第6章 可编程序控制器原理及应用
可编程控制器基本原理及应用
可编程控制器基本原理及应用（一）1. 基本原理可编程控制器，英文称ProgrammableLogicController，简称PLC。
PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。
它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。
PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。
普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。
而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。
特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。
1.1实现控制要点输入输出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。
输入输出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。
PLC程序既有生产厂家的系统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序。
系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。
用户程序由用户按控制要求设计。
什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。
可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。
PLC的I/O电路，都是专门设计的。
输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。
而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。
输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。
输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。
I/O电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个I或O电路。
PLC有多I/O用点，一般也就有多少个I/O用电路。
但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，所占体积并不大。
输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。
每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器。
输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。
输出锁存器与输出点也是一一对应的这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O口的寄存器。
第六章FX2N系列可编程控制器
1.10
FX2N系列可编程控制器 第6章 FX2N系列可编程控制器 6.1 FX2系列可编程序控制器及其性能 系列可编程序控制器及其性能
PLC内的特殊辅助继电器各自具有特定的功能 PLC内的特殊辅助继电器各自具有特定的功能 ： 1）只能利用其触点的特殊辅助继电器，线圈由PLC自 只能利用其触点的特殊辅助继电器，线圈由PLC自 动驱动，用户只利用其触点 动驱动， M8000：运行监控用，PLC运行时 M8000：运行监控用，PLC运行时M8000接通 运行时M8000接通 M8002： M8002：仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继 电器 M8012 ：产生100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器 产生100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器
1.7
FX2N系列可编程控制器 第6章 FX2N系列可编程控制器 6.1 FX2系列可编程序控制器及其性能 系列可编程序控制器及其性能
1.8
FX2N系列可编程控制器 第6章 FX2N系列可编程控制器 6.1 FX2系列可编程序控制器及其性能 ห้องสมุดไป่ตู้列可编程序控制器及其性能
2. 输出继电器 （Y0—Y177）：用于将 输出继电器Y（ ）：用于将 ）：用于将PLC的输 的输 出信号传给外部设备，它只能由程序指令驱动， 出信号传给外部设备，它只能由程序指令驱动， 不能由外部信号驱动，见图 不能由外部信号驱动，见图6-1
系列PLC 一、FX2系列 系列 1. 型号命名方式： 型号命名方式：
1.5
FX2N系列可编程控制器 第6章 FX2N系列可编程控制器 6.1 FX2系列可编程序控制器及其性能 系列可编程序控制器及其性能
2. FX2系列 系列PLC及其性能 系列 及其性能 1）结构：基本单元、扩展单元、扩展模块、特殊功能 ）结构：基本单元、扩展单元、扩展模块、 单元 2）FX2系列 ） 系列PLC的基本单元与扩展单元或扩展模块可 系列 的基本单元与扩展单元或扩展模块可 构成I/O点数为 构成 点数为16-256点的系统 点数为 点的系统 3）编程设备：手持式编程器FX-20P-E、图形编辑器 ）编程设备：手持式编程器 、 GP-80FX-E、编程软件MELSFC-MEDOC 、编程软件
