1、1969年诞生时被称为年诞生时被称为可编程序逻辑控制器，可编程序逻辑控制器，简简称称PLC(Programmable Logic Controller)。70年代年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，称其为称其为可编程序控制器可编程序控制器，简称，简称 PC(Programmable Controller)但由于但由于PC容易和个人计算机相混淆，故容易和个人计算机相混淆，故人们仍习惯地用人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。作为可编程控制器的缩写。4.1.1 PLC 4.1.1 PLC 的定义的定义PLC 是是微机技术与继电接触器常规
2、控制概念相微机技术与继电接触器常规控制概念相结合的产物结合的产物，即采用了微型计算机的基本结构和工作，即采用了微型计算机的基本结构和工作原理，融合了继电接触器控制的概念构成的一种新型原理，融合了继电接触器控制的概念构成的一种新型电控器。它专为在工业环境下应用而设计，采用可编电控器。它专为在工业环境下应用而设计，采用可编程序的存储器，用来存储执行逻辑运算、顺序控制、程序的存储器，用来存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字、模拟式的输入输出，控制各类机械或生产过程。模拟式的输入输出，控制各类机械或生产过程。可编程控制器
3、的定义可编程控制器的定义：（1987年，国际电工委年，国际电工委员会员会IEC）可编程序控制器是一种数字运算操作的电）可编程序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。它采用了可子系统，专为在工业环境下应用而设计。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、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，并顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。械或生产过程。Q系列系列PLCFX2N系列系列PLCFX1N系列
4、系列PLCFX1S系列系列PLCS7-200系列系列PLCS7-300系列系列PLCS7-400系列系列PLCC200H系列系列PLCCPM1A、CPM2A系列系列PLCu在可编程序控制器问世以前，工业控在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电器控制占主导地位制领域中是以继电器控制占主导地位的。对生产工艺多变的系统适应性差，的。对生产工艺多变的系统适应性差，一旦生产任务和工艺发生变化，就必一旦生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构。须重新设计，并改变硬件结构。u19681968年，美国通用汽车公司年，美国通用汽车公司(GM(GM公司公司)为了在每次汽车改型或改变工艺流程
5、为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降时不改动原有继电器柜内的接线，降低成本，缩短开发周期，而提出了研低成本，缩短开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了制新型逻辑顺序控制装置，并提出了1010项招标技术指标（项招标技术指标（GM10GM10条）。条）。大型继电器逻辑电路异常复杂的配线，带大型继电器逻辑电路异常复杂的配线，带来制造、使用和维护的高成本来制造、使用和维护的高成本1、在工厂里能迅速方便地对其控制系统进行编程。在工厂里能迅速方便地对其控制系统进行编程。2、所有系统单元必须能在工厂内独立运行。所有系统单元必须能在工厂内独立运行。3、系统的维修必须简
6、单易行。系统的维修必须简单易行。4、装置的体积、能耗小于继电器控制系统。装置的体积、能耗小于继电器控制系统。5、必须具有通信功能。必须具有通信功能。6、输入开关量可以是已有的交流输入开关量可以是已有的交流115 V电压信号。电压信号。7、输出必须设计为能驱动具有输出必须设计为能驱动具有115 V、2 A以下的负载。以下的负载。8、具有灵活的扩展能力。具有灵活的扩展能力。9、在购买和安装费用上，应具有较高的性能价格比。在购买和安装费用上，应具有较高的性能价格比。10、用户存储器容量至少在、用户存储器容量至少在4 KB以上。以上。10项指标的核心内容：项指标的核心内容：u用用计算机代替继电器控制盘
