可编程控制器概述1
1可编程控制器的综述
FX1S系列PLC
15
西门子PLC外形图
S7-200系列PLC
S7-400系列PLC S7-300系列PLC
16
欧姆龙PLC外形图
C200H系列PLC
CPM1A、CPM2A系列PLC
17
2.1可编程控制器与继电器的联系与区别
下面以一个启、保、停电路为例介绍可编 程控制器的特点。
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2.1 可编程控制器与继电器的联系与区别
20世纪20年代起，人们把各种继电器、定时器、
接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制 系统，控制各种机械设备，这是传统的继电器控制系 统。 它能完成逻辑“与”、“或”、“非”等运算功能，
实现弱电对强电的控制，且由于它结构简单、容易掌握，
在一定范围内能满足控制要求，因而使用面很广，在工 业控制领域中一直占有主导地位。
可编程控制器综述
本章主要内容
1 2 3 4 5 可编程控制器的产生与发展 可编程控制器的特点 可编程控制器的分类 可编程控制器的应用和发展趋势 可编程控制器的性能指标
2
1.1 可编程控制器名称的演变及定义
1969年时被称为可编程逻辑控制器，简 称PLC (Programmable Logic Controller) 。 70年代后期，随着微电子技术和计算机 技术的迅猛发展，称其为可编程控制器，简 称PC (Programmable Controller) 。但由于 PC容易和个人计算机 (Personal Computer) 相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控 制器的缩写。
控制装臵的替代物而出现的，其主要功能是执行原先由继电器完成的顺序
控制、定时等功能，将继电器的“硬接线”控制方式变为“软接线”方式。 早期的PLC在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改 进以适应工业控制现场的要求。装臵中的器件主要采用分立元件和中小规
可编程控制器的控制功能及主要特点
4)新一代PLC除具有远程通信功能以及易于与计算机接口实 现群控外，还可通过附加高性能模块对模拟量进行处理，实 现各种复杂的控制功能，这是布线逻辑的继电器控制系统无 法办到的。
1.通用性好 2.可靠性高 3.环境适应性好，抗干扰能力强 4.功能强 5.接线简单 6.编程简单，使用方便 7.体积小、重量轻、功耗低
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1. 3 可编程控制器的应用和发展前 景
1.3.1可编程控制器的应用
1.开关量的逻辑控制 这是PC最基本、最广泛的应用领域。可用PC取代继电
器控制系统，实现逻辑控制、顺序控制。开关量的逻辑控制 可用于单机控制、多机群控，也可用于自动生产线的控制。 如机床电气控制;冲床、铸造机械、运输带、包装机械的控制; 注塑机的控制;化工系统中各种泵和电磁阀的控制;电梯的控 制;冶余行业的高炉上料系统、轧机、连铸机、飞剪的控制; 电镀生产线、啤酒灌装生产线、汽车装配线、电视机和收音 机的生产线的控制等。
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1. 1 可编程控制器的产生
与传统的继电器逻辑相比，PLC具有如下优点： 1)由于采用了大规模集成电路和计算机技术，因此可靠性高、 逻辑功能强，且体积小。
2)在需要大量中间继电器、时间继电器及不计数继电器的场 合，PLC无须增加硬设备，利用微处理器及存储器的功能， 就可以很容易地完成这些逻辑组合和运算，大大降低了控制 成本。
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1. 3 可编程控制器的应用和发展前 景
4.数据处理
可编程控制器概述
描频率的信号计数需用高速计数器。
普通计数器的分类：
① 16位增计数器 16位增计数器的设定值为1~32767，有两种16位二进制增计数器。 通用型：C0～C99（100点）
掉电保持型：C100～C199（100点）
16位指其设定值及当前值寄存器为二进制16位寄存器，其设定值在K1～ K32767范围内有效。
梯形图程序设计语言的特点
（1）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性。 （2）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易 于掌握和学习 （3）与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（ Power Flow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继 电器。因此，应用时需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对 待。 （4）与布尔助记符程序设计语言有——对应关系，便于相互的转换 和程序的检查。
布尔助记符语言
布尔助记符语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。布尔助 记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示 操作功能。
布尔助记符程序设计语言具有下列特点： （1）采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握的特点。 （2）在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无 计算机的场合进行编程设计。 （3）与梯形图有一一对应关系，其特点与梯形图语言基本类同。
