2PLC组成与原理
PLC的组成及原理
机架
输出
电源
处 通讯 I/O I/O 其他
理
模 模 模 智能
器
板 板 板 模块
存储器（系统，用户，数据）
PLC的基本组成(2)
1. CPU模块: 可编程序控制器的核心, 由微 处理器和存储器组成
• 微处理器: 1) 系统自检和初始化
2) 接收来自编程设备的用户程序和 数据
3) 对设备的状态和用户程序进行诊断 4) 运行用户程序 5) 实现与外部设备的通讯
上电及内 部处理
• 第三部分是诊断及出错处理， PLC每扫描一次，就执行一次自 诊断，检查诸如CPU、电池电压 、程序存储器、I/O通信是否异常
或出错等。如查处错误或异常， CPU面板上的指示灯就会指示，
并在特殊寄存器中存入错误代码 。若出现致命错误，CPU就会被 强制成STOP方式，停止扫描。
扫描过程
PLC的基本组成(7)
– 编程设备: 用于输入, 检查, 修改, 调试
用户程序. 在线监视PLC系统的工作状态
PC机+编程软件 专用编程器
编程器
– 电源模块: 将交流或直流电源转换成供PLC 系统工作的电源(通过机架的基板供电) 外挂式或机架内安装
A-B Quality Allen-Bradley
1. 可编程控制器的组成 2. 可编程控制器的原理
PLC的组成
PLC实质上是一种工业计算机，只不过它比一般的计算机具有 更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适应于控制要求 的编程语言，因此PLC与计算机的组成十分相似 。
PLC组成： 中央处理器（CPU） 存储器 输入单元 输出单元 电源 通信接口 编程设备
一般用处理器的处理速度和I/O能力来说明
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理PLC（可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于工业自动化控制系统中的电子设备。
它由中央处理器、输入模块、输出模块和编程设备组成，用于控制和监测各种工业过程。
PLC的工作原理是基于输入信号的检测和输出信号的控制。
当输入信号满足特定条件时，PLC会执行相应的控制逻辑，并通过输出模块控制外部设备的运行状态。
PLC的组成主要包括以下几个部分：1. 中央处理器（CPU）：中央处理器是PLC的核心部件，负责执行控制逻辑和处理输入输出数据。
它通常具有高速运算能力和多种通信接口，可以与其他设备进行数据交换。
2. 输入模块：输入模块用于接收外部信号，并将其转换为数字信号供CPU处理。
常见的输入信号包括开关、传感器、编码器等。
输入模块通常具有多个通道，可以同时接收多个信号。
3. 输出模块：输出模块用于控制外部设备的运行状态，将CPU处理后的数字信号转换为相应的模拟信号或开关信号。
常见的输出设备包括电机驱动器、继电器等。
输出模块通常具有多个通道，可以同时控制多个设备。
4. 编程设备：PLC的编程设备用于编写、修改和下载控制程序。
常见的编程设备包括编程软件、编程电缆等。
通过编程设备，用户可以根据实际需求编写控制逻辑，配置输入输出模块，并进行在线监测和调试。
PLC的工作流程如下：1. 输入信号采集：PLC的输入模块接收外部信号，并将其转换为数字信号。
这些输入信号可以来自传感器、开关、编码器等设备。
2. 控制逻辑执行：PLC的中央处理器根据预设的控制逻辑进行计算和判断。
控制逻辑可以通过编程设备进行编写和修改，以满足具体的控制要求。
3. 输出信号控制：根据控制逻辑的计算结果，PLC的输出模块控制外部设备的运行状态。
输出信号可以是模拟信号或开关信号，用于控制电机、继电器等设备。
4. 监测和调试：PLC可以通过编程设备进行在线监测和调试。
用户可以实时查看输入信号的状态、输出信号的控制情况，以及中央处理器的运行状态，以确保系统的正常运行。
2 PLC组成及工作原理
IEC User Program IEC User Data IEC Loadable
State - RAM: used references 0x, 1x, 3x, 4x reserved area for expansion Extended memory Operating/runtime system Exec file: e.g. Q186V213.BIN
2. 1.1
硬件组成
外设：编程器、电缆、打印机、软件等 扩展单元：I\O点、 I\O单元、远程
I\O单元、智能I\O单元、存储
器等。
2.1.2 软件组成
1. 系统程序: 管理、监控、编译等 2. 用户程序: 编程语言编写
2.2 工作原理
reserved area for expansion
Data for ASCII messages, Peer Cop, Ethernet etc. resevered area for expansion I/O map etc.
