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PLC的硬件組成部分都有哪些
PLC的硬件主要由*處理器(CPU)、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現場輸入/輸出設備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設連接。
 
對于整體式PLC，所有部件都裝在同一機殼內；對于模塊式PLC，各部件獨立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機架或導軌上。無論是哪種結構類型的PLC，都可根據用戶需要進行配置與組合。
 
盡管整體式與模塊式PLC的結構不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對PLC主要組成各部分進行簡單介紹。
 
1、*處理單元(CPU)
 
同一般的微機一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 隨機型不同而不同，常用有三類：通用微處理器(如Z80、8086、80286等)、單片微處理器(如8031、8096等)和位片式微處理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。
 
目前，小型PLC為單CPU系統，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統，甚至有些PLC中多達8 個CPU。對于雙CPU系統，一般一個為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個為位處理器，采用由各廠家設計制造的芯片。字處理器為主處理器，用于執行編程器接口功能，監視內部定時器，監視掃描時間，處理字節指令以及對系統總線和位處理器進行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實現PLC編程語言向機器語言的轉換。位處理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地滿足實時控制要求。
 
在PLC中CPU按系統程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進行工作，歸納起來主要有以下幾個方面：
 
1)接收從編程器輸入的用戶程序和數據。
 
2)診斷電源、PLC內部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等。
 
3)通過輸入接口接收現場的狀態或數據，并存入輸入映象寄有器或數據寄存器中。
 
4)從存儲器逐條讀取用戶程序，經過解釋后執行。
 
5)根據執行的結果，更新有關標志位的狀態和輸出映象寄存器的內容，通過輸出單元實現輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數據通信等功能。
 
2、存儲器
 
存儲器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機存儲器RAM，另一種是只讀存儲器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。在PLC中，存儲器主要用于存放系統程序、用戶程序及工作數據。
 
系統程序是由PLC 的制造廠家編寫的，和PLC的硬件組成有關，完成系統診斷、命令解釋、功能子程序調用管理、邏輯運算、通信及各種參數設定等功能，提供PLC運行的平臺。系統程序關系到PLC的性能，而且在PLC使用過程中不會變動，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。
 
用戶程序是隨PLC的控制對象而定的，由用戶根據對象生產工藝的控制要求而編制的應用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。為了防止干擾對RAM中程序的破壞，當用戶程序經過運行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲器EPROM中。現在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲器。
 
工作數據是PLC運行過程中經常變化、經常存取的一些數據。存放在RAM中，以適應隨機存取的要求。在PLC的工作數據存儲器中，設有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數器等邏輯器件的存儲區，這些器件的狀態都是由用戶程序的初始設置和運行情況而確定的。根據需要，部分數據在掉電時用后備電池維持其現有的狀態，這部分在掉電時可保存數據的存儲區域稱為保持數據區。
 
由于系統程序及工作數據與用戶無直接聯系，所以在PLC 產品樣本或使用手冊中所列存儲器的形式及容量是指用戶程序存儲器。當PLC提供的用戶存儲器容量不夠用，許多PLC還提供有存儲器擴展功能。
 
3、輸入/輸出單元
 
輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業生產現場之間的連接部件。 PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數據，以這些數據作為PLC對被控制對象進行控制的依據；同時PLC又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，以實現控制目的。
 
由于外部輸入設備和輸出設備所需的信號電平是多種多樣的，而PLC內部CPU的處理的信息只能是標準電平，所以I/O接口要實現這種轉換。I/O接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗*力。另外，I/O接口上通常還有狀態指示，工作狀況直觀，便于維護。
 
PLC提供了多種操作電平和驅動能力的I/O接口，有各種各樣功能的I/O接口供用戶選用。I/O接口的主要類型有：數字量(開關量)輸入、數字量(開關量)輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。
 
常用的開關量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口。
 
常用的開關量輸出接口按輸出開關器件不同有三種類型：是繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出。繼電器輸出接口可驅動交流或直流負載，但其響應時間長，動作頻率低；而晶體管輸出和雙向晶閘管輸出接口的響應速度快，動作頻率高，但前者只能用于驅動直流負載，后者只能用于交流負載。
 
PLC的I/O接口所能接受的輸入信號個數和輸出信號個數稱為PLC輸入/ 輸出(I/O)點數。I/O點數是選擇PLC的重要依據之一。當系統的I/O點數不夠時，可通過PLC的I/O擴展接口對系統進行擴展。
 
4、通信接口
 
PLC配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。PLC通過這些通信接口可與監視器、打印機、其它PLC、計算機等設備實現通信。PLC與打印機連接，可將過程信息、系統參數等輸出打印；與監視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它PLC連接，可組成多機系統或連成網絡，實現更大規模控制。 與計算機連接，可組成多級分布式控制系統，實現控制與管理相結合。
 
