1、v2.1 可編程控制器的基本組成v2.2 可編程控制器的基本工作原理v2.3 可編程控制器的分類v2.4 可編程控制器的系統配置v可編程控制器的基本組成可以劃分為兩大部分，即硬件系統和軟件系統。v2.1.1 可編程控制器的硬件系統v2.1.2 可編程控制器的軟件系統v世界各國生產的可編程控制器外觀各異，但作為工業控制計算機，其硬件系統都大體相同，主要由中央處理器中央處理器模塊模塊、存儲器模塊、輸入輸出模塊、編程器存儲器模塊、輸入輸出模塊、編程器和電源電源等幾部分構成。v點擊觀看 PLC的硬件系統結構圖硬件系統結構圖v點擊觀看PLC的各個組成部分：v中央處理器模塊中央處理器模塊v存儲器模塊存儲器

2、模塊v輸入輸出模塊輸入輸出模塊v編程器編程器v電源電源工作指示燈工作指示燈輸出端子輸出端子輸入端子輸入端子I/O狀態指示燈狀態指示燈CPU功能v 接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數據；v 診斷電源、PC內部電路的工作狀態和編程的語法錯誤；v 用掃描的方式接收輸入信號，送入PC的數據寄存器保存起來；vPC進入運行狀態后，根據存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進行解釋和執行，完成用戶程序中規定的各種操作；v將用戶程序的執行結果送至輸出端。中央處理器模塊（CPU）v可編程控制器通常使用以下幾類CPU芯片：v 通用微處理器通用微處理器v 單片微處理器單片微處理器v 位片式微處理器位片式微處理器 v其中

3、小型PLC的CPU多采用單片機或專用CPU，大型PLC的CPU多采用位片式結構，具有高速數據處理能力。存儲器模塊存儲器模塊v根據存儲器在系統中的作用可以把它們分成三類：v 系統程序存儲器:v 用來控制和完成PLC各種功能的程序v 用戶程序存儲器:v 用戶根據工程現場的生產過程和工藝要求編寫的控制程序v存儲器有以下幾種類型：v 隨機存儲器RAM；v 只讀存儲器ROM；v 可擦除可編程序的只讀存儲器EPROM；v 可電擦除的EPROM（EEPROM或E2PROM）。 輸入輸出模塊v 輸入輸出模塊是可編程控制器和工業控制現場各類信號連接的部分。v 由于可編程控制器在工業生產現場工作，對輸入輸出模塊有

4、兩個主要的要求：v 一是要有良好的抗干擾能力要有良好的抗干擾能力，v 二是能滿足工業現場各類信號的匹配要求能滿足工業現場各類信號的匹配要求。v 點擊觀看常見的點擊觀看常見的I/O單元單元v開關量輸入單元 v （1）直流輸入單元 (CLICK HERE)v （2）交流輸入單元 (CLICK HERE)v開關量輸出單元 v （1）晶體管輸出單元(CLICK HERE)v （2）雙向晶閘管輸出單元(CLICK HERE)v （3）繼電器輸出單元(CLICK HERE)， v主要用來編輯程序、調試程序和監控程序的執行，還可以在線測試PC的內部狀態和參數，與PC進行人機對話。v編程器一般有兩類：專用編程

5、器和個人計算機。v專用編程器:v(1)手持編程器：FX-10P-E,FX-20P-Ev(2)圖形編程器v個人計算機：安裝相關編程軟件v可編程控制器使用220V交流電源或24V直流電源，內部配有一個專用開關式穩壓電源，將交流/直流供電電源轉化為PLC內部電路需要的工作電源（5V直流）。 vPLC軟件系統分為系統程序和用戶程序兩大類。軟件系統分為系統程序和用戶程序兩大類。v系統程序含系統的管理程序、用戶指令的解釋程序，另外系統程序含系統的管理程序、用戶指令的解釋程序，另外還包括一些供系統調用的專用標準程序塊等。還包括一些供系統調用的專用標準程序塊等。 v用戶程序是用戶為達到某種控制目的，采用用戶程

