PLC 控制柜（变频柜）基本结构

本质上，作为工控领域的专用计算机，可编程逻辑控制器（ Programmable Logic Controller-plc）的硬件结构与微型计算机是基本相同，基本结构如下：

一、电源

电源在整个系统中起着非常重要的作用。没有良好可靠的供电系统，就无法正常工作。因此，大部分的制造商都非常重视电源的设计和制造。一般情况下，交流电压波动在+10%(+15%)范围内，所以PLC可以直接接入交流电网，无需采取其他措施。

二、处理器(CPU)

中央处理器(CPU)是plc的控制中心。根据plc系统程序给出的功能，接收并存储编程器输入的用户程序和数据；检查电源、内存、I/O和警报定时器的状态，并诊断用户程序中的语法错误。plc投入运行时，首先通过扫描接收现场各输入设备的状态和数据，并分别存储在I/O图像区。然后，它从用户程序存储器中逐个读取用户程序。解释完命令后，根据指令进行逻辑或算术运算的结果被发送到I/O图像区或数据寄存器。在所有用户程序执行完毕后，I/O图像区的每个输出状态或输出寄存器中的数据最终被传送到相应的输出设备，并重复该操作直到操作停止。

为了进一步提高plc的可靠性，近年来，大规模plc采用双CPU构成冗余系统，或称三CPU表决系统。这样，即使一个CPU出现故障，整个系统仍然可以正常运行。

三、存储

存储系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存储应用软件的存储器称为用户程序存储器。

四、输入输出接口电路

1.现场输入接口电路由光耦电路和微机输入接口电路组成，作为plc和现场控制器之间接口的输入通道。

2.现场输出接口电路由输出数据寄存器、门电路和中断请求电路集成而成，功能plc通过现场输出接口电路向现场执行部件输出相应的控制信号。

五、功能

如计数、定位等功能模块。

六、通信

工作原理:

plc投入运行时，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新。上述三个阶段的完成称为一个扫描周期。在整个运行期间，plc的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

1.输入采样级

在输入采样阶段，plc以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并存储在I/O图像区的相应单元中。输入采样后，进入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映射区中相应单元的状态和数据也不会发生变化。因此，如果输入是脉冲信号，脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，以确保在任何情况下都可以读取输入。

2.用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，plc总是从上到下扫描用户程序(梯形图)。扫描每个梯形图时，总是先扫描梯形图左侧触点组成的控制电路，按照先左后右、先上后下的顺序对触点组成的控制电路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果刷新系统ram存储区中逻辑线圈对应位的状态；或者刷新I/O图像区中输出线圈对应位的状态；或者是否执行梯形图中指定的特殊功能指令。

即在用户程序执行过程中，只有I/O映像区中输入点的状态和数据不会发生变化，而I/O映像区或系统ram存储区中其他输出点和软设备的状态和数据可能会发生变化，顶层梯形图的程序执行结果会在底层使用这些线圈或数据的梯形图中发挥作用；相反，在底部的梯形图中，逻辑线圈的刷新状态或数据只能在下一个扫描周期作用于它上面的程序。

在程序执行过程中，如果使用立即I/O指令，可以直接访问I/O点。也就是说，如果使用I/O指令，输入进程映像寄存器的值不会更新，程序会直接从I/O模块取值，输出进程映像寄存器会立即更新，这和立即输入有些不同。

3.输出刷新阶段

扫描用户程序后，plc进入输出刷新阶段。在此期间，CPU根据I/O镜像区中相应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，然后通过输出电路驱动相应的外设。这时才是plc的真正输出。