PLC的基本组成和工作原理
PLC基本组成及工作原理
PLC基本组成及工作原理PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，是一种数字化电子计算机设备，广泛应用于工业自动化领域。
PLC主要用于对各种设备和生产线进行控制、监测和调度，具有高可靠性、稳定性和灵活性等优点。
本文将介绍PLC的基本组成及工作原理。
一、PLC的基本组成PLC主要由下面几个部分组成：1.中央处理器（CPU）：是PLC的核心部分，负责接收输入信号处理逻辑和输出信号。
CPU还包括内存、时钟、计时器和计数器等功能。
内存主要用于存储程序和数据，时钟用于记录时间，计时器和计数器用于计算时间和次数。
2.输入模块（IM）：负责将外部信号（如开关、传感器等）转化为电信号输入到PLC中进行处理。
输入模块一般包括接口电路、电隔离、信号调理和滤波等功能。
3.输出模块（OM）：负责将PLC输出信号转化为外部设备可以接受的信号。
输出模块一般包括接口电路、驱动电路和保护电路等功能。
5.外部设备：包括开关、传感器、执行机构和显示器等，用于与PLC 进行通信和控制。
二、PLC的工作原理PLC的工作原理主要包括输入信号检测、控制程序执行和输出信号控制三个部分。
1.输入信号检测：当外部设备产生信号（如开关按下、传感器检测到物体等），输入模块将其转化为电信号输入到PLC中。
PLC通过输入模块将输入信号转化为数字信号，并传输到中央处理器进行处理。
3.输出信号控制：根据中央处理器的控制指令，输出模块将PLC的输出信号转化为外部设备可以接受的信号。
输出信号可以控制执行机构（如电机、气缸等）的运行状态，也可以控制开关、指示灯等设备的状态。
PLC的工作过程是连续循环的，即不断地进行输入信号检测、控制程序执行和输出信号控制。
中央处理器根据程序中设定的扫描时间，定时扫描输入信号和控制条件，从而实现对各种设备和生产线的自动控制和监测。
三、PLC的应用领域PLC广泛应用于各种工业自动化领域，如制造业、电力工业、化工、物流和交通等。
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理一、PLC的组成PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的电子设备，它由以下几个主要组成部分构成：1. 中央处理器（CPU）：是PLC的核心部件，负责处理输入信号、执行程序逻辑、控制输出信号等。
CPU通常由微处理器、存储器和时钟电路组成。
2. 输入模块：用于将外部信号转换为PLC可识别的数字信号。
常见的输入模块包括继电器输入模块、光电耦合输入模块等。
3. 输出模块：用于将PLC的输出信号转换为外部可控制的电信号。
常见的输出模块包括继电器输出模块、晶体管输出模块等。
4. 电源模块：为PLC提供稳定可靠的电源供应，确保PLC正常工作。
5. 编程设备：用于编写、修改和下载PLC的控制程序。
常见的编程设备包括编程软件和编程电缆。
二、PLC的工作原理PLC的工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 输入信号采集：PLC的输入模块负责采集外部输入信号，如开关状态、传感器信号等。
输入信号经过处理后转换为数字信号，供CPU进行处理。
2. 程序执行：PLC的CPU根据预先编写的控制程序，对输入信号进行逻辑判断和运算。
控制程序通常采用类似于 ladder diagram（梯形图）的图形化编程语言进行编写。
3. 输出信号控制：根据程序的逻辑判断结果，PLC的CPU控制输出模块产生相应的输出信号，如控制电机启停、开关继电器动作等。
4. 监控与反馈：PLC可以通过输入模块实时监测外部设备的状态，如温度、压力等。
同时，PLC还可以通过输出模块接收外部设备的反馈信号，以实现闭环控制。
5. 通信与数据交换：现代PLC通常具有通信接口，可以与上位机、其他PLC 或外部设备进行数据交换和通信，实现更复杂的控制功能。
总之，PLC通过采集、处理和控制输入输出信号，实现对工业自动化过程的控制和监控。
其可编程性和灵活性使得PLC广泛应用于各种工业领域，如制造业、能源领域、交通运输等。
plc的组成及工作原理
