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接口单元（对外部设备）
接口单元通常有以下5种： • I/O扩展接口 。用于扩展输入输出点数 。 • 通信接口 。通常集成有RS232或RS422口，用于与PLC、上位机、远
程I/O、监视器、编程器等外部设备相连。 • 编程器接口 。PLC本体通常是不带编程器的，编程器接口是连接编
程器的。 • 存储器接口。存储器接口是为了扩展存储区而设置的。 • 其它外部设备接口。包括条码读入器的接口、打印机接口等等。
CH3 可编程控制器基础
二、可编程控制器的产生
1968年，GM公司提出十项设计标准：
编程简单，可在现场修改程序； 维护方便，采用插件式结构； 可靠性高于继电器控制柜； 体积小于继电器控制柜； 成本可与继电器控制柜竞争； 可将数据直接送入计算机； 可直接使用115V交流输入电压； 输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等； 通用性强，扩展方便; 能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。
高档PLC 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻 辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高 档PLC机具有更强的通信联网功能。
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本节小结
本章主要介绍了可编程控制器的定义、可编程控制器产生的背 景、可编程控制器的特点、可编程控制器的应用领域、主要类型、发 展趋势及概况。
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接口单元（对外部设备）
• 接口单元包括扩展接口、通信接口、编程器接口和存储器接口及其它 外部设备接口等。
• 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 。
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CH3 可编程控制器基础
输入处理
程序处理
输出处理
输
内
输
输
输
入
执
部
出
输
输
入 信 号
入
映
像
端
寄
子
存
器
行
存
用
储
户
器
程
刷
序
新
映
出
像
寄
端
存
子
器
出 信 号
PLC的工作过程示意图
CH3 可编程控制器基础
PLC工作过程的特点总结如下：
PLC采用集中采样、集中输出的工作方式，这种方式减少了外界干 扰的影响。
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3.2.3 电源单元
• 电源单元将外界提供的电源转换成PLC的工作电源后，提供给PLC。有 些电源单元也可以作为负载电源，通过PLC的I/O接口向负载提供直流 24V电源。
• 电源单元还提供掉电保护电路和后备电池电源，以维持部分RAM存储 器的内容在外界电源断电后不会丢失。在面板上通常有发光二极管 （LCD）指示电源的工作状态，便于判断电源工作是否正常。
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六、可编程控制器的类型
按结构形式分 整 模 紧 整凑块体体式式PPLLCC 还将将有电电PL一源源C各些、 、组PCCLPP成CUU将部、 、整分II//体分OO接 接式别口口和作等等模成部部块若件件式干都都的个集集特单中中点独装装结的在在合模一一起块个个来，机机。如箱箱C内内PU，， 具 模 具有有块结结、构构I/紧紧O模凑凑块、、、体体电积积源小小模、、块价价（格格有低低的等等含特特在点点C。。PU模块中）以及各种功能 模块。 模块式PLC 将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU 模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能 模块。
而其余80%的故障属于PLC的外部故障。PLC生产厂家都致力于 研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系 统的可靠性。
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五、可编程控制器的发展
编程语言多样化 在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越 丰富，功能也不断提高。
除了大多数PLC使用的梯形图、语句表语言外，为了适应 各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面 向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言 （BASIC、C语言等）等。多种编程语言并存、互补与发展 是PLC进步的一种趋势。
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
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存储器单元
PLC的存储器单元分成两个部分：
• 系统程序存储器；用于存放PLC生产厂家编写的系统程序，系 统程序在出厂时已经被固化在PROM或EPROM中。
• 用户程序存储器。可分为程序存储区和数据存储区，程序存 储器用于存放用户编写的控制程序，数据存储区存放的是程 序执行过程中所需要的或者所产生的中间数据。
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二、可编程控制器的产生
1969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工 业现场。
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三、 可编程控制器的特点
无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 通用性强，控制程序可变，使用方便 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 编程简单，容易掌握 系统的设计、安装、调试工作量少 维修工作量小，维护方便 体积小，能耗低.