HW DDI ... DDO ...
State-RAM
1:1 - 1:32
进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作；
• 将用户程序的执行结果送至输出端。
2. 1.1
硬件组成
2. 存储器
1）只读存储器ROM(系统程序)
2）随机存储器RAM(用户程序)
2. 1.1
硬件组成
3. 输入/输出（I/O）单元
（1）输入单元：采用光耦合电路 （2）输出单元：采用光耦合电路
作用：“桥梁”、转换、隔离
2. 1.1 硬件组成 1. 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。
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。
第2章 PLC基本组成与工作原理-2h
2.2.2 PLC的工作原理—建立I/O映像区
I/O映象区的大小与系统控 制的规模有关 输入点总有输入映象区的某一 位与之相对应 PLC工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映象区 对应的位上；将运算的结果存放到输出映象区对应的位上 。PLC在执行用户程序时所需“输入继电器”、“输出继 电器”的数据取用于I/O映象区，而不直接与外部设备发 生关系 。
③ PLC循环扫描的工作方式
④ PLC对输入采样、输出刷新的集中处理方式
⑤ 用户程序中语句的安排
输入输出延迟时间——最短响应时间
输入/输出 刷新时间
一个扫描周期
执行指令
一个扫描周期
执行指令
输入 端子 输入延迟时间 输入滤波 电路输出
CPU读输入
输出 端子 最短I/O响应时间
输出延迟时间
最短响应时间=输入延迟时间+一个扫描周期+输出延迟时间
输入采样阶段
程序执行阶段
输出刷新阶段
输入、输出延迟响应
是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有 关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒。
① 输入电路滤波时间，它由RC滤波电路的时间常数决定。 改变时间常数可调整输入延迟时间。 ② 输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关。 继电器输出方式的滞后时间为10ms左右；双向晶闸管输出 方式，在接通负载时滞后时间约为1ms，切断负载时滞后时 间小于10ms；晶体管输出方式的滞后时间小于1ms。
(3)可电擦除可编程的只读存储器(EEPROM) 它是非易失性的，但是可以用编程装置 对它编程．兼有ROM的非易失性和RAM的随 机存取优点，但是将信息写入它所需的时间 比RAM长得多。EEPROM用来存放用户程序 和需长期保存的重要数据。
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。
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用于自动化控制系统的电子设备，它能够根据预先编写的程序来控制工业过程中的各种设备和机器。
PLC的组成及工作原理是了解和掌握PLC技术的基础，下面将详细介绍PLC的组成和工作原理。
一、PLC的组成PLC主要由以下几个组成部分构成：1.中央处理器（CPU）：负责执行用户编写的程序，控制PLC的运行。
CPU通常由一个或多个微处理器组成，具有高速运算和处理能力。
2.存储器：包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储用户编写的程序，数据存储器用于存储程序执行过程中的数据。
3.输入模块：负责将外部信号转换为PLC能够理解的信号。
输入模块通常包括接收开关、传感器等设备，用于检测外部环境的状态。
4.输出模块：负责将PLC输出的信号转换为外部设备能够接受的信号。
输出模块通常包括继电器、电磁阀等设备，用于控制外部设备的运行。