plc的组成及工作原理PLC（可编程逻辑控制器）的组成由以下几个主要部分构成：输入模块、中央处理单元（CPU）、输出模块和编程终端。
1. 输入模块：输入模块负责将传感器或开关等现场设备的信号转换成数字信号，以供PLC的CPU进行处理。
输入模块通常包含多个输入通道，每个通道可以接收一个输入信号。
2. 中央处理单元（CPU）：CPU是PLC的核心部分，负责处理输入信号、执行控制逻辑和生成输出信号。
它包含一个或多个处理器核心，以及内存、计时器、计数器等功能模块。
3. 输出模块：输出模块负责将CPU生成的数字信号转换成电流、电压或其他形式的输出信号，以驱动执行器或控制设备。
输出模块通常包含多个输出通道，每个通道可以产生一个输出信号。
4. 编程终端：编程终端是PLC的用户界面，用于编写、编辑和调试PLC程序。
它通常包含一个显示屏、键盘和其他输入设备，可以通过它来输入控制逻辑、参数和其他信息。
PLC的工作原理如下：1. 输入信号采集：PLC的输入模块从现场设备（如传感器、开关等）接收输入信号，并将其转换为数字信号。
这些数字信号被传送到CPU进行处理。
2. 控制逻辑执行：PLC的CPU根据预先编写的控制程序，对输入信号进行逻辑处理，并执行相应的控制操作。
控制逻辑可以包括布尔运算、计时器、计数器等。
3. 输出信号生成：根据控制逻辑的执行结果，PLC的CPU生成相应的输出信号。
输出信号通过输出模块被转换为相应的电流、电压或其他形式的信号，驱动执行器或控制设备。
4. 控制设备操作：输出信号被传送到执行器或控制设备，将其操作或控制。
这可以包括启动电机、控制阀门、开关灯光等。
通过以上的输入、处理和输出过程，PLC实现了对现场设备的自动化控制。
在运行过程中，PLC能够根据输入信号的变化实时地更新控制逻辑，并根据需要改变输出信号，从而实现对设备的精确控制。
plc控制系统结构及工作原理
PLC控制系统结构及工作原理
一、系统结构
PLC控制系统主要由以下几个部分组成：
1. 电源模块：提供系统所需的电能。
2. 中央处理单元（CPU）：进行逻辑运算、算术运算和顺序控制等，实现各种数据操作。
3. 输入输出模块：实现外部信号的采集和输出，与外部设备进行数据交换。
4. 存储器：存储用户程序和数据。
5. 通信接口：实现PLC与外部设备的通信。
二、工作原理
PLC控制系统的工作原理可以概括为“输入-处理-输出”的过程。
首先，通过输入模块采集外部设备的信号，这些信号可以是开关状态、传感器读数等。
然后，这些信号被送到CPU进行处理。
在CPU中，根据预先编写好的程序，对这些信号进行逻辑运算、算术运算等处理。
处理完成后，输出模块将这些结果输出到外部设备，如马达、灯泡等。
三、控制功能实现
PLC控制系统的控制功能主要由用户程序实现。
用户程序可以根据实际需求进行编写，包括各种逻辑运算、算术运算、顺序控制等。
通过输入模块采集的信号，可以触发用户程序执行相应的操作。
这样，PLC控制系统就可以实现对外部设备的精确控制。
四、控制性能分析
PLC控制系统的控制性能主要取决于以下几个因素：
1. 硬件性能：包括CPU的处理能力、存储器的容量、输入输出模块的精度等。
2. 软件设计：包括用户程序的编写、程序结构的合理性、运算速度等。
3. 环境因素：包括温度、湿度、电磁干扰等环境因素对PLC控制系统性能的影响。
总的来说，PLC控制系统具有结构简单、运行可靠、操作方便等优点，因此在工业自动化领域得到了广泛应用。
PLC的基本组成和工作原理
PLC的基本组成和工作原理PLC（Programmable Logic Controller）是一种用于实现工业自动化控制的计算机控制系统。
其组成和工作原理如下。
1.基本组成PLC系统通常由中央处理器CPU、内存模块、输入模块、输出模块和通信模块组成。
-中央处理器（CPU）：是PLC系统的核心部件，负责执行控制程序并进行数据处理和逻辑运算。
-内存模块：用于存储程序代码、数据和中间结果等信息。
-输入模块：负责接收来自外部的传感器、开关等输入信号，并将其转换为数字信号供CPU处理。
-输出模块：负责将CPU处理后的数字信号转换为电流、电压等输出信号，控制执行器、驱动器等执行设备。
-通信模块：用于与其他PLC系统、计算机或设备进行数据交换和通信。
2.工作原理PLC系统的工作原理可以分为五个步骤：扫描输入、执行程序、更新输出、循环扫描和通信。
