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1、PLC概述组成基本工作原理2一、可编程控制器概述一、可编程控制器概述一、可编程控制器概述一、可编程控制器概述 可编程控制器（可编程控制器（Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller简称简称PLCPLC），是在继电器控制和计算机技术的基础上，逐渐发展起），是在继电器控制和计算机技术的基础上，逐渐发展起采的以微处理器为核心，集微电子技术，自动化技术，计算机技术，通信技术为一体，以工业自动化控制为目采的以微处理器为核心，集微电子技术，自动化技术，计算机技术，通信技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型高可靠性工业自动化控制装置
2、标的新型高可靠性工业自动化控制装置 。其控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于。其控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展、通用性强。扩展、通用性强。PLCPLC以其优异的性能，低廉的价格和高可靠性等优点，在机械制造、冶金、矿山、化工、煤以其优异的性能，低廉的价格和高可靠性等优点，在机械制造、冶金、矿山、化工、煤炭、汽车、纺织、食品等诸多行业的自动控制系统中得到广泛应用。正在迅速改变工业自动控制的面貌和进程。炭、汽车、纺织、食品等诸多行业的自动控制系统中得到广泛应用。正在迅速改变工业自动控制的面貌和进程。与机器人技术、与机器人技术、CAD/CAMCAD/C
3、AM技术并称为现代工业生产自动化的三大支柱。技术并称为现代工业生产自动化的三大支柱。3一、可编程控制器概述一、可编程控制器概述一、可编程控制器概述一、可编程控制器概述 本本章章主主要要介介绍绍可可编编程程控控制制器器的的定定义义、可可编编程程控控制制器器产产生生的的背背景景、可可编编程程控控制制器器的的特特点点、可可编编程程控控制制器器的的应应用用领领域域、主主要要类类型型、发发展展趋趋势势与与概概况况，介介绍绍了了PLCPLC的的基基本本原原理理、FXFX系系列列PLCPLC型型号号命命名名、PLCPLC的的组组成成。FXFX系系列列PLCPLC内内部部各各类类软软元件资源，如输入继电器、输
4、出继电器、定时器、计数器、辅助继电器等。元件资源，如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、辅助继电器等。4v什么是什么是PLCPLC？1.1.可编程控制器的定义可编程控制器的定义是一种工业控制装置是一种工业控制装置是是在在电电器器控控制制技技术术和和计计算算机机技技术术的的基基础础上上开开发发出出来来的的，并并逐逐渐渐发发展展成成为为以以微微处处理理器器为为核核心心，将将自自动动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。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。v通用叫法通用叫法中文名称为可编程控制器；中文名称为可编程控制器；英文名称为英文名称为Programma
5、ble Logic ControllerProgrammable Logic Controller，简称，简称PLCPLC。一、一、一、一、可编程控制器概述可编程控制器概述可编程控制器概述可编程控制器概述 51.1.可编程控制器的定义可编程控制器的定义v19871987年，国际电工委员会（年，国际电工委员会（IECIEC）定义：）定义：“可可编编程程控控制制器器是是一一种种数数字字运运算算操操作作的的电电子子系系统统，专专为为在在工工业业环环境境下下应应用用而而设设计计。它它采采用用可可编编程程序序的的存存储储器器，用用来来在在其其内内部部存存储储执执行行逻逻辑辑运运算算、顺顺序序控控制制、定
6、定时时、计计数数和和算算术术运运算算等等操操作作的的指指令令，并并通通过过数数字字式式和和模模拟拟式式的的输输入入和和输输出出，控控制制各各种种类类型型的的机机械械或或生生产产过过程程。可可编编程程控控制制器器与与其其有有关关外外围围设设备备，都都应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”。62.2.可编程控制器的产生可编程控制器的产生v因为继电器逻辑电路配线复杂因为继电器逻辑电路配线复杂72.2.可编程控制器的产生可编程控制器的产生v背景：背景：19681968年年美美国国通通用用汽汽车车公公司司（GMGM），为为了了适