可编程控制器(PLC)原理及应用讲解
用户程序存储区：存放用户程序
变量（数据）存储区：存放内 部变量或数据
通常采用低功耗的 CMOS-RAM存储器加 备用电池，可读写
3.输入/输出接口： 是CPU连接工业现场设备的桥梁。
CPU：
外部设备：
标准电平
开关量、模拟量
弱电 数字量
输入/输出接口 不同电压等级的交流、直流量 高速、低速信号
远程、本地信号
继电器输出 输出
晶体管输出 方式
晶闸管输出
请问PLC输出24V是否直接驱动接触器，接触器是不是 直流接触器？补充：PLC控制的接触器控制220V的电 路。要不要中间还要有什么转换电路。
PLC有多种输出控制，常见的是晶闸管，小型继电器， 理论上是可以直接控制接触器的，但是万一你的接触
器质量不好，是要烧坏PLC的，所以中间还是加套中间
三、主要功能
3.计数控制 可编程序控制器具有计数控制功能。它为用户提供若干个计数 器并设置了记数指令。计数值可由用户在编程时设定，并能在运行 中被读出与修改，有些可编程序控制器还设置了加计数、减计数两 种不同的记数方式。
4. A/D、D/A转换 大多数可编程序控制器还具有摸/数（A/D）和数/摸（D/A）转 换功能，能完成对模拟量的检测与控制。
“、“非”等逻辑运算指令，能够描述继电器触点的串联、并联、 串并联、并串联等各种连接。因此它可以代替继电器进行组合逻辑 和顺序逻辑控制。
2. 定时控制 可编程序控制器具有定时控制功能。它为用户提供若干个定时 器并设置了定时指令。定时时间可由用户在编程时设定，并能在运 行中被读出与修改，定时时间的最小单位也可在一定的范围内进行 选择，因此，使用灵活，操作方便。
称BCD码，即BCD代码。Binary-Coded Decimal，简称BCD，称 BCD码或二-十进制代码，亦称二进码十进数。是一种二进制的数字
可编程控制器原理及其应用
可编程控制器原理及其应用在现代工业自动化系统中，可编程控制器（PLC）扮演着至关重要的角色。
它作为一种专门用于工业控制的计算机，广泛应用于各种自动化设备和生产线中。
本文将介绍可编程控制器的原理和应用，并探讨其在工业领域中的重要性。
一、可编程控制器的原理可编程控制器的原理基于它的硬件和软件系统。
硬件系统由中央处理器（CPU）、内存、输入/输出（I/O）模块、通信接口和电源组成。
软件系统则包括操作系统、编程软件和用户自定义程序。
可编程控制器的工作原理是通过接收来自传感器的输入信号，经过逻辑判断和运算，控制执行器输出相应的控制信号，实现对设备和生产线的自动控制。
它的核心是中央处理器，负责解释和执行用户编写的程序指令。
内存用于存储程序和数据，输入/输出模块用于与外部设备进行数据交互，通信接口用于与其他设备进行通信。
二、可编程控制器的应用1. 工业自动化控制可编程控制器在工业自动化控制中发挥着关键作用。
它可以对多个设备和生产线进行集中控制和管理，提高生产效率和质量。
例如，在汽车制造中，可编程控制器可以实现自动化装配线的运行控制，确保汽车零部件的准确安装和高效生产。
2. 机械设备控制可编程控制器广泛应用于各种机械设备的控制中。
它可以实现对机械设备的自动启停、速度调节和位置控制等功能。
例如，在包装机械中，可编程控制器可以根据产品尺寸和数量自动调整包装速度和包装形式，提高包装效率和可靠性。
3. 过程控制可编程控制器还可以用于各种过程控制领域，如化工、电力和环境控制等。
它可以实现对生产过程中的温度、压力、流量等参数进行监测和控制，确保过程的稳定和安全。
例如，在化工生产中，可编程控制器可以根据反馈信号自动调整化学反应的温度和物料投入量，实现精确控制和优化生产。
4. 智能建筑控制随着智能建筑的发展，可编程控制器在建筑控制领域中的应用也越来越广泛。
它可以实现对建筑物的照明、空调、安防等系统进行集中控制和管理，提高能源利用效率和舒适性。
第二篇第6章_PLC的基本组成及工作原理
0按结构形式分类
^整体式^：又称单元式或箱 体式。是将 电源、（^、工 /。部祥等都集中装在一个 机 箱内。一般小型？冗采 用这种结构。整体 式结拽 紧凑、体积小、重量轻、价 格低， 但主机1/0点数固定， 使用不灵活。
按结构形式分类
模块式^：又称积木式。将？…各部分分 成若干个单独的模块，如⑶^搏块、1/0 模挂、电源養抉和各种功能镬驗，把这 些崔块插在坑染底板上，组襄在一个机架 内。一般大、中型？冗采用模块式结构， 有 的小型？冗也采用这种结构。这种结 杨配置 灵活便于扩展但结构复杂，造价 高。 ^有的？冗将整体式和模块式结合起来， 称为 叠装式？⑴。
存 储 器
外部设备： 开关量、模拟量 0？0： 标准电 输入/输出模块不同电压等级的交流、直流量 高 平 速、低速信号 远程、本地信号 弱电 数字量 ？仏厂家为用户提供各种类型的1/0接口电路。
1
4电源部件和编程器 画 开关量输出接口：通过该接口实现对外部设备 的驱 动控制 继电器输出 晶体管输出 晶闸管输出 电源部件：？…电源的输入电压有直流12乂、24乂、 48乂和 交流110、2201使用时根据需要选择。电源 模块的输 出一般为5乂和241它们向？…的〔？0、 存储器等提供工 作电源。 编程器：是?…的主要外设。用于用户程序的编制、 编 辑、调试、检査和监视。 便携式：本身不带〔？0，只能联机编程。体积小、 重量 轻、便于生产现场调试。 匚耵智能式：带有显示屏的图形编程器，有匚？仏 可联 机编程也可脱机编程，可用多种语言编程。 通用微机作为编程器：个人电脑，配上厂家提供的 编 程软件和通讯线。有效利用资源。
方式)
输入扫描、、1/ 执行扫描 0 输出扫描 、"^
？【0的扫描工作方式
？冗以顺序扫描工作方式为基本工作 方 式。有的?工虽然也有中断工作方 式但 仍以顺序扫描工作方式为基础。