7、计算机代替继电器控制盘。u能用于能用于工业现场工业现场。u用程序代替硬件接线用程序代替硬件接线，即能改变其控制，即能改变其控制“逻逻辑辑”，而不需要变动组成它的元件和修改内，而不需要变动组成它的元件和修改内部接线。部接线。u出现故障时出现故障时易于诊断和维修易于诊断和维修。u输入输入/输出电平输出电平可与外部装置直接连接可与外部装置直接连接，结构，结构易于扩展易于扩展。u1968年，美国通用汽车公司（年，美国通用汽车公司（GM公司）提出设想。公司）提出设想。u1969年，美国数字设备公司年，美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上第一台研制出了世界上第一台可编程控制器可编程控制器PDP-14，
8、在通用汽车公司的生产线上试用成，在通用汽车公司的生产线上试用成功并取得了满意的效果，可编程控制器自此诞生。功并取得了满意的效果，可编程控制器自此诞生。u第一阶段是第一阶段是初创阶段初创阶段。主要用于逻辑运算和定时、计数，。主要用于逻辑运算和定时、计数，它的控制功能比较简单。它的控制功能比较简单。u第二阶段是第二阶段是扩展阶段扩展阶段。它的主要功能是逻辑运算，同时。它的主要功能是逻辑运算，同时增增加了模拟运算加了模拟运算。u第三阶段第三阶段 是是PLC通信功能的实现通信功能的实现阶段。产品有西门子的阶段。产品有西门子的SYMATIC S6系列等。系列等。u第四阶段是第四阶段是PLC的的开放阶段开
9、放阶段。通信协议的标准化使用户得。通信协议的标准化使用户得到了好处。产品有到了好处。产品有SYMATIC S5和和S7系列等系列等1.可编程序控制器可编程序控制器(PLC)发展的几个阶段发展的几个阶段u第一代：第一代：从第一台可编程控制器诞生到从第一台可编程控制器诞生到70年代初期。其特年代初期。其特点是：点是：CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器；器；u第二代：第二代：70年代初期到年代初期到70年代末期。其特点是：年代末期。其特点是：CPU采用采用微处理器，存储器采用微处理器，存储器采用EPROM；u第三代：第三代：70年代末期到年代末期
10、到80年代中期。其特点是：年代中期。其特点是：CPU采用采用8位和位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等等；u第四代：第四代：80年代中期到年代中期到90年代中期。年代中期。PC全面使用全面使用8位、位、16位微处理芯片的位片式芯片，处理速度也达到位微处理芯片的位片式芯片，处理速度也达到1us/步步；u第五代：第五代：90年代中期至今。年代中期至今。PC使用使用16位和位和32位的微处理器位的微处理器芯片，有的已使用芯片，有的已使用RISC芯片。芯片。美国从美国从 1971 年开始输出这种
11、技术，年开始输出这种技术，1973 年以后，西德、年以后，西德、日本、英国、法国相继开发了各自的日本、英国、法国相继开发了各自的 PLC，并广泛应用。，并广泛应用。廿余年来，廿余年来，PLC 的发展迅猛异常，它的应用领域可谓是各的发展迅猛异常，它的应用领域可谓是各行各业。行各业。PLC 的出现和发展，是工业控制技术上的一个飞的出现和发展，是工业控制技术上的一个飞跃。跃。PLC 的应用在工业界产生了巨大的影响，它与监控和数的应用在工业界产生了巨大的影响，它与监控和数据采集据采集(Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA)和集散控制系统和集散控制
12、系统(Distribution Control System，DCS)相互相互集成、相互补充、综合应用，将对工业控制各领域产生巨大集成、相互补充、综合应用，将对工业控制各领域产生巨大的影响。的影响。2.我国我国PLC的发展的发展u1974年我国开始仿制美国的第二代年我国开始仿制美国的第二代PLC产品，直到产品，直到1977年，年，我国才研制出第一台具有实用价值的我国才研制出第一台具有实用价值的PLC，主要的控制方，主要的控制方式是开关量控制。式是开关量控制。u从从1982年开始，由于合资或引进技术、生产流水线等，使年开始，由于合资或引进技术、生产流水线等，使我国我国PLC的应用有了较大的发展。
13、同时也促进了的应用有了较大的发展。同时也促进了PLC的发的发展。这一阶段的主要特点是以产品的引进、技术的消化、展。这一阶段的主要特点是以产品的引进、技术的消化、应用的普及为目标。规模在应用的普及为目标。规模在1000点以下。点以下。u近年来，我国近年来，我国PLC的应用也取得了可喜的成果。的应用也取得了可喜的成果。PLC 在在我国机械、冶金、化工、轻工的大多数工业部门已开始得我国机械、冶金、化工、轻工的大多数工业部门已开始得到广泛应用。到广泛应用。当今世界上当今世界上 PLC 生产厂家按地域可分为生产厂家按地域可分为 三大流派三大流派：美国、：美国、欧洲和日本。欧洲和日本。美国和欧洲以大中型美
