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PLC的硬件组成部分都有哪些
PLC的硬件主要由*处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。
 
对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内；对于模块式PLC，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。无论是哪种结构类型的PLC，都可根据用户需要进行配置与组合。
 
尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样，但各部分的功能作用是相同的，下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。
 
1、*处理单元(CPU)
 
同一般的微机一样，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同，常用有三类：通用微处理器(如Z80、8086、80286等)、单片微处理器(如8031、8096等)和位片式微处理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC大多采用高速位片式微处理器。
 
目前，小型PLC为单CPU系统，而中、大型PLC则大多为双CPU系统，甚至有些PLC中多达8 个CPU。对于双CPU系统，一般一个为字处理器，一般采用8位或16位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的芯片。字处理器为主处理器，用于执行编程器接口功能，监视内部定时器，监视扫描时间，处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。位处理器为从处理器，主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地满足实时控制要求。
 
在PLC中CPU按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面：
 
1)接收从编程器输入的用户程序和数据。
 
2)诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。
 
3)通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映象寄有器或数据寄存器中。
 
4)从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。
 
5)根据执行的结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。
 
2、存储器
 
存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。在PLC中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。
 
系统程序是由PLC 的制造厂家编写的，和PLC的硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供PLC运行的平台。系统程序关系到PLC的性能，而且在PLC使用过程中不会变动，所以是由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中，用户不能访问和修改。
 
用户程序是随PLC的控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在只读存储器EPROM中。现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。
 
工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在RAM中，以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。
 
由于系统程序及工作数据与用户无直接联系，所以在PLC 产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存储器扩展功能。
 
3、输入/输出单元
 
输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。 PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。
 
由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信息只能是标准电平，所以I/O接口要实现这种转换。I/O接口一般都具有光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗*力。另外，I/O接口上通常还有状态指示，工作状况直观，便于维护。
 
PLC提供了多种操作电平和驱动能力的I/O接口，有各种各样功能的I/O接口供用户选用。I/O接口的主要类型有：数字量(开关量)输入、数字量(开关量)输出、模拟量输入、模拟量输出等。
 
常用的开关量输入接口按其使用的电源不同有三种类型：直流输入接口、交流输入接口和交/直流输入接口。
 
常用的开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型：是继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。继电器输出接口可驱动交流或直流负载，但其响应时间长，动作频率低；而晶体管输出和双向晶闸管输出接口的响应速度快，动作频率高，但前者只能用于驱动直流负载，后者只能用于交流负载。
 
PLC的I/O接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数称为PLC输入/ 输出(I/O)点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。当系统的I/O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。
 
4、通信接口
 
PLC配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。PLC通过这些通信接口可与监视器、打印机、其它PLC、计算机等设备实现通信。PLC与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印；与监视器连接，可将控制过程图像显示出来；与其它PLC连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。 与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。
 
远程I/O系统也必须配备相应的通信接口模块。
 
5、智能接口模块
 
智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。它作为PLC系统的一个模块，通过总线与PLC相连，进行数据交换，并在PLC的协调管理下独立地进行工作。
 
PLC的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。
 
6、编程装置
 
编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC*的工具。编程装置可以是编程器，也可以是配有编程软件包的通用计算机系统。编程器是由PLC厂家生产，该厂家生产的某些PLC产品使用，它主要由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。编程器有简易编程器和智能编程器两类。
 
简易型编程器只能联机编程，而且不能直接输入和编辑梯形图程序，需将梯形图程序转化为指令表程序才能输入。简易编程器体积小、价格便宜，它可以直接插在PLC的编程插座上，或者用电缆与PLC相连，以方便编程和调试。有些简易编程器带有存储盒，可用来储存用户程序，如三菱的FX-20P-E简易编程器。
 
智能编程器又称图形编程器，本质上它是一台便携式计算机，如三菱的GP-80FX-E智能型编程器。它既可联机编程，又可脱机编程。可直接输入和编辑梯形图程序，使用更加直观、方便，但价格较高，操作也比较复杂。大多数智能编程器带有磁盘驱动器，提供录音机接口和打印机接口。
 
