可编程控制器基本概论
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可编程控制器（PLC）基础知识概述
可编程控制器（PLC）基础知识概述可编程控制器（PLC）基础知识概述3.1PLC的产生和定义3.1.1PLC的产生20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，为了适应白热化的市场竞争要求，1968年美国通用汽车公司（GM）公开招标，对汽车流水线控制系统提出具体要求，归纳起来是：（1）编程方便，可现场修改程序；（2）维修方便，采用插件式结构；（3）可靠性高于继电器控制装置；（4）体积小于继电器控制盘；（5）数据可直接送入管理计算机；（6）成本可与继电器控制盘竞争；（7）输入可以是交流市电（115V）（美国电压标准）（8）输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器、电磁阀等；（9）扩展时原系统改变小；（10）用户程序存储器至少能扩展到4KB。
这就是著名的“GM十条”。
1969年美国数字设备公司（DEC）中标后，制造出世界上第一台可编程序控制器（ProgrammableLogicController,简称PLC）。
3.1.2PLC的定义PLC在飞速发展过程中，很长时间后才有了一个比较明确的定义，1987年，国际电工委员会（IEC）对PLC作出的定义如下：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。
它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种机械和生产过程。
而有关的外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
”定义强调了PLC直接应用于工业环境。
定义强调了PLC是“数字运算操作的电子系统”，即计算机。
定义强调了PLC是用软件方式来实现“可编程”的。
3.2PLC的基本工作原理PLC工作过程可用图3.1所示的运行框图来表示。
整个过程可分为三部分。
图3.1PLC工作过程PLC的工作方式：第一部分是上电处理。
机器上电后对PLC系统进行一次初始化，包括硬件初始化，I/O模块配置检查，停电保持范围设定，系统通信参数配置及其他初始化处理等。
可编程控制器概述
GE-Fanuc公司，德国的西门子 （SIEMENS）公司
法国的施耐德（SCHNEIDER）自动化公 司
日本的欧姆龙（OMRON）和三菱公司等
3.4 可编程控制器的编程语言
3.4.1 PLC编程语言的国际标准
PLC编程语言标准（IEC 61131-3）中 有5种编程语言，即顺序功能图 （Sequential function chart），梯形图 （Ladder diagram），功能块图 （Function block diagram），指令表 （Instruction list），结构文本 （Structured text）。
3.6.1 PLC的应用领域
1．开关量逻辑控制 2．运动控制 3．过程控制 4．数据处理 5．通信连网
3.6.2 PLC的发展趋势
（1）从技术上看， PLC会向运算速度 更快、存储容量更大、功能更广、性能 更稳定、性价比更高的方向发展。
（2）从规模上看， PLC会进一步向超 小型和超大型两个方向发展。
（3）从配套性上看， PLC产品会向品 种更丰富、规格更齐备的方向发展。
（4）从标准上看，PLC的通用信息、 设备特性、编程语言等向IEC1131标准 的方向发展。
（5）从网络通信的角度看，PLC将向 网络化和通信的简便化方向发展。
3.1.2 PLC的定义
国际电工委员会（IEC）在1987年2月 颁布了PLC的标准草案（第三稿），草案 对PLC作了如下定义。
3.2 可编程控制器的特点
1．可靠性高，抗干扰强 2．功能强大，性价比高 3．编程简易，现场可修改 4．配套齐全，使用方便 5．寿命长，体积小，能耗低 6．系统的设计、安装、调试、维修工作
1．I/O点数 如FX系列的I/O点数最多为256。
法国的施耐德（SCHNEIDER）自动化公 司
日本的欧姆龙（OMRON）和三菱公司等
3.4 可编程控制器的编程语言
3.4.1 PLC编程语言的国际标准
PLC编程语言标准（IEC 61131-3）中 有5种编程语言，即顺序功能图 （Sequential function chart），梯形图 （Ladder diagram），功能块图 （Function block diagram），指令表 （Instruction list），结构文本 （Structured text）。
3.6.1 PLC的应用领域
1．开关量逻辑控制 2．运动控制 3．过程控制 4．数据处理 5．通信连网
3.6.2 PLC的发展趋势
（1）从技术上看， PLC会向运算速度 更快、存储容量更大、功能更广、性能 更稳定、性价比更高的方向发展。
（2）从规模上看， PLC会进一步向超 小型和超大型两个方向发展。
（3）从配套性上看， PLC产品会向品 种更丰富、规格更齐备的方向发展。
（4）从标准上看，PLC的通用信息、 设备特性、编程语言等向IEC1131标准 的方向发展。
（5）从网络通信的角度看，PLC将向 网络化和通信的简便化方向发展。
3.1.2 PLC的定义
国际电工委员会（IEC）在1987年2月 颁布了PLC的标准草案（第三稿），草案 对PLC作了如下定义。
3.2 可编程控制器的特点
1．可靠性高，抗干扰强 2．功能强大，性价比高 3．编程简易，现场可修改 4．配套齐全，使用方便 5．寿命长，体积小，能耗低 6．系统的设计、安装、调试、维修工作
1．I/O点数 如FX系列的I/O点数最多为256。
可编程控制器概述