14、国和欧洲以大中型 PLC 而闻名而闻名，但产品的差，但产品的差异性很大，这是由于它们是在相互隔离的情况下独立开发出来异性很大，这是由于它们是在相互隔离的情况下独立开发出来的；日本以小型的；日本以小型 PLC 著称，它的技术是从美国引进的，因此著称，它的技术是从美国引进的，因此对美国的产品有一定的继承性。对美国的产品有一定的继承性。美国美国是是 PLC 生产大国，有生产大国，有 100 多家多家 PLC 厂商，著名的有厂商，著名的有 A-B 公司、通用电气（公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（）公司、莫迪康（MODICON）公）公司、德州仪器（司、德州仪器（TI）公司、西屋电气公司等。）公司、西
15、屋电气公司等。欧洲欧洲著名的著名的 PLC 生产厂商有德国的西门子（生产厂商有德国的西门子（SIEMENS）公司、公司、AEG 公司，法国的公司，法国的 TE 公司等。公司等。日本日本有许多有许多 PLC 制造商，如：三菱、欧姆龙、松下、富制造商，如：三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等。士、日立、东芝等。我国我国的的 PLC 生产厂家规模一般不大，主要有无锡华光电生产厂家规模一般不大，主要有无锡华光电子工业有限公司、上海香岛机电制造有限公司、杭州机床电器子工业有限公司、上海香岛机电制造有限公司、杭州机床电器厂、天津中环自动化仪表公司等。厂、天津中环自动化仪表公司等。通用性、通用性、灵活性强
16、，控制系统具有良好的柔性和可扩展性灵活性强，控制系统具有良好的柔性和可扩展性：由于采用了微型计算机的基本结构和工作原理，而且接口由于采用了微型计算机的基本结构和工作原理，而且接口电路考虑了工业控制的要求，输出接口能力强，因而对不电路考虑了工业控制的要求，输出接口能力强，因而对不同的控制对象，可以采用相同的硬件，只需编制不同的软同的控制对象，可以采用相同的硬件，只需编制不同的软件，就可实现不同的控制；件，就可实现不同的控制；PLC 一般采用模块结构，只一般采用模块结构，只需要增加模块，就可以实现系统功能的强化和升级。需要增加模块，就可以实现系统功能的强化和升级。编程简单，使用方便，控制系统易于实
17、现，开发工作量少，编程简单，使用方便，控制系统易于实现，开发工作量少，周期短周期短：一般使用与继电接触器控制电路原理图相似的：一般使用与继电接触器控制电路原理图相似的梯梯形图形图或用面向工业控制的或用面向工业控制的简单指令简单指令形式编程。因而编程语形式编程。因而编程语言形象直观，容易掌握，具有一定的电工和工艺知识的人言形象直观，容易掌握，具有一定的电工和工艺知识的人员可在短时间学会并应用自如。员可在短时间学会并应用自如。接线简单，安装、调试工作量少接线简单，安装、调试工作量少：只要将用于控制的接线、：只要将用于控制的接线、限位开关和光电开关等接入控制器的输入端，将被控制的限位开关和光电开关等
18、接入控制器的输入端，将被控制的电磁铁、电磁阀、接触器和继电器等功率输出元件的线圈电磁铁、电磁阀、接触器和继电器等功率输出元件的线圈接至控制器的输出端，就完成了全部的接线任务。接至控制器的输出端，就完成了全部的接线任务。抗干扰能力强、可靠性高，抗干扰能力强、可靠性高，维修方便维修方便：PLC 的输入输出采的输入输出采取了隔离措施，并应用大规模集成电路，故它能适应各种取了隔离措施，并应用大规模集成电路，故它能适应各种恶劣的环境，能直接安装在机器设备上运行。恶劣的环境，能直接安装在机器设备上运行。PLC 一般采一般采用模块结构，又具有自诊断功能，判断故障迅速方便，维用模块结构，又具有自诊断功能，判断
19、故障迅速方便，维修时只需更换插入式模块，因而维修十分方便。修时只需更换插入式模块，因而维修十分方便。性能价格比高、体积小、性能价格比高、体积小、重量轻、重量轻、能耗低、能耗低、成本低、容量成本低、容量大、大、功能强功能强：例如一台具有例如一台具有 128 个输入输出点的小型个输入输出点的小型 PLC，其尺寸为其尺寸为 216 127 110mm 3，重约，重约 2.3Kg，空载功耗，空载功耗为为 1.2W，它可以完成相当于，它可以完成相当于 400 800 个继电器组成的个继电器组成的系统的控制功能，而其成本仅相当于相同功能继电器系统系统的控制功能，而其成本仅相当于相同功能继电器系统的（的（1