-扫描输入：将输入模块接收到的外部信号转换为数字信号，并存储在内存中。
这些外部信号通常来自传感器、开关等设备，如温度传感器、按钮开关等。
-执行程序：CPU根据存储在内存中的控制程序进行逻辑运算和数据处理。
控制程序通常由用户通过编程语言编写，用于实现控制逻辑和算法。
-更新输出：根据CPU执行程序的结果，将输出信号存储在内存中。
输出模块将内存中的数字信号转换为电流、电压等输出信号，控制执行设备的执行器、驱动器等，如电机、电磁阀等。
-循环扫描：PLC系统以循环的方式不断扫描输入、执行程序和更新输出的过程，实现对工业控制系统的持续监测和控制。
-通信：PLC系统可以通过通信模块与其他PLC系统、计算机或设备进行数据交换和通信，实现远程监测和控制。
PLC系统的工作原理可以通过一个简单的例子来说明。
假设有一个自动灯控系统，根据光照强度自动控制灯的开关。
传感器将光照强度转换为输入信号，并将其传递给PLC系统的输入模块。
CPU执行存储在内存中的控制程序，判断光照强度是否低于设定值。
如果低于设定值，则CPU更新内存中的输出信号。
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理PLC是Programmable Logic Controller的简称，中文翻译为可编程逻辑控制器。
它是一种用于自动控制工业过程的数字计算机系统。
PLC由硬件和软件两部分组成，下面将详细介绍PLC的组成和工作原理。
1.硬件组成：PLC的硬件主要包括中央处理器（CPU）、输入输出模块（I/O模块）、电源模块、通信模块以及其他辅助硬件。
-中央处理器（CPU）是PLC的核心，负责接收输入信号、执行程序指令并控制输出信号。
CPU通常具有高性能的微处理器，能够进行复杂的计算和逻辑判断。
-输入输出模块（I/O模块）负责与外部世界进行数据交换。
输入模块用于接收现场传感器、开关等设备的信号，输出模块用于控制执行机构、显示设备等。
-电源模块提供稳定的电源供电，确保PLC正常运行。
-通信模块可实现PLC与其他设备（如人机界面、计算机、远程监控系统等）之间的数据传输和通信。
-其他辅助硬件包括存储器、时钟模块、编程口等，用于存储程序、记录运行时间、与外部进行编程等功能。
2.软件组成：PLC的软件主要包括操作系统、开发环境和用户程序。
-操作系统是PLC的核心软件，用于管理硬件资源、执行程序指令、实现通信等功能。
- 开发环境提供PLC程序的开发、调试和维护工具。
常见的开发环境有LD（Ladder Diagram，梯形图）、FBD（Function Block Diagram，功能块图）、ST（Structured Text，结构化文本）等多种编程语言。
-用户程序是PLC的应用程序，由工程师根据控制需求编写。
用户程序根据输入信号的状态和逻辑关系，通过中央处理器进行逻辑判断并控制输出信号，实现自动化控制。
3.工作原理：PLC的工作原理主要分为输入端、处理端和输出端。
-输入端：PLC通过输入模块接收来自现场的输入信号，如开关状态、传感器信号等。
输入信号会被转换成数字信号，并传给中央处理器。
中央处理器会周期性地扫描输入信号，并将其存储在内部存储器中，以供后续的程序处理。
第二章 PLC的基本组成及工作原理
2.2 PLC的工作原理
继电器控制与 PLC控制的比较：
➢为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异， 考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在 100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小 于100ms。这样在对于I/O响应要求不高的场合， PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别 了。
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块
（1）输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生 的信号，转换成数字信号送入主机。
内内1
内
内
.
