1、主講：陳昌松 電話QQ：5830141271 可編程控制器（可編程控制器（Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller簡簡稱稱PLCPLC），是在繼電器控制和計算機技術的基礎上，），是在繼電器控制和計算機技術的基礎上，逐漸發展起采的以微處理器為核心，集微電子技術，逐漸發展起采的以微處理器為核心，集微電子技術，自動化技術，計算機技術，通信技術為一體，以工自動化技術，計算機技術，通信技術為一體，以工業自動化控制為目標的新型高可靠性工業自動化控業自動化控制為目標的新型高可靠性工業自動化控制裝置制裝置 。

2、其控制能力強、可靠性高、配置靈活、。其控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴展、通用性強。編程簡單、使用方便、易于擴展、通用性強。PLCPLC以其優異的性能，低廉的價格和高可靠性等優點，以其優異的性能，低廉的價格和高可靠性等優點，在機械制造、冶金、礦山、化工、煤炭、汽車、紡在機械制造、冶金、礦山、化工、煤炭、汽車、紡織、食品等諸多行業的自動控制系統中得到廣泛應織、食品等諸多行業的自動控制系統中得到廣泛應用。正在迅速改變工業自動控制的面貌和進程。與用。正在迅速改變工業自動控制的面貌和進程。與機器人技術、機器人技術、CAD/CAMCAD/CAM技術并稱為現代工業生產自技術并稱為

3、現代工業生產自動化的三大支柱。動化的三大支柱。2 本章主要介紹可編程控制器的定義、可編程本章主要介紹可編程控制器的定義、可編程控制器產生的背景、可編程控制器的特點、控制器產生的背景、可編程控制器的特點、可編程控制器的應用領域、主要類型、發展可編程控制器的應用領域、主要類型、發展趨勢及概況，介紹了趨勢及概況，介紹了PLCPLC的基本原理、的基本原理、FXFX系列系列PLCPLC型號命名、型號命名、PLCPLC的組成。的組成。FXFX系列系列PLCPLC內部內部各類軟元件資源，如輸入繼電器、輸出繼電各類軟元件資源，如輸入繼電器、輸出繼電器、定時器、計數器、輔助繼電器等。器、定時器、計數器、輔助繼電

4、器等。3v什么是什么是PLCPLC？1.可編程控制器的定義 是一種是一種工業控制裝置工業控制裝置 是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發出來的，是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發出來的，并逐漸發展成為以微處理器為核心，將自動化技術、并逐漸發展成為以微處理器為核心，將自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業控制裝置。計算機技術、通信技術融為一體的新型工業控制裝置。v通用叫法通用叫法中文名稱為中文名稱為可編程控制器可編程控制器；英文名稱為英文名稱為Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，簡，簡稱稱PLC

5、PLC。 41.可編程控制器的定義v 19871987年，國際電工委員會（年，國際電工委員會（IECIEC）定義定義： “可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編。可編程控制器

6、及其有關外圍設備，都應按易于與工業系統聯程控制器及其有關外圍設備，都應按易于與工業系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計成一個整體，易于擴充其功能的原則設計”。 52.可編程控制器的產生v因為繼電器邏輯電路配線復雜因為繼電器邏輯電路配線復雜62.可編程控制器的產生v背景：背景：19681968年美國通用汽車公司年美國通用汽車公司（GMGM），為了適應汽車型號），為了適應汽車型號的不斷更新，生產工藝不斷的不斷更新，生產工藝不斷變化的需要，實現小批量、變化的需要，實現小批量、多品種生產，希望能有一種多品種生產，希望能有一種新型工業控制器，它能做到新型工業控制器，它能做到盡可能減少重新設計和更換

7、盡可能減少重新設計和更換繼電器控制系統及接線，以繼電器控制系統及接線，以降低成本，縮短周期。降低成本，縮短周期。 7v19681968年，年，GMGM公司提出公司提出十項設計標準十項設計標準： 編程簡單，可在現場修改程序；編程簡單，可在現場修改程序； 維護方便，采用插件式結構；維護方便，采用插件式結構； 可靠性高于繼電器控制柜；可靠性高于繼電器控制柜； 體積小于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜； 成本可與繼電器控制柜競爭；成本可與繼電器控制柜競爭； 可將數據直接送入計算機；可將數據直接送入計算機； 可直接使用可直接使用115V115V交流輸入電壓；交流輸入電壓； 輸出采用輸出采用115V11

8、5V交流電壓，能直接驅動電磁閥、交流接觸器等；交流電壓，能直接驅動電磁閥、交流接觸器等； 通用性強，擴展方便通用性強，擴展方便; ; 能存儲程序，存儲器容量可以擴展到能存儲程序，存儲器容量可以擴展到4KB4KB。2.可編程控制器的產生8v 19691969年，美國數字設備公司研制第一臺可編程控制器，年，美國數字設備公司研制第一臺可編程控制器，并應用于工業現場。并應用于工業現場。93. 可編程控制器的特點無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強具有較強的抗干擾能力，能在惡劣的環境中可靠地工作，平均無故障時間高，故障恢復時間短。（）所有的接口電路均采用光電隔離，使工

9、業現場的外電路與內部電路之間電氣上隔離。（）各輸入端均采用濾波器，其濾波時間常數一般為。（）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（）采用性能優良的開關電源。（）對采用的器件進行嚴格的篩選。（）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發生異常情況，立即采用有效措施，以防止故障擴大。（）簡化編程語言，對信息進行保護和恢復，設置警戒時鐘。對程序和動態數據進行電池后備10豐富的接口模塊，硬件配套齊全，適應性強豐富的接口模塊，硬件配套齊全，適應性強 具有針對不同的工業現場信號，如交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應的模塊與工業現場的器件或設備，如按鈕、行程開關、接近