20、0 20）；）；PLC与其他工业控制系统的比较与其他工业控制系统的比较 PLC与继电器比较与继电器比较 u继电器控制采用硬接线继电器控制采用硬接线方式装配而成，只能完方式装配而成，只能完成既定的功能。成既定的功能。uPLC控制只要改变程序控制只要改变程序并改动少量的接线端子，并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的改就可适应生产工艺的改变。变。u从适应性、可靠性及设从适应性、可靠性及设计、安装、维护等各方计、安装、维护等各方面进行比较。传统的继面进行比较。传统的继电器控制大多数将被电器控制大多数将被PLC所取代。所取代。与工业计算机比较与工业计算机比较u工业控制机控制要求开发人工业控制机控制要
21、求开发人员具有较高的计算机专业知员具有较高的计算机专业知识和微机软件编程的能力。识和微机软件编程的能力。uPLC采用了工厂技术人员熟采用了工厂技术人员熟悉的梯形图语言编程，易学悉的梯形图语言编程，易学易懂，便于推广应用。易懂，便于推广应用。uPLC是专为工业现场应用而是专为工业现场应用而设计的，具有更高的可靠性。设计的，具有更高的可靠性。u在模型复杂、计算量大且较在模型复杂、计算量大且较难、实时性要求较高的环境难、实时性要求较高的环境中，工业控制机则更能发挥中，工业控制机则更能发挥其专长。其专长。小型小型PLCPLC I/OI/O点数在点数在256256点以下，用户程序存储器容量在点以下，用户
22、程序存储器容量在2K2K步以下。其中步以下。其中I/OI/O点数小于点数小于6464点的点的PLCPLC又称为超小型或微型又称为超小型或微型PLCPLC。型号有日本松下电工。型号有日本松下电工FP1FP1型、日本三菱型、日本三菱FXFX系列和日本欧系列和日本欧姆龙姆龙C40PC40P等。等。中型中型PLCPLC I/OI/O点数在点数在25625620482048点之间，用户程序存储器点之间，用户程序存储器容量在容量在2K2K8K8K步之间。型号有日本三菱的步之间。型号有日本三菱的A1A1系列、日本日立系列、日本日立公司的公司的H-200H-200、美国、美国A-BA-B公司的公司的PLC2/
23、80PLC2/80等。等。大型大型PLCPLC I/OI/O点数在点数在20482048点之上，用户程序存储器容量达点之上，用户程序存储器容量达8K8K步之上。型号有美国步之上。型号有美国A-BA-B公司的公司的PLC-3PLC-3，I/OI/O点数有点数有81928192个；个；德国西门子公司德国西门子公司S5-155US5-155U，I/OI/O点数有点数有1000010000个，具有多个处理个，具有多个处理器。器。u按按I/OI/O点数分和存储器容量分点数分和存储器容量分一、可编程控制器的分类一、可编程控制器的分类PLC的分类与性能指标的分类与性能指标模块式模块式PLCPLC 将将PLC
24、PLC各组成部分分别作成若干个各组成部分分别作成若干个单独的模块，如单独的模块，如CPUCPU模块、模块、I/OI/O模块、电源模块模块、电源模块（有的含在（有的含在CPUCPU模块中）以及各种功能模块。模块中）以及各种功能模块。叠装式叠装式PLCPLC 还有一些还有一些PLCPLC将整体式和模块式的将整体式和模块式的特点结合起来。特点结合起来。整体式整体式PLCPLC 将电源、将电源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。价格低等特点。u按结构形式分按结构形式分整体式整体式PLCPL
25、C模块式模块式PLCPLC模块式模块式PLCPLCv按功能分按功能分低档低档PLCPLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊具有逻辑运算、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、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。算术运算、数据传送和比较、通信等功能。中档中档PLCPLC 具有低档具有低档PLCPLC功能外，增加模拟量输入功能外，增加模拟量输入/输出、输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/OI/O、子、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、程序、通信联网等功能
26、。有些还增设中断、PIDPID控制等控制等功能。功能。高档高档PLCPLC 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、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。高档函数运算、制表及表格传送等。高档PLCPLC机具有更强的机具有更强的通信联网功能。通信联网功能。u各厂家的各厂家的PLCPLC产品虽然各有特色，但是总体来讲均产品虽然各有特色，但是总体来讲均可用以下几项指标来衡量对比其性能：可用以下几项指标来衡量对比其性能：I/O点数点数；存储器容量存储器容量；扫描速度扫描速度；内部寄存器