可编程序控制器及应用 课件
欧洲PLC的厂家有60余家: 西门子（Siemens）于1973年研制出第一 台PLC。 ❖ 法国的TE(Telemecanique）(施耐德） ❖ 瑞士的Selectron公司等。
1971年，日本从美国引进PLC技术，由日立 公司研制成功日本第一台PLC。
日本生产PLC的厂家有40余家： ❖ 三菱电机(MITSUBISHI),欧姆龙(OMRON), ❖ 富士电机（Fuji Electric）,东芝
❖ 把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电 源。
❖ 有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供 开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。可编 程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内 部的开关电源为各模块提供DC 5V、±12V、24V 等直流电源。
可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入 电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。
❖ 定义强调了PLC是： ❖ 1 数字运算操作的电子系统——也是一种计算
机 ❖ 2 专为在工业环境下应用而设计 ❖ 3 面向用户指令——编程方便 ❖ 4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作 ❖ 5 数字量或模拟量输入输出控制 ❖ 6 易与控制系统联成一体 ❖ 7 易于扩充
❖
❖ 1.2 PLC的分类
❖ 1968年．美国最大的汽车制造厂家——通用汽车 公司(GM)为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了 十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工 业控制装置，提出了研制可编程序控制器的基本设想， 即
❖ (1)能用于工业现场。
❖ (2)能改变其控制“逻辑”，而不需要变动组成它的 元件和修改内部接线。
❖ 2.编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语 言结构均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。
可编程控制器原理及应用教程
04 可编程控制器的未来发展
可编程控制器的新技术
嵌入式系统技术
01
嵌入式系统技术将可编程控制器与微处理器、集成电路等结合，
提高了控制器的性能和功能。
人工智能技术
02
人工智能技术为可编程控制器提供了更高级的算法和控制策略，
使其能够更好地处理复杂和不确定的系统。
物联网技术
03
物联网技术使得可编程控制器能够与其他设备进行无线通信和
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注意事项
安全性
在编写程序时，应考虑安全因素，如对输入 的验证、防止程序崩溃等。
稳定性
确保程序在各种情况下都能稳定运行，避免 因外部干扰或异常输入导致程序出错。
可维护性
编写易于维护的代码，方便后续的修改和扩 展。
兼容性
确保程序在不同的硬件和软件平台上都能正 常运行。
常见问题与解决方案
控制精度不高
可能是由于算法或数据处理不当导致的。 解决方案：优化算法、提高数据精度等。
可编程控制器在物联网中的应用
智能制造
可编程控制器在智能制造中用于控制生产设备和生产线，实现自动 化生产。
智能家居
可编程控制器在智能家居中用于控制家电设备和照明系统，实现智 能化家居生活。
智能农业
可编程控制器在智能农业中用于控制灌溉、施肥等农业设备，实现精 准农业管理。
05 可编程控制器的编程技巧 与注意事项
工业自动化控制
自动化生产线控制
可编程控制器能够实现自动化生 产线上各种设备的控制，如机械 臂、传送带、包装机等，提高生 产效率。
设备故障诊断与预
防
通过可编程控制器对设备进行实 时监测和数据分析，能够及时发 现潜在故障并进行预警，减少设 备停机时间。
电气工程专业《可编程控制技术》教学大纲
电气工程专业《可编程控制技术》教学大纲一、说明1．课程的性质和内容本课程是高等技术院校电气维修专业的一门专业课，本课程的主要内容有：可编程序控制器概论、基本指令及应用、梯形图程序设计、步进顺控指令及其应用、功能指令及其应用和可编程控制器的应用设计等。
2．课程的任务和要求本课程的主要任务是：通过理论学习和上机实验操作，使学生对可编程序控制器系统的组成及运行等有较全面直观的了解，提高实际操作技能和分析问题解决问题的能力，以适应科学技术的发展对技术工人的要求。
本课程的要求是：使学生了解可编程序控制器的基本构成和工作特点，熟悉一种可编程序控制器的基本指令和编程方法，了解以可编程序控制器为核心的控制系统的组成和编程技巧。
3．教学中应注意的问题可编程序控制器及其应用是一门实践性和技术理论性都很强的课程，教学中应根据技工学校主要是培养适应社会发展的需要、掌握现代科学知识、具有较强的操作技能的人才为目标，充分体现技工学校的教学特点，切实贯彻理论练习实际的教学原则，加强上机操作训练，使学生在就业后能够胜任本职业工作。
可编程序控制器的型号有很多种，但其基本指令的功能机编程方法相差无几。
掌握一种型号的可编程序控制器的指令系统和编程方法后，对其他型号的可编程序控制器也触类旁通。
二、学时分配表三、课程内容及要求第一章可编程序控制器概论教学要求：1．了解可编程序控制器的发展概况2．了解可编程控制器的组成及各部分的作用特点。