7、适应应汽汽车车型型号号的的不不断断更更新新，生生产产工工艺艺不不断断变变化化的的需需要要，实实现现小小批批量量、多多品品种种生生产产，希希望望能能有有一一种种新新型型工工业业控控制制器器，它它能能做做到到尽尽可可能能减减少少重重新新设设计计和和更更换换继继电电器器控控制系统与接线，以降低成本，缩短周期。制系统与接线，以降低成本，缩短周期。8v19681968年，年，GMGM公司提出十项设计标准：公司提出十项设计标准：编程简单，可在现场修改程序；编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；体
8、积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可将数据直接送入计算机；可直接使用可直接使用115V115V交流输入电压；交流输入电压；输出采用输出采用115V115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便通用性强，扩展方便;能存储程序，存储器容量可以扩展到能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB4KB。2.2.可编程控制器的产生可编程控制器的产生9v19691969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。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
9、场。103.3.可编程控制器的特点可编程控制器的特点无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强具有较强的抗干扰能力，能在恶劣的环境中可靠地工作，平均无故障时间高，故障恢复时间短。（）所有的接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与内部电路之间电气上隔离。（）各输入端均采用滤波器，其滤波时间常数一般为。（）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（）采用性能优良的开关电源。（）对采用的器件进行严格的筛选。（）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，立即采用有效措施，以防止故障扩大。（）简化编程语言，对信息进行保护和恢复，设置警戒时钟。对程序和动态数据进
10、行电池后备11丰富的接口模块，硬件配套齐全，适应性强丰富的接口模块，硬件配套齐全，适应性强 具有针对不同的工业现场信号，如交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的模块与工业现场的器件或设备，如按钮、行程开关、接近开关、传感器与变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通信联网的接口模块等等。12采用模块化结构硬件配套齐全使用方便适应性强采用模块化结构硬件配套齐全使用方便适应性强为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型以外，绝大多数均采用标准化、系列化、模块化结构。的各个部件，包括、
11、电源、等均采用模块化设计，由机架与电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合且扩充方便、组合灵活，用户可根据需要灵活方便的象搭积木一样进行系统配置。就象组装一台电脑一样简单。13编程方法简单易学编程方法简单易学，的编程大多采用类似于继电器控制线路形式的梯形图编程，形象直观，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。一般只需要五六天的训练课程即能学会编程和使用。现在许多还提供功能很强的其他编程手段，以满足各种不同的需要。另外，当生产流程改变时，可以现场改变程序，使用非常方便、灵活。145、系统的设计、安装调试工作量少，调试简单、系统的
12、设计、安装调试工作量少，调试简单 PLC的接线极其方便，只需将产生输入信号的设备（如按钮、开关等）与PLC的输入端子连接，将接收输出信号的被控设备（如接触器、电磁阀等）与PLC的输出端子连接，仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。PLC的用户程序可在实验室模拟调试，输入信号用开关来模拟，输出信号可以观察PLC的发光二极管。调试后再将PLC在现场安装通调。调试工作量要比继电器控制系统少得多。PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。一旦发生故障，可以通过PLC机上各种发光二极管的亮灭状态迅速查明原因，排除故障156维护方便，维修工作量小维护方便，维修工作量小故障率低，有完善的自诊断