可编程控制器概述可编程控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是一种常用于工业自动化控制系统中的设备，用于控制和监视各种机械、设备和过程。
它是自动化控制领域中的核心设备之一，广泛应用于工厂、电力系统、交通运输等各个行业。
PLC的基本构成包括输入模块、中央处理器（CPU）、输出模块和编程软件。
输入模块用于接收来自各种传感器和开关的输入信号，例如温度传感器、压力传感器、按钮开关等。
中央处理器是PLC的大脑，负责执行控制逻辑和处理输入信号，它有一个自己的操作系统和编程语言。
输出模块用于向执行器（如电机、气动阀门等）发送控制信号，从而控制设备或过程的运行状态。
PLC的编程软件是非常重要的，它提供了一个图形化界面，用于编写、调试和修改PLC的程序。
常用的编程语言包括梯形图（Ladder Diagram）、指令表（Instruction List）、功能块图（Function Block Diagram）等。
梯形图是最常用的一种，它模仿了电气控制里的继电器开关线路图，使得那些熟悉继电器控制的人员更容易上手。
PLC的优点之一是它的可靠性和鲁棒性。
它的硬件组成非常简单，由于各个模块之间的连接是通过电缆进行的，不存在传统的电气连接方式所带来的松动、断线等问题。
此外，PLC系统还具备自我诊断和容错能力。
如果一些模块出现故障，PLC通常能够检测到并作出相应的处理，比如自动切换到备用模块。
这种鲁棒性使得PLC非常适合在恶劣环境和高要求可靠性的场合使用。
另外，PLC还具有灵活性和可扩展性。
通过修改PLC的程序，可以很容易地改变其控制逻辑，以适应不同的工艺过程或生产要求。
与传统的电气控制系统相比，PLC还可以轻松地进行远程监控和远程控制。
此外，PLC还可以与其他系统（如计算机、人机界面等）进行通信，实现更强的自动化和智能化。
在实际应用中，PLC被广泛应用于各个领域。
在制造业中，PLC常用于自动生产线和工艺设备的控制。
可编程序控制器概论
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PLC的硬件组成
图2.1 结构简图
PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。图2.1为一典型PLC结构简图。
中央处理单元
中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。 CPU的主要功能： 从存储器中读取指令 执行指令 顺序取指令 处理中断
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02.
PLC的发展趋势
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技术性能指标
外形尺寸 输入输出点数 机器字长 速度 指令系统 存储器容量 扩展性 通信功能
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3.5.2 PLC 的发展趋势
向高速度、大容量方向发展 向超大型、超小型两个方向发展 PLC大力开发智能模块，加强联网通信能 力 增强外部故障的检测与处理能力 编程语言多样化
通常PLC的输入类型可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。图2.2和图2.3分别为一种型号PLC的直流和交流输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。
图2.2 直流输入电路图
图2.3 交流输入电路图
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的软件组成
PLC的软件包括: 系统程序 用户程序
ONE
系统程序
系统程序由PLC制造厂商设计编写的，并存入PLC的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。
用户程序
PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中，最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。由于PLC是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力，PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言。
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PLC的硬件组成
图2.1 结构简图
PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。图2.1为一典型PLC结构简图。
中央处理单元
中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。 CPU的主要功能： 从存储器中读取指令 执行指令 顺序取指令 处理中断
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PLC的发展趋势
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技术性能指标
外形尺寸 输入输出点数 机器字长 速度 指令系统 存储器容量 扩展性 通信功能
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3.5.2 PLC 的发展趋势
向高速度、大容量方向发展 向超大型、超小型两个方向发展 PLC大力开发智能模块，加强联网通信能 力 增强外部故障的检测与处理能力 编程语言多样化