6、序是用戶為達到某種控制目的，采用PLC廠家提供廠家提供的編程語言的程序，是一定控制功能的表述。的編程語言的程序，是一定控制功能的表述。v個人計算機程序開發系統的軟件：個人計算機程序開發系統的軟件：v 1、編程軟件、編程軟件 4、實時操作員軟件、實時操作員軟件v 2、文件編制軟件、文件編制軟件 5、仿真軟件、仿真軟件v 3、數據采集和分析軟件、數據采集和分析軟件 6、其他軟件、其他軟件 v繼電器控制系統：繼電器控制系統：v 硬邏輯并行運行的方式硬邏輯并行運行的方式v計算機控制系統：計算機控制系統：v 采用采用等待命令等待命令的工作方式，如鍵盤掃描方的工作方式，如鍵盤掃描方式或式或I/O掃描方式。

7、掃描方式。v可編程控制器控制系統：可編程控制器控制系統：v 循環掃描工作方式循環掃描工作方式，即系統工作任務管理，即系統工作任務管理及應用程序執行都是按循環掃描方式完成的及應用程序執行都是按循環掃描方式完成的 開機開機內部處理內部處理通訊服務通訊服務輸入刷新輸入刷新程序執行程序執行輸出刷新輸出刷新 編程控制器有兩種基本的工作狀態：運行（RUN）狀態與停止（STOP）狀態。 可編程控制器在開機后，完成內部處理、通信處理、輸入刷新、程序執行、輸出刷新五個工作階段，稱為一個掃描周期。完成一次掃描后，又重新執行上述過程，可編程控制器這種周而復始的循環工作方式稱為掃描工作方式。 v PLC接通電源后，在

8、進行循環掃描之前，首先確定自身的完好性，若發現故障，除了故障燈亮之外，還可判斷故障性質：一般性故障，只報警不停機，等待處理；嚴重故障，則停止運行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出聯系。v 確定內部硬件正常后，進行清零或復位處理，清除各元件狀態的隨機性；檢查I/O連接是否正確；啟動監控定時器，執行一段涉及到各種指令和內存單元的程序，然后監控定時器復位，允許掃描用戶程序。vPLC在通信服務階段檢查是否有與編程器和計在通信服務階段檢查是否有與編程器和計算機的通信請求，若有則進行相應處理，如接算機的通信請求，若有則進行相應處理，如接收由編程器送來的程序、命令和各種數據，并收由編程器送來的程序、命令和各種

9、數據，并把要顯示的狀態、數據、出錯信息等發送給編把要顯示的狀態、數據、出錯信息等發送給編程器進行顯示。如果有與計算機等的通信要求，程器進行顯示。如果有與計算機等的通信要求，也在這段時間完成數據的接收和發送任務。也在這段時間完成數據的接收和發送任務。v 可編程控制器處于停止狀態時，只執行以上的可編程控制器處于停止狀態時，只執行以上的操作。可編程控制器處于運行狀態時，還要完操作。可編程控制器處于運行狀態時，還要完成下面三個階段的操作。成下面三個階段的操作。輸入端輸入端輸入電路輸入電路輸入映像寄存輸入映像寄存器器 輸入刷新階段-CPU從輸入電路的輸出端讀出各路狀態，并將其寫入輸入映像寄存器；SB0S

10、B1b.程序執行階段 - CPU從輸入映像寄存器和元 件映像寄存器中讀出各繼電器的狀態，并根據 此狀態執行用戶程序，執行結果再寫入元件映 像寄存器中；c. 緊接著的輸出刷新階段-將輸出映像寄存器的狀態寫入輸出鎖存電路，再經輸出電路傳遞輸出端子，從而控制外接器件動作。X0Y0Y0Y1元件映像寄存元件映像寄存器器讀讀寫寫輸出鎖存器輸出鎖存器輸出電路輸出電路輸出端輸出端KM0KM1讀讀寫寫X0X1Y0Y1 映像寄存器v在在PLC的存儲器中，有一個專門存放輸入輸出信的存儲器中，有一個專門存放輸入輸出信號狀態的區域，稱為輸入映像寄存器和輸出映像號狀態的區域，稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器，可編程控制