13、能力。不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与相应的端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，可以迅速的查明故障，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。167体积小、重量轻、速度快，能耗低体积小、重量轻、速度快，能耗低由于是专为工业控制而设计的专用计算机，其结构紧密、坚固、小巧、抗干扰能力强，易于装入机械设备内部，因而成为“机电一体化”较理想的控制设备，广泛用于数控、机器人、过程流程控制等领域。是“机电一体化”特有的产品。而且采用软件控制，其控制速度取决于内
14、部运行速度和扫描周期（一般小于），比继电器的动作快得多。173.3.可编程控制器的特点可编程控制器的特点v无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 v通用性强，控制程序可变，使用方便通用性强，控制程序可变，使用方便v硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强v编程简单，容易掌握编程简单，容易掌握 v系统的设计、安装、调试工作量少系统的设计、安装、调试工作量少v维修工作量小，维护方便维修工作量小，维护方便v体积小，重量轻、速度快、能耗低体积小，重量轻、速度快、能耗低.18PLCPLC的发展历程的发展历程的发展历程的发展历程诞生于20世
15、纪60年代末:MODICON084是世界上第一种投入生产的PLC。崛起于20世纪70年代：首先在汽车流水线上大量应用。成熟于20世纪80年代：全面采用微电子处理器技术，得到大量推广应用，年销售始终以高于20%的增长率上升，奠定了其在工业控制中不可动摇的地位。突破于20世纪90年代：从传统的单机向多CPU和分布式与远程控制系统发展；编程语言和应用多样化。19我国技术的应用与发展始于年，近年来引进了一些国外的产品，主要有：美国的系列、系列；德国西门子公司的系列；日本三菱公司的X系列、系列、系列与松下、欧姆龙等PLC。已自行开发出国产化产品，如，等系列可编程序控制器，得到用户好评，取得了良好的经济效
16、益204.4.可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域PLC的应用范围极其广阔，经过30多年的发展，目前PLC已经广泛应用于冶金、石油、化工、建材、电力、矿山、机械制造、汽车、交通运输、轻纺、环保等各行各业。几乎可以说，凡是有控制系统存在的地方就有PLC概括起来，PLC的应用主要有以下5个方面。214.4.可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域221开关量控制开关量控制 这是PLC最基本的应用领域，可用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例，如机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的机床电气控制、起重
17、机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机的控制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器（电视机、冰箱、洗衣机等）自动装配线的控控制、注塑机的控制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器（电视机、冰箱、洗衣机等）自动装配线的控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等。制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等。232模拟量控制模拟量控制 目前，很多PLC都具有模拟量处理功能，通过模拟量I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，而且编程和使用都很方便。大、中型的PLC还具有PID闭环控制功能，运用PID子程序或使用专用的智能PID模块，可以实现对模拟量的闭环过程控制。随着PL
