PLC可视为一个执行逻辑功能的工业控制装置。其中,CPU完成逻辑运算功能,存储器用来保持逻辑功能。因此,可将图1-2转变成类似于继电器一接触器控制的等效电路示意图,如图1-3所示。
图1-3 PLC等效电路示意图
PLC的等效电路可分为三部分,即输入部分、内部控制电路和输出部分。
(1)输入部分
这部分的作用是收集被控设备的信息或操作命令。输入端子是PLC与外部开关(行程开关、转换开关、按钮开关等)、敏感元件等交换信号的端口。输入继电器(如图1-3中的0.00、0.01等)由接到输入端的外部信号来驱动,其驱动电源可由PLC的电源组件提供(如DC 24 V),也可以是独立电源供给。等效电路中的一个输入继电器,实际对应于PLC输入端的一个输入点及其对应的输入电路。例如,一个PLC有16个输入点,那么它相当于有16个微型输入继电器置于PLC内部,并与输入端子相连,可作为PLC编程时使用的常开触点和常闭触点。
(2)内部控制电路
这部分控制电路是由用户根据控制要求编写的程序所组成的,其作用是按用户程序的控制要求对输入信息进行运算处理,判断哪些信号需要输出,并将得到的结果输出给负载。
PLC内部有许多诸如定时器(TIM),计数器(CNT),辅助继电器(如图1-3中的20.00)等软器件,它们在PLC内部都有各自成对的、用软件实现的常开触点(高电平状态)和常闭触点(低电平状态)。编写的梯形图是将这些软器件进行内部连线,完成被控对象的控制要求。梯形图是从继电器控制的电气原理图演变而来的,继电器控制电路的元件符号如图1-4 (a)所示;对应的PLC梯形图元件符号如图1-4 (b)所示。
图1-4 梯形图元件与继电器原理图元件的对应关系
(3)输出部分
这部分的作用是驱动外部负载。输出端子是PLC向外部负载输出信号的端子。如果一个PLC的输出点为8点,那么PLC就有8个输出继电器。PLC输出继电器(如图1-3中的5.00、5.01等)的触点与输出端子相连,通过输出端子驱动外部负载,如接触器的驱动线圈、信号灯、电磁阀等。
输出继电器除提供一个供实际使用的常开触点外,还提供PLC内部使用的许多对常开和常闭软触点,数量不限,以便于编程。根据用户的负载要求可选用不同类型的负载电源。此外,PLC还有晶体管输出和可控硅输出,前者一般用于直流输出,后者一般用于交流输出。但两者采用的都是无触点输出,运行速度快。
综上所述,PLC由以上三部分组成,下面以三相鼠笼式异步电动机启动/停车控制电路为例,说明PLC控制系统的基本工作过程,以加深对上述等效电路的理解。