通常PLC的输入类型可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。图2.2和图2.3分别为一种型号PLC的直流和交流输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。
图2.2 直流输入电路图
图2.3 交流输入电路图
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的软件组成
PLC的软件包括: 系统程序 用户程序
ONE
系统程序
系统程序由PLC制造厂商设计编写的，并存入PLC的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。
用户程序
PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中，最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。由于PLC是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力，PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言。
PLC控制技术全文
5．编程器
编程器用于将用户编制的控制程序送入PLC 的存储器，是PLC最重要的外部设备。编程 器不仅用于编程，还可以利用它进行程序的 修改和检查、对PLC工作状态的监控。小型 机一般使用简易的手持编程器。大中型PLC 采用带有显示屏的编程器及在通用计算机上 采用专用软件编程。
图3-2FX20P手持式编程器
中档PLC还具有较强的模拟量输入输出、算术运算、 数据传送、通信联网等功能，可完成既有开关量 又有模拟量的控制任务。
高档PLC增设有带符号算术运算、矩阵运算等功 能，使其运算能力提高。高档机还具有模拟调节、 联网通信、监视、记录和打印等功能，使PLC的 功能更多更强，能进行远程控制、大规模过程控 制，构成集散控制系统。
（4）扫描时间 扫描时间是指PLC执行一次解读用户控制程序 所需的时间。可用一个粗略指标表示，即用每 执 行 1000 条 指 令 所 需 时 间 来 估 算 ， 通 常 为 10mS左右。
（5）编程语言及指令功能
梯形图语言、助记符语言、流程图语言及高级语 言等。不同厂家的PLC具有不同的编程语言。同 一厂家的不同型号的PLC其指令扩展的深度是不 同的。
❖ 日本的立石（OMRON，欧姆龙）公司，主要 生产SYSMAC C系列大、中、小型PLC。
❖ 三菱（MITSUBISHI）公司生产FX系列PLC， 近年来推出了FX系列，如FX2、FX1、FX2c、 FX0 、 FX0N 、 FX0S 、 FX2N 、 FX2NC 等 。 FX2N 型PLC是三菱公司的近期产品。
可编程控制器的定义:
1987年2月，国际电工委员会（IEC）在可编程 控制器的标准草案中作了如下定义：
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统， 专为在工业环境应用而设计。它采用了可编程 序的存储器，用来在其内部存储逻辑运算，顺 序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令， 并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种 类型的机械设备或生产过程。可编程控制器及 其有关外围设备，易于与工业控制系统连成一 个整体，并易于扩充其功能。”
可编程控制器概述课件
第三章 可编程序控制器概述
（二）PLC的特点
1. 编程简单,易于使用； 2．可靠性高，抗干扰能力强； 3. 控制系统结构简单，通用性强； 4. 功能完善； 5. 设计、施工和调试的周期短； 6.体积小、重量轻、功耗低，维护操作方便；
7. 易于实现机电一体化 。
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第三章 可编程序控制器概述
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第三章 可编程序控制器概述
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第三章 可编程序控制器概述
3.5 PLC的系统组成
PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构， 它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口 电路等组成。PLC的结构框图如图所示：
图3.1 PLC结构框图
5. 美国艾论—布拉德利（A--B）公司的PLC5系列可编程序控制器；
6. 德国西门子（SIEMENS）公司的S5、S7系 列可编程序控制器。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第三章 可编程序控制器概述
国产P111G-MC2型PLC
国产SOC-48NE2型PLC
国产JH120H型PLC
合资产品欧姆龙PLC
日本松下PLC
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第三章 可编程序控制器概述
常用PLC的生产厂家
1. 日本立石（OMRON）公司的C系列可编程 序控制器；
2. 日本三菱（MITSUBISHI）公司的F、F1、 F2、FX2系列可编程序控制器；
3. 日本松下（PANASONIC）电工公司的FP1 系列可编程序控制器；
4. 美国通用电气（GE）公司的GE系列可编程 序控制器；