27、内部寄存器；指令系统指令系统；特殊功能及模块特殊功能及模块；工作环境工作环境。可编程序控制器的应用可编程序控制器的应用u开关逻辑和顺序控制开关逻辑和顺序控制：开关量的逻辑控制使：开关量的逻辑控制使PC的最基本的最基本控制功能。目前，控制功能。目前，PC首用的目标，就是用于开关量的控首用的目标，就是用于开关量的控制。制。u模拟控制：模拟控制：PLC具有具有A/D、D/A转换及算术运算等功能，转换及算术运算等功能，因此可以实现模拟量控制。因此可以实现模拟量控制。u数据采集与监控：数据采集与监控：利用利用PLC能接受和输出高速脉冲的功能接受和输出高速脉冲的功能，在配备了相应的传感器（如旋转编码器）或
28、脉冲伺能，在配备了相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环型分配器、功放、步进电机）就能实现数服装置（如环型分配器、功放、步进电机）就能实现数字量的智能控制。字量的智能控制。随着微电子技术的快速发展，随着微电子技术的快速发展，PLC PLC 的制造成本不断下的制造成本不断下降，而功能却不断增强。目前在先进工业国家降，而功能却不断增强。目前在先进工业国家 PLC PLC 已成为已成为工业控制中的标准设备，应用的领域已覆盖工业各领域。概工业控制中的标准设备，应用的领域已覆盖工业各领域。概括起来主要应用在以下几个方面：括起来主要应用在以下几个方面：u运动控制：运动控制：如电机等设备的控制，提
29、供步进电机和伺服电如电机等设备的控制，提供步进电机和伺服电机的单轴和多轴运动控制模块。机的单轴和多轴运动控制模块。u过程控制：过程控制：大型化工企业等的生产过程控制，过程控制指大型化工企业等的生产过程控制，过程控制指对温度、压力、流量和速度等模拟量的闭环控制。对温度、压力、流量和速度等模拟量的闭环控制。u数据处理：数据处理：目前，现代目前，现代PLC具有强大的数据处理功能，能具有强大的数据处理功能，能实现复杂工业控制过程中的数据处理功能，实现与计算机实现复杂工业控制过程中的数据处理功能，实现与计算机数控（数控（CNC）设备相结合，使）设备相结合，使PLC系统的生产控制功能和系统的生产控制功能和
30、信息管理功能融为一体。信息管理功能融为一体。u通信联网及集散控制：通信联网及集散控制：利用利用PLC的强大的通信联网功能，的强大的通信联网功能，把把PLC分布到控制现场，并实现各站间的通信，上、下层分布到控制现场，并实现各站间的通信，上、下层间的通信，达到分散控制、集中管理的目的。间的通信，达到分散控制、集中管理的目的。应用例子应用例子 .包裹运输包裹运输工厂自动化工厂自动化停车场停车场农场农场可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域v向向和和两个方向发展两个方向发展小型小型PLCPLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置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
31、了各种简易、经济的更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型超小型微型PLCPLC，最小配置的，最小配置的I/OI/O点数为点数为8 81616点，以点，以适应单机及小型自动控制的需要。适应单机及小型自动控制的需要。大型化是指大中型大型化是指大中型PLC PLC 向大容量、智能化和网络化发向大容量、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、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。现已有复杂系统进行综合性的自动控制。现已有I/OI/O点数达点数达1433614336点的超大型点的超大型PLCPLC，其使用，其使用3232位微处
32、理器，多位微处理器，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，功能强。4.1.6 PLC技术发展动向技术发展动向发展发展为了提高为了提高PLCPLC的处理能力，要求的处理能力，要求PLCPLC具有更好的响应速具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的度和更大的存储容量。目前，有的PLCPLC的扫描速度可的扫描速度可达达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的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。个性能指标。在存储容量方面，有的在存储容量方面，有的PLCPLC最高可达几十兆字节。为最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的
