PLC 控制柜（變頻柜）基本結構

本質上，作為工控領域的專用計算機，可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller-plc）的硬件結構與微型計算機是基本相同，基本結構如下:

一、電源

電源在整個系統中起著非常重要的作用。沒有良好可靠的供電系統，就無法正常工作。因此，大部分的制造商都非常重視電源的設計和制造。一般情況下，交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，所以PLC可以直接接入交流電網，無需采取其他措施。

二、處理器(CPU)

中央處理器(CPU)是plc的控制中心。根據plc系統程序給出的功能，接收并存儲編程器輸入的用戶程序和數據；檢查電源、內存、I/O和警報定時器的狀態，并診斷用戶程序中的語法錯誤。plc投入運行時，首先通過掃描接收現場各輸入設備的狀態和數據，并分別存儲在I/O圖像區。然后，它從用戶程序存儲器中逐個讀取用戶程序。解釋完命令后，根據指令進行邏輯或算術運算的結果被發送到I/O圖像區或數據寄存器。在所有用戶程序執行完畢后，I/O圖像區的每個輸出狀態或輸出寄存器中的數據最終被傳送到相應的輸出設備，并重復該操作直到操作停止。

為了進一步提高plc的可靠性，近年來，大規模plc采用雙CPU構成冗余系統，或稱三CPU表決系統。這樣，即使一個CPU出現故障，整個系統仍然可以正常運行。

三、存儲

存儲系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。

存儲應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

四、輸入輸出接口電路

1.現場輸入接口電路由光耦電路和微機輸入接口電路組成，作為plc和現場控制器之間接口的輸入通道。

2.現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、門電路和中斷請求電路集成而成，功能plc通過現場輸出接口電路向現場執行部件輸出相應的控制信號。

五、功能

如計數、定位等功能模塊。

六、通信

工作原理:

plc投入運行時，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新。上述三個階段的完成稱為一個掃描周期。在整個運行期間，plc的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

1.輸入采樣級

在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次讀入所有輸入狀態和數據，并存儲在I/O圖像區的相應單元中。輸入采樣后，進入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映射區中相應單元的狀態和數據也不會發生變化。因此，如果輸入是脈沖信號，脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，以確保在任何情況下都可以讀取輸入。

2.用戶程序執行階段

在用戶程序執行階段，plc總是從上到下掃描用戶程序(梯形圖)。掃描每個梯形圖時，總是先掃描梯形圖左側觸點組成的控制電路，按照先左后右、先上后下的順序對觸點組成的控制電路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果刷新系統ram存儲區中邏輯線圈對應位的狀態；或者刷新I/O圖像區中輸出線圈對應位的狀態；或者是否執行梯形圖中指定的特殊功能指令。

即在用戶程序執行過程中，只有I/O映像區中輸入點的狀態和數據不會發生變化，而I/O映像區或系統ram存儲區中其他輸出點和軟設備的狀態和數據可能會發生變化，頂層梯形圖的程序執行結果會在底層使用這些線圈或數據的梯形圖中發揮作用；相反，在底部的梯形圖中，邏輯線圈的刷新狀態或數據只能在下一個掃描周期作用于它上面的程序。

在程序執行過程中，如果使用立即I/O指令，可以直接訪問I/O點。也就是說，如果使用I/O指令，輸入進程映像寄存器的值不會更新，程序會直接從I/O模塊取值，輸出進程映像寄存器會立即更新，這和立即輸入有些不同。

3.輸出刷新階段

掃描用戶程序后，plc進入輸出刷新階段。在此期間，CPU根據I/O鏡像區中相應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，然后通過輸出電路驅動相應的外設。這時才是plc的真正輸出。