10、開關、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機對話的接口模塊；為了組成工業局部網絡，它還有多種通信聯網的接口模塊等等。11采用模塊化結構硬件配套齊全使用方便適應性強采用模塊化結構硬件配套齊全使用方便適應性強為了適應各種工業控制需要，除了單元式的小型以外，絕大多數均采用標準化、系列化、模塊化結構。的各個部件，包括、電源、等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統的規模和功能可根據用戶的需要自行組合且擴充方便、組合靈活，用戶可根據需要靈活方便的象搭積木一樣進行系統配置。就象組裝一臺電腦一樣簡單。12編程方法簡單易學編程方法簡單易學，的編程大多采用

11、類似于繼電器控制線路形式的梯形圖編程，形象直觀，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。一般只需要五六天的訓練課程即能學會編程和使用。現在許多還提供功能很強的其他編程手段，以滿足各種不同的需要。另外，當生產流程改變時，可以現場改變程序，使用非常方便、靈活。135、系統的設計、安裝調試工作量少，調試簡單、系統的設計、安裝調試工作量少，調試簡單 PLC的接線極其方便，只需將產生輸入信號的設備（如按鈕、開關等）與PLC的輸入端子連接，將接收輸出信號的被控設備（如接觸器、電磁閥等）與PLC的輸出端子連接，僅用螺絲刀即可完成全部接線工作。PLC的用戶程序可在實

12、驗室模擬調試，輸入信號用開關來模擬，輸出信號可以觀察PLC的發光二極管。調試后再將PLC在現場安裝通調。調試工作量要比繼電器控制系統少得多。PLC的故障率很低，并且有完善的自診斷功能和運行故障指示裝置。一旦發生故障，可以通過PLC機上各種發光二極管的亮滅狀態迅速查明原因，排除故障146維護方便，維修工作量小維護方便，維修工作量小故障率低，有完善的自診斷能力。不需要專門的機房，可以在各種工業環境下直接運行。使用時只需將現場的各種設備與相應的端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結構，可以迅速的查明故障，因此一旦某模塊發生故障，用戶

13、可以通過更換模塊的方法，使系統迅速恢復運行。157體積小、重量輕、速度快，能耗低體積小、重量輕、速度快，能耗低由于是專為工業控制而設計的專用計算機，其結構緊密、堅固、小巧、抗干擾能力強，易于裝入機械設備內部，因而成為“機電一體化”較理想的控制設備，廣泛用于數控、機器人、過程流程控制等領域。是“機電一體化”特有的產品。而且采用軟件控制，其控制速度取決于內部運行速度和掃描周期（一般小于），比繼電器的動作快得多。163. 可編程控制器的特點v 無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強 v 通用性強，控制程序可變，使用方便通用性強，控制程序可變，使用方便v 硬件配套齊全

14、，用戶使用方便，適應性強硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強v 編程簡單，容易掌握編程簡單，容易掌握 v 系統的設計、安裝、調試工作量少系統的設計、安裝、調試工作量少v 維修工作量小，維護方便維修工作量小，維護方便v 體積小，重量輕、速度快、能耗低體積小，重量輕、速度快、能耗低. . 17誕生于20世紀60年代末:MODICON084是世界上第一種投入生產的PLC。崛起于20世紀70年代：首先在汽車流水線上大量應用。成熟于20世紀80年代：全面采用微電子處理器技術，得到大量推廣應用，年銷售始終以高于20%的增長率上升，奠定了其在工業控制中不可動搖的地位。突破于20世紀90年代：從傳統的單機向多

15、CPU和分布式及遠程控制系統發展；編程語言和應用多樣化。18我國技術的應用與發展始于年，近年來引進了一些國外的產品，主要有：美國的系列、系列；德國西門子公司的系列；日本三菱公司的X系列、系列、系列及松下、歐姆龍等PLC。已自行開發出國產化產品，如，等系列可編程序控制器，得到用戶好評，取得了良好的經濟效益194.可編程控制器的應用領域PLC的應用范圍極其廣闊，經過30多年的發展，目前PLC已經廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、電力、礦山、機械制造、汽車、交通運輸、輕紡、環保等各行各業。幾乎可以說，凡是有控制系統存在的地方就有PLC概括起來，PLC的應用主要有以下5個方面。204.可編程控制器的應

16、用領域211開關量控制開關量控制 這是PLC最基本的應用領域，可用PLC取代傳統的繼電器控制系統，實現邏輯控制和順序控制。在單機控制、多機群控和自動生產線控制方面都有很多成功的應用實例，如機床電氣控制、起重機、皮帶機床電氣控制、起重機、皮帶運輸機和包裝機械的控制、注塑機的控制、電梯的運輸機和包裝機械的控制、注塑機的控制、電梯的控制、飲料灌裝生產線、家用電器（電視機、冰箱、控制、飲料灌裝生產線、家用電器（電視機、冰箱、洗衣機等）自動裝配線的控制、汽車、化工、造紙、洗衣機等）自動裝配線的控制、汽車、化工、造紙、軋鋼自動生產線的控制等。軋鋼自動生產線的控制等。222模擬量控制模擬量控制 目前，很多P

17、LC都具有模擬量處理功能，通過模擬量I/O模塊可對溫度、壓力、速度、流量等連續變化的模擬量進行控制，而且編程和使用都很方便。大、中型的PLC還具有PID閉環控制功能，運用PID子程序或使用專用的智能PID模塊，可以實現對模擬量的閉環過程控制。隨著PLC規模的擴大，控制的回路已從幾個增加到幾十個甚至上百個，可以組成較復雜的閉環控制系統。PLC的模擬量控制功能已廣泛應用于工業生產各個行業，例如自動焊機自動焊機控制、鍋爐鍋爐運行控制、連軋機連軋機的速度和位置控制等都是典型的閉環過程控制的應用場合。233運動控制運動控制 運動控制是指PLC對直線運動或圓周運動的控制，也稱為位置控制，早期PLC通過開關