18、C规模的扩大，控制的回路已从几个增加到几十个甚至上百个，可以组成较复杂的闭环控制系统。PLC的模拟量控制功能已广泛应用于工业生产各个行业，例如自动焊机自动焊机控制、锅炉锅炉运行控制、连轧机连轧机的速度和位置控制等都是典型的闭环过程控制的应用场合。243运动控制运动控制 运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制，早期PLC通过开关量I/O模块与位置传感器和执行机构的连接来实现这一功能，现在一般都使用专用的运动控制模块来完成。目前，PLC的运动控制功能广泛应用在金属切削机床金属切削机床、电梯、机器人等电梯、机器人等各种机械设备上，典型的如PLC和计算机数控装置（CNC）组合成一
19、体，构成先进的数控机床数控机床。25 4数据处理数据处理 现代PLC都具有不同程度的数据处理功能，能够完成数学运算（函数运算、矩阵运算、逻辑运算）、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作，对数据进行采集、分析和处理。数据处理通常用在大、中型控制系统中，如柔性制造系统、机器人的控制系统等。26 5通信联网通信联网 通信联网是指PLC与PLC之间、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RS232或RS422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。
20、274.4.可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域284.4.可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域294.4.可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域304.4.可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域314.4.可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域324.4.可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域334.4.可编程控制器的应用领域可编程控制
21、器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域344.4.可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域354.4.可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域365.5.可编程控制器的发展可编程控制器的发展可编程控制器的发展可编程控制器的发展v1 1）、高性能、高速度、大容量发展）、高性能、高速度、大容量发展为为了了提提高高PLCPLC的的处处理理能能力力，要要求求PLCPLC具具有有更更好好的的响响应应速速度度和和更更大大的的存存储储容容量量。目目前前，有有的的PLCPLC的的扫扫描描速度可达速
22、度可达0.1ms/k0.1ms/k步左右。步左右。PLCPLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在在存存储储容容量量方方面面，有有的的PLCPLC最最高高可可达达几几十十兆兆字字节节。为为了了扩扩大大存存储储容容量量，有有的的公公司司已已使使用用了了磁磁泡泡存存储储器或硬盘。器或硬盘。37v2 2）、向小型化和大型化两个方向发展）、向小型化和大型化两个方向发展小小型型PLCPLC由由整整体体结结构构向向小小型型模模块块化化结结构构发发展展，使使配配置置更更加加灵灵活活，为为了了市市场场需需要要已已开开发发了了各各种种简简易易、经济的超小型微型经济的超小
23、型微型PLCPLC，最小配置的，最小配置的I/OI/O点数为点数为8 81616点，以适应单机与小型自动控制的需要。点，以适应单机与小型自动控制的需要。大大型型化化是是指指大大中中型型PLC PLC 向向大大容容量量、智智能能化化和和网网络络化化发发展展，使使之之能能与与计计算算机机组组成成集集成成控控制制系系统统，对对大大规规模模、复复杂杂系系统统进进行行综综合合性性的的自自动动控控制制。现现已已有有I/OI/O点点数数达达1433614336点点的的超超大大型型PLCPLC，其其使使用用3232位位微微处处理器，多理器，多CPUCPU并行工作和大容量存储器，功能强。并行工作和大容量存储器，