5.通信接口：用于与其他设备进行通信，如人机界面、上位机等。
通信接口可以实现PLC与其他设备之间的数据交换和远程控制。
6.电源模块：为PLC提供稳定的电源供应，保证PLC的正常运行。
二、PLC的工作原理PLC的工作原理可以简单概括为输入、处理和输出三个步骤。
1.输入阶段：输入模块将外部信号转换为PLC能够理解的信号，并传输给CPU。
输入信号可以是开关状态、传感器检测结果等。
PLC通过扫描输入模块，不断地获取外部信号的状态。
2.处理阶段：CPU根据预先编写的程序对输入信号进行逻辑判断和运算。
程序通常由用户使用特定的编程语言编写，可以实现各种逻辑和算术运算。
CPU根据程序的指令，对输入信号进行处理，生成相应的输出信号。
3.输出阶段：输出模块接收CPU生成的输出信号，并将其转换为外部设备能够接受的信号。
输出信号可以控制继电器的开关状态、电磁阀的通断等。
PLC通过扫描输出模块，将输出信号传输给外部设备，实现对设备的控制。
PLC的工作原理可以看作是一个闭环控制系统，不断地接收输入信号、进行处理、生成输出信号，并实时监测和调整系统的运行状态。
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理一、PLC的组成PLC（Programmable Logic Controller，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。
它由以下几个主要部份组成：1. 中央处理器（CPU）：负责处理输入信号、执行用户程序以及控制输出信号。
CPU是PLC的核心部件，类似于计算机的大脑。
2. 输入模块：用于接收来自外部设备（如传感器、按钮等）的信号，并将其转换为数字信号，以供CPU处理。
3. 输出模块：用于将CPU处理后的信号转换为可控制外部设备（如机电、阀门等）的信号。
4. 电源模块：为PLC提供所需的电源电压。
5. 通信模块：用于与其他设备进行通信，如人机界面（HMI）、上位机等。
6. 存储器：用于存储用户编写的程序、数据以及系统参数。
二、PLC的工作原理PLC的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 输入信号采集：输入模块接收来自外部设备的信号，如按钮的开关信号、传感器的测量信号等。
2. 信号处理：输入模块将采集到的摹拟信号转换为数字信号，并将其发送给CPU进行处理。
3. 用户程序执行：CPU根据用户事先编写的程序进行逻辑运算和控制计算，包括判断条件、执行操作等。
4. 输出信号控制：CPU根据程序的执行结果，将控制信号发送给输出模块。
5. 输出设备控制：输出模块接收到CPU发送的控制信号后，将其转换为适合外部设备工作的信号，如机电的启停信号、阀门的开关信号等。
6. 反馈信号采集：输出模块还能采集到外部设备的反馈信号，如机电的运行状态、阀门的开闭状态等。
7. 通信与监控：PLC可以通过通信模块与其他设备进行数据交换，如与人机界面进行交互、与上位机进行数据传输等，以实现对整个系统的监控和控制。
三、案例分析以一个简单的水箱控制系统为例，来说明PLC的工作原理。
1. 输入信号采集：水位传感器将水箱内的水位信号转换为数字信号，并发送给PLC的输入模块。
2. 信号处理：输入模块将水位信号转换为PLC可处理的数字信号，并将其发送给CPU。
PLC的基本组成和工作原理
PLC的基本组成和工作原理PLC即可编程逻辑控制器，是一种专门用于自动化控制系统的电子设备。
它由中央处理器、输入输出模块、通信模块、编程设备和电源组成。
PLC的工作原理可简述为输入信号经输入模块转换成数字信号，由中央处理器进行逻辑运算和控制计算，然后将结果通过输出模块转换成输出信号，从而控制外部设备的运行。
1.中央处理器(CPU)：它是PLC的核心部分，负责执行控制程序和逻辑运算。
CPU根据输入信号和编程指令进行逻辑运算和控制计算，并将结果发送给输出模块。
2.输入模块：它接收外部输入的信号，如开关、传感器等，并将这些信号转换成数字信号，供CPU进行逻辑运算。