18、量I/O模塊與位置傳感器和執行機構的連接來實現這一功能，現在一般都使用專用的運動控制模塊來完成。目前，PLC的運動控制功能廣泛應用在金屬切削機床金屬切削機床、電電梯、機器人等梯、機器人等各種機械設備上，典型的如PLC和計算機數控裝置（CNC）組合成一體，構成先進的數數控機床控機床。24 4數據處理數據處理 現代PLC都具有不同程度的數據處理功能，能夠完成數學運算（函數運算、矩陣運算、邏輯運算）、數據的移位、比較、傳遞、數值的轉換和查表等操作，對數據進行采集、分析和處理。數據處理通常用在大、中型控制系統中，如柔性制造系統、機器人的控制系統等。25 5通信聯網通信聯網 通信聯網是指PLC與PLC之

19、間、PLC與上位計算機或其他智能設備間的通信，利用PLC和計算機的RS232或RS422接口、PLC的專用通信模塊，用雙絞線和同軸電纜或光纜將它們聯成網絡，可實現相互間的信息交換，構成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統，建立工廠的自動化網絡。264.可編程控制器的應用領域274.可編程控制器的應用領域可編程控制器的應用領域284.可編程控制器的應用領域可編程控制器的應用領域294.可編程控制器的應用領域可編程控制器的應用領域304.可編程控制器的應用領域可編程控制器的應用領域314.可編程控制器的應用領域可編程控制器的應用領域324.可編程控制器的應用領域可編程控制器的應用領域334.

20、可編程控制器的應用領域可編程控制器的應用領域344.可編程控制器的應用領域可編程控制器的應用領域355.可編程控制器的發展可編程控制器的發展v1 1）、高性能、高速度、大容量發展）、高性能、高速度、大容量發展為了提高為了提高PLCPLC的處理能力，要求的處理能力，要求PLCPLC具有更好的響應速具有更好的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的度和更大的存儲容量。目前，有的PLCPLC的掃描速度可的掃描速度可達達0.1ms/k0.1ms/k步左右。步左右。PLCPLC的掃描速度已成為很重要的一的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。個性能指標。在存儲容量方面，有的在存儲容量方面，有的PLCPLC最高

21、可達幾十兆字節。為最高可達幾十兆字節。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。盤。 36v2 2）、向小型化和大型化兩個方向發展）、向小型化和大型化兩個方向發展小型小型PLCPLC由整體結構向小型模塊化結構發展，使配置由整體結構向小型模塊化結構發展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發了各種簡易、經濟的更加靈活，為了市場需要已開發了各種簡易、經濟的超小型微型超小型微型PLCPLC，最小配置的，最小配置的I/OI/O點數為點數為8 81616點，以點，以適應單機及小型自動控制的需要適應單機及小型自動控制的需要。 大型化是指大中型大型化是指大

22、中型PLC PLC 向大容量、智能化和網絡化發向大容量、智能化和網絡化發展，使之能與計算機組成集成控制系統，對大規模、展，使之能與計算機組成集成控制系統，對大規模、復雜系統進行綜合性的自動控制。現已有復雜系統進行綜合性的自動控制。現已有I/OI/O點數達點數達1433614336點的超大型點的超大型PLCPLC，其使用，其使用3232位微處理器，多位微處理器，多CPUCPU并行工作和大容量存儲器，功能強。并行工作和大容量存儲器，功能強。5.可編程控制器的發展可編程控制器的發展37v3 3）、大力開發智能模塊，加強聯網與通信能力）、大力開發智能模塊，加強聯網與通信能力為滿足各種控制系統的要求，不

23、斷開發出許多功能模為滿足各種控制系統的要求，不斷開發出許多功能模塊，如高速計數模塊、溫度控制模塊、遠程塊，如高速計數模塊、溫度控制模塊、遠程I/OI/O模塊、模塊、通信和人機接口模塊等。通信和人機接口模塊等。PLCPLC的聯網與通信有兩類：的聯網與通信有兩類： PLC PLC之間聯網通信，各之間聯網通信，各PLCPLC生產廠家都有自己的專有聯網手段；生產廠家都有自己的專有聯網手段； PLC PLC與計與計算機之間的聯網通信。算機之間的聯網通信。為了加強聯網與和通信能力，為了加強聯網與和通信能力，PLCPLC生產廠家也在協商生產廠家也在協商制訂通用的通信標準，以構成更大的網絡系統。制訂通用的通信

24、標準，以構成更大的網絡系統。 5.可編程控制器的發展可編程控制器的發展38v4)4)、增強外部故障的檢測與處理能力、增強外部故障的檢測與處理能力據統計資料表明：在據統計資料表明：在PLCPLC控制系統的故障中，控制系統的故障中，CPUCPU占占5%5%，I/OI/O接口占接口占15%15%，輸入設備占，輸入設備占45%45%，輸出設備占，輸出設備占30%30%，線，線路占路占5%5%。前二項共前二項共20%20%故障屬于故障屬于PLCPLC的內部故障，它可通過的內部故障，它可通過PLCPLC本本身的軟、硬件實現檢測、處理。身的軟、硬件實現檢測、處理。而其余而其余80%80%的故障屬于的故障屬于