24、功能强。5.5.可编程控制器的发展可编程控制器的发展可编程控制器的发展可编程控制器的发展38v3 3）、大力开发智能模块，加强联网与通信能力）、大力开发智能模块，加强联网与通信能力为为满满足足各各种种控控制制系系统统的的要要求求，不不断断开开发发出出许许多多功功能能模模块块，如如高高速速计计数数模模块块、温温度度控控制制模模块块、远远程程I/OI/O模块、通信和人机接口模块等。模块、通信和人机接口模块等。PLCPLC的的联联网网与与通通信信有有两两类类：PLCPLC之之间间联联网网通通信信，各各PLCPLC生生产产厂厂家家都都有有自自己己的的专专有有联联网网手手段段；PLCPLC与计算机之间的
25、联网通信。与计算机之间的联网通信。为了加强联网与和通信能力，为了加强联网与和通信能力，PLCPLC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。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。5.5.可编程控制器的发展可编程控制器的发展可编程控制器的发展可编程控制器的发展39v4)4)、增强外部故障的检测与处理能力、增强外部故障的检测与处理能力据据统统计计资资料料表表明明：在在PLCPLC控控制制系系统统的的故故障障中中，CPUCPU占占5%5%，I/OI/O接接口口占占15%15%，输输入入设设备备占占45%45%，输输出出设设备备占占30%30%，线路占，线路占5%5
26、%。前二项共前二项共20%20%故障属于故障属于PLCPLC的内部故障，它可通过的内部故障，它可通过PLCPLC本身的软、硬件实现检测、处理。本身的软、硬件实现检测、处理。而而其其余余80%80%的的故故障障属属于于PLCPLC的的外外部部故故障障。PLCPLC生生产产厂厂家家都都致致力力于于研研制制、发发展展用用于于检检测测外外部部故故障障的的专专用用智智能模块，进一步提高系统的可靠性。能模块，进一步提高系统的可靠性。5.5.可编程控制器的发展可编程控制器的发展可编程控制器的发展可编程控制器的发展40v5)5)、编程语言多样化、编程语言多样化在在PLCPLC系统结构不断发展的同时，系统结构不
27、断发展的同时，PLCPLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除除了了大大多多数数PLCPLC使使用用的的梯梯形形图图、语语句句表表（指指令令）语语言言外外，为为了了适适应应各各种种控控制制要要求求，出出现现了了面面向向顺顺序序控控制制的的步步进进编编程程（顺顺序序功功能能图图）语语言言、面面向向过过程程控控制制的的流流程程图图（SFCSFC图图）、结结构构文文本本等等与与计计算算机机兼兼容容的的高级语言（高级语言（BASICBASIC、C C语言等）等。多种编程语言并存、互补与发展是语言等）等。多种编程语言并存、互补与发展是PLCPLC进步的一种趋
28、势。进步的一种趋势。5 5。可编程控制器的发展。可编程控制器的发展。可编程控制器的发展。可编程控制器的发展41 目前在美国、日本、德国和英国等世界先进工业国家，PLC成为工业自动控制的标准设备，它的应用几乎覆盖了机械、冶金、矿山、石油化工、轻工、交通运输等所有工业行业机械、冶金、矿山、石油化工、轻工、交通运输等所有工业行业，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制设备，并已跃居现代工业自动化三大支柱自动化三大支柱（PLC、机器人、机器人、CAD/CAM）的首位。应用PLC技术是当今世界潮流，必将对生产、科研和社会生活等诸多领域产生巨大而深远的影响。42v1 1）、按）、按I/OI/O点数分点
29、数分小型小型PLC I/OPLC I/O点数为点数为256256点以下的为小型点以下的为小型PLCPLC （其中（其中I/OI/O点数小于点数小于6464点的为超小型或微型点的为超小型或微型PLCPLC）中型中型PLC I/OPLC I/O点数为点数为256256点以上、点以上、20482048点以下的为中型点以下的为中型PLCPLC大型大型PLC I/OPLC I/O点数为点数为20482048以上的为大型以上的为大型PLCPLC （其中（其中I/OI/O点数超过点数超过81928192点的为超大型点的为超大型PLCPLC）6.6.可编程控制器的类型可编程控制器的类型可编程控制器的类型可编程