11、器梯形圖中別的編程元件也寄存器，可編程控制器梯形圖中別的編程元件也有對應的映像存儲區，它們統稱為元件映像寄存有對應的映像存儲區，它們統稱為元件映像寄存器。器。v 外接的輸入觸點電路接通時，對應的輸入映像外接的輸入觸點電路接通時，對應的輸入映像寄存器為寄存器為“1”，梯形圖中對應的輸入繼電器的常，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點接通，常閉觸點斷開。外接的輸入觸點電開觸點接通，常閉觸點斷開。外接的輸入觸點電路斷開時，對應的輸入映像寄存器為路斷開時，對應的輸入映像寄存器為“0”，梯形，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點斷開，常閉觸圖中對應的輸入繼電器的常開觸點斷開，常閉觸點接通。點接通。 v在輸入

12、處理階段，可編程控制器把所有外部輸入在輸入處理階段，可編程控制器把所有外部輸入電路的接通電路的接通/斷開（斷開（ON/OFF）狀態讀入輸入映像）狀態讀入輸入映像寄存器。寄存器。v 注意：在采樣時刻，輸入映像寄存器中的內容注意：在采樣時刻，輸入映像寄存器中的內容才與輸入信號一致，而其它時間范圍內輸入信號才與輸入信號一致，而其它時間范圍內輸入信號的變化是不會影響輸入映像寄存器中的內容的，的變化是不會影響輸入映像寄存器中的內容的，輸入信號變化了的狀態只能在下一個掃描周期的輸入信號變化了的狀態只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入。輸入處理階段被讀入。因此，如果輸入是脈沖信因此，如果輸入是脈沖信號，

13、則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 v可編程控制器的用戶程序由若干條指令所組成，可編程控制器的用戶程序由若干條指令所組成，指令在存儲器中按步序號順序排列。指令在存儲器中按步序號順序排列。在沒有跳轉在沒有跳轉指令時，指令時，CPUCPU從第一條指令開始，逐條順序地執行從第一條指令開始，逐條順序地執行用戶程序，直到用戶程序結束之處。用戶程序，直到用戶程序結束之處。在執行指令在執行指令時，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器時，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外

14、）的內容隨著程序的執行而變化。除外）的內容隨著程序的執行而變化。v注意：當程序執行過程中因某種干擾使掃描失控注意：當程序執行過程中因某種干擾使掃描失控或進入死循環時，或進入死循環時，WDTWDT會發出超時報警信號，使程會發出超時報警信號，使程序重新開始執行；若由于偶然因素造成超時，而序重新開始執行；若由于偶然因素造成超時，而重新掃描程序不會再遇到重新掃描程序不會再遇到“偶然干擾偶然干擾”，系統便，系統便轉入正常運行；若出現不可恢復的確定性故障，轉入正常運行；若出現不可恢復的確定性故障，則系統會自動停止執行用戶程序，切斷外部負載，則系統會自動停止執行用戶程序，切斷外部負載，發出故障信號，等待處理

15、。發出故障信號，等待處理。v在輸出處理階段，在輸出處理階段，CPU將輸出映像寄存器的將輸出映像寄存器的0/1狀態傳送到輸出鎖存器。梯形圖中某一輸出繼電狀態傳送到輸出鎖存器。梯形圖中某一輸出繼電器的線圈器的線圈“通電通電”時，對應的輸出映像寄存器為時，對應的輸出映像寄存器為“1”狀態（或稱該編程元件為狀態（或稱該編程元件為ON ）。信號經輸）。信號經輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，對應的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負載通電工作。使外部負載通電工作。v可編程控制器在運行工作狀態時，執行

16、一次掃描可編程控制器在運行工作狀態時，執行一次掃描操作所需要的時間稱為掃描周期，其典型值為操作所需要的時間稱為掃描周期，其典型值為1100ms。 v沒有外部設備與可編程控制器連接時該段時間為沒有外部設備與可編程控制器連接時該段時間為0；輸入；輸入/輸出處理的執行時間輸出處理的執行時間1ms。指令執行。指令執行所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和CPU執行指令的速度有很大的關系。當用戶程執行指令的速度有很大的關系。當用戶程序較長時，指令執行時間在掃描周期中占相當大序較長時，指令執行時間在掃描周期中占相當大的比例。的比例。vI/O滯后時間又稱為系統響應時