25、PLCPLC的外部故障。的外部故障。PLCPLC生產廠家都生產廠家都致力于研制、發展用于檢測外部故障的專用智能模塊，致力于研制、發展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統的可靠性。進一步提高系統的可靠性。 5.可編程控制器的發展可編程控制器的發展39v5)5)、編程語言多樣化、編程語言多樣化在在PLCPLC系統結構不斷發展的同時，系統結構不斷發展的同時，PLCPLC的編程語言也越的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數除了大多數PLCPLC使用的使用的梯形圖梯形圖、語句表（指令）語句表（指令）語言外，語言外，為了適應各種控制要求，出現了面向順序控制的

26、為了適應各種控制要求，出現了面向順序控制的步進步進編程（順序功能圖）編程（順序功能圖）語言、面向過程控制的語言、面向過程控制的流程圖流程圖（SFCSFC圖）圖）、結構文本等結構文本等與計算機兼容的高級語言與計算機兼容的高級語言（BASICBASIC、C C語言等）等。多種編程語言并存、互補與語言等）等。多種編程語言并存、互補與發展是發展是PLCPLC進步的一種趨勢。進步的一種趨勢。5。可編程控制器的發展。可編程控制器的發展40 目前在美國、日本、德國和英國等世界先進工業國家，PLC成為工業自動控制的標準設備，它的應用幾乎覆蓋了機械、冶金、礦山、石油化工、輕工、機械、冶金、礦山、石油化工、輕工、

27、交通運輸等所有工業行業交通運輸等所有工業行業，成為工業自動化領域中最重要、應用最多的控制設備，并已躍居現代工業自動化三大支柱自動化三大支柱（PLC、機器人、機器人、CAD/CAM）的首位。應用PLC技術是當今世界潮流，必將對生產、科研和社會生活等諸多領域產生巨大而深遠的影響。41v1 1）、按）、按I/OI/O點數分點數分小型小型PLCPLC I/O I/O點數為點數為256256點以下的為小型點以下的為小型PLCPLC （其中（其中I/OI/O點數小于點數小于6464點的為超小型或微型點的為超小型或微型PLCPLC）中型中型PLCPLC I/O I/O點數為點數為256256點以上、點以上、

28、20482048點以下的為中型點以下的為中型PLCPLC大型大型PLCPLC I/O I/O點數為點數為20482048以上的為大型以上的為大型PLCPLC （其中（其中I/OI/O點數超過點數超過81928192點的為超大型點的為超大型PLCPLC）6.可編程控制器的類型可編程控制器的類型42v2 2、）按結構形式分、）按結構形式分整體式整體式PLCPLC 將電源、將電源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都集中接口等部件都集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低等特點。等特點。6.可編程控制器的類型可編程控制器的類型436.可編程控制器

29、的類型可編程控制器的類型模塊式模塊式PLCPLC 將將PLCPLC各組成部分分別作成若干個單各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如獨的模塊，如CPUCPU模塊、模塊、I/OI/O模塊、電源模塊（有模塊、電源模塊（有的含在的含在CPUCPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊中）以及各種功能模塊。446.可編程控制器的類型可編程控制器的類型緊湊式緊湊式PLCPLC 還有一些還有一些PLCPLC將整體式和模塊式的將整體式和模塊式的特點結合起來。特點結合起來。45v3 3、）按功能分、）按功能分低檔低檔PLCPLC 具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監控等基本功

30、能，還可有少量模擬量輸入輸診斷、監控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能。出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能。 中檔中檔PLCPLC 具有低檔具有低檔PLCPLC功能外，增加模擬量輸入功能外，增加模擬量輸入/ /輸輸出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程I/OI/O、子程序、通信聯網等功能。有些還增設中斷、子程序、通信聯網等功能。有些還增設中斷、PIDPID控制等功能。控制等功能。 高檔高檔PLCPLC 具有中檔機功能外，增加帶符號算術運算、具有中檔機功能外，增加帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、

31、平方根運算及其它特殊功能矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數運算、制表及表格傳送等。高檔函數運算、制表及表格傳送等。高檔PLCPLC機具有更強機具有更強的通信聯網功能。的通信聯網功能。 6.可編程控制器的類型可編程控制器的類型46 FX 特殊品種特殊品種輸出形式輸出形式單元類型單元類型I/O總點數總點數系列序號系列序號D DDCDC電源電源A1A1ACAC電源電源H H大電流輸出擴展模塊大電流輸出擴展模塊V V立式端子排的擴展模塊立式端子排的擴展模塊C C接插口輸入輸出方式接插口輸入輸出方式F F輸入濾波器輸入濾波器1ms 1ms 擴展模塊擴展模塊L LTTLTTL輸入擴展模塊輸

32、入擴展模塊S S獨立端子（無公共端）擴展模塊獨立端子（無公共端）擴展模塊R R繼電器輸出繼電器輸出T T晶體管輸出晶體管輸出S S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輸入輸出混合擴展單元及擴展模塊及擴展模塊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16256點點0、2、ON、2C、2Nv型號的命名方式型號的命名方式47型號及意義型號及意義DSDS24VDC24VDC，世界型，世界型ESES世界型（晶體管型為漏輸出）世界型（晶體管型為漏輸出）ESSESS世界型（晶體管型為源輸出）世界型（晶體管型為源輸出）v輸出形式輸出形式R R繼電器輸出繼電

33、器輸出T T晶體管輸出晶體管輸出S S晶閘管輸出晶閘管輸出4816256點點 M M表示基本單元表示基本單元 E E表示擴展單元及擴展模塊表示擴展單元及擴展模塊 EXEX擴展輸入單元擴展輸入單元 EYEY擴展輸出單元擴展輸出單元49FX2N系列系列PLC基本單元基本單元50 三菱公司的FX0 、FX0S 、FX0N 和FX2N等系列實現了微型化和多品種化，可以滿足不同用戶的需要F1系列和FX2系列早已屬于淘汰產品三菱電機現在的FX系列產品樣本中僅有FX1S 、FX1N 、FX2N 和FX2NC這4個子系列，與過去的產品相比，在性能價格比上又有明顯的提高。FX2N 和FX2NC最多可以擴展256