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《可编程控制器综述》课件
02
它由控制器、算术逻辑单元、程序计数器等组成，具有强大的运算和控制能力。
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存储器用于存储用户程序、数据和系统程序。
它分为只读存储器和随机存取存储器两类，只读存储器用于存储系统程序，随机存取存储器用于存储用户程序和数据。
存储器的容量决定了可编程控制器能够存储的程序和数据的长度。
输入/输出接口是可编程控制器与外部设备进行信息交换的桥梁。
03
可编程控制器的软件编程
这是一种图形化编程语言，类似于电气控制电路图，易于理解，适合初学者。
Ladder logic
Structured Text
Instruction List
Function Block Diagram
这是一种高级编程语言，类似于Pascal或C语言，具有严谨的语法和结构。
详细描述
通过可编程控制器，工业自动化生产线能够实现自动化物料搬运、加工、检测和包装等环节，提高生产效率，降低人工成本，并确保产品质量和一致性。
总结词：可编程控制器在智能家居系统中用于实现智能化家居设备的控制和管理。
总结词：可编程控制器在交通信号灯控制系统中用于实现交通信号的自动控制和优化。
06
PLC主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口、电源等部分组成，具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单易学等特点。
02
可编程控制器的硬件结构
03
中央处理器单元的性能决定了可编程控制器的处理速度和响应时间。
01
中央处理器单元是可编程控制器的核心，负责执行用户编写的程序和控制器的各个功能模块。
可编程控制器综述
可编程控制器概述可编程控制器的硬件结构可编程控制器的软件编程可编程控制器的工作原理可编程控制器的应用实例可编程控制器的发展趋势与未来展望
(完整版)GEPLC第2讲可编程控制器概述
3. 标准配置 RS232C 端口. 标准RS232C 端口可以连接操作显示电源 和计算机，或连接MODEM进行远程监控 等。
4. 可选择不同的存储器类型. 注释存储器、日历、扩展RAM，ROM都 是可选的。
5. 新的数据处理指令. 支持实数（real）运算指令。
1) 体积仅 W190×H96×D74 mm PLC 使用M3.5 紧凑型端子台。
2) 带RS232C & 时钟/日历功能. *2 为了PLC和操作面板连接, 具有标准 RS232C 端口。另外，时钟/日历功能 可用于基于时间的控制需要。
3) RAM 和 ROM 程序存储器 内装是RAM 存储器，批量产品用或 后备可选ROM。
作业：
1. 可编程控制器的定义。 2. 你对PLC是如何分类的？ 3. PLC由哪几部分组成，各有什么作用？ 4. PLC的工作过程是怎样的？ 5. 什么叫扫描周期，如何计算？
2020/2/18
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第二讲 可编程控制器概述
一 可编程控制器的产生和发展 二 可编程控制器的分类及特点 三 可编程控制器的基本结构 四 可编程控制器的资源与编程语言 五 可编程控制器的工作原理
3） 无法提供本地直接处理的预约控制，预约 控制完全有赖于服务器主机的集中处理，所以系统 当机时，立刻停摆；
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4） 系统的建构由于采用了不同供应商的多种平 台，为整合各种不同的专用总线，系统之衔接有赖于 第三方提供的OPC Server或Gateway，故其实施并不 是一件轻松和容易的事情；
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可编程控制器概述
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一、 可编程控制器的产生和发展
1、可编程控制器的产生
20世纪60年代末，西方工业国家出现经济大萧条， 作为工业龙头的汽车工业受到沉重打击。美国通用汽车 公司（General Motors Corporation,GM）为了在激烈的 市场竞争中战胜对手，摆脱困境，制定出多品种、小批 量、不断推出新车型来吸引顾客的战略。但原有的控制 系统由继电器和接触器等组成，灵活性差，不能满足生 产工艺不民更新的需要。
4. 可选择不同的存储器类型. 注释存储器、日历、扩展RAM，ROM都 是可选的。
5. 新的数据处理指令. 支持实数（real）运算指令。
1) 体积仅 W190×H96×D74 mm PLC 使用M3.5 紧凑型端子台。
2) 带RS232C & 时钟/日历功能. *2 为了PLC和操作面板连接, 具有标准 RS232C 端口。另外，时钟/日历功能 可用于基于时间的控制需要。
3) RAM 和 ROM 程序存储器 内装是RAM 存储器，批量产品用或 后备可选ROM。
作业：
1. 可编程控制器的定义。 2. 你对PLC是如何分类的？ 3. PLC由哪几部分组成，各有什么作用？ 4. PLC的工作过程是怎样的？ 5. 什么叫扫描周期，如何计算？
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第二讲 可编程控制器概述
一 可编程控制器的产生和发展 二 可编程控制器的分类及特点 三 可编程控制器的基本结构 四 可编程控制器的资源与编程语言 五 可编程控制器的工作原理
3） 无法提供本地直接处理的预约控制，预约 控制完全有赖于服务器主机的集中处理，所以系统 当机时，立刻停摆；