3.输出模块：它将CPU经过计算得出的控制结果转换成输出信号，用于控制外部设备的运行，如电机、阀门等。
4.通信模块：它用于PLC与上位机或其他PLC之间进行通信，实现数据交换和控制信息传递。
5.编程设备：它用于对PLC进行程序编程和参数设置，常见的编程设备包括编程控制器和编程软件。
6.电源：它为PLC提供电力供应，确保其正常工作。
PLC的工作原理可以分为输入处理、逻辑处理和输出处理三个阶段：1.输入处理：PLC的输入模块接收外部输入信号，如开关、传感器等，并将这些信号转换成数字信号，供CPU进行逻辑运算。
输入模块将输入信号进行滤波、放大和稳定处理，然后将处理后的信号转换成数字信号。
2.逻辑处理：CPU根据输入信号和预先编写好的控制程序进行逻辑运算和控制计算。
控制程序通常以布尔代数、逻辑运算和状态转换为基础，根据不同输入信号的状态和逻辑关系进行判断和计算。
3.输出处理：CPU经过逻辑运算后，将控制结果发送给输出模块。
输出模块将接收到的控制结果进行数字信号转换，并输出给外部设备，如电机、阀门等。
输出模块可以根据需要进行电流、电压或脉冲输出，以实现对外部设备的控制。
总之，PLC的基本组成包括中央处理器、输入输出模块、通信模块、编程设备和电源，其工作原理是通过将外部输入信号转换为数字信号，经过CPU的逻辑运算和控制计算，然后将控制结果转换为输出信号，从而控制外部设备的运行。
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于自动化控制系统的数字计算机。
它由多个组件组成，每一个组件都有特定的功能，以实现对工业过程的控制。
本文将详细介绍PLC的组成和工作原理。
一、PLC的组成1. 中央处理器（CPU）：中央处理器是PLC的核心部件，负责执行程序和处理输入输出信号。
它包含一个或者多个微处理器和存储器，用于存储程序和数据。
2. 输入模块：输入模块用于接收来自外部设备（如传感器、开关）的信号，并将其转换为数字信号，以供CPU处理。
输入模块通常具有多个输入通道，每一个通道可以连接一个外部设备。
3. 输出模块：输出模块用于将CPU处理后的数字信号转换为控制信号，以控制外部设备（如机电、阀门）。
输出模块通常具有多个输出通道，每一个通道可以连接一个外部设备。
4. 存储器：存储器用于存储PLC的程序和数据。
它分为可编程只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。
ROM存储器中存储了PLC的操作系统和用户程序，而RAM存储器用于存储用户数据。
5. 通信模块：通信模块用于PLC与其他设备（如计算机、HMI人机界面）之间的数据交换。
它可以通过串行通信或者以太网连接进行数据传输。
6. 电源模块：电源模块为PLC提供电源，确保其正常运行。
它通常具有过载保护和电源故障检测功能。
二、PLC的工作原理PLC的工作原理可以简单概括为输入、处理和输出三个步骤。
1. 输入阶段：输入模块接收来自外部设备的信号，并将其转换为数字信号，然后传输给中央处理器（CPU）进行处理。
输入信号可以是开关状态、传感器信号等。
2. 处理阶段：CPU根据预先编写的程序对输入信号进行逻辑计算和处理。
程序可以通过梯形图、指令列表或者其他编程语言编写。
CPU根据程序的逻辑判断结果，执行相应的控制操作。
3. 输出阶段：CPU将处理后的结果转换为数字信号，并通过输出模块发送给外部设备。
输出信号可以控制机电的启停、阀门的开关等。
外部设备根据接收到的信号进行相应的动作。
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理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CPU（中央处理器）、存储器、输入模块、输出模块和通信模块等组成。
PLC的工作原理是通过输入模块获取外部信号，经过CPU的处理后，再通过输出模块控制外部设备。
一、PLC的组成1. 中央处理器（CPU）：是PLC的核心部件，负责控制整个系统的运行。
它接收输入信号，根据程序的逻辑进行处理，并输出控制信号。