34、個I/O點，并且有很強的網絡通信功能，能夠滿足大多數要求較高的系統的需要，FX系列是國內使用最廣泛的PLC系列產品之一，本模塊以FX2N系列作為主要講授對象。 51硬件軟件+二、PLC的基本結構PLC的組成 由硬件系統和軟件系統組成了一個完整的PLC系統它們相輔相成，缺一不可。沒有軟件的PLC系統稱為裸機系統，不起任何作用，猶如無米之鍋。反之，如果沒有硬件系統，軟件系統也失去了基本的外部條件，程序根本無法運行521.中央處理器中央處理器(CPU)2.存儲器存儲器3.輸入輸入/輸出單元輸出單元4.通信接口通信接口5.智能接口模塊智能接口模塊6.編程設備編程設備7.電源電源8.其他外部設備其他外部

35、設備53外部設備現場用戶輸出設備微處理器（CPU）運算器控制器輸出部件輸入部件系統存儲器用戶存儲器I/O擴展接口通訊及編程接口編程設備計算機打印機等傳感器按鈕、開關現場信號電磁閥中間繼電器執行器現場用戶輸入設備擴展設備擴展單元通訊模塊功能模塊電源變換器110V/220V市電PLC基本單元基本單元PLC系統結構示意圖系統結構示意圖54中央處理單元輸入輸出接口編程器接口I/O擴展 接口電源編程器系 統 總 線通信接口1.PLC的硬件系統55v1 1、微處理器（、微處理器（CPUCPU）：）：PLCPLC的核心部件，的核心部件，起著總起著總指揮的作用，是指揮的作用，是PLC的運算和控制中心。的運算和

36、控制中心。接收并存儲用戶程序和數據；接收并存儲用戶程序和數據；診斷電源、診斷電源、PLCPLC工作狀態及編程的語法錯誤；工作狀態及編程的語法錯誤；接收輸入信號，送入數據寄存器并保存；接收輸入信號，送入數據寄存器并保存；運行時順序讀取、解釋、執行用戶程序，完成用戶運行時順序讀取、解釋、執行用戶程序，完成用戶 程序的各種操作；程序的各種操作；將用戶程序的執行結果送至輸出端。將用戶程序的執行結果送至輸出端。 56v2 2、存儲器、存儲器v系統存儲器系統存儲器RAM/ROM系統程序存儲器系統程序存儲器+系統數據存儲器。系統數據存儲器。是具有記憶功能的半導體電是具有記憶功能的半導體電路，用來存放系統程序

37、、用戶程序、邏輯變量路，用來存放系統程序、用戶程序、邏輯變量和其它一些信息。和其它一些信息。 存放系統工作程序（監控程序）；存放系統工作程序（監控程序）；存放模塊化應用功能子程序；存放模塊化應用功能子程序；存放命令解釋程序；存放命令解釋程序；存放功能子程序的調用管理程序；存放功能子程序的調用管理程序；存放存儲系統參數。存放存儲系統參數。57v用戶存儲器用戶存儲器RAM/EPROM/EEPROM存放用戶工作程序存放用戶工作程序；存放工作數據。存放工作數據。3 3、輸入接口、輸入接口。這是這是PLC與被控設備相連接的接與被控設備相連接的接口電路。口電路。 用戶設備需輸入用戶設備需輸入PLC的各種控

38、制信號的各種控制信號，如限位開關、操作按鈕、選擇開關、行程開關，如限位開關、操作按鈕、選擇開關、行程開關以及其它一些傳感器輸出的開關量或模擬量以及其它一些傳感器輸出的開關量或模擬量(要通要通過模數變換進入機內過模數變換進入機內)等，通過輸入電路將這些信等，通過輸入電路將這些信號轉換成中央處理單元能夠接收和處理的信號。號轉換成中央處理單元能夠接收和處理的信號。58v輸入單元輸入單元帶光電隔離電路帶光電隔離電路多種輔助電源類型：多種輔助電源類型：ACAC電源電源DC24VDC24V輸入輸入 DCDC電源電源DC24VDC24V輸入輸入 DCDC電源電源DC12VDC12V輸入輸入接收開關量及數字量

39、信號（數字量輸入單元）；接收開關量及數字量信號（數字量輸入單元）；接收模擬量信號（模擬量輸入單元）接收模擬量信號（模擬量輸入單元）；接收按鈕或開關命令（數字量輸入單元）；接收按鈕或開關命令（數字量輸入單元）；接收傳感器輸出信號。接收傳感器輸出信號。59直流輸入接口電路示意圖內部電路輸入LED IN IN COM60交流輸入接口電路示意圖內部電路輸入LED IN IN COM614、輸出接口電路：、輸出接口電路：帶光電隔離器及濾波器，將中央處理單元帶光電隔離器及濾波器，將中央處理單元送出的弱電控制信號轉換成現場需要的強電信號輸出，以驅動送出的弱電控制信號轉換成現場需要的強電信號輸出，以驅動電磁閥

40、、接觸器、電機、指示燈等被控設備的執行元件。為保電磁閥、接觸器、電機、指示燈等被控設備的執行元件。為保證安全，輸出電路需要采取電氣隔離措施證安全，輸出電路需要采取電氣隔離措施 輸出電路可分為繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出三種形輸出電路可分為繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出三種形式。式。 驅動直流負載（晶體管輸出單元）；驅動直流負載（晶體管輸出單元）；驅動非頻繁動作的交驅動非頻繁動作的交/直流負載（繼電器輸出單元）；直流負載（繼電器輸出單元）；驅動頻繁動作的交驅動頻繁動作的交/直流負載（晶閘管輸出單元）。直流負載（晶閘管輸出單元）。62繼電器輸出接口電路示意圖內部電路輸出LED OUT O

