西門子電纜PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置,。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算,、計(jì)時(shí),、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程,。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì),。
PLC的基本構(gòu)成
概述
從結(jié)構(gòu)上分,，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板,、I/O板,、顯示面板、內(nèi)存塊,、電源等,，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊,、I/O模塊,、內(nèi)存、電源模塊,、底板或機(jī)架,，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。
PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī),，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同,，基本構(gòu)成為：
電源
西門子電纜PLC的電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源，在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)良好的,、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的,，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi),，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去,。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源,。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC）,，直流電源（常用的為24VDC）。
中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞,，是PLC的核心起神經(jīng)中樞的作用,，每套PLC至少有一個(gè)CPU。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù),；檢查電源、存儲(chǔ)器,、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài),，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí),，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù),，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序,，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi),。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置,，如此循環(huán)運(yùn)行,，直到停止運(yùn)行。
為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性,，近年來對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng),，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣,，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障,，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。
CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù),，它們決定著PLC的工作速度,，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模,。
存儲(chǔ)器
存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器,。
存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。
輸入輸出接口電路（I/O模塊）
PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的,。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài),。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng),，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI）,，開關(guān)量輸出（DO）,，模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊,。
1．現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路,，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。
2．現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器,、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成,，作用PLC通過現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。
常用的I/O分類如下：
開關(guān)量：按電壓水平分,，有220VAC,、110VAC、24VDC,，按隔離方式分,，有繼電器隔離和晶體管隔離。
模擬量：按信號(hào)類型分,，有電流型（4-20mA,0-20mA）,、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分,，有12bit,14bit,16bit等,。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊,，如熱電阻,、熱電偶、脈沖等模塊,。
按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量,，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力,，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制,。
底板或機(jī)架
大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上,，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,，使CPU能訪問底板上的所有模塊,，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接,，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體,。
功能模塊
如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊
通信模塊
如以太網(wǎng),、RS485,、Profibus-DP通訊模塊等
編程設(shè)備
編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行,、檢查維護(hù)*的器件,，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定,、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器,，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器,。
人機(jī)界面
簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛,，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及,。

PLC的特點(diǎn)
可靠性高，抗*力強(qiáng)
PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器,，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10~1/100,，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少,。
高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,，內(nèi)部電路采取了*的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性,。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均*時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí),。一些使用冗余CPU的PLC的平均*工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來說,，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng),，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,，故障也就大大降低,。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能,，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息,。在應(yīng)用軟件中,，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù),。這樣,，整個(gè)系統(tǒng)具有*的可靠性也就不奇怪了。
硬件配套齊全,，功能完善,，適用性強(qiáng)
PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大,、中,、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,、系列化,、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用,，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置,，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng),。PLC的安裝接線也很方便,，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力,，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器,，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外,，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn),，使PLC滲透到了位置控制,、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中,。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展,，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。
易學(xué)易用,，深受工程技術(shù)人員歡迎
PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易,，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受,。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能,。為不熟悉電子電路,、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門,。
容易改造
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝,、調(diào)試工作量小,，維護(hù)方便，容易改造
PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法,。這種編程方法很有規(guī)律,，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng),，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多,。
PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線,，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短,，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能,。這很適合多品種,、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。
體積小,，重量輕,，能耗低
以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm,，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小,，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/2~1/10。它的重量小于150g,，功耗僅數(shù)瓦,。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備,。