编程器只能对厂家的几种PLC进行编程，使用范围有限，价格较高。同时，由于PLC产品不断更新换代，所以编程器的生命周期也十分有限。因此，现在的趋势是使用以个人计算机为基础的编程装置，用户只要购买PLC厂家提供的编程软件和相应的硬件接口装置。这样，用户只用较少的投资即可得到高性能的PLC程序开发系统。

怎么判断和处理西门子PLC软/硬件故障

西门子(SIMATIC)PLC以其精深的德国电路板制作工艺，在我国很多行业被广泛使用，西门子故障处理、PCL电路板修理因此成为许多企业设备维护技术人员有必要掌握的手段。
 
本文主要以西门子S5系列PLC为例剖析西门子PLC的主要故障体现以及处理办法。
 
S5系列PLC目前在我国工业市场常见的主要有U型(通用型)、W型(字处理型)、R型(开关型)等三种类型。不同类型的PLC，其故障体现和判别办法也不同。这其间，软件故障都可以使用西门子编程器处理问题，西门子PLC都留有通讯PC接口，经过伺服编程器即可以处理几乎一切的软件问题。
 
经过软件PC程序可以判别是否是软件故障，假如是硬件故障，则需求的芯片级电路板修理工程师才可对其进行修复作业，PLC一般都是模块化结构构成，较为简略的处理办法就是替换故障板卡。
 
一、软故障的判别和处理
 
S5 PLC具有自诊断才能，发作模块功用错误时往往能报警并按预先程序作出反应，经过故障指示灯就可判别。当电源正常，各指示灯也指示正常，特别是输入信号正常，但系统功用不正常(输出无或乱)时，本着先易后难、先软后硬的检修准则主要查看用户程序是否呈现问题。S5的用户程序储存在PLC的RAM中，是掉电易失性的，当后备电池故障系统电源发作闪失时，程序丢掉或紊乱的可能性就很大，当然激烈的电磁搅扰也会引起程序犯错。有EPROM存储卡及插槽的PLC恢复程序就适当简略，将EPROM卡上的程序拷回PLC后一般都能处理问题；没有EPROM子卡的用户就要使用PG的联机功用将正确的程序发送到PLC上。需求特别阐明的是，有时简略的程序掩盖不能处理问题，这时在从头复制程序前总清一下RAM中的用户程序是适当必要的。经过将PLC上的“RUN”“ST”开关按RUN---ST---RUN---ST---RUN的次序一遍或在PG上履行“Object—Blocks—Delete---inPLC—allblocks---overall—Reset”功用就完成了RAM中程序的总清。 另外，保存在EPROM中的程序并不是满有把握的，过分信任EPROM上的程序有时会给检修带来困惑。所以经常性的查看核对EPROM中的程序，特别是PG中的备份程序就显的尤为重要。
 
二、PLC硬件故障
 
PLC的硬件故障较为直观地就能发现，修理的基本办法就是替换模块。依据故障指示灯和故障现象判别故障模块是检修的关键，盲目的替换会带来不必要的丢失。
 
(1)电源模块故障。
 
一个作业正常的电源模块，其上面的作业指示灯如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT”等应该是绿色长亮的，哪一个灯的色彩发作了变化或闪耀或平息就表明那一部分的电源有问题。“AC”灯表明PLC的沟通总电源，“AC”灯不亮时八成无作业电源，整个PLC中止。这时就应该查看电源保险丝是否熔断，替换熔丝是使用同标准同类型的保险丝，无同类型的进口熔丝时要用电流相同的快速熔丝代替。如重复烧保险丝阐明电路板短路或损坏，替换整个电源。“5VDC”、“24VDC”灯平息表明无相应的直流电源输出，当电源误差超出正常值5%时指示灯闪耀，此时尽管PLC仍能作业，但应引起注重，必要时停机检修。“BATT”变色灯是后备电源指示灯，绿色正常，黄色电量低，赤色故障。黄灯亮时就应该替换后备电池，手册规定两到三年替换锂电池一次，当红灯亮时表明后备电源系统故障，也需求替换整个模块。
 