M8012：100ms时钟脉冲 M8013：1s时钟脉冲 可驱动线圈型特殊辅助继电器，用户驱动线圈后，PLC做特定动作。 例如：M8030：使BATT LED（锂电池欠压指示灯）熄灭
M8033：PLC停止时输出保持 M8034：禁止全部输出 M8039：定时扫描方式
注意：未定义的特殊辅助继电器不可在程序中使用。
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3.1 PLC的产生和定义3.1.1 PLC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（Programmable Logic Controller, 简称PLC）。
3.1.2 PLC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。
3.2 PLC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3.1 PLC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
二．指令助记符语言
– 助记符语言类似于计算机汇编语言 助记符语言类似于计算机汇编语言， 用一些简洁易记的文字符号表达PLC的各种 指令。同一厂家的PLC产品，其助记符语言 与梯形图语言是相互对应的，可互相转换。 – 助记符语言常用于手持编程器中， 助记符语言常用于手持编程器中，
梯形图语言则多用于计算机编程环境 中。
电磁阀 继电器 指示灯
蜂鸣器 数字开关
电 源
电源
电源
二．PLC各部分的作用
1.CPU ① 诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程 序中的语法错误。 ② 采集现场的状态或数据，并送人PLC的寄存器 中。 ③ 逐条读取指令，完成各种运算和操作。 ④ 将处理结果送至输出端。 ⑤ 响应各种外部设备的工作请求。
三．可编程控制器的发展趋势 1. 在系统构成规模上向大、小两个方 向大、 向大
向发展； 向发展
2. 功能不断增强，各种应用模块不断
推出 ；
3. 产品更加规范化、标准化 。 规范化、 规范化
第六节 PLC的几种编程语言
– –
不采用微机的编程语言，采用梯形图语 言、指令助记符语言、控制系统流程图语言、 梯形图、 布尔代数语言等。其中梯形图、指令助记
扫描周期的长短主要取决于程序的长短。
由于每一个扫描周期只进行一次I／0刷新，故使系统存在输入、 存在输入、 输出滞后现象。 输出滞后现象。这对于一般的开关量控制系统不但不会造成影响，反 而可以增强系统的抗干扰能力 增强系统的抗干扰能力。 而可以增强系统的抗干扰能力。但对于控制时间要求较严格、响 应速度要求较快的系统，就需要精心编制程序，必要时采用一些特殊功 能，以减少因扫描周期造成的响应滞后。
1. 可靠性高、抗干扰能力强。主要有以下几个方面：
数控系统中的PLC
PLC控制对象
➢ 第一个环：是操作系统，用
它来管理PLC的硬件资源；
PLC
硬件
➢ 第二个环：是编译系统，这
两 个环构成了的PLC软件系
统。
➢ 第三个环：是实现用户要求 的应用程序。
二. 可编程控制器的结构和编程方法
PLC 的硬件原理框图
编程器
电池 RAM
EEPROM 用户程序
EPROM 系统软件
CPU
1.0 120.1 1.2 1.3 120.1 1.4 1.5 120.2
二. 可编程控制器的结构和编程方法
高级语言编程法（如C语言等）； 随着数控技术的发展，可编程控制器控制的设备
已由单机扩展到FMS、CIMS等。可编程控制器处理 的信息除开关量信号、模拟量信号、交流信号外，还 需要完成与上位机或下位机的信息交换。某些信息的 处理已不能采用顺序执行的方式，而必须采用高速实 时处理方式。基于这些原因，计算机所用的高级语言 便逐步被引用到PC的应用程序中来。
三. PC的工作过程及其特点
操作维护容易 可编程控制器信息通过总线或数据传送线与
主机相连，调试和操作方便。可编程控制器采用 模块化结构，如有损坏，即可更换。
四. 数控机床的PLC功能
1. CNC、PLC、机床之间的信号处理过程 CNC装置和机床之间的信号传送处理两个过程：
CNC装置→机床： ➢ CNC装置CNC装置的RAM PLC的RAM中。 ➢ PLC 软件对其RAM中的数据进行逻辑运算处理。 ➢ 处理后的数据仍在PLC的RAM中， ✓ 对内装型PLC，PLC将已处理好的数据通过 CNC的输出接口送至机床； ✓ 对独立型PLC，其RAM中已处理好的数据通过 PLC的输出接口送至机床。
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。
第1章可编程序控制器概述
三、可编程控制器的分类 1.按结构形式分类 ：PLC可分：整体式、模 块式、叠装式 CPU、电源、输入输出部件 2. 按功能分类：按照控制性能分：低档、中 档、高档 基本功能、模拟量处理、通信等 3. 按I/O点数分类：由I/O点数的多少可将 PLC的I/O点数分成小型、中型和大型 。 512点、512～2048点、 2048点以上 四、国内外产品举例（表1-1）
习题
1. 简述可编程序控制器的定义。 2. 可编程控制器的基本组成有哪些？ 3. 输入接口电路有哪几种形式？输出接口电路有哪 几种形式？各有何特点？ 4. 可编程序控制器有哪些主要特点? 5. 与一般的计算机控制系统相比可编程序控制器有 哪些优点? 6. 与继电器控制系统相比可编程序控制器有哪些优 点? 7. 可编程序控制器可以用在哪些领域?