内
输入n
内
COM
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块
（2）输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以 驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电 器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。
并通过显示器显示出程序的内容和存储地址。 （ 2 ）检查、校验用户程序。 （ 3 ）接收现场数据。 （ 4 ）执行用户程序。 （ 5 ）故障诊断。
注意：PLC通常以字而不是以字节为单位存储和处理数 据。
描述PLC性能的几个术语
位：二进制的一位，仅有1、0 数字：4位二进制数构成一个数字 字节：2个数字或8位二进制数构成一个字节 字：两个字节构成一个字。
• 继电器输出特点：低速大功率， 用于用于直流、交流负载（隔离、功率放大）。
• 晶体管集电极输出特点：高速小功率， 用于直流负载。
• 双向可控硅（晶闸管的一种）输出特点：高速大功率， 用于交流负载。
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块-继电器输出
继电器输出
PLC
内
内
部
部
电
电J
PLC基本组成和工作原理
PLC基本组成和工作原理PLC（可编程逻辑控制器）是现代工业自动化控制系统中必不可少的设备。
它由CPU、存储器、输入/输出模块、通信模块和电源等主要组成部分构成。
PLC通过逻辑程序对输入信号进行处理，并根据程序逻辑控制输出信号，以实现对控制对象的控制。
其工作原理主要是通过循环扫描的方式对输入信号进行采集、处理并更新输出信号。
PLC的基本组成包括以下几个方面：1.CPU（中央处理器）：CPU是PLC的核心部件，负责控制整个系统的操作。
它接收输入信号并根据预设的程序逻辑对输入信号进行处理，并输出相应的控制信号。
2.存储器：PLC中的存储器用于存储程序、数据和操作系统等信息。
其中，程序存储器用于存放用户编写的程序，数据存储器用于存储输入和输出数据，操作系统存储器用于存储操作系统的运行代码。
3.输入/输出模块：输入/输出模块用于将外部信号转换为PLC能识别的电平信号，并将PLC的输出信号转换为可用于控制外部设备的电平信号。
输入模块将外部设备的开关、传感器等输入信号转换为数字信号，输出模块将PLC的输出信号转换为电平信号，以驱动外部设备。
4.通信模块：通信模块使PLC能够与其他设备进行通信，例如与上位机、人机界面等设备进行数据交换和通信。
5.电源：电源为PLC提供所需的电能，确保其正常工作。
PLC的工作原理如下：1.输入信号采集：PLC通过输入模块采集外部设备的输入信号，如传感器、开关等。
输入模块将这些信号转换为数字信号，以便PLC能识别和处理。
2.逻辑处理：CPU接收到输入信号后，根据预设的程序逻辑进行处理。
在这个过程中，PLC可以进行条件判断、逻辑运算、计算等操作，以便生成相应的控制信号。
3.输出信号生成：通过逻辑处理后，CPU将根据程序逻辑生成相应的输出信号。
输出信号可以是开关、继电器等电信号形式。
4.输出信号驱动：输出信号通过输出模块转换为可用于控制外部设备的电平信号，如继电器的开关状态、驱动电机等。
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⒊ OMRON中型PLC
• C200Hα(C200HX/C200HG/C200HE)系列
– 有11种型号的CPU模块 – 配置齐全的I/O模块和高功能模块 – 品种齐全的通信模块 – 可扩展2～3个机架，每个机架可插10个模块 – 可使用远程I/O单元，I/O可达640～1184点 – 指令系统丰富，具有较强的通信和网络功能
型号
CJ1H-CPU66H CJ1H-CPU65H CJ1G-CPU45H CJ1G-CPU44H CJ1G-CPU43H CJ1G-CPU42H CJ1G-CPU45 CJ1G-CPU44