2. 存储器：用于存储PLC的程序、数据和系统参数等信息。
存储器包括RAM （随机存储器）和ROM（只读存储器）两部分。
RAM用于存储程序和数据，ROM用于存储固化的系统程序。
3. 输入模块：用于接收外部信号，并将其转换为PLC可识别的信号。
输入模块可以接收各种类型的信号，如开关信号、传感器信号等。
4. 输出模块：用于控制外部设备，将PLC的输出信号转换为可用于驱动外部设备的信号。
输出模块可以控制各种类型的设备，如电机、执行器等。
5. 通信模块：用于PLC与其他设备或系统之间的通信。
通信模块可以实现PLC与计算机、上位机、其他PLC等设备之间的数据交换和通信。
二、PLC的工作原理PLC的工作原理可以分为三个主要步骤：输入采集、逻辑处理和输出控制。
1. 输入采集：PLC的输入模块接收外部信号，并将其转换为PLC可识别的信号。
输入信号可以是开关信号、传感器信号等。
输入模块将采集到的信号传输给CPU进行处理。
2. 逻辑处理：CPU根据预先编写的程序进行逻辑处理。
程序包括了各种逻辑判断、计算和控制命令等。
CPU根据程序的逻辑对输入信号进行处理，并根据需要进行计算和判断。
3. 输出控制：CPU根据逻辑处理的结果，通过输出模块控制外部设备。
输出模块将CPU输出的信号转换为可用于驱动外部设备的信号，如控制电机的启停、控制执行器的开关等。
PLC的工作原理基于程序控制的思想，通过编写程序实现对工业过程的控制和自动化。
程序可以根据需要进行修改和调整，从而实现不同的控制功能。
2.PLC基本构成及工作原理
二、PLC的定义
1.是一种数字运算操作的电子系统 2.为工业环境应用而设计 3.采用计算机的软硬件结构 4.达到各类机械或生产过程的控制目的
（ 1982年11月、1985年1月和1987年2月国际电工委员会 （IEC）可编程控制器标准草案第一、二、三稿）
输入ON延时
I/O响应时间
输出ON延时
最大I/O响应时间=输入ON延时+扫描时间×2+输出ON 延时
(2) I/O信号传递滞后的原因
▪ 输入滤波器有时间常数。 ▪ 输出电路存在滞后 ▪ 循环扫描工作方式
四、PLC的工作模式
1）程序模式（PROGRAM） 程序模式是程序的停止状态，PLC的初始设定、程
美国 AB公司 1746-NO4I
1784-IB32
德国 西门子 S7300
S7200
三菱（日本）
欧姆龙（日本）
丰炜（台湾）
台达（台湾）
深圳市三凌
四、 PLC控制与继电器控制
动合触点：线圈不通电时两个触点是断开的， 通电后这两个触点就闭合。 动断触点：线圈不通电时两个触点是闭合的， 通电后这两个触点就断开。 也就是说，动合等同于常开；动断等同于常 闭。
是
扫描周期固定值设定检查
无
有固定值设置？
有
等待直到固定的扫描周期为止
算出扫描周期
输入触点→输入继电器 输出继电器→输出触点
外设端口服务
初始化
（1）公共处理
（2）执行程序 （3）扫描周期 计算处理
（4）I/O刷新
第2章 PLC的结构和工作原理
绪论 EXIT
29
2.2 可编程控制器的工作原理
2.2.1 PLC的工作方式和工作过程
PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行
用户程序和任务的循环序列称为扫描。
CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用
周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的 。
绪论 EXIT
30
扫描周期主要包括
绪论 EXIT
13
3、输入输出接口 输入输出接口是PLC与工业控制现场各类信号连接的 部分。 输入接口用来接受生产过程的各种参数（输入信号）。 输出接口用来送出可编程控制器运算后得出的控制信 息（输出信号），并通过机外的执行机构完成工业现场的 各类控制。 为了适应可编程控制器在工业生产现场的工作，对 输入输出接口有二个主要的要求： ☆良好的抗干扰能力 ☆能满足工业现场各类信号的匹配要求
绪论 EXIT
32
l 输入采样阶段