四、与继电接触器异同
相同点：图形关系和逻辑关系相同
（控制线路－－梯形图）
不同点：控制方法、工作方式、控制速度、定时和 计数、可靠性和维护性
1.4 PLC的应用领域及发展趋势
一、可编程控制器的应用领域 （1）顺序控制 （2）运动控制 （3）过程控制 （4）数据处理 （5）通信和联网
二、可编程控制器的发展 1. 向高集成、高性能、高速度，大容量发展。 2. 向超大型、超小型方向发展 。 3. 向模块化、智能化、通信网络化发展。 4. 编程语言丰富多样化 。 6.向多样化与标准化发展。
1.2 PLC的基本结构 一、结构
PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构.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（如图1-3）
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。 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
可编程控制器的基本知识
可编程控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）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。
以下是一些关于可编程控制器的基本知识：
结构：可编程控制器由微处理器、存储器、输入/输出接口、电源等部分组成。
其中，微处理器是控制器的核心部件，实现各种逻辑运算、算术运算，并对整个控制系统的各个部分的工作进行协调与控制。
存储器用于存放系统程序、用户程序、逻辑变量、输入/输出状态的映像等数据信息。
输入/输出接口是与被控对象设备或周边其他控制器相互联系、交换信息与指令的通道。
电源为整个控制器的电力供给中心，包括内部电源和外部电源，分别用于控制器内部元件的工作用电和传送设备上各传感器信号、驱动设备的各种执行元件。
工作原理：以可编程控制器为核心加入各种辅助器件（传感器、驱动器件等）构成控制系统，以顺序+反馈的方式实现设备的自动化运转。
主要特点：抗干扰能力强，可靠性高；程序简单易学，系统的设计调试周期短；安装简单，维修方便；采用模块化结构，体积小，重量轻；丰富的I/O接口模块，扩展能力强。
应用范围：可编程控制器在工业控制领域应用广泛，包括顺序控制、计数和定时控制、位置控制、模拟量控制、数据处理、通信联网等方面。
总之，可编程控制器是一种功能强大的工业自动化控制器，其基本知识包括结构、工作原理、主要特点和应用范围等方面。
了解和掌握这些基本知识有助于更好地应用可编程控制器进行工业控制系统的设计和应用。
可编程控制器应用技术
1．1．1可编程控制器的由来
电气自动控制系统的发展： 继电器-接触器控制系统 半导体逻辑组件构成的顺序控制装置 计算机控制系统 可编程控制器控制系统
继电器-接触器控制系统
时间：20世纪30年代 概念：用导线把各种继电器、接触器、开关及 触点，按一定的逻辑关系连接起来所构成的控 制系统。 特点： 优点是价格低廉、对维护技术要求不高， 适用于工作模式固定、控制要求简单的场合。 缺点是系统的布线连接不宜更新、功能不宜扩 展，可靠性不高。对复杂的控制系统，查找和 排除故障困难；产品更新、生产工艺变化时， 继电器控制系统的元件和接线也须作相应的变 动，这种变动工作量很大，工期长，费用高。
5.通信联网
通信联网是指PLC与PLC之问、PLC与上位计算 机或其他智能设备间的通信，利用PLC和计算机 的RS一232或RS--422接口、PLC的专用通信模 块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络， 可实现相互间的信息交换，构成“集中管理、分 散控制” 的多级分布式控制系统，建立工厂的 自动化网络。
2可编程控制器的定义
1980年，美国制造商协会（NEMA）正式将其命 名为可编程控制器 （ Programmable Controller） 简 称 PC， 并 定 义为： PC是一种数字式的电子装置，它使用可编程序的 存储器以及存储指令，能够完成逻辑、顺序、定 时、计数及算术运算等功能，并通过数字或模拟 的输入、输出接口控制各种机械或生产过程。
1．2 PLC系统的组成及功能
PLC是一种以微处理器为核心的工业
通用自动控制装置，其实质是一种 工业控制用的专用计算机。因此， 它的组成与一般的微型计算机基本 相同，也是由硬件系统和软件系统 两大部分组成的
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
可编程控制器
第1章 可编程控制器概述
1.3.2 PLC控制系统与工业计算机控制系统的比较
1.工业计算机控制系统