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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外部设备
PLC的外部设备种类很多，可以概括为以下四类：
• 编程设备；除了用于编程，还可对系统作一些设定，以确定PLC 的工作方式。
• 监控设备；将现场数据动态实时显示出来，以便操作人员随时 掌握系统运行的情况。
• 存储设备；用于保存用户数据，避免程序丢失。 • 输入输出设备。用于接受信号和输出信号的专用设备，例如条
紧凑式PLC 还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。
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六、可编程控制器的类型
按功能分
低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本 功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通 信等功能。
中档PLC 具有低档PLC功能外，增加模拟量输入/输出、算术运算、数 据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些 还增设中断、PID控制等功能。
通用叫法 中文名称为可编程控制器； 英文名称为Programmable Logic Controller，简称PLC。
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一、可编程控制器的定义
1987年，国际电工委员会（IEC）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”。
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六、可编程控制器的类型
按I/O点数分 小型PLC I/O点数为256点以下的为小型PLC （其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC） 中型PLC I/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC 大型PLC I/O点数为2048以上的为大型PLC （其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）
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二、可编程控制器的产生
因为继电器逻辑电路配线复杂
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二、可编程控制器的产生
背景：
1968年美国通用汽车公司（GM）， 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继电 器控制系统及接线，以降低成本， 缩短周期。
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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五、可编程控制器的发展
高性能、高速度、大容量发展 为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更 大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左 右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。 在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大 存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。
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3.2 可编程控制器的组成
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中央处理单元（CPU）
中央处理单元是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； • 诊断电源故障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； • 读取用户程序指令，解释执行用户程序，完成逻辑运算、数
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3.1 可编程序控制器概述
一、可编程控制器的定义 二、可编程控制器的产生 三、可编程控制器的特点 四、可编程控制器的应用 五、可编程控制器的发展 六、可编程控制器的类型
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一、可编程控制器的定义
什么是PLC？
是一种工业控制装置
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，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的 新型工业控制装置。
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五、可编程控制器的发展
向小型化和大型化两个方向发展
小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活， 为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小 配置的I/O点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要。
大型化是指大中型PLC 向大容量、智能化和网络化发展，使之能 与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的 自动控制。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位 微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。
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输入输出单元
• PLC的输入、输出单元也叫I/O单元，对于模块式的PLC来说，I/O单元 以模块形式出现，所以又称为I/O模块。 I/O单元是PLC与工业现场的 接口，现场信号与PLC之间的联系通过I/O单元实现。
• 工业现场的输入和输出信号包括数字量和模拟量两类，因此I/O单元 也有数字I/O和模拟I/O两种，前者又称为DI/DO，后者又称为AI/AO。 PLC的输入、输出单元还应包括一些功能模块，所谓功能模块就是一 些智能化了的输入和输出模块。
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五、可编程控制器的发展