30、控制器的类型43v2 2、）按结构形式分、）按结构形式分整整体体式式PLC PLC 将将电电源源、CPUCPU、I/OI/O接接口口等等部部件件都都集集中中装装在在一一个个机机箱箱内内，具具有有结结构构紧紧凑凑、体体积积小小、价价格低等特点。格低等特点。6.6.可编程控制器的类型可编程控制器的类型可编程控制器的类型可编程控制器的类型446.可编程控制器的类型可编程控制器的类型模模块块式式PLC PLC 将将PLCPLC各各组组成成部部分分分分别别作作成成若若干干个个单单独独的的模模块块，如如CPUCPU模模块块、I/OI/O模模块块、电电源源模模块（有的含在块（有的含在CPUCPU模块中）以与
31、各种功能模块。模块中）以与各种功能模块。456.可编程控制器的类型可编程控制器的类型紧凑式紧凑式PLC PLC 还有一些还有一些PLCPLC将整体式和模块式的特点结合起来。将整体式和模块式的特点结合起来。46v3 3、）按功能分、）按功能分低低档档PLC PLC 具具有有逻逻辑辑运运算算、定定时时、计计数数、移移位位以以与与自自诊诊断断、监监控控等等基基本本功功能能，还还可可有有少少量量模模拟拟量量输输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。中中档档PLC PLC 具具有有低低档档PLCPLC功功能能外外，增增加加模模拟拟量量输输入入/输输出
32、出、算算术术运运算算、数数据据传传送送和和比比较较、数数制制转转换换、远程远程I/OI/O、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PIDPID控制等功能。控制等功能。高高档档PLC PLC 具具有有中中档档机机功功能能外外，增增加加带带符符号号算算术术运运算算、矩矩阵阵运运算算、位位逻逻辑辑运运算算、平平方方根根运运算算与与其其它它特殊功能函数运算、制表与表格传送等。高档特殊功能函数运算、制表与表格传送等。高档PLCPLC机具有更强的通信联网功能。机具有更强的通信联网功能。6.6.可编程控制器的类型可编程控制器的类型可编程控制器的类型可编程控制器的类型
33、47特殊品种特殊品种输出形式输出形式单元类型单元类型I/O总点数总点数系列序号系列序号DDCDDC电源电源A1ACA1AC电源电源HH大电流输出扩展模块大电流输出扩展模块VV立式端子排的扩展模块立式端子排的扩展模块CC接插口输入输出方式接插口输入输出方式FF输入滤波器输入滤波器1ms 1ms 扩展模块扩展模块LTTLLTTL输入扩展模块输入扩展模块SS独立端子（无公共端）扩展模块独立端子（无公共端）扩展模块RR继电器输出继电器输出TT晶体管输出晶体管输出SS晶闸管输出晶闸管输出M基本单元基本单元E输入输出混合扩展单元与扩展输入输出混合扩展单元与扩展模块模块EX输入专用扩展模块输入专用扩展模块E
34、Y输出专用扩展模块输出专用扩展模块16256点点0、2、ON、2C、2Nv型号的命名方式型号的命名方式7 7 7 7、PLCPLCPLCPLC的型号与意义的型号与意义的型号与意义的型号与意义48型号与意义型号与意义vv型号变化型号变化型号变化型号变化DS24VDCDS24VDC，世界型，世界型ESES世界型（晶体管型为漏输出）世界型（晶体管型为漏输出）ESSESS世界型（晶体管型为源输出）世界型（晶体管型为源输出）v输出形式输出形式RR继电器输出继电器输出TT晶体管输出晶体管输出SS晶闸管输出晶闸管输出49vvI/OI/O点数：点数：点数：点数：16256点点vv单元类型单元类型单元类型单元类
35、型 MM表示基本单元表示基本单元 EE表示扩展单元与扩展模块表示扩展单元与扩展模块 EXEX扩展输入单元扩展输入单元 EYEY扩展输出单元扩展输出单元50FX2N系列系列PLC基本单元基本单元51 三菱公司的FX0、FX0S、FX0N 和FX2N等系列实现了微型化和多品种化，可以满足不同用户的需要F1系列和FX2系列早已属于淘汰产品三菱电机现在的FX系列产品样本中仅有FX1S、FX1N、FX2N 和FX2NC这4个子系列，与过去的产品相比，在性能价格比上又有明显的提高。FX2N 和FX2NC最多可以扩展256个I/O点，并且有很强的网络通信功能，能够满足大多数要求较高的系统的需要，FX系列是国
36、内使用最广泛的PLC系列产品之一，本模块以FX2N系列作为主要讲授对象。52硬件软件+二、PLC的基本结构PLC的组成 由硬件系统和软件系统组成了一个完整的PLC系统它们相辅相成，缺一不可。没有软件的PLC系统称为裸机系统，不起任何作用，犹如无米之锅。反之，如果没有硬件系统，软件系统也失去了基本的外部条件，程序根本无法运行53（一）、（一）、（一）、（一）、PLCPLC的硬件结构和各部分的作用的硬件结构和各部分的作用的硬件结构和各部分的作用的硬件结构和各部分的作用1.中央处理器中央处理器(CPU)2.存储器存储器3.输入输入/输出单元输出单元4.通信接口通信接口5.智能接口模块智能接口模块6.