工业计算机控制系统是在以往计算机与大规模集成电路的基础上发展 起来的，其硬件结构总体标准化程度高，品种兼容性强，软件资源丰富， 有操作系统的支持，在要求快速、实时性强、模型复杂的工业控制中占有 优势。但是对使用工业计算机的人员技术水平要求较高，一般应具有一定 的计算机专业知识。因而工业计算机控制不如PLC那样容易推广。
2.PLC控制系统
由于PLC应用了微电子技术和计算机技术，其各种控制功能是通 过软件来实现的，只要改变程序，就可适应生产工艺的改变，因而 适应性强。它不仅能完成逻辑运算、定时、计数等功能，而且能进 行算术运算，即既可进行数字量控制，又可进行模拟量控制，甚至 还能与计算机联成网络实现分级控制。由于PLC体积小、重量轻、 结构紧凑、开发周期短、安装和维护工作量小、具有自诊断功能、 可靠性极高。因此，在用微电子技术改造传统产业的过程中，传统 的继电器控制系统，大多数已被PLC所代替。
2.PLC控制系统
PLC是专为工业现场应用环境而设计的，其结构上采用整体密封或插 件组合的形式，并采用了一系列抗干扰措施，在工业现场使用有很高的可 靠性。另外PLC采用梯形图语言编程，使熟悉继电器控制的技术人员易学 易懂，易于推广。但是由于PLC的运行方式不同于工业计算机，对其中的 很多软件还不能直接应用，而且PLC的标准化程度较低，各厂家的产品不 通用，因此，在开发上不如工业控制机那样有基础。
11
3.大力开发智能模块与加强联网通信能力
为满足自动化控制系统的各种要求，近年来不断开发出许多智能模块。加 强联网通信能力也是PLC的一个重要发展趋势。
4.增强外部故障的检测与处理能力
化工仪表第4章2可编程控制器
三、 OMRON C 系列 PLC
（3） 定时器 定时器为递减型，有低速TIM和高速TIMH（15）两种。定时 器的操作数包括定时器编号（N）和设定值（SV）两个数据。
a.定时器指令TIM 语句格式：TIM N，T N：定时器编号，范围000-511共512个。 T：时间设定值，范围0000-9999的一个四位数。 定时器TIM 为通电延时，基本延时单位为0.1s。定时器 是减1定时器，定时时间到，定时器触点接通，当输入条件 为ON时，开始每0.1s的减1运算，定时器当前值减到0时，为 “定时时间到”——定时器触点接通并保持。当输入条件为 OFF时，定时器复位，当前值恢复为设定值T，触点断开。
二、可编程序控制器的基本构成及工作原理
举例
例某一过程控制系统，工艺要求开关1闭合40s后， 指示灯亮，按下开关2后灯熄灭。
图（a）为实现这一功能的一种梯形图程序（OMRON PLC），它是由若干个梯级组成的，每一个输出元素构成 一个梯级，而每个梯级可由多条支路组成。
图 梯形图程序
二、可编程序控制器的基本构成及工作原理
一、可编程序控制器概述
（一）可编程控制器 (PLC)的发展过程
1969年美国研制出了第一台可编程序控制器。
从1971年开始,各国相继开发了适于本国的PLC,并推广 使用。
20世纪80年代末, PLC技术已经很成熟,并从开关量逻 辑控制扩展到计算机数字控制(CNC等)领域。 近年生产的PLC向电气控制、仪表控制、计算机控制一 体化方向发展。
1.按容量分
（1）小型PLC 主要功能 （2）中型PLC 其I/O点总数通常为129～512点，内存在８K以下，适 合开关量逻辑控制和过程变量检测及连续控制。 主要功能 除有小型PLC的功能外，还有算术运算、数据 处理及A/D、D/A转换、联网通信、远程I/O 等功能，可用于比较复杂过程的控制。 I/O点总数一般为20～128点。 逻辑运算、定时计数、移位处理等，采 用专用简易编程器。
可编程控制器概述
序执行和输出刷新3个阶段，如图3一3所示。
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3 .3 可编程控制器的结构与工作原理
• (1)输入采样阶段。在输入采样阶段，PLC按顺序扫描所有输入端子， 并将各输入信号存入输入映像寄存器中，这一过程称为采样。
• (2)程序执行阶段。PLC按顺序对梯形图程序进行扫描，即按从上到 下、从左到右的顺序逐条扫描各指令，并从输入映像寄存器和输出映 像寄存器中获得所需的数据进行运算，再将程序执行的结果存入寄存 执行结果的输出映像寄存器中。
• 总之，可编程控制器是一台计算机，是专为工业环境下应用而设计制 造的特殊计算机。
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3. 2 可编程控制器的特点及分类
• 3 .2.1可编程控制器的特点
• 可编程控制器的主要特点如下： • 1.可靠性高，抗干扰能力强 • 一般由程序控制的电子设备所产生的故障有两种: • 一种是软故障，由于外界恶劣环境，如电磁干扰、超高温、超低温、
• 2)软件方面的抗干扰措施 • 2.编程简单，容易掌握 • 3.设计、安装容易，维护工作量少 • 4.功能完善，通用性强 • 5.体积小，功耗低 • 6.性价比高 • 总之，PLC的基本特点是:可靠、方便、通用、价廉。