遠程I/O系統也必須配備相應的通信接口模塊。
 
5、智能接口模塊
 
智能接口模塊是一獨立的計算機系統，它有自己的CPU、系統程序、存儲器以及與PLC系統總線相連的接口。它作為PLC系統的一個模塊，通過總線與PLC相連，進行數據交換，并在PLC的協調管理下獨立地進行工作。
 
PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計數模塊、閉環控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等。
 
6、編程裝置
 
編程裝置的作用是編輯、調試、輸入用戶程序，也可在線監控PLC內部狀態和參數，與PLC進行人機對話。它是開發、應用、維護PLC*的工具。編程裝置可以是編程器，也可以是配有編程軟件包的通用計算機系統。編程器是由PLC廠家生產，該廠家生產的某些PLC產品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲器接插口等部件組成。編程器有簡易編程器和智能編程器兩類。
 
簡易型編程器只能聯機編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉化為指令表程序才能輸入。簡易編程器體積小、價格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用電纜與PLC相連，以方便編程和調試。有些簡易編程器帶有存儲盒，可用來儲存用戶程序，如三菱的FX-20P-E簡易編程器。
 
智能編程器又稱圖形編程器，本質上它是一臺便攜式計算機，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯機編程，又可脫機編程。可直接輸入和編輯梯形圖程序，使用更加直觀、方便，但價格較高，操作也比較復雜。大多數智能編程器帶有磁盤驅動器，提供錄音機接口和打印機接口。
 
編程器只能對廠家的幾種PLC進行編程，使用范圍有限，價格較高。同時，由于PLC產品不斷更新換代，所以編程器的生命周期也十分有限。因此，現在的趨勢是使用以個人計算機為基礎的編程裝置，用戶只要購買PLC廠家提供的編程軟件和相應的硬件接口裝置。這樣，用戶只用較少的投資即可得到高性能的PLC程序開發系統。

怎么判斷和處理西門子PLC軟/硬件故障

西門子(SIMATIC)PLC以其精深的德國電路板制作工藝，在我國很多行業被廣泛使用，西門子故障處理、PCL電路板修理因此成為許多企業設備維護技術人員有必要掌握的手段。
 
本文主要以西門子S5系列PLC為例剖析西門子PLC的主要故障體現以及處理辦法。
 
S5系列PLC目前在我國工業市場常見的主要有U型(通用型)、W型(字處理型)、R型(開關型)等三種類型。不同類型的PLC，其故障體現和判別辦法也不同。這其間，軟件故障都可以使用西門子編程器處理問題，西門子PLC都留有通訊PC接口，經過伺服編程器即可以處理幾乎一切的軟件問題。
 
經過軟件PC程序可以判別是否是軟件故障，假如是硬件故障，則需求的芯片級電路板修理工程師才可對其進行修復作業，PLC一般都是模塊化結構構成，較為簡略的處理辦法就是替換故障板卡。
 
一、軟故障的判別和處理
 
S5 PLC具有自診斷才能，發作模塊功用錯誤時往往能報警并按預先程序作出反應，經過故障指示燈就可判別。當電源正常，各指示燈也指示正常，特別是輸入信號正常，但系統功用不正常(輸出無或亂)時，本著先易后難、先軟后硬的檢修準則主要查看用戶程序是否呈現問題。S5的用戶程序儲存在PLC的RAM中，是掉電易失性的，當后備電池故障系統電源發作閃失時，程序丟掉或紊亂的可能性就很大，當然激烈的電磁攪擾也會引起程序犯錯。有EPROM存儲卡及插槽的PLC恢復程序就適當簡略，將EPROM卡上的程序拷回PLC后一般都能處理問題；沒有EPROM子卡的用戶就要使用PG的聯機功用將正確的程序發送到PLC上。需求特別闡明的是，有時簡略的程序掩蓋不能處理問題，這時在從頭復制程序前總清一下RAM中的用戶程序是適當必要的。經過將PLC上的“RUN”“ST”開關按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中程序的總清。 另外，保存在EPROM中的程序并不是滿有把握的，過分信任EPROM上的程序有時會給檢修帶來困惑。所以經常性的查看核對EPROM中的程序，特別是PG中的備份程序就顯的尤為重要。
 