37、编程设备编程设备7.电源电源8.其他外部设备其他外部设备54PLCPLC硬件系统组成硬件系统组成外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器110V/220V市电PLC基本单元基本单元PLC系统结构示意图系统结构示意图55中央处理单元输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系 统 总 线通信接口1.PLC的硬件系统56v1 1、微处理器（、微处理器（CPUCPU）：）：PLCPLC的核心部件
38、，的核心部件，起着总指挥的作用，是起着总指挥的作用，是PLC的运算和控制中心。的运算和控制中心。接收并存储用户程序和数据；接收并存储用户程序和数据；诊断电源、诊断电源、PLCPLC工作状态与编程的语法错误；工作状态与编程的语法错误；接收输入信号，送入数据寄存器并保存；接收输入信号，送入数据寄存器并保存；运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户 程序的各种操作；程序的各种操作；将用户程序的执行结果送至输出端。将用户程序的执行结果送至输出端。PLCPLC硬件系统组成硬件系统组成57v2 2、存储器、存储器v系统存储器系统存储器RAM/ROM系统程序存
39、储器系统程序存储器+系统数据存储器。系统数据存储器。是具有记忆功能的半导体电路，用是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息。来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息。存放系统工作程序（监控程序）；存放系统工作程序（监控程序）；存放模块化应用功能子程序；存放模块化应用功能子程序；存放命令解释程序；存放命令解释程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放存储系统参数。存放存储系统参数。PLCPLC硬件系统组成硬件系统组成58v用户存储器用户存储器RAM/EPROM/EEPROM存放用户工作程序；存放用户工作程序；存放工作数据。
40、存放工作数据。3 3、输入接口、输入接口。这是。这是PLC与被控设备相连接的接口电路。与被控设备相连接的接口电路。用户设备需输入用户设备需输入PLC的各种控制信号，如限位开的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以与其它一些传感器输出的开关量或模拟量关、操作按钮、选择开关、行程开关以与其它一些传感器输出的开关量或模拟量(要通过模数变换进入机内要通过模数变换进入机内)等，通过输入电路将这些信号转换成中央处理单元能够接收和处理的信号。等，通过输入电路将这些信号转换成中央处理单元能够接收和处理的信号。PLCPLC硬件系统组成硬件系统组成59v输入单元输入单元带光电隔离电路带光电隔离电
41、路多种辅助电源类型：多种辅助电源类型：ACAC电源电源DC24VDC24V输入输入 DCDC电源电源DC24VDC24V输入输入 DCDC电源电源DC12VDC12V输入输入接收开关量与数字量信号（数字量输入单元）；接收开关量与数字量信号（数字量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收传感器输出信号。接收传感器输出信号。60直流输入接口电路示意图内部电路输入LED IN IN COM61交流输入接口电路示意图内部电路输入LED IN IN COM624、输出接口电路：、输出接
42、口电路：带光电隔离器与滤波器，带光电隔离器与滤波器，将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电机、指示灯等被控设备的执行元件。为保证安全，输出电路需要采取电气隔离措施驱动电磁阀、接触器、电机、指示灯等被控设备的执行元件。为保证安全，输出电路需要采取电气隔离措施 输出电路可分为继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种形式。输出电路可分为继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种形式。驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动非频繁动作的交驱动非频繁动作的交/直流负载（继
43、电器输出单元）；直流负载（继电器输出单元）；驱动频繁动作的交驱动频繁动作的交/直流负载（晶闸管输出单元）。直流负载（晶闸管输出单元）。63继电器输出接口电路示意图内部电路输出LED OUT OUT COMLL64晶体管输出接口电路示意图L+OUT OUT COMLL输出LED内部电路65双向晶闸管输出接口电路示意图输出LED OUT OUT COMLL内部电路665、输输入入/输输出出（I/O）扩扩展展接接口口 中中小小型型的的PLC输输入入输输出出接接口口都都是是与与中中央央处处理理单单元元CPU制制造造在在一一起起的的，为为了了满满足足被被控控设设备备输输入入输输出出点点数数较较多多的的要