41、UT COMLL63晶體管輸出接口電路示意圖L+ OUT OUT COMLL輸出LED內部電路64雙向晶閘管輸出接口電路示意圖輸出LED OUT OUT COMLL內部電路655、輸入、輸入/輸出（輸出（I/O）擴展接口）擴展接口 中小型的中小型的PLC輸入輸出接口都是與中央處理單元輸入輸出接口都是與中央處理單元CPU制造制造在一起的，為了滿足被控設備輸入輸出點數在一起的，為了滿足被控設備輸入輸出點數較多的要求，常需要擴展數字量輸入輸出模較多的要求，常需要擴展數字量輸入輸出模塊；為了滿足模擬量控制的需要，常需要擴塊；為了滿足模擬量控制的需要，常需要擴展模擬量輸入輸出模塊，如展模擬量輸入輸出模塊

42、，如A/D、D/A轉換模轉換模塊等；塊等；I/O擴展接口就是為連接各種擴展模塊擴展接口就是為連接各種擴展模塊而設計的。而設計的。 66vI/OI/O擴展接口擴展接口采用并行通訊方式采用并行通訊方式擴展擴展I/OI/O模塊模塊；擴展位置控制模塊（如擴展位置控制模塊（如F2-30GMF2-30GM）；）；擴展通訊模塊（如擴展通訊模塊（如FX-232AWFX-232AW等）；等）；擴展模擬量控制模塊（如擴展模擬量控制模塊（如FX-2DAFX-2DA、FX-4ADFX-4AD等）。等）。67I/O擴展接口的連接68中央處理單元輸入輸出接口編程器接口I/O擴展 接口電源編程器系 統 總 線通信接口 6

43、6、通信接口、通信接口 用于用于PLCPLC與計算機、與計算機、PLCPLC、變頻器、觸摸屏、變頻器、觸摸屏等智能設備之間的連等智能設備之間的連接，以實現接，以實現PLCPLC與智能與智能設備之間的數據傳送設備之間的數據傳送和通信。和通信。PLC的硬件系統69v通訊及編程接口通訊及編程接口采用采用RS-485RS-485或或RS-422RS-422串行總線串行總線連接專用編程器（連接專用編程器（FX-20PFX-20P、FX-10PFX-10P）；連接個人電腦（連接個人電腦（PCPC），實現編程及在線監控；），實現編程及在線監控；連接工控機，實現編程及在線監控；連接工控機，實現編程及在線監控；

44、連接網絡設備（如調制解調器），實現遠程通訊；連接網絡設備（如調制解調器），實現遠程通訊；連接打印機等計算機外設。連接打印機等計算機外設。70通信接口的連接71輸入輸出接口I/O擴展 接口中央處理單元編程器接口電源編程器系 統 總 線通信接口7 7、編程接口、編程接口用于將編程器與用于將編程器與PLCPLC進行連接，以實現編進行連接，以實現編程器對程器對PLCPLC的操作。的操作。72中央處理單元輸入輸出接口編程器接口I/O擴展 接口電源編程器系 統 總 線通信接口8 8、編程器、編程器用作用戶程用作用戶程序的編制、編輯、調試和序的編制、編輯、調試和監視，還可以通過其鍵盤監視，還可以通過其鍵盤去

45、調用和顯示去調用和顯示PLCPLC的一些的一些內部狀態和系統參數，它內部狀態和系統參數，它經過編程器接口與中央處經過編程器接口與中央處理器單元聯系，完成人機理器單元聯系，完成人機對話操作。對話操作。 PLC的硬件系統73PLC手持編程器液晶顯示窗工作方式開關指令鍵數字鍵編輯鍵通信電纜74計算機編程軟件通過串行通訊口使計算機與計算機編程軟件通過串行通訊口使計算機與PLC連接連接用計算機編寫、修改程序，監控用計算機編寫、修改程序，監控PLC的運行的運行75.PLC的硬件系統中央處理單元輸入輸出接口編程器接口I/O擴展 接口電源編程器系 統 總 線通信接口9、電源、電源 電源部件將電源部件將220V

46、的的交流電源轉換成供交流電源轉換成供PLC的中的中央處理器、存儲器等電子電央處理器、存儲器等電子電路工作所需要的直流電源，路工作所需要的直流電源，同時還向各種擴展模塊提供同時還向各種擴展模塊提供24V直流電源。由輸入濾波、直流電源。由輸入濾波、整流整流濾波、開關電源先濾波、開關電源先行穩壓等幾部分組成。行穩壓等幾部分組成。76 系統管理程序系統管理程序 用戶指令解釋程序用戶指令解釋程序 標準化模塊程序標準化模塊程序 開關量邏輯控制程序開關量邏輯控制程序 模擬量運算控制程序模擬量運算控制程序 閉環控制程序閉環控制程序 工作站初始化程序工作站初始化程序 2 2）用戶程序）用戶程序 PLC由硬件系統

