西門子s7-300模塊

編程控制器的構(gòu)成框圖和計(jì)算機(jī)是一樣的，都由中央處理器（CPU）,、存貯器和輸入/輸出接口等構(gòu)成,。因此，從硬件結(jié)構(gòu)來說,，可編程控制器實(shí)際上就是計(jì)算機(jī),，圖1是其硬件系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。從圖中可以看出PLC內(nèi)部主要部件有:

（1）CPU（Central  Process  Unit）

CPU是PLC的核心組成部分,，與通用微機(jī)的CPU一樣,，它在PLC系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞，故稱為“電腦",。其功能是：

a,、按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能，接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù),。

b,、用掃描方式接收現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的狀態(tài)式數(shù)據(jù)，并存入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中,。

c,、診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤,。

d,、在PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序,，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù),，產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，去啟閉有關(guān)控制門電路,。分時(shí)分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取,、傳送、組合,、比較和變換等操作,，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯式算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果,，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容,，再由輸出映象寄存器的位狀態(tài)式數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制,、制表,、打印式數(shù)據(jù)通訊等。

PLC常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)或雙極型位片式微處理器,。通用的微處理器常用的是8位機(jī)和16位機(jī),，如Z80A、8085,、8086,、6502、M6800,、M6809,、M68000等。單片機(jī)常用的有8039,、8049,、8031、8051等,。雙極型位片式微處理器常用的有AMD2900,、AMD2903等。

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①用通用微處理器作CPU

在低檔PLC中,，用Z80A做CPU較為普遍,，Z80A用于PLC有如下長處： Z80（或Z80A）CPU及其配套的芯片廉價(jià)、普及,、通用，用這套芯片制成的PC,，給維修及推廣普及帶來方便,。Z80有獨(dú)立的輸入/輸出指令,而且指令格式較短，執(zhí)行時(shí)間也較短,，這樣有利于掃描周期的縮短,。Z80輸入/輸出指令格式較短，相應(yīng)的輸入/輸出設(shè)備編碼也較短,，所以相應(yīng)的譯碼硬件器較簡(jiǎn)單,。由于Z80的信息是采用輸入/輸出映射方式，因而設(shè)計(jì)流程序時(shí),，對(duì)輸入/輸出與存儲(chǔ)器尋址容易區(qū)別,。

②用單片機(jī)作CPU

自從1974年出現(xiàn)單片機(jī)以來，已有不少產(chǎn)品采用單片機(jī)做可編程序控制器,。日本三菱F系列PLC就采用美國INTEL公司MES－48系列的單片機(jī)8049和8039做處理器,，8039單片機(jī)在一塊片子上集成了8位的CPU，128×8的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,。27條輸入/輸出線,，T0、T1、INT測(cè)試線及8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,，時(shí)鐘振蕩電路等,。

自80年代以來，出現(xiàn)了集成度更高,。功能更強(qiáng),，并帶有“布爾機(jī)"而又便于作數(shù)據(jù)通信的MCS-51系列單片機(jī)以及功能更高的16位單片機(jī)，大有取代MCS－48系列之勢(shì),。日本三菱的F2系列PLC即采用CPU8031,。MCS－51系列單片機(jī)是美國INTEL公司在MCS－48單片機(jī)基礎(chǔ)上，于80年代初推出的產(chǎn)品,，具有高集成度,、高可靠性、高功能,、高速度,、低價(jià)格等特點(diǎn)。它有三個(gè)代表產(chǎn)品：8051,、8751和8031,，它們分別有不同的應(yīng)用特性。8051是以4K字節(jié)EPR0M代替4K字節(jié)的R0M的8051,； 8031是內(nèi)部無R0M8051,。必須外接EPR0M；INTEL公司的96系列的單片機(jī),，字長為16,，運(yùn)算速度比51系列更高，這必將為高檔次的PLC開發(fā)和應(yīng)用帶來美好的遠(yuǎn)景,。用單片機(jī)制成的PLC有以下顯著特點(diǎn)：為機(jī)電設(shè)備一體化創(chuàng)造了條件,，因?yàn)橛蓡纹瑱C(jī)制成PLC，體積更小,。同時(shí)PLC邏輯功能很強(qiáng),，并且具有數(shù)值運(yùn)算和通信接口。