大力开发智能模块，加强联网与通信能力 为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模块，如高 速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模 块等。 PLC的联网与通信有两类：① PLC之间联网通信，各PLC生产厂 家都有自己的专有联网手段；② PLC与计算机之间的联网通信。 为了加强联网与和通信能力，PLC生产厂家也在协商制订通用的 通信标准，以构成更大的网络系统。
码读入器、打印机等。
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3.3 PLC的基本原理
一、工作方式——周期循环扫描 二、工作过程——自诊断、输入采样、程序扫描、
输出刷新几个外阶段。 三、扫描周期
T =自检时间+读入一点时间×输入点数+程序步 数×运算速度+输出一点时间×输出点数。
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PLC的等效电路如下图所示：
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五、可编程控制器的发展
增强外部故障的检测与处理能力 据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接 口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。
前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、 硬件实现检测、处理。
接口单元通常有以下5种： • I/O扩展接口 。用于扩展输入输出点数 。 • 通信接口 。通常集成有RS232或RS422口，用于与PLC、上位机、远
程I/O、监视器、编程器等外部设备相连。 • 编程器接口 。PLC本体通常是不带编程器的，编程器接口是连接编
程器的。 • 存储器接口。存储器接口是为了扩展存储区而设置的。 • 其它外部设备接口。包括条码读入器的接口、打印机接口等等。
CH3 可编程控制器基础
二、可编程控制器的产生
1968年，GM公司提出十项设计标准：
编程简单，可在现场修改程序； 维护方便，采用插件式结构； 可靠性高于继电器控制柜； 体积小于继电器控制柜； 成本可与继电器控制柜竞争； 可将数据直接送入计算机； 可直接使用115V交流输入电压； 输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等； 通用性强，扩展方便; 能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。
高档PLC 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻 辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高 档PLC机具有更强的通信联网功能。
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本节小结
本章主要介绍了可编程控制器的定义、可编程控制器产生的背 景、可编程控制器的特点、可编程控制器的应用领域、主要类型、发 展趋势及概况。
CH3 可编程控制器基础
接口单元（对外部设备）
• 接口单元包括扩展接口、通信接口、编程器接口和存储器接口及其它 外部设备接口等。
• 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 。
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输入处理
程序处理
输出处理
输
内
输
输
输
入
执
部
出
输
输
入 信 号
入
映
像
端
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子
存
器
行
存
用
储
户
器
程
刷
序
新
映
出
像
寄
端
存
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器
出 信 号
PLC的工作过程示意图
CH3 可编程控制器基础
PLC工作过程的特点总结如下：
PLC采用集中采样、集中输出的工作方式，这种方式减少了外界干 扰的影响。
CH3 可编程控制器基础
3.2.3 电源单元
• 电源单元将外界提供的电源转换成PLC的工作电源后，提供给PLC。有 些电源单元也可以作为负载电源，通过PLC的I/O接口向负载提供直流 24V电源。
• 电源单元还提供掉电保护电路和后备电池电源，以维持部分RAM存储 器的内容在外界电源断电后不会丢失。在面板上通常有发光二极管 （LCD）指示电源的工作状态，便于判断电源工作是否正常。
CH3 可编程控制器基础
六、可编程控制器的类型
按结构形式分 整 模 紧 整凑块体体式式PPLLCC 还将将有电电PL一源源C各些、 、组PCCLPP成CUU将部、 、整分II//体分OO接 接式别口口和作等等模成部部块若件件式干都都的个集集特单中中点独装装结的在在合模一一起块个个来，机机。如箱箱C内内PU，， 具 模 具有有块结结、构构I/紧紧O模凑凑块、、、体体电积积源小小模、、块价价（格格有低低的等等含特特在点点C。。PU模块中）以及各种功能 模块。 模块式PLC 将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU 模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能 模块。
而其余80%的故障属于PLC的外部故障。PLC生产厂家都致力于 研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系 统的可靠性。
CH3 可编程控制器基础
五、可编程控制器的发展
编程语言多样化 在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越 丰富，功能也不断提高。
除了大多数PLC使用的梯形图、语句表语言外，为了适应 各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面 向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言 （BASIC、C语言等）等。多种编程语言并存、互补与发展 是PLC进步的一种趋势。
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
CH3 可编程控制器基础
存储器单元
PLC的存储器单元分成两个部分：
• 系统程序存储器；用于存放PLC生产厂家编写的系统程序，系 统程序在出厂时已经被固化在PROM或EPROM中。
• 用户程序存储器。可分为程序存储区和数据存储区，程序存 储器用于存放用户编写的控制程序，数据存储区存放的是程 序执行过程中所需要的或者所产生的中间数据。
CH3 可编程控制器基础
二、可编程控制器的产生
1969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工 业现场。
CH3 可编程控制器基础
三、 可编程控制器的特点
无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 通用性强，控制程序可变，使用方便 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 编程简单，容易掌握 系统的设计、安装、调试工作量少 维修工作量小，维护方便 体积小，能耗低.