PLC以扫描方式顺序读入输入端子的通断状态（ON/OFF），并 写入相应的输入状态寄存器中，即刷新输入，接着转入程序执行阶段。
l 程序执行阶段
PLC按先左后右，自上而下的顺序对每条指令进行扫描，并将相 应的运算和处理结果写入输出状态寄存器中。
l 输出刷新阶段 在所有指令执行完毕后，输出状态寄存器的通断状态转写入输出 锁成器中，驱动相应的输出设备，产生PLC的实际输出。 经过这三个阶段，PLC完成一个扫描周期。
扫描周而复始地进行。
绪论 EXIT
34
PLC与微机、继电接触器工作方式比较：
PLC的工作方式：循环扫描（串行） 微机的工作方式：等待命令 继电接触器的工作方式：并行
PLC与微机、 继电接触器 的主要区别
绪论 EXIT
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的计算机控制系统。
它由中央处理器、输入输出模块、存储器和通信模块等组成，通过编程控制各种工业设备的运行。
一、PLC的组成1. 中央处理器（CPU）：PLC的核心部件，负责控制和执行程序。
CPU通常由控制逻辑处理器和存储器组成，可以执行逻辑运算、算术运算和数据传输等操作。
2. 输入模块：用于将外部信号转换为数字信号，供CPU处理。
常见的输入模块包括开关量输入模块、模拟量输入模块等。
3. 输出模块：用于将CPU处理后的数字信号转换为控制信号，控制外部设备的运行。
常见的输出模块包括继电器输出模块、模拟量输出模块等。
4. 存储器：用于存储程序、数据和中间结果。
存储器通常分为RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）两种类型。
5. 通信模块：用于PLC与其他设备之间的数据传输和通信。
通信模块可以实现PLC与上位机、其他PLC或外部设备的联网控制。
二、PLC的工作原理PLC的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 输入信号采集：PLC通过输入模块采集外部设备的信号，如传感器信号、按钮信号等。
输入模块将这些信号转换为数字信号，供CPU处理。
2. 程序执行：CPU根据预先编写的程序进行逻辑运算、算术运算和数据传输等操作。
程序可以通过编程软件进行编写，常用的编程语言有ladder图、指令表、SFC图等。
3. 输出信号生成：CPU根据程序的执行结果，将处理后的数字信号转换为控制信号。
输出模块接收这些信号，并将其转换为外部设备可以识别的信号，如继电器信号、模拟量信号等。
4. 控制外部设备：输出信号经过输出模块后，通过继电器、电磁阀、电机等外部设备进行控制。
PLC可以实现对各种工业设备的自动化控制，如生产线的启停控制、温度的调节控制等。
5. 监控与反馈：PLC可以监控外部设备的运行状态，并通过输入模块采集反馈信号。
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PLC内部设置了一个监视定时器WDT，其定时时间可
由用户设置为大于用户程序的扫描周期，PLC在每个扫 描周期的公共处理阶段将监视定时器复位。
正常情况下，监视定时器不会动作，如果由于CPU内 部故障使程序执行进入死循环，那么，扫描周期超过 监视定时器的定时时间时，监视定时器动作，运行停 止，以示用户。
三菱FX2N系列使用16位8096单片机。
存储器Leabharlann 功能：用于存储程序和数据可以分为：1. 系统程序存储器（用户不能修改） ， 用来存放系统管理、用户指令解释及标准程序模块、 系统调用等程序的存储器，常固化在ROM或者 EPROM构成，系统程序关系到PLC的性能。
2.用户存储器，存储用户编制的梯形图程序和数 据。包括用户程序存储器（EPROM或EEPROM）， 和用户数据存储器（RAM），为防止掉电时信息的 丢失，有后备电池作保护。
程序执行阶段——CPU从输入映像寄存器和元件映像寄存 器中读出各继电器的状态，并根据此状态执行用户程序， 执行结果再写入元件映像寄存器中
信号传递过程（从输入到输出）