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4） 系统的建构由于采用了不同供应商的多种平 台，为整合各种不同的专用总线，系统之衔接有赖于 第三方提供的OPC Server或Gateway，故其实施并不 是一件轻松和容易的事情；
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可编程控制器概述
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一、 可编程控制器的产生和发展
1、可编程控制器的产生
20世纪60年代末，西方工业国家出现经济大萧条， 作为工业龙头的汽车工业受到沉重打击。美国通用汽车 公司（General Motors Corporation,GM）为了在激烈的 市场竞争中战胜对手，摆脱困境，制定出多品种、小批 量、不断推出新车型来吸引顾客的战略。但原有的控制 系统由继电器和接触器等组成，灵活性差，不能满足生 产工艺不民更新的需要。
可编程控制器的概述
3、晶体管、双向晶闸管型输出端子漏电流和残 余电压的存在。
4、感性负载断电时产生很高的反电势。
1.3.3 编程器
编程器是PLC的重要外围设备。利用编程器将用 户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查 程序，修改程序，监视PLC的工作状态 。
常见的给PLC编程的装置有手持式编程器和计算 机编程方式 。
2. 运动控制
可编程序控制器使用专用的运动控制模块，或灵 活运用指令，使运动控制与顺序控制功能有机地 结合在一起。
3. 过程控制
可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连 续变化的模拟量，通过模拟量I/0模块，实现模 拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和 D/A转换，并对被控模拟量实行闭环PID（比例积分-微分）控制。
1.3.2 输入输出接口电路
1. 输入接口电路
如图1-2所示连接文件夹第一章\图11.doc，输入 接口电路提高抗干扰能力的方法主要有：
（1）利用光电耦合器提高抗干扰能力。 （2）利用滤波电路提高抗干扰能力。
2. 输出接口电路
（1）小型继电器输出形式，如图1-3所示连接文 件夹第一章\图12.doc
（2）执行程序阶段。 用户程序执行阶段，PLC按照梯 形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描。
（3）处理通信请求阶段 。 （4）执行CPU自诊断测试阶段。 （5）写输出阶段 。
1.4.2 可编程控制器主要技术指标
1. 输入/输出点数
可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子 数量的总和。它是描述的PLC大小的一个重要的 参数。
1.3 可编程控制器的基本组成
1.3.1 控制组件
可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、 外设接口、编程装置、电源等组成。连接文件夹第一章\ 图1.doc
4、感性负载断电时产生很高的反电势。
1.3.3 编程器
编程器是PLC的重要外围设备。利用编程器将用 户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查 程序，修改程序，监视PLC的工作状态 。
常见的给PLC编程的装置有手持式编程器和计算 机编程方式 。
2. 运动控制
可编程序控制器使用专用的运动控制模块，或灵 活运用指令，使运动控制与顺序控制功能有机地 结合在一起。
3. 过程控制
可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连 续变化的模拟量，通过模拟量I/0模块，实现模 拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和 D/A转换，并对被控模拟量实行闭环PID（比例积分-微分）控制。
1.3.2 输入输出接口电路
1. 输入接口电路
如图1-2所示连接文件夹第一章\图11.doc，输入 接口电路提高抗干扰能力的方法主要有：
（1）利用光电耦合器提高抗干扰能力。 （2）利用滤波电路提高抗干扰能力。
2. 输出接口电路
（1）小型继电器输出形式，如图1-3所示连接文 件夹第一章\图12.doc
（2）执行程序阶段。 用户程序执行阶段，PLC按照梯 形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描。
（3）处理通信请求阶段 。 （4）执行CPU自诊断测试阶段。 （5）写输出阶段 。
1.4.2 可编程控制器主要技术指标
1. 输入/输出点数
可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子 数量的总和。它是描述的PLC大小的一个重要的 参数。
1.3 可编程控制器的基本组成
1.3.1 控制组件
可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、 外设接口、编程装置、电源等组成。连接文件夹第一章\ 图1.doc
第四章可编程控制器概述
21
第三节 可编程控制器的分类与发展
模块式可编程控制器
22
第三节 可编程控制器的分类与发展
3.叠装式结构
叠装式结构是单元式和模块式相结合的产物。把某一 系列 PLC工作单元的外形都做成外观尺寸一致的, CPU、 I/O口及电源也可做成独立的,不使用模块式 PLC中的母 板,采用电缆连接各个单元,在控制设备中安装时可以一层 层地叠装,这就是叠装式 PLC。