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
CH3 可编程控制器基础
外部设备
PLC的外部设备种类很多，可以概括为以下四类：
• 编程设备；除了用于编程，还可对系统作一些设定，以确定PLC 的工作方式。
• 监控设备；将现场数据动态实时显示出来，以便操作人员随时 掌握系统运行的情况。
• 存储设备；用于保存用户数据，避免程序丢失。 • 输入输出设备。用于接受信号和输出信号的专用设备，例如条
紧凑式PLC 还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。
CH3 可编程控制器基础
六、可编程控制器的类型
按功能分
低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本 功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通 信等功能。
中档PLC 具有低档PLC功能外，增加模拟量输入/输出、算术运算、数 据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些 还增设中断、PID控制等功能。
通用叫法 中文名称为可编程控制器； 英文名称为Programmable Logic Controller，简称PLC。
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一、可编程控制器的定义
1987年，国际电工委员会（IEC）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”。
CH3 可编程控制器基础
六、可编程控制器的类型
按I/O点数分 小型PLC I/O点数为256点以下的为小型PLC （其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC） 中型PLC I/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC 大型PLC I/O点数为2048以上的为大型PLC （其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）
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二、可编程控制器的产生
因为继电器逻辑电路配线复杂
CH3 可编程控制器基础
二、可编程控制器的产生
背景：
1968年美国通用汽车公司（GM）， 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继电 器控制系统及接线，以降低成本， 缩短周期。
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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四、可编程控制器的应用领域
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五、可编程控制器的发展
高性能、高速度、大容量发展 为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更 大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左 右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。 在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大 存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。
CH3 可编程控制器基础
3.2 可编程控制器的组成
返回
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中央处理单元（CPU）
中央处理单元是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； • 诊断电源故障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； • 读取用户程序指令，解释执行用户程序，完成逻辑运算、数
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3.1 可编程序控制器概述
一、可编程控制器的定义 二、可编程控制器的产生 三、可编程控制器的特点 四、可编程控制器的应用 五、可编程控制器的发展 六、可编程控制器的类型
CH3 可编程控制器基础
一、可编程控制器的定义
什么是PLC？
是一种工业控制装置
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，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的 新型工业控制装置。
CH3 可编程控制器基础
五、可编程控制器的发展
向小型化和大型化两个方向发展
小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活， 为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小 配置的I/O点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要。
大型化是指大中型PLC 向大容量、智能化和网络化发展，使之能 与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的 自动控制。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位 微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。
CH3 可编程控制器基础
输入输出单元
• PLC的输入、输出单元也叫I/O单元，对于模块式的PLC来说，I/O单元 以模块形式出现，所以又称为I/O模块。 I/O单元是PLC与工业现场的 接口，现场信号与PLC之间的联系通过I/O单元实现。
• 工业现场的输入和输出信号包括数字量和模拟量两类，因此I/O单元 也有数字I/O和模拟I/O两种，前者又称为DI/DO，后者又称为AI/AO。 PLC的输入、输出单元还应包括一些功能模块，所谓功能模块就是一 些智能化了的输入和输出模块。
CH3 可编程控制器基础
五、可编程控制器的发展
大力开发智能模块，加强联网与通信能力 为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模块，如高 速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模 块等。 PLC的联网与通信有两类：① PLC之间联网通信，各PLC生产厂 家都有自己的专有联网手段；② PLC与计算机之间的联网通信。 为了加强联网与和通信能力，PLC生产厂家也在协商制订通用的 通信标准，以构成更大的网络系统。
码读入器、打印机等。
返回
CH3 可编程控制器基础
3.3 PLC的基本原理
一、工作方式——周期循环扫描 二、工作过程——自诊断、输入采样、程序扫描、
输出刷新几个外阶段。 三、扫描周期
T =自检时间+读入一点时间×输入点数+程序步 数×运算速度+输出一点时间×输出点数。
CH3 可编程控制器基础
PLC的等效电路如下图所示：
CH3 可编程控制器基础
五、可编程控制器的发展
增强外部故障的检测与处理能力 据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接 口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。
前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、 硬件实现检测、处理。