3．了解可编程控制器的基本工作原理，掌握可编程控制器通用的编程语言。
4．掌握FX系列可编程控制器的应用教学内容：§1-1 绪论§1-2 可编程序控制器的组成和工作原理§1-3 三菱FX可编程序控制器实训一 FX系列PLC硬件认识及应用实训二 FX系列PLC软元件及其研究实训三 FX简易编程器的使用教学建议：1、可编程控制器工作原理主要是了解扫描工作方式和一个扫描周期内各阶段的情况。
可编程序控制器工作原理
2 更智能的功能
控制器将集成机器学习和人工智能技术，具备自主学习和优化能力。
3 更广泛的应用领域
控制器将进一步应用于领域如自动驾驶、医疗、能源等。
3 故障诊断
可编程序控制器能够检测 和诊断故障，并采取适当 的措施进行修复。
控制器的基本原理
可编程序控制器的基本原理是通过输入和输出模块与外部设备进行通信，接 收和发送信号来实现控制。
控制器的组成部分
CPU
中央处理器负责运行控制器程序和进行数据处 理。
ห้องสมุดไป่ตู้输入模块
接收来自传感器和外部设备的信号。
记忆单元
存储控制器程序和数据。
输出模块
向执行机构和显示设备发送控制信号。
控制器的工作流程
1
输入信号
控制器接收来自传感器和外部设备的输入信号。
2
程序执行
控制器根据预先编写的程序逻辑对输入信号进行处理。
3
输出信号
控制器发送处理后的信号到执行机构和显示设备。
控制器的输入与输出
控制器的输入包括数字信号、模拟信号和通信接口，输出包括开关、继电器、运动控制和通信接口。
控制器的应用领域
工厂自动化
控制器用于自动控制和监控生产线，提高生产效率 和质量。
建筑自动化
控制器用于控制和管理建筑系统，如照明、空调和 安防系统。
智能家居
控制器用于智能家居设备的控制和联网。
机器人技术
可编程序控制器是机器人技术的核心，驱动机器人 完成各种任务。
控制器的发展趋势
1 更强大的处理能力
可编程序控制器工作原理
控制器是现代工业自动化的核心，它以编程方式控制机械设备和生产流程。 本演示将介绍可编程序控制器的基本原理、组成部分、工作流程、输入输出、 应用领域以及未来发展。
可编程序控制器(PLC)原理及应用
冗余和容错技术
提高系统可靠性和稳定性，确保 在故障发生时系统能够正常运行。
05
PLC系统设计与选型原则
系统设计流程和方法论
需求分析
明确系统控制需求，包括输入/输出信号类型、数量、通 信协议等。
软件编程
使用PLC编程软件编写控制程序，实现系统逻辑控制功 能。
ABCD
硬件设计
根据需求选择合适的PLC型号、I/O模块、通信模块等硬 件设备，并设计相应的电气连接图。
发展历程
从1960年代末期的初创阶段，到1970 年代中期的成熟阶段，再到1980年代 以后的发展阶段，PLC逐渐从逻辑控 制向数字控制发展，功能不断增强， 应用领域也不断扩展。
PLC基本组成与工作原理
基本组成
PLC主要由中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出接口、电源等部分组成。
工作原理
PLC采用循环扫描的工作方式，即按照用户程序存储器中存放的先后顺序逐条执 行用户程序，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。
实例三
使用顺序功能图语言实现一个复杂的自动化生产线控制程 序，包括多个状态之间的转移条件、状态内的动作以及必 要的互锁和联锁功能。
03
PLC在工业自动化领域应用
顺序控制应用
逻辑控制
时间控制
PLC可以实现复杂的逻辑控制功能，如 与、或、非等逻辑运算，用于控制工业 设备的启动、停止、运行等状态。
PLC具有精确的时序控制能力，可以 根据时间设定来控制设备的运行时长、 延迟等。
可编程序控制器(plc)原 理及应用
目录
Contents
• PLC概述与基本原理 • PLC编程语言与指令系统 • PLC在工业自动化领域应用 • PLC通信与网络功能实现 • PLC系统设计与选型原则 • PLC安装调试与故障诊断技巧
可编程控制器原理及应用习题答案
可编程控制器原理PLC课后习题部分解答第一章、可编程控制器概述1-1、简述可编程的定义答：可编程控制器是取代继电器控制线路，采用存储器程序指令完成控制而设计的装置，具有逻辑运算、定时、计数等功能，用于开关量控制、实际能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC。
87年新定义：可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。
它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算操作。
并通过数字式和模拟式的输入、输出、控制各种类型的机械或生产过程。
1-2、可编程控制器的主要特点有哪些？答：可靠性高，PLC平均无故障时间达10万小时；控制功能强，具有数值运算、PID调节；数据通信、中断处理，对步进电机、数控机床、工业机器人实施控制；组建灵活：随时可扩展各种功能；操作方便：三种语言（LAD、STL、FBD）编程。
1-3、可编程控制器有哪几种分类方法?答：按I/O点数分类：小型机I/O＜256点；中型机I/O在256~1024之间；大型机I/O＞1024点；按结构分类：整体结构和模块结构；按用途分类：有通用型和专用型。
1-4、小型ＰＬＣ发展方向有哪些？答：小型PLC向微型化和专业化方向发展：集成度更高、体积更小、质量更高更可靠、功能更强、应用更广泛。
第二章、可编程控制器构成原理２-１、PLC由哪几部分组成？答：PLC由五大部分组成：①、中央处理器CPU；②、存储器；③、基本I/O接口电路；④、接口电路，即I/O扩展和通讯部分；⑤、电源（+5V、+24V的产生。