• 3 .2 .2可编程控制器的分类
• 1.按组成结构形式分类 • 按组成结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。
第3章 可编程控制器概述
• 3. 1 可编程控制器的产生 • 3 .2 可编程控制器的特点及分类 • 3. 3 可编程控制器的结构与工作原理 • 3. 4 可编程控制器的主要性能指标 • 3. 5 可编程控制器的应用及发展趋势
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。
可编程控制器基础知识
可编程控制器基础知识第一节概述一、什么是PLC可编程控制器（Programmble Controller）简称PC或PLC。
它是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业控制装置。
目前，PLC已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。
国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。
在草案中对可编程控制器定义如下：“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，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外围设备，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应直接应用于工业环境，必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和广阔的应用范围，这是区别于一般微机控制系统的重要特征。
同时，也强调了PLC用软件方式实现的“可编程”与传统控制装置中通过硬件或硬接线的变更来改变程序的本质区别。
近年来，可编程控制器发展很快，几乎每年都推出不少新系列产品，其功能已远远超出了上述定义的范围。
二、PLC的产生与发展在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。
但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。
1968年美国通用汽车公司（G.M）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。
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注意：未定义的特殊辅助继电器不可在程序中使用。
4．定时器 ． 定时器相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中用作延时控制。 FX2系列PLC定时器具有以下四种类型。 100ms定时器：T0～T199 200点 计时范围：0.1～3276.7s 10ms定时器：T200～T245 46点 计时范围：0.01～327.67s 1ms积算定时器：T246～T249 4点（中断动作） 计时范围：0.001～ 32.767s 100ms积算定时器：T250～T255 6点 计时范围：0. 1～3276.7s 5．计数器 ． 计数器在程序中用作计数控制。FX2 系列PLC计数器可分为内部计数器及 外部计数器。内部计数器是对机内组件（X、Y、M、S、T和C）的信号计数 的计数器。机内信号的频率低于扫描频率，因而是低速计数器。高于机器扫 描频率的信号计数需用高速计数器。 普通计数器的分类： ① 16位增计数器 16位增计数器的设定值为1~32767，有两种16位二进制增计数器。 通用型：C0～C99（100点） 掉电保持型：C100～C199（100点）
可编程控制器概述
什么是PLC? PLC的特点 PLC技术在电气自动化控制中的 应用 PLC的组成 PLC的工作过程 PLC I/O处理示意图 PLC的主要性能指标 PLC的编程语言 PLC的编程组件
什么是PLC 什么是
可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是以微处理器为 基础，综合了计算机技术、自动控制技 术和通讯技术而发展起来的一种新型、 通用的自动控制装置。
PLC的组成 的组成
PLC由四部分组成 ：中央处理单元（CPU 板）、输入输出（I/O）部件和电源部件
PLC 的 工 作 过 程
第n个扫描周期
用户程序执行
输入采样
输出刷新
PLC I/O处理示意图 处理示意图
PLC的主要技术性能指标 的主要技术性能指标
