PLC尿素合成塔控制系统设计+文献综述(5)
4.2 PLC的组成和工作原理
可编程控制器一般由中央处理单元（CPU）、存储器ROM/RAM、I/O单元、输入/输出单元、编程器、电源等主要部件组成，如图4.1所示。
4.2.1 中央处理单元（CPU）
中央处理单元（CPU）一般是由控制器、运算器和寄存器组成，利用集成电路技术，把这些电路集中于一个芯片内。CPU通过总线和外部连接。CPU是PLC的核心部件，它按PLC中存储的系统程序所赋予的功能来控制PLC的工作，用户程序和数据是在运行前就存入存储器中的。当PLC运行时，CPU通过扫描的方式来执行用户编写好的程序。CPU的主要任务是接收、存储用户程序和数据；通过扫描I/O口的方式来接收由输入装置送来的现场信号的状态或者数据，并存入输入映像寄存器与规定的数据存储器中。并且诊断电源和PLC的工作状态以及编程的过程中出现的语法错误；PLC处于运行状态时，在CPU中进行数据处理及运算等功能。
图4.1 可编程控制器基本结构框架
4.2.2 存储器
PLC的存储器分为两个部分：用户存储器和系统存储器。
系统存储器的用途是存放生产厂家编写的固有程序，用户是不能够修改的。它是PLC能够完成其他工作的基础。系统程序包括三个部分：系统管理程序、用户指令解释程序以及标准程序模块和系统调用管理程序。
用户存储器包括程序存储器和数据存储器两个部分。程序存储器存放的是用户编写的应用程序。现在常用的存储器有ROM、EPROM以及EEPROM存储器，其内容用户可以进行修改。用户数据存储器所存放的是程序中的状态和数据等。存储器的大小是PLC性能指标之一。
4.2.3 输入输出单元
输入输出单元（I/O接口）是PLC与电气回路的接口。PLC的输入/输出单元包含两个部分：和被控设备相连接的接口电路以及输入输出的映像寄存器。输入单元接收输入设备的各种控制信号；接口电路先转换为能识别的信号再存入输入映像寄存器。输出映像寄存器是储存处理结果的。输出映像寄存器有输出点相对应的触发器组成，输出接口电路的作用是将处理后的弱电信号转换成强电信号输出。PLC的输入和输出信号类型分为两类：开关量和模拟量。开关量按电压水平分：有220VAC、110VAC、24VDC；按隔离方式分：有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量按信号类型分:有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等;按精度分:有12bit,14bit,16bit等。
4.2.4电源
PLC所使用的电源有24V直流电或220V的交流电源。它内部还有开关电源，PLC电源用于为PLC各个模块的集成电路提供工作电源，有的还要为输入电路提供24V的工作电源，开关电源为内部电路提供5V电源。
4.2.5 编程器
编程器是PLC开发应用、检查文护、监测运行不可或缺的器件。它是PLC的外部设备；是人机交互的窗口。可用于编程、对系统做出一些设定、监控PLC以及PLC所控制的系统的工作状况，但是它不直接参与现场控制运行。编程器可以是专用的编程器，也可以是带有编程软件包的通用计算机系统。专用编程器是由PLC的生产厂家，专供给该厂家生产的某些PLC产品使用，使用范围有限，价格普遍较高。目前，大多数是使用个人计算机作为基础的编程器，用户只需要购买PLC厂家所提供的编程软件及相应的硬件接口装置，就能够得到高性能的PLC程序开发系统。
4.2.6 扩展接口和外设通信接口
(1） 外设通信接口
PLC配有多种通信接口，PLC通过这些通信接口可与编程器、打印机、其它PLC、计算机等设备实现通信。可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。
(2） 扩展接口