2-2、PLC的I/O接口电路有哪几种形式?答：PLC的输入部分，有三种接口电路：①、干结点式；②直流输入式；③、交流输入式。
PLC的输出部分，有三种接口电路：①、继电器式；②、晶体管式；③、晶闸管式输入、输出电路均采用光电隔离形式，以便保护PLC内部电路不受伤害。
2-3、PLC的主要技术指标有哪些？答：PLC的主要技术指标如下：①、Ｉ／Ｏ点数、一般以输入、输出端子总和给出；②、存储容量，有系统、用户、数据三种存储器，即用户可用资源；③、扫描速度，即扫描周期，表示ＰＬＣ运算精度和运行速度；④、可扩展性：可扩展Ｉ／Ｏ接口、模数处理、温度处理、通讯、高速处理。
可编程控制器原理及应用
一、可编程控制器概述
1.1 1.2 1.3 1.4 可编程控制器的产生 可编程控制器的特点 可编程控制器的分类 PLC的应用和发展 的应用和发展
1.2 可编程控制器的特点 可编程控制器是面向用户的专用工业控制计 算机，具有许多明显的特点： ①可靠性高、抗干扰能力强； ②编程直观、简单； ③适应性好； ④功能完善、接口功能强，目前的可编程控 制器具有数字量和模拟量的输入输出、逻辑和算 术运算、定时、计算、顺序控制、通信、人机对 话、自检、记录和显示等功能，使设备控制水平 大大提高。
PLC的更新很快：
PLC技术发展特点为高速度、大容量、系列化、模块化、 多品种。 PLC的编程语言、编程工具多样化，通信联网功能越来 越强。 PLC的联网和通信可分为两类：一类是PLC之间的联网 通信，多制造厂商都有自己的专有联网手段；另一类是PLC 与计算机之间的联网通信，一般PLC都有通信模块用于计算 机通信。 在网络中要有通用的通信标准，否则在一个网络中不能 连接许多厂商的产品。美国通用汽车公司在1983年提出的制 造自动化协议（MAP——Manufacture Automation Protocol） 是众多通信标准中发展最快的一个。MAP的主要特点是提供 以开放性为基础的局部网络，使来自许多厂商的设备可以通 过相同的通信协议而相互连接。由于MAP的出现，推动了通 信标准化的进程。
二、PLC组成与工作原理 PLC组成与工作原理
2.1 PLC的组成及其各部份的功能 的组成及其各部份的功能 2.2 PLC的编程语言 的编程语言 2.3 PLC的工作原理 的工作原理
2.3 PLC的工作原理 的工作原理 PLC采用循环扫描的工作方式，其扫描过程如 下图：
内部处理
停止
通信操作 输入处理 程序执行 输出处理
可编程序控制器的基本原理
输入部分搜集并保存被控对象实际运营旳数据
和信息。例如，它搜集来自被控制对象上旳多种开
关信息或操作台上旳操作命令等。
现代电气自动控制技术
Y SH X
5.2 可编程序控制器的基本原理
逻辑部分处理输入部分所取得旳信息，并按照 被控对象实际旳动作要求做出反应。
输出部分提供被控装置中哪几种设备正在需要 实时操作处理。
现代电气自动控制技术
Y SH X
5.2 可编程序控制器的基本原理
现场信号“1”（ S↓）
24V电源经R1和R2 分压后，经2CW52
稳压到3V左右
光耦原边LD↓
光耦副边↓
5V信号 输入锁存器
需要时 读入CPU
（2）开关量输出模块
输出模块旳任务是将CPU输出旳控制信息转化 为生产现场合需旳、能驱动多种特定设备旳控制信
现代电气自动控制技术
Y SH X
5.2 可编程序控制器的基本原理
CPU旳信号处理过程如图5-2所示。
现代电气自动控制技术
Y SH X
5.2 可编程序控制器的基Leabharlann 原理5.2.1.2 存储器
PLC中旳存储器主要用于存储系统程序，顾客 程序和工作状态数据。当代PLC都采用半导体存储 器作为它旳存储器。
计算机编程 采用通用旳计算机，经过硬件接口
和专用软件包，顾客直接在计算机上连机或脱机方式
编程，能够是梯形图编程也能够用助记符指令编程。
现代电气自动控制技术
Y SH X
5.2 可编程序控制器的基本原理
5.2.2 PLC旳内部编程器件
继电器系统是经过硬件电路实现其控制功能， 在电路设计中要用到多种继电器、接触器、时间继 电器等一系列有特定功能旳逻辑器器件。
可编程控制器原理及其应用课后答案
\\习题一1.什么是可编程控制器？口【编程控制器是一种工业控制计算机，简称PLC （Piogianmiable Logic Controller）或PC （Piograminable Controller）。
因为个人计算机也简称PC （Personal Computer ）,为避免和个人计算机相混淆，一般简称可编程控制器为PLC o2.什么是可编程控制器的LO接「1电路？可编程控制器的I/O接「I电路由哪几部分组成？LO接口电路的作用是什么？LO接口电路是可编程控制器连接外部设备的接口电路。
IO接II电路包括输入模块、输出模块、编程器接II、存储器接II、扩展板接II、特殊模块接口和通讯接口。
IO接I I电路是可编程控制器和外界交换信息的通道。
I/O接II电路实现可编程控制器与外部设备的信息交换。
输入模块用来接收和采集输入信号，输出模块用来把可编程控制器产生的控制信号传送到其控制对彖上，编程器接11主要用于把编程器连接到可编程控制器，存储器接II用于扩展存储器，扩展板接II用于连接扩展板（如通讯扩展板），特殊功能模块接II用于把特殊功能模块（如A/D模块、D/A模块）连接到可编程控制器上，通讯接I I用于可编程控制器之间或可编程控制器与上位机之间的通讯。
3.什么是软继电器？试比较软继电器和真实的继电器的异同。
可编程控制器中的输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器等称为软继电器（软电器），它们只是用来描述可编程控制器的控制功能的一种等效电器，不是真正的继电器。
①相同点电气结构相同：均由线圈和触点（常开触点和常闭触点）组成。