PLC的性能指标较多，不同厂家的PLC产品技术性能各不相同，且各有 特色。常用的主要性能指标有： 1．输入／输出点数 ．输入／ 输入／输出点数是指PLC组成控制系统时所能接入的输入输出信号的最大 数量，即PLC外部输入、输出端子数。它表示PLC组成控制系统时可能的 最大规模。通常，在总点数中，输入点数大于输出点数，且输入与输出 点不能相互替代。 2．扫描速度 ． 一般以执行1000步指令所需的时间来衡量，单位为毫秒／千步。也有以 执行一步指令时间计，单位为微秒／步。 3．存储器容量 ． PLC的存储器包括系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器三部分。 PLC产品中可供用户使用的是用户程序存储器和数据存储器。 PLC中程序指令是按“步”存放的，一“步”占用一个地址单元，一个地 址单元一般占用两个字节。如存储容量为1000步的PLC，其存储容量为 2K字节。
根据PLC的应用范围，程序设计语言可以组合使用，常用的程序设计语 言是： ① 梯形图程序设计语言。 ② 布尔助记符程序设计语言（语句表）。 ③ 菜单图程序设计语言。 ④ 功能模块图程序设计语言。 ⑤ 结构化语句描述程序设计语言。 ⑥ 梯形图与结构化语句描述程序设计语言。 ⑦ 布尔助记符与菜单图程序设计语言。 ⑧ 布尔助记符与结构化语句描述程序设计语言。
PLC的编程组件
可编程控制器的编程组件从物理实质上来说是电子电路及存储器。不同使 用目的的组件电路是不同的。通常延用继电器电路中的类似名称命名，包 括输入继电器、输出继电器、辅助（中间）继电器、定时器和计数器等， 鉴于它们的物理属性，称之为“软继电器”。就编程角度而言，可以不考 虑这些器件的物理实现，只须了解它们的功能即可。 需要指出的是，和继电接触器电路中的“继电器”概念不同，在可编程控 制器中的“组件”数量巨大，为了不重复选用，通常需给组件编号，类似 于计算机中的单元地址。 FX2系列PLC共有十种编程组件，其编号方法为：第一个部分字母代表功能， 如输入继电器用“X”表示，输出继电器用“Y”表示。第二部分数字代表该类 器件的序号，FX2系列PLC中输入继电器和输出继电器的序号为八进制，其余 器件的序号为十进制。
PLC的特点 的特点
通用性强，使用方便 功能强，适应面广 可靠性高，抗干扰能力强 编程方法简单，容易掌握 PLC控制系统的设计、安装、调试和维修 工作量少，极为方便。控制程序变化方 便，具有很好的柔性。 体积小、重量轻、功耗低
PLC的应用 的应用
开关量逻辑控制 运动控制 闭环过程控制 数据处理 通讯联网
4．编程语言 ． PLC采用梯形图、布尔助记符、菜单图、功能模块图和语言描述等编程语言。 不同的PLC产品可能拥有其中一种、两种或全部的编程方式。 5．指令功能 ． PLC的指令种类越多，则其软件的功能就越强，使用这些指令完成一定的控制 目的就越容易。 此外，PLC的可扩展性、使用条件、可靠性、易操作性及经济性等性能指标也 是用户在选择PLC时须注意的指标。
编程组件的基本特征
PLC中的编程组件和继电接触器的组件类似，有线圈和常开常闭触点。触点 的状态随着线圈的状态而改变，当线圈通电（选中）时，常开触点闭合，常闭 触点断开。当线圈失电（非选中）时，常开触点断开，常闭触点闭合。在PLC 中，组件被选中，只是代表这个组件的存储单元置1，失去选中条件只是代表 这个存储单元置0，组件只是存储单元，可无限次地被访问，因此PLC中的编 程组件可以有无数多个常开、常闭触点。 下面我们以FX2系列PLC为例，简单介绍一下FX2系列PLC的编程组件。 1．输入继电器 ． 输入继电器是PLC中专门用来接收从外部敏感组件或开关组件发来的信号。 它与PLC的输入端子相连，可以提供许多（无限制）常开常闭触点，供编程时 使用（实质上是调用该组件的状态）。 FX2系列PLC输入继电器的编号范围为：X0～X177（八进制，128点）。
梯形图程序设计语言的特点
（1）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性。 （2）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易 于掌握和学习 （3）与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（ Power Flow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继 电器。因此，应用时需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对 待。 （4）与布尔助记符程序设计语言有——对应关系，便于相互的转换 和程序的检查。