三、输入/输出滞后时间
定义
是指从 PLC外部输入信号发生变化 的时刻起至它控制的有关外部输出 信号发生变化的时刻止之间的间隔。
组成
由输入电路的滤波时间、输
出模块的滞后时间和因扫描工
作方式产生的滞后时间三部分
组成。
40
第四节 可编程控制器的工作原理
输入模块的RC滤波电路用来滤除由输入端引 入的干扰噪声,消除因外接输入触点动作时产生 抖动引起的不良影响。滤波时间常数决定了输 入滤波时间的长短,其典型值为10ms左右。
14
第三节 可编程控制器的分类与发展
发展
从产品的配套性上看 产品的品种会更丰富,规格更齐备。完美
的人机界面、完备的通讯设备会更好地适 应各种工业控制场合的需求。
从市场上看
各国各自生产多品种产品的情况会随着 国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品 牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的 编程语言。
15
可编程控制器中采用的 CPU的三大类
✓ 通用微处理器,如80286、80386等 ✓ 单片机芯片,如8031、8096等 ✓ 位处理器,如 AMD2900、AMD2903 等
4
第四节 可编程控制器的基本组成和工作原理
二、存储器
存储器是可编程控制器存放系统程序、用户程序及 运算数据的单元。
第4章 可编程控制器的基本概念
目前， 世界上已有数百家厂商生产PLC， 型号多达数百
种。
第4章 可编程控制器简介
早期的可编程控制器是为了取代继电器控制线路，
采用存储器程序指令完成顺序控制而设计的。 它仅有逻
辑运算、 定时、 计数等功能， 用于开关量控制， 实际
上只能进行逻辑运算， 所以被称为可编程逻辑控制器，
简称PLC(Programmable Logic Controller)。
现代自动化生产的三大支柱技术。
第4章 可编程控制器简介
我国使用较多的PLC产品有德国西门子(SIEMENS)的
S7系列， 日本立石公司(OMRON)的C系列， 三菱公司的 FX系列， 美国GE公司的GE系列等。 各大公司生产的可 编程控制器都已形成由小型到大型的系列产品， 而且随 着技术的不断进步， 产品的更新换代很快， 周期一般不
第4章 可编程控制器简介
(3) 按用途分类。 根据可编程控制器的用途， PLC可
分为通用型和专用型两大类。 通用型PLC作为标准装置， 可供各类工业控制系统 选用。 专用型PLC是专门为某类控制系统设计的， 由于其 具有专用性， 因此其结构设计更为合理， 控制性能更完 善。 随着可编程控制器的应用与普及， 专为家庭自动化
事实上， 由于可编程控制技术的迅猛发展， 许多新 产品的功能已超出上述定义。
第4章 可编程控制器简介
4.1.2
可编程控制器的特点和分类
1. 可编程控制器的特点 (1) 可靠性高。 可靠性指的是可编程控制器的平均无故障工作时间。 可靠性既反映了用户的要求， 又是可编程控制器生产厂 家着力追求的技术指标。 目前， 各生产厂家的PLC平均 无故障安全运行时间都远大于国际电工委员会(IEC)规定 的10万小时的标准。
《可编程控制器(PLC)教程_可编程序控制器概论
第2章 可编程序控制器概论
2. 与计算机的异同
相同点： 〔1〕根本结构相同 〔2〕程序执行原理相同 不同点： 两者的不同点主要表达在工作方式上。
第2章 可编程序控制器概论
3. 与继电接触器的异同
相同点： 图形结构和逻辑关系相同。 不同点： 〔1〕实现原理不同 〔2〕工作方式不同
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第2章 可编程序控制器概论
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第2章 可编程序控制器概论
2.2 结构和工作原理
结构 工作原理
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第2章 可编程序控制器概论
结构
PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构， 主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出 接口电路等组成。图2.1为一典型PLC结构简图。
按钮
继电器触点 输 入 单 元
行程开关
CPU
输
存储器
出 单
元
电源部分
编程器或其他设备
图2.1 结构简图
接触器 电磁阀
指示灯
第2章 可编程序控制器概论
1. 中央处理单元
中央处理单元〔CPU〕一般由控制器、运算器 和存放器组成，这些电路都集成在一个芯片上。 CPU的主要功能： 1〕从存储器中读取指令 2〕执行指令 3〕顺序取指令 4〕处理中断
第2章 可编程序控制器概论
2. 存储器
1〕只读存储器 2〕随机存储器RAM
第2章 可编程序控制器概论
3. 输入输出单元
〔1〕输入接口电路 〔2〕输出接口电路
第2章 可编程序控制器概论
通常PLC的输入类型可以是直流、交流和交直流。输 入电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提 供。图2.2和图2.3分别为一种型号PLC的直流和交流 输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。 图2.2描述了一个输入点的接口电路。其输入电路的 一次电路与二次电路用光耦合器相连，当行程开关闭 合时，输入电路和一次电路接通，上面的发光管用于 对外显示，同时光耦合器中的发光管使三极管导通， 信号进入内部电路，此输入点对应的位由0变为1。即 输入映像存放器的对应位由0变为1。
PLC第1章可编程序控制器基础
用户程序
由用户根据实际需求编写的控制逻辑 程序，用于实现特定的控制功能。