工作原理相同：当线圈通电时，常开触点闭合，常闭触点断开；当线圈断电时，常开触点断开，常闭触点闭合。
②不同点电气符号不同：真实继电器的电气符号由国家标准规定，软继电器的电气符号由可编程控制器厂家规定。
触点数量不同：真实继电器只有有限对触点，软继电器有无穷对触点。
形态不同：真实继电器有形状、有尺寸，是一种实实在在的电器实体；软继电器只是计算机中的存储位或存储单元，是电子电路。
可编程控制器原理及应用习题答案
可编程控制器原理PLC课后习题部分解答第一章、可编程控制器概述1-1、简述可编程的定义答：可编程控制器是取代继电器控制线路，采用存储器程序指令完成控制而设计的装置，具有逻辑运算、定时、计数等功能，用于开关量控制、实际能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC。
87年新定义：可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。
它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算操作。
并通过数字式和模拟式的输入、输出、控制各种类型的机械或生产过程。
1-2、可编程控制器的主要特点有哪些？答：可靠性高，PLC平均无故障时间达10万小时；控制功能强，具有数值运算、PID调节；数据通信、中断处理，对步进电机、数控机床、工业机器人实施控制；组建灵活：随时可扩展各种功能；操作方便：三种语言（LAD、STL、FBD）编程。
1-3、可编程控制器有哪几种分类方法?答：按I/O点数分类：小型机I/O＜256点；中型机I/O在256~1024之间；大型机I/O＞1024点；按结构分类：整体结构和模块结构；按用途分类：有通用型和专用型。
1-4、小型ＰＬＣ发展方向有哪些？答：小型PLC向微型化和专业化方向发展：集成度更高、体积更小、质量更高更可靠、功能更强、应用更广泛。
第二章、可编程控制器构成原理２-１、PLC由哪几部分组成？答：PLC由五大部分组成：①、中央处理器CPU；②、存储器；③、基本I/O接口电路；④、接口电路，即I/O扩展和通讯部分；⑤、电源（+5V、+24V的产生。
2-2、PLC的I/O接口电路有哪几种形式?答：PLC的输入部分，有三种接口电路：①、干结点式；②直流输入式；③、交流输入式。
PLC的输出部分，有三种接口电路：①、继电器式；②、晶体管式；③、晶闸管式输入、输出电路均采用光电隔离形式，以便保护PLC内部电路不受伤害。
2-3、PLC的主要技术指标有哪些？答：PLC的主要技术指标如下：①、Ｉ／Ｏ点数、一般以输入、输出端子总和给出；②、存储容量，有系统、用户、数据三种存储器，即用户可用资源；③、扫描速度，即扫描周期，表示ＰＬＣ运算精度和运行速度；④、可扩展性：可扩展Ｉ／Ｏ接口、模数处理、温度处理、通讯、高速处理。
可编程序控制器原理与应用基础 第3版 配套课件
主要系列： MicroLogix系列PLC、 SLC-500系列PLC、 PLC-5系列PLC、 Logix系列PLC等。
MicroLogix系列PLC
SLC-500
24
3. 三菱公司的PLC
FX2N 系列 FX3G 系列
FX3U 系列
PLC 应用基础
第2章 可编程序控制器的基本原理
1. 可编程序控制器的基本结构 2. 可编程序控制器的各组成部分 3. 可编程序控制器的工作原理 4. 可编程序控制器的编程语言
4
1.1 可编程序控制器的由来与定义
一、PLC 的由来
◆ 传统继电器接触器控制系统的缺点：
体积庞大、可靠性差、响应慢、功耗高、噪音大， 依靠硬连线实现的逻辑关系，功能简单而固定， 缺乏通用性和灵活性。
◆ 美国GM公司提出十条指标：
1 编程简单、可以在现场修改程序； 2 维护方便、最好是插件式的结构； 3 可靠性高于继电器控制系统； 4 体积小于继电器控制系统； 5 可以将数据直接输入计算机；
S7-200 系列
S7-200 SMART系列
21
(2) S7-1200系 列 PLC
S7-1200 系列
S7-1200系列与S7-200系列的区别
22
(3) S7-300系列和S7-300系 列 PLC 中型和大型可编程序控制器，采用模块式
S7-300 CPU
S7-400系列PLC
23
2. A-B 公司的PLC
15
1.4 国内外品牌可编程序控制器简介
一、我国主要品牌的可编程序控制器
1. 傲拓科技公司的PLC
NA通用型PLC系列、 NA300中型PLC、 NA2000 PLC
16
可编程控制器的原理及应用
可编程控制器的原理及应用1. 引言可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种专为工业自动化控制而设计的计算机控制系统。
它具有高可靠性、高稳定性和强大的运算能力，被广泛应用于工业生产过程中的自动化控制。
本文将介绍可编程控制器的基本原理以及在工业自动化中的应用。
2. 可编程控制器的原理可编程控制器基于微处理器技术，由处理器、存储器、输入输出接口以及供电电路等组成。
它的主要原理是通过读取输入信号，进行逻辑运算，再通过输出接口将相应的控制信号发送给执行器，从而实现对工业设备的控制。
具体而言，可编程控制器的工作原理包括以下几个方面：2.1 输入信号采集可编程控制器通过输入模块采集外部的各种信号，包括传感器的信号、按钮的信号、开关的信号等。
这些信号经过变换和滤波后被送入处理器进行处理。
2.2 逻辑运算处理器接收到输入信号后，根据预设的逻辑程序进行各种逻辑运算。
逻辑程序通常采用梯形图（Ladder Diagram）进行表示，其中包括多种逻辑元件（如与门、或门、非门等）和逻辑运算符（如与、或、非等）。
通过这些逻辑运算，可编程控制器能够实现多种复杂的控制逻辑。
2.3 输出信号生成处理器根据逻辑运算的结果，生成相应的输出信号。
