测。下面以某一输入点的直流输入模块进行讲解。
直流输入模块的原理图如图2-3所示。外部检测开关S的一端接外部直流电源（直流12V或24V），S的另一端与PLC的输入模块的一个信号输入端子相连，外部直流电源的另一端接PLC输入模块的公共端COM。虚线框内是PLC内部输入电路，R1为限流电阻；R2和C构成滤波电路，抑制输入信号中的高频干扰；LED为发光二级管。当S闭合后，直流电源经R1、R2、C的分压和滤波后形成3V左右的稳定电压给光敏电耦合器VLC，LED显示某一输入点是否有信号输入。光电耦合器VLC另一侧的光敏晶体管接通，此时A点位高电平，内部+5V电压经R3和滤波器形成适合CPU所需的标准信号送入内部电路中。
LED 图2-3 直流输入模块原理电路 交 S R1 C R2 VLC +5V COM A R3 滤波器 内部电路 内部电路中的锁存器将送入额信号暂存，CPU执行相应的指令后，通过地址信号和控制信号将锁存器中的信号进行读取。
当输入电源有PLC内部提供是，外部电源断开，将现场检测开关的公共接点直接与PLC输入模块的公共输入点COM相连接即可。
②交流输入模块
外部检测开关接点加入的是交流电时，需使用交流输入模块进行信号的检测。 交流输入模块的原理电路图如图2-4所示。外部检测开关S的一端接外部交流电（交流100～120V或200～240V），S的另一端与PLC的输入模块的一个信
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号输入端子相连，外部交流电源的另一端PLC输入模块的公共端COM。虚线框内是PLC内部输入电路，R1和R2构成分压电路；C为隔直电容，用来过滤掉输入电路中的直流成分，对交流相当于短路；LED为发光二级管。当S闭合时，PLC可输入交流电源，其工作原理与直流输入电路类似。
LED 图2-4 交流输入模块原 交 S R1 C R2 VLC +5V COM A R3 滤波器 内部电路 ③交直流输入模块
当外部检测开关接点加入的是交流或直流电压时，需使用交直流输入模块进行信号的检测，如图2-5所示。从图中看出，其内部电路与直流输入模块原理电路类似，只不过交直流输入模块原理电路的外接电源除直流电源外，还可以使用12～24V的交流电源。
（2）数字量输出模块
数字量输出模块又称为开关量输出模块，它可将PLC内部信号转换成现场执行机构的各种开关信号。数字量输出模块按照使用电源（即用户电源）的不同，分为直流输出模块、交流输出模块和交直流输出模块3种。按照输出电路所使用的开关器件不同，又分为晶体管输出、晶闸管（即可控硅）输出和继电器输出。其中晶体管输出方式的模块只能带直流负载，晶闸管输出方式的模块只能带交流负载，继电器输出方式的米快即可带直流负载也可带交流负载。
①直流输出模块（晶体管输出方式）
PLC某I/O点直流输出模块的电路图如图2-6所示，虚线框内表示PLC的内部结构。它由光电耦合器VLC、二极管现实LED、输出电路VT、稳压管VD、熔断器FU等组成。当某端需输出时，CPU控制锁存器的对应位为1，通过内部电路控制VLC输出，晶体管VT导通输出，相应的负载接通，同时输出指示灯
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LED亮，表示该输出端有输出。当某端不输出时，锁存器相应位为0，VLC没有输出，VT晶体管截止，使负载失电，此时LED指示灯不亮，负载所需直流电源由用户提供。
LED 图2-5 交直流输入模块原理电路
交 S R1 C R2 VLC +5V com A R3 滤波器 内部电路 内部电路 VLC +5V VT LED R1 R3 R2 VD 负载 FU 图2-6晶体管输出电路
COM ②交流输出模块（晶闸管输出方式）
PLC某I/O点交流输出模块电路图如图2-7所示，虚线框内表示PLC的内部结构。图中双向晶闸管为输出开关器件，由它组成的固态继电器T具有隔离作用；电阻R2和C构成了高频滤波电路，减少高频信号的干扰；浪涌吸收器起限幅作用，将晶闸管上的电压限制在600V以下；负载所需交流电源由用户提供。当某端输出时，CPU控制锁存器的对应位为1，通过内部电路控制T导通，相应的负载接通，同时输出指示灯LED两，表示该输出端有输出。
③交直流输出模块（继电器输出方式）
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