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第2章 PLC的硬件 2.1 CPU模块与I/O模块 2.1.1 PLC的物理结构 1.整体式PLC 又叫单元式或箱体式，CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱状机壳内。小型PLC一般采用整体式结构。 2.模块式PLC 大中型PLC一般采用模块式结构。 2.1.2 CPU模块与存储器 存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器，系统程序由PLC生产厂家设计固化再ROM内，用户不能直接读取。 用户程序决定了PLC的输入信号与输出信号之间的具体关系。程序以字（16位二进制数）为单位，小型PLC的用户程序存储器容量在1K字左右，大型PLC的用户程序存储器容量可达数兆字。 存储器类型： 随机存取存储器（RAM）； 只读存储器（ROM）； 可电擦除的EPROM（E2PROM） 2.1.3 开关量输入模块 当图2-3中左边的外接触点接通或图中的NPN型晶体管饱和导通，电流经DC24V电源的正极（24V端子）S/S端子、内部电路、X0等输入端子和外部的触点或晶体管，从0V端子流回24V电源的负极，使光耦合器中两个反并联的发光二极管中的一个点亮，光敏晶体管饱和导通， CPU在输入阶段读入的数字1；外接触点断开或 NPN晶体管处于截止状态，光耦合器中的发光二极管熄灭，光敏晶体管截止，CPU在输入阶段读入的是数字0。 图2-3中右边的外接触点接通，或图中的PNP型晶体管饱和导通，电流经DC24V电源的正极(24V端子)、外部的触点或晶体管、X0等输入端子、内部电路合S/S端子，从0V端子流回24V电源的负极，使光耦合器中的发光二极管点亮，光敏晶体管饱和导通。 输入电路中设有RC滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起错误的输入信号。延迟时间约为10ms，X0~X7有内置的数字滤波器，用特殊数据积存器D8020在0~15ms之间调节它们的滤波时间，输入电流约5~10mA。 2.1.4 开关量输出模块 功率放大元件有驱动直流负载的大功率晶体管和场效应管、驱动交流负载的双向晶闸管，既可以驱动交流负载又可以驱动直流负载的小型继电器。驱动电流的典型值为0.3~2A。 图2-5是继电器型输出电路，内部电路使继电器的线圈通电，它的常开触点闭合，使外部负载得电工作，继电器同时起隔离和功率放大的作用，每一路只给用户提供一对常开触点。与触点并联的RC电路和压敏电阻用来消除触点断开时产生的电弧，减轻它对CPU的干扰，之后时间一般在10ms左右。 图2-6是FX1N系列PLC的晶体管集电极输出电路，各组的公共点外接直流电源的负极。输出信号送给内部电路中的输出所存器，再经光耦合器送给输出晶体管，饱和导通和截至状态相当于触点的接通和断开，稳压管用来 抑制关断过电压和外部的浪涌电压，以保护晶体管，延迟时间小于1ms。 双向晶闸管输出电路，用光敏晶闸管实现隔离，由关断变为导通的延迟时间小于1ms，由导通变为关断的最大延迟时间小于10ms。 2.2 FX系列PLC性能简介 2.2.1 三菱电机公司小型PLC的发展历史 2.2.2 FX系列PLC的特点 1.体积极小的微型PLC 2.先进美观的外部结构 3.提供多个子系列供用户选用 4.灵活多变的系统配置 功能扩展板：4点开关量输入板、2点开关量输出板、2路模拟量输入板、1路模拟量输出板、8点模拟量调整板、RS-232C、RS-485和RS-422通信接口板。 微型显示模块FX1N-5DM，可安装在FX1S和FX1N上，可以显示时钟的当前时间和错误信息，可以对定时器、计数器和数据寄存器等进行监视，对设定值进行修改。 FX系列有许多特殊模块：模拟量输入输出模块、热电阻/热电偶温度传感器用模拟量输入模块、温度调节模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、定位控制器、可编程凸轮开关、CC-Link系统主站模块、CC-Link接口模块、MELSEC远程I/O连接系统主站模块、Aii主站模块、DeviceNet接口模块、Profibus接口模块、RS-232C通信接口模块、RS-232C适配器、RS-485通信板适配器、RS-232C/RS-485转换接口。 多种规格的数据存取单元，用来修改定时器、计数器的设定值和数据寄存器的数据，作监控装置，显示字符，显示画面。 5.功能强，使用方便 内置高速计数器，输入输出刷新、中断、输入滤波时间调整、恒定扫描时间等功能，有高速计数器的专用比较指令，使用脉冲序列输出功能，可以直接控制步进电动机，脉冲宽度调制功能可以用于温度控制或照明灯的调光控制，可以设置8为数字密码，防止用户程序被误写或盗用。不需要定期更换锂电池，不需要维护的电子控制装置。可以在线修改程序，用调制解调器和电话线实现远程监视和编程，元件注释可以储存在程序的储存器中。 2.2.3 FX系列PLC的型号 FX系列PLC型号名称的含义： FX