输出信号经过输出模块进行处理，然后通过输出接口送入执行器，控制工业设备的运行。
3. 可编程控制器的应用可编程控制器在工业自动化中有着广泛的应用。
下面列举几个常见的应用场景：3.1 生产线控制可编程控制器可以对生产线上的各个环节进行自动化控制，包括物料输送、加工、装配等过程。
通过设置逻辑程序和输入输出接口，可编程控制器可以实现自动检测、自动计数、自动调整等功能，提高生产效率和产品质量。
3.2 机器人控制可编程控制器在机器人控制中发挥着重要作用。
通过与机器人的传感器和执行器连接，可编程控制器可以实现对机器人运动轨迹、抓取动作等的精确控制。
同时，可编程控制器还可以实现人机交互功能，通过人机界面（如触摸屏）与操作人员进行交互，提升工作效率和安全性。
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6.3 S7-200 CPU的数据类型及寻址方式
CPU224 地 址 I0.0 -I0.7, I1.0 -I1.5 Q0.0-Q0.7, Q1.0-Q1.1 扩展地址 I2.0 -I2.7 Q2.0-Q2.7
10+8
4路12位
扩展：偶数地址 AIW0 -AIW6 扩展：偶数地址 AQW0 -AQW2
3. 可编程序控制器的产生
20世纪60年代末，美国通用汽车公司（GM） 为了加快汽车生产线的改造，招标研制一种新的 工业控制器。1969年美国数字设备公司（DEC） 生产出第一台PLC——PDP – 14。
4. 可编程序控制器发展的四个阶段
20世纪70年代中期，初创时期； 20世纪70年代中期至70年代末期，功能扩展时 期，扩展传送和比较、模拟量的运算等； 70年代末期至80年代中期，通信功能发展时期； 80年代中期开始是可编程序控制器的开放时期， 主要标志是：通信协议标准化，采用了标准的软 件系统等。
PLC面板图
1. S7-224 CPU Micro PLC 面板图
数字输出状态显示
SIEMENS
状态 指示 存储 器卡
SF RUN STOP
Q0 .0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7
Q1 .0 .1
CPU 224
SIEMENS
.0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 I0 I1 .0 .1 .2 .3 .4 .5
…
接受 现场 信号
…
驱动 被控 设备
存储器
PLC各部分的作用
1. 中央处理器 CPU
运算器和控制器是整个系统的核 心，完成程序处理和系统控制。 CPU以固定周期进行巡回扫描。 PLC的巡回扫描工作过程如图。
读入现场信号
执行用户程序
与编程器、 计算机通讯
2. 存储器
内存：只读存储器 ROM 随机存储器 RAM 外存：EPROM，盒式磁带等 功能：存储程序和数据 程序：系统程序和用户程序
整体式结构 PLC，所有部件均封装在同一机箱内； 组合式结构 PLC，各功能部件独立封装，安装在
机架的插槽内，通过总线相互连接。
整体式 PLC 的结构框图 主机
接 受 现 场 信 号
电源
中央处理器 (CPU) 运算器 控制器
输 入 接 口
外 设 I/O 接 口
输 出 接 口
I/O 扩 展 接 口
全集成自动化（Totally Integrated Automation, TIA）
SIMATIC - S7系列
S7-200的产品定位在S7系列 PLC 家族的低端产 品，但比智能继电器LOGO!的定位要高。 通常S7-200用于200点开关量以 内，35点模拟量以内。 S7-200外形小巧，功能强， S7-400 性价比极高,非常适合机械 S7-300 制造业的情况和需求。
驱 动 被 控 设 备 I/O 扩 展 模 块
编程器
外 部 设 备
EPROM
系统程序
RAM
用户程序
存 储 器
组合式 PLC 的结构框图
总
输入 接口 模块 输出 接口 模块 中央 处理器 (CPU)
线
电 源 模 块 通 讯 模 块
高 功 能 模 块 智能 I/O 模 块 …
上位机 或其它 PLC
户程序的输入、编辑、调试和监视, 它用电缆与主机相连。
6. I/O 扩展模块 用来扩展PLC的输入、输出点数。 7. 其它外部设备 可配置打印机、大屏幕彩色显示器；
或配有通讯接口，以实现通讯联网和远程控制功能。
可编程控制器的工作过程
PLC连续执行用户程序、完成控制功能以扫描工作方式进行： 即CPU从程序段的第一句顺序读取顺序执行，直至最后一句。
输入处理阶段
每次扫描周期开始时，先读取数字输入点(即输入接口电路) 的当前值，然后把这些值写到输入映像寄存器中。
执行程序
在扫描周期的执行程序阶段里，CPU执行程序是从第一条指令
开始，直到最后一条指令结束。
处理通讯请求
在扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通讯端口接收 到的信息。
执行CPU的自诊断测试
指令种类；内部寄存器；高功能模块数量。
8. 分类：按结构 — 整体式、 组合式
按控制规模 小型机 — I/O点数和≤128，内存为几 KB 中型机 — 128 I/O点数和≤512，内存为几十 KB 大型机 — 512 I/O点数和≤896，内存为几百 KB 超大型机 — I/O点数和 > 896，内存 > 103 KB
RUN/STOP /TERM开关
通讯口
数字输入状态显示
2. S7-200 PLC 扩展模块面板图
数字量输入 扩展模块
EM 221
.0 .1 .2 .3 .0 .1 .2 .3 .0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7
数字量输出 扩展模块
EM 222
数字量输入/输出 扩展模块
EM 223
.4 .5 .6 .7 .4 .5 .6 .7