(2)I/O模块故障。
 
输入模块一般由光电耦合电路组成；输出模块依据类型不同有继电输出、晶体管输出、光电输出等。每一点输入输出都有相应的发光二极管指示。有输入信号但该点不亮或断定有输出但输出灯不亮时就应该置疑I/O模块有故障。输入和输出模块有6到24个点，假如只是由于一个点的损坏就替换整个模块在经济上不合算。一般的做法是找备用点代替，然后在程序中更改相应的地址。但要留意，程序较大时查找具体地址有困难。特别强调的是，无论是替换输入模块仍是替换输出模块，都要在PLC断电的情况下进行，S5带电插拔模块是不允许的。
 
(3)CPU模块故障。
 
通用型S5 PLC的CPU模块上往往包含有通讯接口、EPROM插槽、运转开关等，故障的隐蔽性更大，由于替换CPU模块的费用很大，所以对它的故障剖析、判别要尤为细心。
 
检修实例：一台PLC合上电源时无法将开关拨到RUN状态，错误指示灯先闪耀后常亮，断电复位后故障仍旧，替换CPU模块后运转正常。在进行芯片级修理时替换了CPU但故障灯依然不断闪耀，至到替换了通讯借口板后功用才恢复正常。

PLC

 
三、外围线路故障
 
据有关文献报导，在PLC控制系统中呈现的故障率为：CPU及存储器占5%，I/O模块占15%，传感器及开关占45%，履行器占30%，接线等其他方面占5%，可见80%以上的故障呈现在外围线路。外围线路由现场输入信号(如按钮开关、选择开关、接近开关及一些传感器输出的开关量、继电器输出触点或模数转化器转化的模拟量等)和现场输出信号(电磁阀、继电器、接触器、电机等)，以及导线和接线端子等组成。接线松动、元器材损坏、机械故障、搅扰等均可引起外围电路故障，排查时要细心，替换的元器材要选用功能牢靠安全系数高的优质器材。一些功用强大的控制系统选用故障代码表表明故障，对故障的剖析排除带来*便利，应好好使用。
 
总结
 
西门子PLC其他系列的故障判别和处理办法与此原理相同可顺次类推。任何芯片级精密设备遇到故障时，在没有十足把握情况下，一定要请专业的技术服务企业予以处理，私行改动程序和修理严密设备电路板可能会形成设备修理难度加大甚至报废的严重后果。

PLC与人机界面的抗干扰设计应注意哪些方面
防止干扰，可选用硬件和软件的抗干扰办法，其间，硬件抗干扰是根本和重要的抗干扰办法，一般从抗和防两方面下手来抑制和消除干扰源，堵截干扰对体系的耦合通道，下降体系对干扰信号的敏理性。plc操控体系的抗干扰性规划是一个杂乱的体系工程，涉及到详细的输入输出设备和工业现场的环境，在规划抗干扰体系时要求要综合考虑各方面的要素。

1、选用性能优良的电源，抑制电网引进的干扰

关于PLC操控器供电的电源，应选用非动力线路供电，直接从低压配电室的主母线上选用线供电。选用隔绝变压器，且变压器容量应比实际需要大1.2～1.5倍左右，还可在隔绝变压器前加入滤波器。

关于变送器和共用信号外表供电应挑选分布电容小、选用多次隔绝和屏蔽及漏感技能的配电器。操控器和I/O体系分别由各自的隔绝变压器供电，并与主电路电源分隔。PLC操控器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以削减外围传感器内部或供电线路短路毛病对PLC操控器的干扰。此外，为保证电网馈电不中断，可选用在线式不间断供电电源(UPS)供电，UPS具有过压、欠压维护功用、软件监控、与电网隔绝等功用，可进步供电的安全牢靠性。关于一些重要的设备，沟通供电电路可选用双路供电体系。

