可编程序控制器（PLC）是一种专用于工业环境的数字操作电子系统，它采用可编程存储器来存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，以控制各种类型的机械或生产过程。以下是关于PLC组成、结构、工作原理以及相关知识点的详细解释：
1. **基本结构**：
- **CPU模块**：是PLC的核心，包含微处理器和存储器，负责执行用户程序和系统任务，相当于PLC的大脑和心脏。
- **I/O模块**：输入模块接收来自现场设备的信号（如开关量、模拟量），输出模块驱动执行器（如接触器、电磁阀、调节器、调速器）。
- **编程器**：用于编写、编辑和监视PLC的用户程序以及查看PLC的状态。
- **电源**：为整个系统提供电力。
2. **物理结构**：
- **整体式**：所有组件集成在一个外壳内。
- **模块式**：各个组件（如CPU、I/O、电源等）可单独模块化，便于扩展和维护。
- **叠装式**：模块化设计，但可以通过堆叠方式进行组合。
3. **CPU模块**：
- CPU可以是通用微处理器、单片机或位片机，负责处理和执行程序。
- 存储器包括RAM（随机存取内存）、ROM（只读存储器）、EPROM（可擦除可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）。
4. **开关量I/O模块接线方式**：
- **汇点式**：所有输入/输出共享一个公共点，共用同一电源。
- **分组式**：输入/输出被分成多组，每组有自己的电源，可能电源不同。
- **分割式**：每个输入/输出点独立隔离，可以使用不同电源。
5. **输入模块**：
- 直流和交流输入电路有不同内部设计，包括隔离和功率放大。
6. **输出模块**：
- 继电器输出：适用于直流或交流负载，具有隔离和功率放大功能。
- 晶体管集电极输出：适用于直流负载。
- 双向可控硅输出：适用于交流负载。
7. **本地I/O与远程I/O**：
- 本地I/O通过并行通信方式连接。
- 远程I/O则采用串行通信方式。
8. **继电器的作用**：
- 功率放大：增强信号传输能力。
- 电器隔离：防止不同电压等级或电流大小的电路间相互影响。
- 逻辑运算：实现与、或、非等逻辑功能。
9. **PLC工作原理**：
- 内部处理：进行自我诊断、监控定时器复位等。
- 通信服务：与其他设备通信、响应编程器命令。
- 输入处理：读取输入端口状态到输入映像寄存器。
- 程序执行：执行用户程序的逻辑运算。
- 输出处理：将输出映像寄存器的状态送到输出端口。
10. **扫描周期**：PLC在运行状态下，完成一次完整循环（包括所有步骤）所需的时间。
11. **输入/输出滞后时间**：指从输入信号变化到PLC响应、从程序执行到输出变化的时间，包括输入电路滤波时间、输出电路滞后时间和扫描工作时间。
12. **编程器**：
- 专用编程器：有简易指令编程器和图形编程器。
- PC计算机开发系统：利用个人电脑进行编程。
PLC编程语言包括梯形图、指令表、功能块图等，其中梯形图与继电器控制系统的接线图相似，方便工程师理解和使用。编程器或PC软件可用于创建、修改和测试这些程序。在实际应用中，PLC广泛应用于自动化生产线、设备控制、过程控制等领域，因其可靠性、灵活性和易于编程的特点而受到青睐。
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