在扫描周期中，CPU检查其硬件，以及用户存储器（仅在 RUN模式下），它也检查所有的I/O模块的状态。
输出处理阶段
在每个扫描周期的结尾，CPU把存在输出映像寄存器中的 数据写到数字输出点（即输出接口电路）。
扫描周期中断
当中断事件发生时，CPU以异步扫描方式为用户中断服务。 当中断发生时根据中断优先级来处理中断。
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I 10 I 11 I 12 I 13 I 14 I 15
MSB
LSB
7 6 5 4 3 2 1 0
存 储 器 区
MSB = 最高位 LSB = 最低位
V B 12
3 2 1 0 V 10 V 11 V 12 V 13 V 14 V 15 V 16 V 17 V 18 V 19 V 20 V 21 V 22 V 23 V 24 V 25
第6章 可编程序控制器 基本原理和应用
6.1 概述
6.2 PLC的基本结构和工作原理 6.3 S7-200 CPU 存储器的数据 类型及寻址方式 64 PLC的基本指令和编程方法 6.5 编程实例
第6章 PLC的基本原理和应用
学习目的：了解可编程序控制器，会分析程序，
能编制简单应用程序。
学习重点：基本指令和简单编程方法。 学习难点：外设与可编程控制器输入输出的关系。 关键词：寻址、指令、编程
5. 功能：逻辑控制；过程控制；位置控制；在线监控；远程
控制；模拟量控制；故障诊断；联网通讯等。
6. 特点：柔性好，程序可修改；功能强；抗干扰能力强；
可靠性高，无触点控制；梯形图编程，简单易学； 体积小，重量轻。 缺点：与计算机相比，存储容量小；运算速度慢；价格高。
7. 性能指标：输入输出(I/O)点数；扫描速度；内存容量；
.0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7
6.2.2 可编程序控制器的工作原理
继电接触器控制系统 输入部分：来自被控对象的各种开关信息或操作命令，用以
向系统送入控制信号，如控制按钮、行程开关，传感器信号等。
控制部分：按照被控对象和生产工艺流程要求动作的各种继 电接触器控制线路。
输出部分：用以控制生产机械和生产过程中的各种被控对象， 如接触器、电磁阀等执行机构。
访问一个字节 区域标识 ( V = 变量)
存 储 器 区
QW 2
字节地址
字寻址
MSB LSB
7 6 5 4 3 2 1 0 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q 10 Q 11 Q 12 Q 13 Q 14 Q 15
访问一个字 区域标识 ( Q =输出)
存 储 器 区
MSB = 最高有效字节
S7-300C S7-200
LOGO!
微型 PLC S7- 200 中/小型 Low-end range S7- 300
中/大型 High-end range/ medium range S7- 400
通用逻 辑模块
6.2 可编程序控制器的基本结构和工作原理 6.2.1 可编程序控制器的基本结构
可编程序控制器实质上是专用于工业控制的计算 机，其组成与通用计算机基本相同。 PLC 由中央处理器 (CPU)、存储器 (RAM, ROM)、 输入接口单元、输出接口单元、电源模块等组成。
2. 可编程序控制器定义
美国国际电工委员会IEC (International Electrotechnical Commission) 1987年公布的定义：可编程序控制器是一 种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子 装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储 执行逻辑计算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作 指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种 类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围 设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩 展其功能的原则而设计。
模拟量输出 定时器 计数器
输入映像寄存器 输出映像寄存器
2路12位
256 256 128 128
T 0 - T 255
C 0 - C 255 I0.0 - I15.7
Q0.0 - Q15.7
4096字 2560字
用户程序大小 用户数据大小
S7-224 CPU 操作数范围
位存取 字节存取 V 0.0 -5119.7 VB 0-5119 I 0.0 - 15.7 IB 0 - 15 Q 0.0 - 15.7 QB 0 - 15 M 0.0 - 31.7 MB 0 - 31 SM 0.0-179.7 SMB 0-179 顺序控制继电器 S 0.0 - 31.7 SB 0 - 31 定时器 T 0 - 255 计数器 C 0 - 255 局部存储器 L 0.0 - 63.7 LB 0 - 63 累加存储器 AC 0 - 3 模拟量输入 模拟量输出 存储器名称 变量存储器 数字量输入 数字量输出 位存储器 特殊存储器 字存取 VW 0-5118 IW 0 - 14 QW 0 - 14 MW 0 - 30 SMW 0-178 SW 0 - 30 T 0 - 255 C 0 - 255 LW 0 - 62 AC 0 - 3 AIW 0-30 AQW 0-30 双字存取 VD 0-5116 ID 0 - 12 QD 0 -12 MD 0 -28 SMD 0-176 SD 0 - 28 LD 0- 60 AC 0 - 3