紧接着下一个I/O刷新阶段——将输出映像寄存器的状态 写入输出锁存电路，再经输出电路传递到输出端子，从而 控制外接器件动作。
死循环自诊断功能
PLC工作原理
PLC的循环扫描工作过程
PLC的I/O滞后现象 PLC对输入点记数的频率问题
PLC循环扫描工作过程
PLC采用循环扫描工作方式，这个工作过程包括
五个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、 输入扫描、用户程序执行、输出处理。
图中当PLC方式开关置于RUN（运行）时，执行
所有阶段；当方式开关置于STOP（停止）时，
中只出现输入继电器的触点，而不出现输入继电器的 线圈
梯形图的主要特点
输出继电器供PLC作输出控制用。它通过开关量输出模 块对应的输出开关（晶体管、双向晶闸管或继电器触
点）去驱动外部负载。
当PLC处于运行状态时，PLC对梯形图是按扫描方式顺 序执行程序。
指令语句表编程语言（与汇编语言类似）
PLC的I/O滞后现象
I/O滞后现象的原因
（1）输入滤波器有时间常数 （2）输出继电器有机械滞后 （3）PLC循环操作时，进行公共处理、I/O刷新和执 行用户程序等产生扫描周期
（4）程序语句的安排，也影响响应时间
PLC的I/O响应时间
I/O响应也叫I/O滞后时间，指从PLC外部输入信号发生
变化起，到输出信号发生变化时的间隔时间，包括： （1）输入电路的滤波时间
处理器（如80386、80486）。当前有些已采用奔腾
(PENTIUM)处理器，如西门子公司的S7-400。采用通用微 处理器的优点是：价格便宜，通用性强，还可借用微机成 熟的实时操作系统和丰富的软硬件资源。
(2) 单片微处理器(即单片机)。它具有集成度
高、体积小、价格低及可扩展性好等优点。
INTEL公司的8位MCS-51系列运行速度快，可
第二章 PLC结构与原理
结构 工作原理 编程语言
PLC的结构形式
单元式结构
图1 单元式结构的PLC
模块式结构
电源单元 DIN导轨 CPU单元
图2 模块式结构PLC的结构
PLC的硬件组成
电源 CPU 输入输出接口 存储器 外围接口
PLC的硬件结构图
可编程序控制器 电源 来自用 户设备 按钮 选择开关 限位开关 电源 模拟量输入 输 入 部 件 中央处理单元 (CPU) 系统存储器 用户存储器 输 出 部 件 至现场用 户设备 接触器 指示灯 电磁阀
继电器
继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输 入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动 关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是 用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故 在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
梯形图的特点
梯形图中的继电器不是物理继电器，每个继电器是映 像寄存器中的一位，被称为“软继电器”。 （1）用户程序解算时，输入触电和输出线圈的状态 是从I/O映像寄存器中读取的，不是解算时现场 开关的实际状态
助记符编程表达式 语句表使用的助记符
PLC的语句：
操作码+操作数
功能块图编程语言（FBD）
逻辑功能图用“与”、“或”、“非”等逻辑功能来 表达控制功能
顺序功能图（SFC）
SFC包含有步（STEP）、执行和转换三个要素
将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态，对 这些小状态的功能分别处理后再把这些小状态依 一定 的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序
~
电源 模拟量输出
外设接口
I/O扩展口
编程器
返回
中央处理器
是PLC的核心部件，负责完成逻辑运算、数字运算以及协调 系统内各部分的工作。它在系统程序的管理下运行，主要 功能有 ：
接受并存储由编程器键入的用户程序和数据；