47、組成，由軟件系統支持由硬件系統組成，由軟件系統支持，硬件和，硬件和軟件共同構成了軟件共同構成了PLC系統。系統。PLC的軟件系統可分為：的軟件系統可分為： 1）系統程序系統程序77系統管理程序系統管理程序 系統管理程序主要功能是運行時序分配管理、系統管理程序主要功能是運行時序分配管理、存儲空間分配管理和系統自檢等存儲空間分配管理和系統自檢等 。用戶指令解釋程序用戶指令解釋程序 用戶指令解釋程序將用戶編制的應用程序翻譯用戶指令解釋程序將用戶編制的應用程序翻譯成機器指令供成機器指令供CPU執行。執行。 供系統調用的標準程序模塊供系統調用的標準程序模塊 標準程序模塊具有獨立的功能，使系統只需調標準程

48、序模塊具有獨立的功能，使系統只需調用輸入、輸出、特殊運算等程序模塊即可完成相應用輸入、輸出、特殊運算等程序模塊即可完成相應的具體工作的具體工作 。78系統程序可分為管理程序、編譯程序、標準程序模塊和系統調用三部分。管理程序是系統程序中最重要的部分。PLC的運行都由它控制，主要對PLC的輸入、輸出、運算等操作運行，進行時間上先后順序的管理，規定各種數據、程序的存放地址，生成用戶環境以及系統診斷等。編譯程序用來把梯形圖程序、語句表程序等編程語言翻譯成PLC能夠識別的機器語言。標準程序模塊和系統調用，這部分由許多獨立的程序模塊組成，每個程序模塊完成一種單獨的功能，如輸入、輸出及特殊運算等。PLC根據

49、不同的控制要求，選用這些模塊完成相應的工作792用戶程序用戶程序 用戶程序就是由用戶根據控制要求，用PLC的程序語言編制的應用程序，以實現所需的控制目的。用戶程序存儲在系統程序指定的存儲區內，它的最大容量也是由系統程序限定的。80二、用戶程序二、用戶程序梯形圖（梯形圖（LAD）編程）編程符號對照符號對照81 工作站初始化程序是用戶為工作站初始化程序是用戶為PLC系統網絡進行數系統網絡進行數據交換和信息管理而編制的初化程序，在據交換和信息管理而編制的初化程序，在PLC廠商提廠商提供的通信程序的基礎上進行參數設定，一般采用高級供的通信程序的基礎上進行參數設定，一般采用高級語言實現。語言實現。開關量

50、邏輯控制程序開關量邏輯控制程序 開關量邏輯控制程序一般采用開關量邏輯控制程序一般采用PLC生產廠商提生產廠商提供的如梯形圖、語句表等編程語言編制。供的如梯形圖、語句表等編程語言編制。模擬量運算控制和閉環控制程序模擬量運算控制和閉環控制程序 模擬量運算控制和閉環控制程序是大中型模擬量運算控制和閉環控制程序是大中型PLC系系統的高級應用程序，通常采用統的高級應用程序，通常采用PLC廠商提供的相應程廠商提供的相應程序模塊及主機的匯編語言或高級語言編制。序模塊及主機的匯編語言或高級語言編制。工作站初始化程序工作站初始化程序82 小結小結可編程控制器是當今工業領域使用最廣泛的一種新型自動控制裝置，微電子

51、技術和計算機技術的發展是PLC出現的技術基礎和物質基礎，GM10是促使其問世的直接原因。PLC具有高可靠性、強抗干擾能力，編程語言簡單易學、適具有高可靠性、強抗干擾能力，編程語言簡單易學、適應性強、調試維修方便等特點應性強、調試維修方便等特點，主要應用于開關量控制、模主要應用于開關量控制、模擬量控制、運動控制、數據處理和通信聯網等領域擬量控制、運動控制、數據處理和通信聯網等領域。硬件結構上可以分成微處理器（成微處理器（CPU）、存儲器、輸入）、存儲器、輸入/輸出部件輸出部件等組成部分；軟件系統包括系統程序和用戶程序兩部分。PLC按結構形式分為整體式和模塊式兩類，按功能和I/O點數可分為低檔機（

52、小型、超小型）、中檔機（中型）和高檔機（大型、超大型）三種。可用用戶程序存儲容量，I/O總點數、掃描速度等指標衡量其性能。當前，PLC正朝標準化、小型化、模塊化和大容量、高速度、多功能等方面發展。83工作方式工作方式 周期循環掃描周期循環掃描工作過程工作過程自診斷、輸入采樣、程序掃描、自診斷、輸入采樣、程序掃描、輸出刷新幾個階段。輸出刷新幾個階段。掃描周期掃描周期 T =自檢時間自檢時間+讀入一點時間讀入一點時間輸入點數輸入點數+程程序步數序步數運算速度運算速度+輸出一點時間輸出一點時間輸出點輸出點數。數。84 可編程序控制器就是一種存儲程序控制器。其輸入設備和輸出設備與繼電器控制系統相同，但

53、它們直接連接到可編程序控制器的輸入端子和輸出端子（可編程序控制器的輸入和輸出接口已經做好，接線簡單、方便），在可編程序控制器構成的控制系統中，要實現一個控制任務，需要針對具體的控制對象，分析控制系統要求，確定所需的用戶輸入輸出設備，然后運用相應的編程語言（如梯形圖、語句表、控制系統流程圖等）編制出相應的控制程序，利用編程器或其他設備（如EPROM寫入器、與PLC相連的個人計算機等）寫入可編程序控制器的程序存儲器中。每條程序語句確定一個順序，運行時CPU依次讀取存儲器中的程序語句，對它們的內容解釋并加以執行；執行結果用以驅動輸出設備，控制被控對象工作。可編程控制器是通過軟件實現控制邏輯的，85P