17、間，是指可編程滯后時間又稱為系統響應時間，是指可編程控制器外部輸入信號發生變化的時刻起至它控控制器外部輸入信號發生變化的時刻起至它控制的有關外部輸出信號發生變化的時刻之間的制的有關外部輸出信號發生變化的時刻之間的間隔。間隔。 v（1）輸入濾波器有時間常數）輸入濾波器有時間常數 v（2）輸出繼電器有機械滯后）輸出繼電器有機械滯后 v（3）PC循環操作時，進行公共處理、循環操作時，進行公共處理、I/O刷新刷新和執行用戶程序等產生掃描周期和執行用戶程序等產生掃描周期 v（4）程序語句的安排，也影響響應時間）程序語句的安排，也影響響應時間v說明說明:輸入信號在第一個掃描周期的輸入采樣階段之后才出現，故

18、在第一個掃輸入信號在第一個掃描周期的輸入采樣階段之后才出現，故在第一個掃描周期內，各映像寄存器的均為描周期內，各映像寄存器的均為“0”狀態，使狀態，使Y0、Y1、Y2輸出端的狀態為輸出端的狀態為OFF（“0”）狀態）狀態Y1Y0X0Y1Y1Y2輸入信號輸入信號X0Y1Y2Y0輸入采樣輸入采樣 程序執行程序執行 輸出處理輸出處理出現信號出現信號第一周期第一周期輸入采樣輸入采樣 程序執行程序執行 輸出處理輸出處理第二周期第二周期v說明說明:在第二個掃描周期的輸入采樣階段，輸入繼電器在第二個掃描周期的輸入采樣階段，輸入繼電器X0的狀態為的狀態為ON（“1”）狀態，程序執行階段，狀態，程序執行階段，Y

19、1、Y2依次接通，故依次接通，故Y1、Y2輸出端的狀態為輸出端的狀態為ON（“1”）狀態。）狀態。輸入采樣輸入采樣 程序執行程序執行 輸出處理輸出處理第三周期第三周期v說明說明:在第三個掃描周期的程序執行階段，由于的接通使接通，可見在第三個掃描周期的程序執行階段，由于的接通使接通，可見從外部輸入觸點接通到驅動的負載接通，程序執行階段，響應延遲達兩個從外部輸入觸點接通到驅動的負載接通，程序執行階段，響應延遲達兩個多掃描周期多掃描周期v按硬件的結構類型分類按硬件的結構類型分類: :v整體式整體式、模塊式模塊式、疊裝式疊裝式。v按按I/OI/O點數的多少分類：點數的多少分類：v小型小型PLCPLC、

20、中型、中型PLCPLC、大型、大型PLCPLC。vFX2N系列可編程控制器型號格式如下： FX2N - 系列名系列名I/O總點數總點數單元功能單元功能特殊品種區別特殊品種區別輸出類型輸出類型R：繼電器輸出：繼電器輸出S：晶體管輸出：晶體管輸出T：晶閘管輸出：晶閘管輸出M：基本單元：基本單元E：輸入輸出混合擴展單元與擴展模塊：輸入輸出混合擴展單元與擴展模塊EX：輸入專用擴展模塊：輸入專用擴展模塊EY：輸出專用擴展模塊：輸出專用擴展模塊v FX2N是是FX系列中功能最強、速度最高的微型可系列中功能最強、速度最高的微型可編程控制器。它的基本指令執行時間高達編程控制器。它的基本指令執行時間高達0.08s，遠遠超過了很多大型可編程控制器。用戶存儲器遠遠超過了很多大型可編程控制器。用戶存儲器容量可擴展到容量可擴展到16K步，最大可以擴展到步，最大可以擴展到256個個I/O點，有點，有5種模擬量輸入種模擬量輸入/輸出模塊、高速計數器模輸出模塊、高速計數器模塊、脈沖輸出