诊断电源、存储器、I/O、警戒定时器状态以及用户程序的 语法错误；
读取输入状态和数据,并存储到相应的存储区；
PLC的性能。
（b）系统RAM存储区，包括I/O映像区和系统软器件（逻辑 线圈、定时器、计数器、数据寄存器） （c）用户程序存储区
I/O单元
I/O单元是PLC与工业现场的接口， PLC与现场设
备之间的联系通过I/O单元实现。
PLC通过输入接口把外部设备（开关（光电开关、
压力开关、行程开关等）、按钮、传感器）的状 态读入CPU，经过运行程序，把输出结果通过输 出接口传给外部设备（电磁阀、继电器、接触器、 指示灯、电动机）。
I/O单元
输入单元 （1）直流输入（12-24V） （2）交流输入（100-120V，200-240V） （3）交直流输入（12-24V） 输出单元 （1）晶体管输出单元 （2）双向晶闸管输出单元 （3）继电器输出单元
直流输入电路
（大部分是PLC都是直流输入法）
晶体管型 负载只能为直流
读取用户程序指令，解释执行用户程序，完成逻辑运算、 数字运算、数据传递等任务，刷新输出映像，将输出映像 内容送至输出单元。
返回
PLC的中央处理器所采用的微处理器有三种：
(1) 通用微处理器。小型PLC一般使用8位微处理器如 8080/8085、6800和Z80等，大中型PLC除使用位片式微 处理器外，大都使用16位（如8086、M68000）或32位微
（2）继电器状态可以反复读取，因此可以认为继电
器有无限多个常开触点和常闭触点，程序中可 反复引用
梯形图的主要特点
梯形图是PLC形象化的编程手段，梯形图两端是没有任 何电源可接的。梯形图中并没有真实的电流，而仅是 “概念”电流，且只能从左向右流动。
输入继电器供PLC接收外部输入信号，因此，在梯形图
（2）输出电路的滞后时间
（3）PLC循环操作时，进行公共处理、I/O刷新和执 行用户程序等产生扫描时间 见教材19页例子。
PLC的编程语言
梯形图编程语言
指令语句编程语言
功能块图编程语言
顺序功能图编程语言
结构化文本编程语言
PLC的编程语言
梯形图
PLC梯形图在形式上类似于继电器控制梯形图
PLC的I/O单元也属于接口单元的范畴，它完成 PLC与工业现场之间电信号的往来联系。除此之 外，PLC与其它外界设备和信号的联系都需要相 应的接口单元 。
扩展接口
可以扩展I/O单元
可以扩展特殊功能模块
可以扩展通信接口，连接通信适配器， RS485 RS232
编程工具
主要用来编辑程序、调试程序和监控程序的执 行，还可以在线测试PLC的内部状态和参数， 与PLC进行人机对话。 专用编程器 （1）简易编程器 （2）图形编程器 计算机编程（目前最常用）通过计算机串口连 接PLC。 也可以通过USB口与计算机串口转换后连接 PLC。
靠性高，体积小，很适合于小型PLC，如8031；
16位MCS-96系列速度更快，功能更强，适合
于大中型PLC使用，如8096。
(3) 位片式微处理器。它是独立于微型机的一
个分支，多为双极型电路，4位为一片，几个
位片级联可组成任意字长的微处理器，代表产
品有AMD2900系列，如AMD2900、AMD2903。
存储器
PLC常用存储器的类型
RAM （Random Access Memory）
EPROM（Erasable Programmable Read Only
Memory）
EEPROM（Electrical Erasable Programmable Read Only Memory ）
存储器
根据PLC的工作原理其存储空间分为： （a）系统程序存储区，包括监控程序、管理程序、功能子 程序、命令解释程序、系统诊断子程序。由PLC制造商将其 固化在EPROM中，用户不能读写，和PLC硬件一起决定了
不执行后3个阶段，此时可进行通信处理，如对
PLC联机或离线编程。
开 始
内部处理
通信处理
否
RUN方式？ 是 输入扫描
执行用户程序
输出处理
PLC循环扫描工作过程
信号传递过程（从输入到输出）
I/O刷新阶段——CPU从输入电路的输出端读出各 路状态，并将其写入输入映像寄存器
信号传递过程（从输入到输出）