54、LC的工作過程示意圖的工作過程示意圖輸 入 處 理程 序 處 理輸 出 處 理輸輸入入端端子子輸輸入入映映像像寄寄存存器器執執行行用用戶戶程程序序輸輸出出端端子子輸輸出出映映像像寄寄存存器器輸輸入入信信號號輸輸出出信信號號內內部部存存儲儲器器刷刷新新輸輸入入端端子子輸輸入入映映像像寄寄存存器器執執行行用用戶戶程程序序輸輸出出端端子子輸輸出出映映像像寄寄存存器器輸輸入入信信號號輸輸出出信信號號內內部部存存儲儲器器刷刷新新輸 入 處 理程 序 處 理輸 出 處 理輸輸入入端端子子輸輸入入映映像像寄寄存存器器執執行行用用戶戶程程序序輸輸出出端端子子輸輸出出映映像像寄寄存存器器輸輸入入信信號號輸輸出出

55、信信號號內內部部存存儲儲器器刷刷新新輸輸入入端端子子輸輸入入映映像像寄寄存存器器執執行行用用戶戶程程序序輸輸出出端端子子輸輸出出映映像像寄寄存存器器輸輸入入信信號號輸輸出出信信號號內內部部存存儲儲器器刷刷新新861、輸入接線端子 2、內置輸入控制回路直流電源 3、輸入等效繼電器驅動線圈 4、輸入等效繼電器工作觸點 5、程序“工作電源” 6、輸出繼電器驅動線圈 7、輸出繼電器輔助觸點 8、輸出繼電器主觸點 9、輸出繼電器接線端子 10、負載工作電源 1、PLC的等效電路的等效電路871）輸入回路）輸入回路 這一部分由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。外部輸入信號經PLC輸入接線端

56、子驅動輸入繼電器。一個輸入端子對應一個等效電路中的輸入繼電器，它可提供任意個常開和常閉接點，供PLC內部控制電路編程時使用。由于輸入繼電器反映輸入信號的狀態，如輸入繼電器接通即表示傳送給PLC一個接通的輸入信號，因此習慣上經常將兩者等價使用。輸入回路的電源可用PLC電源部件提供的直流電壓，也可由獨立的交流電源供電。882）、內部控制電路）、內部控制電路 這部分電路是由用戶程序形成的。它的作用是按照程序規定的邏輯關系，對輸入信號和輸出信號的狀態進行運算、處理和判斷，然后得到相應的輸出。用戶程序通常采用梯形圖編寫，梯形圖在形式上類似于繼電器控制原理圖，兩者在電路結構及線圈與接點的控制關系上都大致相

57、同，只是梯形圖中元件符號及其含義與繼電器控制回路中的元件不同。893）輸出回路）輸出回路 輸出部分由與內部控制電路隔離的輸出繼電器的外部常開觸點、輸出接線端子和外部電路組成，用來驅動外部負載。PLC內部控制電路中有許多輸出繼電器。每個輸出繼電器除了有為內部控制電路提供編程用的常開、常閉接點外，還為輸出電路提供一個常開接點與輸出接線端相連。驅動外部負載的電源由用戶提供。在PLC的輸出端子排上，有接輸出電源用的公共端。需要注意的是，PLC等效電路中的繼電器并不是實際的物理繼電器（硬繼電器），它實際上是存儲器中的每一位觸發器。該觸發器為“1”態，則相當于繼電器接通；該觸發器為“0”態，則相當于繼電器

58、斷開90自診斷自診斷通訊處理通訊處理掃描輸入掃描輸入執行程序執行程序刷新輸出刷新輸出開機開機 PLCPLC經過五個階段經過五個階段的工作過程，稱為一個的工作過程，稱為一個掃描周期，完成一個掃掃描周期，完成一個掃描周期后，又重新執行描周期后，又重新執行上述過程，掃描周而復上述過程，掃描周而復始地進行。始地進行。 91自診斷自診斷通訊處理通訊處理掃描輸入掃描輸入執行程序執行程序刷新輸出刷新輸出開機開機 每次掃描用戶程序每次掃描用戶程序之前，都先執行故障之前，都先執行故障自診斷程序。自診斷自診斷程序。自診斷內容為內容為I0部分、存部分、存儲器、儲器、CPU等，發現等，發現異常停機顯示出錯。異常停機顯

59、示出錯。若自診斷正常，繼續若自診斷正常，繼續向下掃描。向下掃描。92 PLC PLC檢查是否有與編程檢查是否有與編程器、計算機等的通信請求，器、計算機等的通信請求，若有則進行相應處理，如若有則進行相應處理，如接收由編程器送來的程序、接收由編程器送來的程序、命令和各種數據，并把要命令和各種數據，并把要顯示的狀態、數據、出錯顯示的狀態、數據、出錯信息等發送給編程器進行信息等發送給編程器進行顯示。如果有與計算機等顯示。如果有與計算機等的通信請求，也在這段時的通信請求，也在這段時間完成數據的接受和發送間完成數據的接受和發送任務。任務。 自診斷自診斷通訊處理通訊處理掃描輸入掃描輸入執行程序執行程序刷新輸

60、出刷新輸出開機開機93 PLCPLC的中央處的中央處理器對各個輸入理器對各個輸入端進行掃描，將端進行掃描，將所有輸入端的狀所有輸入端的狀態送到輸入映象態送到輸入映象寄存器。寄存器。 自診斷自診斷通訊處理通訊處理掃描輸入掃描輸入執行程序執行程序刷新輸出刷新輸出開機開機94 中央處理器中央處理器CPUCPU將逐條執行用戶指令將逐條執行用戶指令程序，即按程序要求程序，即按程序要求對數據進行邏輯、算對數據進行邏輯、算術運算，再將正確的術運算，再將正確的結果送到輸出狀態寄結果送到輸出狀態寄存器中。存器中。自診斷自診斷通訊處理通訊處理掃描輸入掃描輸入執行程序執行程序刷新輸出刷新輸出開機開機95 當所有的指