44、要求求，常常需需要要扩扩展展数数字字量量输输入入输输出出模模块块；为为了了满满足足模模拟拟量量控控制制的的需需要要，常常需需要要扩扩展展模模拟量输入输出模块，如拟量输入输出模块，如A/D、D/A转换模块等；转换模块等；I/O扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。67vI/OI/O扩展接口扩展接口采用并行通讯方式采用并行通讯方式扩展扩展I/OI/O模块；模块；扩展位置控制模块（如扩展位置控制模块（如F2-30GMF2-30GM）；）；扩展通讯模块（如扩展通讯模块（如FX-232AWFX-232AW等）；等）；扩展模拟量控制模块（如扩展模拟量控制模块（如F
45、X-2DAFX-2DA、FX-4ADFX-4AD等）。等）。68I/O扩展接口的连接69中央处理单元输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系 统 总 线通信接口 6 6、通通信信接接口口 用用于于PLCPLC与与计计算算机机、PLCPLC、变变频频器器、触触摸摸屏屏等等智智能能设设备备之之间间的的连连接接，以以实实现现PLCPLC与与智智能能设设备备之之间间的的数数据据传传送送和和通信。通信。PLC的硬件系统70v通讯与编程接口通讯与编程接口采用采用RS-485RS-485或或RS-422RS-422串行总线串行总线连接专用编程器（连接专用编程器（FX-20PFX-20P、FX-10P
46、FX-10P）；）；连接个人电脑（连接个人电脑（PCPC），实现编程与在线监控；），实现编程与在线监控；连接工控机，实现编程与在线监控；连接工控机，实现编程与在线监控；连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯；连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯；连接打印机等计算机外设。连接打印机等计算机外设。PLCPLC硬件系统组成硬件系统组成71通信接口的连接72输入输出接口I/O扩展接口中央处理单元编程器接口电源编程器系 统 总 线通信接口7 7、编程接口、编程接口用于将编程器与用于将编程器与PLCPLC进行连接，以实现进行连接，以实现编程器对编程器对PLCPLC的操作。的操作。73中央处理单元
47、输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系 统 总 线通信接口8 8、编程器用作用户程序的编制、编辑、调试和、编程器用作用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘去调用和显示监视，还可以通过其键盘去调用和显示PLCPLC的一的一些内部状态和系统参数，它经过编程器接口与些内部状态和系统参数，它经过编程器接口与中央处理器单元联系，完成人机对话操作。中央处理器单元联系，完成人机对话操作。PLC的硬件系统74PLC手持编程器液晶显示窗工作方式开关指令键数字键编辑键通信电缆75计算机编程软件通过串行通讯口使计算机与计算机编程软件通过串行通讯口使计算机与PLC连接连接用计算机编写、修改程序，
48、监控用计算机编写、修改程序，监控PLC的运行的运行76.PLC的硬件系统中央处理单元输入输出接口编程器接口I/O扩展接口电源编程器系 统 总 线通信接口9、电电源源 电电源源部部件件将将220V的的交交流流电电源源转转换换成成供供PLC的的中中央央处处理理器器、存存储储器器等等电电子子电电路路工工作作所所需需要要的的直直流流电电源源，同同时时还还向向各各种种扩扩展展模模块块提提供供24V直直流流电电源源。由由输输入入滤滤波波、整整流流滤滤波波、开开关关电电源源先先行行稳稳压压等等几几部部分分组成。组成。77（二）（二）（二）（二）.PLC.PLC.PLC.PLC的软件组成的软件组成的软件组成的
49、软件组成 系统管理程序系统管理程序 用户指令解释程序用户指令解释程序 标准化模块程序标准化模块程序 开关量逻辑控制程序开关量逻辑控制程序 模拟量运算控制程序模拟量运算控制程序 闭环控制程序闭环控制程序 工作站初始化程序工作站初始化程序 2 2）用户程序）用户程序 PLC由硬件系统组成，由软件系统支持，硬件和软件共同构成了由硬件系统组成，由软件系统支持，硬件和软件共同构成了PLC系统。系统。PLC的软件系统可分的软件系统可分为：为：1）系统程序）系统程序78系统管理程序系统管理程序 系统管理程序主要功能是运行时序分配管理、存储空间分配管理和系统自检等系统管理程序主要功能是运行时序分配管理、存储空
50、间分配管理和系统自检等。用户指令解释程序用户指令解释程序 用户指令解释程序将用户编制的应用程序翻译成机器指令供用户指令解释程序将用户编制的应用程序翻译成机器指令供CPU执行。执行。供系统调用的标准程序模块供系统调用的标准程序模块 标准程序模块具有独立的功能，使系统只需调用输入、输出、特殊运算等程序模块即可完标准程序模块具有独立的功能，使系统只需调用输入、输出、特殊运算等程序模块即可完成相应的具体工作成相应的具体工作。79系统程序可分为管理程序、编译程序、标准程序模块和系统调用三部分。管理程序是系统程序中最重要的部分。PLC的运行都由它控制，主要对PLC的输入、输出、运算等操作运行，进行时间上先