可编程序控制器的工作原理
输入扫描
PLC通过输入模块接收来自外部设备的信号，并将这些信号存储在 输入映像寄存器中。
程序执行
PLC按照用户程序的顺序执行指令，并根据指令从输入映像寄存器 中读取数据，进行相应的处理，然后将结果存储在输出映像寄存器 中。
可编程序控制器的组成 和工作原理
可编程序控制器的硬件组成
中央处理单元（CPU）
是PLC的核心部件，负责执行用户程序和控制外部输入输出设备。
存储器
用于存储用户程序、系统程序和数据。
输入输出模块
用于接收和发送信号，与外部设备进行交互。
电源模块
为PLC提供电源。
可编程序控制器的软件组成
系统软件
由PLC制造商提供的操作系统和编程 工具等组成，用于支持用户程序的编 写、调试和运行。
更好的安全性能
PLC将更加注重安全性能， 采用更加可靠的安全技术和 措施，保障工业控制系统的 安全稳定运行。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
输出刷新
PLC根据输出映像寄存器中的数据刷新输出模块，将控制信号发送给 外部设备。
可编程序控制器的编程语言
指令表（IL）
01
类似于汇编语言，使用助记符表示指令。
结构化文本（ST）
02
类似于高级编程语言，使用类似于Pascal或C语言的语法结构。
梯形图（LD）
03
类似于继电器控制电路图，使用图形符号表示输入输出关系和
01
02
编程简单
PLC采用面向控制过程、面向问题的 编程语言，易于理解和掌握。
03
由用户根据实际需求编写的控制逻辑 程序，用于实现特定的控制功能。
可编程序控制器的工作原理
输入扫描
PLC通过输入模块接收来自外部设备的信号，并将这些信号存储在 输入映像寄存器中。
程序执行
PLC按照用户程序的顺序执行指令，并根据指令从输入映像寄存器 中读取数据，进行相应的处理，然后将结果存储在输出映像寄存器 中。
可编程序控制器的组成 和工作原理
可编程序控制器的硬件组成
中央处理单元（CPU）
是PLC的核心部件，负责执行用户程序和控制外部输入输出设备。
存储器
用于存储用户程序、系统程序和数据。
输入输出模块
用于接收和发送信号，与外部设备进行交互。
电源模块
为PLC提供电源。
可编程序控制器的软件组成
系统软件
由PLC制造商提供的操作系统和编程 工具等组成，用于支持用户程序的编 写、调试和运行。
更好的安全性能
PLC将更加注重安全性能， 采用更加可靠的安全技术和 措施，保障工业控制系统的 安全稳定运行。
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输出刷新
PLC根据输出映像寄存器中的数据刷新输出模块，将控制信号发送给 外部设备。
可编程序控制器的编程语言
指令表（IL）
01
类似于汇编语言，使用助记符表示指令。
结构化文本（ST）
02
类似于高级编程语言，使用类似于Pascal或C语言的语法结构。
梯形图（LD）
03
类似于继电器控制电路图，使用图形符号表示输入输出关系和
01
02
编程简单
PLC采用面向控制过程、面向问题的 编程语言，易于理解和掌握。
03
第一章：可编程控制器概述.
1.2.3 PLC的主要功能
1．逻辑（开关）控制
这是PLC最基本最广泛的应用领域，用来取代继电 器控制系统。PLC根据操作按钮、限位开关及其它现场 给出的指令信号和传感器信号，按逻辑控制执行部件进 行相应的操作。
各PLC生产厂的市场占有情况：
在全世界约200家可编程控制器生产厂商，从市场占 有份额来看，第一位是德国的SIEMENS，约占有30 ％ 的市场份额；第二位是美国的AB, 约占18 ％的市场份 额；第三位是法国的Schneider，约占12 ％的市场份额。 其次是美国的GE、日本的MITSUBISHI、OMRON、
第一章 可编程控制器概述
可编程控制器(简称PLC) ，是在继电器 控制的基础上产生的一种新型的工业控制装 置，是将微型计算机技术、自动化技术及通 信技术融为一体，应用到工业控制领域的一 种高可靠性控制器，是当代工业生产自动化 的重要支柱之一。掌握可编程序控制器的工 作原理，具备设计、调试和维护可编程序控 制器控制系统的能力，已经成为现代工业对 自动化和电气技术人员的基本要求。
（3）分散式
所谓分散式的结构就是将可编程控制器的ＣＰＵ、 电源、存储器集中放置在控制室，而将各Ｉ／Ｏ模 板分散放置在各个工作站，由通信接口进行通信连 接，由 ＣＰＵ 集中指挥。
4．根据生产厂家分类
比较有代表性： 德国西门子(SIEMENS)公司的S5系列、S7系列。 日本欧姆龙(OMRON)公司的C系列。 三菱(MITSUBISHI)公司的FX系列。 日本松下(PANASONIC)公司的FP系列。 法国施耐德（SCHNEIDER）公司的TWIDO系列。 美国通用电气(GE)公司的GE-FANUC系列。 美国AB公司的PLC-5系列。
可编程控制器的定义
1980年，美国电气制造商协会(•NEMA)• 将可编程控制器正式命名为 Programmable Controller，简称为ＰLＣ。
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三、可编程控制器（PLC）的硬件
1、PLC功能模块种类 （1）PLC数字量点数扩展模块
输入扩展模块（如FX2N-16EX） 输出扩展模块（如FX2N-16EYR） 输入输出扩展模块（如FX2N-16ER）
（2）PLC模拟量模块
模拟量输入模块（如FX2N-4AD） 模块量输出模块（如FX2N-4DA） 模块量输入输出模块（如FX0N-3A）
梯形图 比较直观、容易掌握，目前应用最普遍、最 广泛的为梯形图程序。
语句表（指令表） 类似汇编语言语句，不仅可用电脑编程，而且亦 可用手持式编程器编程