二、PLC硬件故障
 
PLC的硬件故障較為直觀地就能發現，修理的基本辦法就是替換模塊。依據故障指示燈和故障現象判別故障模塊是檢修的關鍵，盲目的替換會帶來不必要的丟失。
 
(1)電源模塊故障。
 
一個作業正常的電源模塊，其上面的作業指示燈如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT”等應該是綠色長亮的，哪一個燈的色彩發作了變化或閃耀或平息就表明那一部分的電源有問題。“AC”燈表明PLC的溝通總電源，“AC”燈不亮時八成無作業電源，整個PLC中止。這時就應該查看電源保險絲是否熔斷，替換熔絲是使用同標準同類型的保險絲，無同類型的進口熔絲時要用電流相同的快速熔絲代替。如重復燒保險絲闡明電路板短路或損壞，替換整個電源。“5VDC”、“24VDC”燈平息表明無相應的直流電源輸出，當電源誤差超出正常值5%時指示燈閃耀，此時盡管PLC仍能作業，但應引起注重，必要時停機檢修。“BATT”變色燈是后備電源指示燈，綠色正常，黃色電量低，赤色故障。黃燈亮時就應該替換后備電池，手冊規定兩到三年替換鋰電池一次，當紅燈亮時表明后備電源系統故障，也需求替換整個模塊。
 
(2)I/O模塊故障。
 
輸入模塊一般由光電耦合電路組成；輸出模塊依據類型不同有繼電輸出、晶體管輸出、光電輸出等。每一點輸入輸出都有相應的發光二極管指示。有輸入信號但該點不亮或斷定有輸出但輸出燈不亮時就應該置疑I/O模塊有故障。輸入和輸出模塊有6到24個點，假如只是由于一個點的損壞就替換整個模塊在經濟上不合算。一般的做法是找備用點代替，然后在程序中更改相應的地址。但要留意，程序較大時查找具體地址有困難。特別強調的是，無論是替換輸入模塊仍是替換輸出模塊，都要在PLC斷電的情況下進行，S5帶電插拔模塊是不允許的。
 
(3)CPU模塊故障。
 
通用型S5 PLC的CPU模塊上往往包含有通訊接口、EPROM插槽、運轉開關等，故障的隱蔽性更大，由于替換CPU模塊的費用很大，所以對它的故障剖析、判別要尤為細心。
 
檢修實例：一臺PLC合上電源時無法將開關撥到RUN狀態，錯誤指示燈先閃耀后常亮，斷電復位后故障仍舊，替換CPU模塊后運轉正常。在進行芯片級修理時替換了CPU但故障燈依然不斷閃耀，至到替換了通訊借口板后功用才恢復正常。

PLC

 
三、外圍線路故障
 
據有關文獻報導，在PLC控制系統中呈現的故障率為：CPU及存儲器占5%，I/O模塊占15%，傳感器及開關占45%，履行器占30%，接線等其他方面占5%，可見80%以上的故障呈現在外圍線路。外圍線路由現場輸入信號(如按鈕開關、選擇開關、接近開關及一些傳感器輸出的開關量、繼電器輸出觸點或模數轉化器轉化的模擬量等)和現場輸出信號(電磁閥、繼電器、接觸器、電機等)，以及導線和接線端子等組成。接線松動、元器材損壞、機械故障、攪擾等均可引起外圍電路故障，排查時要細心，替換的元器材要選用功能牢靠安全系數高的優質器材。一些功用強大的控制系統選用故障代碼表表明故障，對故障的剖析排除帶來*便利，應好好使用。
 
總結
 
西門子PLC其他系列的故障判別和處理辦法與此原理相同可順次類推。任何芯片級精密設備遇到故障時，在沒有十足把握情況下，一定要請專業的技術服務企業予以處理，私行改動程序和修理嚴密設備電路板可能會形成設備修理難度加大甚至報廢的嚴重后果。

PLC與人機界面的抗干擾設計應注意哪些方面
防止干擾，可選用硬件和軟件的抗干擾辦法，其間，硬件抗干擾是根本和重要的抗干擾辦法，一般從抗和防兩方面下手來抑制和消除干擾源，堵截干擾對體系的耦合通道，下降體系對干擾信號的敏理性。plc操控體系的抗干擾性規劃是一個雜亂的體系工程，涉及到詳細的輸入輸出設備和工業現場的環境，在規劃抗干擾體系時要求要綜合考慮各方面的要素。

1、選用性能優良的電源，抑制電網引進的干擾

關于PLC操控器供電的電源，應選用非動力線路供電，直接從低壓配電室的主母線上選用線供電。選用隔絕變壓器，且變壓器容量應比實際需要大1.2～1.5倍左右，還可在隔絕變壓器前加入濾波器。