2、正确挑选电缆的和施行敷设，消除可编程操控器、人机界面的空间辐射干扰。

不同类型的信号分别由不同电缆传输，选用远离技能，信号电缆按传输信号品种分层敷设，相同类型的信号线选用双绞方法。严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，防止信号线与动力电缆接近平行敷设，增大电缆之间的夹角，以削减电磁干扰。为了削减动力电缆尤其是变频设备馈电电缆的辐射电磁干扰，从干扰途径上隔绝干扰的侵入，要选用屏蔽电力电缆。

3、PLC操控器输入输出通道的抗干扰办法。

输入模块的滤波能够下降输入信号的线间的差模干扰。为了下降输入信号与大地间的共模干扰，PLC操控器要良好接地。输入端有理性负载时，关于沟通输入信号，可在负载两头并接电容和电阻，关于直流输入信号可并接续流二极管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所发生的感应电动势，可选用RC浪涌吸收器。

输出为沟通理性负载，可在负载两头并联RC浪涌吸收器；若为直流负载，可并联续流二极管，也要尽可能接近负载。关于开关量输出的场合，能够选用浪涌吸收器或晶闸管输出模块。别的，选用输出点串接中心继电器或光电耦合办法，可防止PLC操控器输出点直接接入电气操控回路，在电气上*隔绝。

4、PLC操控器抗干扰的软件办法。

因为电磁干扰的杂乱性，仅采纳硬件抗干扰办法是不行的，要用PLC操控器的软件抗干扰技能来加以合作,进一步进步体系的牢靠性。选用数字滤波和工频整形采样、守时校对参考点电位等办法，有用消除周期性干扰、防止电位漂移。选用信息冗余技能，规划相应的软件标志位；选用间接跳转，设置软件维护等。例如对开关量输入信号，选用守时器延时的方法多次读入，成果共同再承认有用，进步了软件的牢靠性。

5、正确挑选接地址，完善接地体系。

良好的接地是保证PLC操控器牢靠作业的重要条件，能够防止偶尔发生的电压冲击危害，还能够抑制干扰。完善的接地体系是PLC操控器抗电磁干扰的重要办法之一。

PLC操控器属高速低电平操控设备，应选用直接接地方法。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC操控器接上地线，接地址应与动力设备的接地址分隔。若达不到这种要求，也有必要做到与其他设备公共接地，制止与其他设备串联接地。接地址应尽可能接近PLC操控器。会集安置的PLC操控器适于并联一点接地方法，各设备的柜体中心接地址以独自的接地线引向接地极。分散安置的PLC操控器，应选用串联一点接地方法。接地极的接地电阻小于2Ω，接地极埋在距建筑物10～15m远处，并且PLC操控器接地址有必要与强电设备接地址相距10m以上。假如要用扩展单元，其接地址应与根本单元的接地址接在一同。

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；信号源不接地时，应在PLC操控器侧接地。信号线中心有接头时，屏蔽层应结实衔接并进行绝缘处理，各屏蔽层应相互衔接好。挑选恰当的接地处单点接地，要防止多点接地。

6、正确挑选接地址，完善接地体系。

在挑选设备时，首先要了解国产PLC生产厂家给出的抗干扰目标，如共模抑制比、差模抑制比、耐压才干、答应在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中作业等，要挑选有较高抗干扰才干的产品，如选用浮地技能、隔绝性能好的可编程操控器、人机界面HMI。

可编程操控器、人机界面现场应用时的抗干扰问题，是杂乱而细致的。抗干扰性规划是一个十分杂乱的体系性工程，涉及到详细的输入输出设备和工业现场的详细环境，要求我们要综合考虑各方面的要素，有必要依据现场的实际情况，从削减干扰源、堵截干扰途径等方面进行全面的考虑，充分利用各种抗干扰办法来进行可编程操控器、人机界面的规划。才干真实进步可编程操控器、人机界面HMI现场应用时的抗干扰才干，确保体系安全安稳运转。

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