最大 I/O 点数 2560
1280
960
1280
程序容 量
120K步 60K步 60K步 30K步 20K步 10K步 60K步 30K步
绪论EXIT
3.智能输入/输出模块 高速计数模块
• 用于脉冲或方波计数器、实时时钟、 脉冲发生器、编码器等输出信号的检 测和处理，及快速变化过程中的测量 或精确定位控制
绪论EXIT
运动控制模块
• 自带微处理器，用来控制物体的位置、 速度和加速度，可以控制直线运动或旋 转运动，也可以控制单轴或多轴运动
数据存 储器容
量 256K字 128K字 128K字
64K字
128K字 64K字
基本指令 内置端 处理速度 口
0.02µs
0.04µs
外设端 口和RS232C端 口
0.08µs
可选 件
存储 卡
绪论EXIT
基本I/O模块
基本 I/O模块
直流输入模块 交流输入模块 继电器输出模块 晶体管输出模块 晶闸管输出模块
❖ 目前新推出的微型PLC有CP1E系列， 带扩展I/O单元时最大达180点
绪论EXIT
OMRON新近推出多功能一体机── CP系列PLC
和CP1H系列
• 快速处理 • 脉冲输出 • 高速计数 • 串行通信
绪论EXIT
⒉ OMRON小型PLC
• CQM1H系列，模块式结构
– 最多可插11个模块，I/O可达512点 – 内置标准串行通信RS-232接口 – 有4种型号的CPU模块可供选择 – 有各种I/O模块可按控制需要自由组合
绪论EXIT
❖ CJ1系列PLC
– 体积小，运行速度快 – 有11种型号的CPU模块 – 可扩展3个机架，每个机架可插10个模块 – I/O可达1280～2560点 – 与CS系列的软件完全兼容
绪论EXIT
⒋ OMRON大型PLC
❖ CS系列PLC
– 有9种型号的CPU模块 – 可扩展2～7个机架，每个机架可插10个模块 – I/O可达960～5120点 – 可兼容C200Hα系列的I/O模块和机架 – 功能较齐全，运算速度快
绪论EXIT
⒉ PLC的输出信号形式
PLC有哪几种开关量输出形 式？各适用于什么负载？
• 开关量输出
– 继电器输出 – 晶体管输出 – 晶闸管输出
• 模拟量输出
绪论EXIT
继电器输出形式
输出指示
PLC
V1
继电器输 出电路
OUT
L
内 部
K
电 路
AC 220V
～
COM
DC 24V
继电器输出电路对直流负载或交流负载都适用，负载 电流可达2A。但因为有触点，使用寿命不够长
输入部分
0.01 0.05 1.00
0.03 1.00 T0000
T0000 #0050
1.02
KM1
1.00
1.01 KM2
1.02 1.03 1.04 1.05
END
PLC
1.06 1.07 COM
～ 电源
程序控制部分 输出部分
绪论EXIT
从上面的等效工作电路可见
• 输入部分将外部开关信号转换成PLC内 部输入继电器线圈的接通或断开
数据输入输出 外设服务
采集输入信号并存入输入映像寄存器中； 同时将输出映像寄存器中要输出的信号送 到输出锁存器，经输出电路驱动外接电器 对编程器、可编程终端等外部设备请求
的处理
绪论EXIT
• PLC按上述4个阶段周期性地循环扫描， 每扫描一次，用户程序就执行一次，且 I/O数据刷新一次 PLC的扫描周期是如何定义的？
PLC与PLC或执行装置之间 的互联和通信
以太网模块
ETN22
Controller Link模块
CLK23
DeviceNet 主单元
DRM21
绪论EXIT
四、编程器
• 用于输入、修改和调试程序，并可监视 程序的执行
编程器
简易编程器 图形编程器
绪论EXIT
简易编程器
体积小，携带方 便，但只能用指 令助记符编程， 适合小型PLC的 编程及现场调试
PLC有哪几种开关量输入 形式？
绪论EXIT
直流信号输入形式
直流输 入电路
S
IN R1
V1
R2 DC 24V
COM PLC
输入指示 V2
内 部 电 路