特殊辅助继电器是具有特定功能的辅助继电器，根据使用方式可分为两 类： 只能利用其触点的特殊辅助继电器，其线圈由PLC自行驱动，用户只能 利用其触点。这类特殊辅助继电器常用作时基、状态标志或专用控制组件 出现在程序中。 例如：M8000：运行标志（RUN）PLC运行时监接通 M8002：初始脉冲，只在PLC开始运行的第一个扫描周期接通 M8012：100ms时钟脉冲 M8013：1s时钟脉冲 可驱动线圈型特殊辅助继电器，用户驱动线圈后，PLC做特定动作。 例如：M8030：使BATT LED（锂电池欠压指示灯）熄灭 M8033：PLC停止时输出保持 M8034：禁止全部输出 M8039：定时扫描方式
菜单图语言
菜单图语言是用菜单图来描述程序的一种程序设计语言。它是近年来发展 起来的一种程序设计语言。采用菜单图的描述，控制系统被分为若干个子系 统，从功能入手，使系统的操作具有明确的含义，便于设计人员和操作人员 设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。菜单图程序设计语言的 特点是： （1）以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通。 （2）对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序 设计时间和调试时间。 （3）常用于系统的规模较大，程序关系较复杂的场合。 （4）只有在活动步的命令和操作被执行后，对活动步后的转换进行扫描， 因此，整个程序的扫描时间较其它程序编制的程序扫描时间要大大缩短。 菜单图来源于佩特利（Petri）网，由于它具有图形表达方式，能较简单和清 楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象，并能对系统中存有的像死锁、不安 全等反常现象进行分析和建模，在模型的基础上能直接编程，所以，得到了广 泛的应用。近几年推出的PLC和小型集散控制系统中也已提供了采用菜单图描 述语言进行编程的软件。
PLC的编程语言 的编程语言
在PLC中有多种程序设计语言，它们是梯形图语言、布尔助记符语言、菜单图语 言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基 本程序设计语言，它们通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的 控制功能。例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过 扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。菜单图语言和语句描述语言是 高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作。例如，模拟量的控制、 数据的操纵、报表的报印和其它基本程序设计语言无法完成的功能。功能模块图语 言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在 PLC中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用，由于它 具有连接方便、操作简单和易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。布尔助 记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示 操作功能。 布尔助记符程序设计语言具有下列特点： （1）采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握的特点。 （2）在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无 计算机的场合进行编程设计。 （3）与梯形图有一一对应关系，其特点与梯形图语言基本类同。
梯形图语言
梯形图语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用 梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用 因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系，在梯级 中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在右面。 梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻 辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制 技术较为熟悉。因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎， 并得到了广泛的应用。