SFC图（顺序功能图、状态转移图、Sequential Function Chart） 用于编制较复杂的步进顺序控制程序，类似于 通用的流程图语言，易编易懂易读。
15、PLC扫描周期的概念 PLC运行工作分个阶段，即输入处 理阶段（输入采样阶段）、程序处理 阶段（程序执行阶段）、输出处理阶 段（输出刷新阶段），PLC重复执行 上述三个阶段，执行一次的时间称为 一个扫描周期，一个扫描周期约1— 100ms之间。 16、PLC的扫描速度 扫描速度是指扫描1000步用户程 序所需的时间，以mS/千步为单位； 有时也可用扫描一步指令的时间计， 即uS/步
三菱产品简介
Q系列 A系列 FX系列 FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、 FX3U等
FX系列产品命名 FX2N-48-MR-001 FX2N----产品型号 48---输入与输出总点数 M-单元类型（M：基本单元、E：输入输 出混合扩展单元、EX：输入扩展单元、EY： 输出扩展单元） R-输出类型（R继电器型、T晶体管型、S 双向晶闸管型） 001：供电类型（交流220V供电、D直流 24V供电）
X0启动 S0 X1停止 S20 T0 S21 T1 S22 T2 (Y2) (T2 K10) [RET] [END] (Y1) (T1 K10) (Y0) (T0 K10)
12、PLC编程工具种类 手持式编程器 安装有PLC编程软件的电脑
13、PLC的点数（I/O点数） PLC装置的输入继电器X 总数与输出继电器Y总数之和。 PLC点数=∑X+ ∑Y
7、工业自动化控制领域的三大支柱 工业机器人、PLC、计算机辅助设计与辅助制造。
8、特点（与单片机比较） 可靠性高、稳定性好、寿命长； 抗干扰能力强； 编程、调试、修改容易方便快捷； 硬件安装接线容易，改造、维护、维修方便； 成本高、体积大、重量重； 功能模块配套齐全丰富、功能完善、适应性强； 易学易懂，入门容易； 适合应用场合；PLC比较适合于工程复杂、要求 较高、成本较大的工业自动化控制场合。
一、可编程控制器基本概念
1、中文名称：可编程控制器 2、英文名称： Programmable Logical Controller 3、英文简称 ： PLC 4、实物
5、定义（国际电工委员会IEC）
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，
专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存
储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、 定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式 或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械动作 过程。可编程控制器及其相关设备，都应按易于与
（3）PLC温度模块
温度输入模块（如FX2N-4AD-PT） 温度控制模块（如FX2N-2LC）
（4）PLC通信模块 网络通信模块（如 FX2N-485-BD） （5）PLC伺服模块 伺服控制模块等
2、PLC硬件的三种输出类型、特点及适用场合 晶体管型 适合于负载直流供电场合，其输出触点响应速 度较快；但其适应负载电流较小。
14、PLC的步数（程序步）（存储器容量）
PLC中，程序是按步来存储的，一步占用一个地 址单元，一条程序指令往往不至一步，一个地址单 元一般占两个字节（约定16位二进制数为1个字， 即两个8位的字节）。如某个内存容量为1000步的 PLC，其内存为2KB。 PLC的容量（如FX2N最多可编写多少步程序） 具体一条指令（程序）所占多少步 编程软件上步号的显示
工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原
则设计。
6、主要作用
工业电气领域自动化控制
控制领域
PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、 电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运 输、环保及文化娱乐等各个行业。
控制类别
开关量控制 模拟量控制 运动控制 过程控制 通讯控制 数据处理等。
（2）按输入与输出点数多少分 （按容量和功能分）
微型机（超小型机）（小于64点） 小型机（64点至128点之间） 中型机（128点至512点之间） 大型机（512点至8192点之间） 超大型机（大于8192点）
11、PLC编程语言种类及特点
梯形图
指令表（语句表） 顺序功能图（SFC）（步进顺控图） 功能模块图 结构化语句
17、PLC工作的三个阶段与特点
PLC的扫描工作方式
串行工作过程
PLC运行工作分个阶段：
输入处理阶段（输入采样阶段） 程序处理阶段（程序执行阶段） 输出处理阶段（输出刷新阶段） PLC重复执行上述三个阶段。
二、可编程控制器（PLC）产品、德州（TI）等 欧洲产品 主要有德国西门子、法国TE等 日本产品 主要有三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东 芝等 本国产品 主要有研华、、国内众多的三菱仿制品、台湾 产品如台达等
9、PLC基本结构
输入单元
中央处理器 （CPU） CPU单元 电源单元
存储器 ROM RAM 输出单元
10、种类
（1）按结构特点分 整体式（单元式、箱体式） 整体式是将电源、CPU、I/O部件等都集中安装 在一个机箱中。结构紧凑、体积小、价格低。常见 于微型机及小型机。
分体式（模块式） 由电源模块、CPU模块、输入模块、输出模 块及各种功能模块组成。它结构选配灵活方便、 易于扩展及维修，但成本高，常见于大中型机。