模塊式PLC的基本結構
邁梓工控 / 2022-02-14
模塊式PLC的基本結構
本文主要以西門子公司的S7-300/400系列大中型PLC為講解對象。
西門子的PLC以其極高的性能價格比，在國際國內市場占有很大的份額，在我國的各行各業得到了廣泛的應用。
S7-300/400屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程計算機組成，各種模塊安裝在機架上。
通過CPU模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被連接到通信網絡，可以與計算機、其他PLC或其他設備通信。
1．CPU模塊
CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。在PLC控制系統中，CPU模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執行用戶程序，刷新系統的輸出；存儲器用來儲存程序和數據。S7-300/400將CPU模塊簡稱為CPU。
2．信號模塊
輸入(Input)模塊和輸出(Output)模塊簡稱為I/O模塊，開關量輸入、開關量輸出模塊簡稱為DI模塊和DO模塊，模擬量輸入、模擬量輸出模塊簡稱為AI模塊和AO模塊，它們統稱為信號模塊。信號模塊是系統的眼、耳、手、腳，是聯系外部現場設備和CPU模塊的橋梁。
輸入模塊用來接收和采集輸入信號，開關量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關、數字撥碼開關、限位開關、接近開關、光電開關、壓力繼電器等來的開關量輸入信號。模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發電機和各種變送器提供的連續變化的模擬量電流、電壓信號，或者直接接收熱電阻、熱電偶提供的溫度信號。
開關量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數字顯示裝置和報警裝置等輸出設備，模擬量輸出模塊用來控制電動調節閥、變頻器等執行器。
CPU模塊內部的工作電壓一般是DC5V，而PLC的外部輸入/輸出信號電壓一般較高，例如DC24V或AC220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作。在信號模塊中，用光耦合器和小型繼電器等器件來隔離PLC的內部電路和外部的輸入、輸出電路。信號模塊除了傳遞信號外，還有電平轉換與隔離的作用。
3．功能模塊
為了增強PLC的功能，擴大其應用領域，減輕CPU的負擔，PLC廠家開發了各種各樣的功能模塊。它們主要用于完成某些對實時性和存儲容量要求很高的控制任務，例如高速計數、位置控制和閉環控制等。
4．接口模塊
CPU模塊所在的機架稱為中央機架，如果一個機架不能容納全部模塊，可以增設一個或多個擴展機架。接口模塊（簡稱為IM）用來實現中央機架與擴展機架之間的通信。
5．通信處理器
通信處理器(簡稱為CP)用于PLC之間、PLC與遠程I/O之間、PLC與計算機和其他智能設備之間的通信，可以將S7-300/400接入各種通信網絡，CP也用于實現點對點通信等。CPU模塊集成有MPI通信接口，有的CPU模塊還集成了其他通信接口。
6．電源模塊
電源模塊（簡稱為PS）用于將輸入的AC220V電源或DC24V電壓轉換為穩定的DC24V和DC5V電壓，供PLC其他模塊和輸出模塊的負載使用。