开关S闭合时，24V直流电压加到IN和 COM端，通过光电耦合器，信号送入内部 电路
绪论EXIT
交流信号输入形式
交流输 入电路
S
IN C
V1
R2
R1
• 简易编程器就是用助 记符语言
前面梯形图所对应
的助记符语言如下：
LD
0.00
OR
1.00
AND NOT 0.01
OUT
1.00
绪论EXIT
4.3 PLC的分类方法
PLC的分 类方法
按结构形式分类 按控制规模分类 按控制功能分类 按生产厂家分类
绪论EXIT
一、按结构形式分类
• 整体式PLC
– 整体式结构PLC将中央处理单元、存储器、输 入输出单元和电源单元等组装在一个机壳内
～
COM
AC 220V
晶闸管输出电路仅适用于交流负载，无触点，寿 命长。但PLC中的晶闸管输出电流不大，约1A
绪论EXIT
模拟量输出形式
模拟量信号输出 PLC的模拟量信号输出用于控制工
业生产过程控制仪表和模拟量的执行装 置，如控制比例电磁阀阀门开度以控制 流量。PLC的模拟量输出方式可以是直 流4～20mA，直流0～10V或1～5V等
～ COM
AC 110V
PLC
输入指示 V2
内 部 电 路
输入单元为何需要设置光电隔离电路？
绪论EXIT
模拟量信号输入形式
模拟量输入/输出模块做什么用？
模拟量输入 各种非电模拟量要先经过传感器或变
送器转换成直流电流或电压模拟量，然后 再输入PLC。PLC的模拟量输入电路一般 要求：电流型的直流4～20mA，电压型 的直流0～10V或1～5V等
• 程序控制部分根据输入/输出继电器的 触点状态执行用户程序，其结果使输 出继电器线圈接通或断开
• 输出部分根据输出继电器的状态决定 是否接通外接电器
绪论EXIT
二、PLC的循环扫描工作过程
检查处理
扫描过程分为哪几个阶段？ 对PLC内部的CPU、存储器、输入模块、 输出模块、总线等进行诊断
执行用户程序 按照从左到右、从上到下的顺序执行用 户程序，并将结果存入输出映像寄存器
绪论EXIT
CJ1系列PLC的开关量I/O模块型号、规格
名称
输
直流输入模块
入
模
块
交流输入模块
继电器输出模块 输
出
模 晶体管输出模块
块
晶闸管输出模块
型号 CJ1W-ID211 CJ1W-ID231 CJ1W-ID261 CJ1W-IA111 CJ1W-IA201 CJ1W-OC201 CJ1W-OC211 CJ1W-OD201 CJ1W-OD202 CJ1W-OD211 CJ1W-OD212 CJ1W-OD231 CJ1W-OD232 CJ1W-OD261 CJ1W-OA201
• PLC完成一个循环的扫描过程称为一个 扫描周期
绪论EXIT
三、PLC的常用编程语言
梯形图语言
PLC的编 程语言
助记符语言 功能块图
顺序功能图
绪论EXIT
梯形图语言
S0
继电器线路
K0
类似于继
电器控制原
理图
0.00
梯形图程序
1.00
S1
K0
0.01
1.00
绪论EXIT
助记符语言
• 用帮助记忆的英文缩 写字符表示PLC的各种 指令，类似于计算机 的汇编语言
第4章 PLC的基本组成和工作原理
PLC的基本组成 PLC的工作原理及编程语言 PLC的分类方法
欧姆龙PLC硬件系统
绪论EXIT
4.1 PLC的基本组成
PLC主要由哪几个部分组成？
输 电源模块 输
入 模
存储器
出 模
块 CPU模块 块
编程器
绪论EXIT
一、CPU模块
内装板舱
绪论EXIT
指示灯 存储器盒舱 DIP开关 外设端口
绪论EXIT
LCD液晶 显示屏 工作方式 选择开关
键盘区
图形编程器
图形编程器功能强大，可用梯形图编程，既可联 机编程，也可脱机编程，还可监控PLC的运行
计算机安装了PLC编程支持软件后，也具有图形 编程器的功能
绪论EXIT
五、电源模块
• 将交流电转换成直流电，向PLC内部 电路提供直流稳压电源
• 有的PLC还向外部提供直流24V的稳 压，用于直流信号输入电路及传感 器的供电
• 模块式PLC
– 模块式结构PLC是把中央处理单元和存储器做 成独立的组件模块，把输入输出等单元也做成 独立的模块，然后组装在一个机架或母板上