關于變送器和共用信號外表供電應挑選分布電容小、選用多次隔絕和屏蔽及漏感技能的配電器。操控器和I/O體系分別由各自的隔絕變壓器供電，并與主電路電源分隔。PLC操控器的24V直流電源盡量不要給外圍的各類傳感器供電,以削減外圍傳感器內部或供電線路短路毛病對PLC操控器的干擾。此外，為保證電網饋電不中斷，可選用在線式不間斷供電電源(UPS)供電，UPS具有過壓、欠壓維護功用、軟件監控、與電網隔絕等功用，可進步供電的安全牢靠性。關于一些重要的設備，溝通供電電路可選用雙路供電體系。

2、正確挑選電纜的和施行敷設，消除可編程操控器、人機界面的空間輻射干擾。

不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，選用遠離技能，信號電纜按傳輸信號品種分層敷設，相同類型的信號線選用雙絞方法。嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號，防止信號線與動力電纜接近平行敷設，增大電纜之間的夾角，以削減電磁干擾。為了削減動力電纜尤其是變頻設備饋電電纜的輻射電磁干擾，從干擾途徑上隔絕干擾的侵入，要選用屏蔽電力電纜。

3、PLC操控器輸入輸出通道的抗干擾辦法。

輸入模塊的濾波能夠下降輸入信號的線間的差模干擾。為了下降輸入信號與大地間的共模干擾，PLC操控器要良好接地。輸入端有理性負載時，關于溝通輸入信號，可在負載兩頭并接電容和電阻，關于直流輸入信號可并接續流二極管。為了抑制輸入信號線間的寄生電容、與其他線間的寄生電容或耦合所發生的感應電動勢，可選用RC浪涌吸收器。

輸出為溝通理性負載，可在負載兩頭并聯RC浪涌吸收器；若為直流負載，可并聯續流二極管，也要盡可能接近負載。關于開關量輸出的場合，能夠選用浪涌吸收器或晶閘管輸出模塊。別的，選用輸出點串接中心繼電器或光電耦合辦法，可防止PLC操控器輸出點直接接入電氣操控回路，在電氣上*隔絕。

4、PLC操控器抗干擾的軟件辦法。

因為電磁干擾的雜亂性，僅采納硬件抗干擾辦法是不行的，要用PLC操控器的軟件抗干擾技能來加以合作,進一步進步體系的牢靠性。選用數字濾波和工頻整形采樣、守時校對參考點電位等辦法，有用消除周期性干擾、防止電位漂移。選用信息冗余技能，規劃相應的軟件標志位；選用間接跳轉，設置軟件維護等。例如對開關量輸入信號，選用守時器延時的方法多次讀入，成果共同再承認有用，進步了軟件的牢靠性。

5、正確挑選接地址，完善接地體系。

良好的接地是保證PLC操控器牢靠作業的重要條件，能夠防止偶爾發生的電壓沖擊危害，還能夠抑制干擾。完善的接地體系是PLC操控器抗電磁干擾的重要辦法之一。

PLC操控器屬高速低電平操控設備，應選用直接接地方法。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應給PLC操控器接上地線，接地址應與動力設備的接地址分隔。若達不到這種要求，也有必要做到與其他設備公共接地，制止與其他設備串聯接地。接地址應盡可能接近PLC操控器。會集安置的PLC操控器適于并聯一點接地方法，各設備的柜體中心接地址以獨自的接地線引向接地極。分散安置的PLC操控器，應選用串聯一點接地方法。接地極的接地電阻小于2Ω，接地極埋在距建筑物10～15m遠處，并且PLC操控器接地址有必要與強電設備接地址相距10m以上。假如要用擴展單元，其接地址應與根本單元的接地址接在一同。

信號源接地時，屏蔽層應在信號側接地；信號源不接地時，應在PLC操控器側接地。信號線中心有接頭時，屏蔽層應結實銜接并進行絕緣處理，各屏蔽層應相互銜接好。挑選恰當的接地處單點接地，要防止多點接地。

6、正確挑選接地址，完善接地體系。

在挑選設備時，首先要了解國產PLC生產廠家給出的抗干擾目標，如共模抑制比、差模抑制比、耐壓才干、答應在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環境中作業等，要挑選有較高抗干擾才干的產品，如選用浮地技能、隔絕性能好的可編程操控器、人機界面HMI。

可編程操控器、人機界面現場應用時的抗干擾問題，是雜亂而細致的。抗干擾性規劃是一個十分雜亂的體系性工程，涉及到詳細的輸入輸出設備和工業現場的詳細環境，要求我們要綜合考慮各方面的要素，有必要依據現場的實際情況，從削減干擾源、堵截干擾途徑等方面進行全面的考慮，充分利用各種抗干擾辦法來進行可編程操控器、人機界面的規劃。才干真實進步可編程操控器、人機界面HMI現場應用時的抗干擾才干，確保體系安全安穩運轉。

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