33、公司已使用了硬盘。了扩大存储容量，有的公司已使用了硬盘。多样化多样化向、向、靠拢靠拢在在PLCPLC系统结构不断发展的同时，系统结构不断发展的同时，PLCPLC的编程语言也越的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。来越丰富，功能也不断提高。除了大多数除了大多数PLCPLC使用的使用的梯形图梯形图、语句表语句表语言外，为了适语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程步进编程语语言、面向过程控制的言、面向过程控制的流程图流程图语言、与计算机兼容的高语言、与计算机兼容的高级语言（级语言（BASICBASIC、C C语言等）等。多种编程语言并存、语言
34、等）等。多种编程语言并存、互补与发展是互补与发展是PLCPLC进步的一种趋势。进步的一种趋势。IEC1131-3IEC1131-3标准中规定了五种标准语言标准中规定了五种标准语言梯形图（梯形图（Ladder diagramLadder diagram）和功能块图（）和功能块图（Function Function block diagramblock diagram）为图形语言；）为图形语言；指令表（指令表（Instruction listInstruction list）和结构文本（）和结构文本（Struction Struction texttext）为文字语言；）为文字语言；顺序功能图（顺
35、序功能图（Sequential function chartSequential function chart）v大力开发大力开发，加强，加强为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模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、远程块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/OI/O模块、模块、通信和人机接口模块等。通信和人机接口模块等。PLCPLC的联网与通信有的联网与通信有两类两类：PLCPLC之间联网通信之间联网通信，各，各PLCPLC生产厂家都有自己的专有联网手段；生产厂家都有自己的专有联网手段；PLCPLC与计与计算机之间的联网通信算机之间的联网
36、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。制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。v增强增强据统计资料表明：在据统计资料表明：在PLCPLC控制系统的故障中，控制系统的故障中，CPUCPU占占5%5%，I/OI/O接口占接口占15%15%，输入设备占，输入设备占45%45%，输出设备占，输出设备占30%30%，线，线路占路占5%5%。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本本身的软、硬件实现检测、处理。身的软、硬件实现检测
37、、处理。而其余而其余。PLCPLC生产厂家都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，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。进一步提高系统的可靠性。在一台控制器上同时实现在一台控制器上同时实现和和。PLCPLC产品广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和产品广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使得图形显示技术，使得PLCPLC系统的系统的，进一步提高了，进一步提高了PLCPLC的功能，更好地满足了现代的功能，更好地满足了现代化大生产的控制与管理的需要。化大生产的控制与管理的需要。美国美国A-BA-B公司的新产品公司的新产品
38、PYRAMID INTEGRATORPYRAMID INTEGRATOR，首次将，首次将PLCPLC、机器视觉和信息处理器结合在一起，机器视觉和信息处理器结合在一起，适用于工业自动化系统。，适用于工业自动化系统。uPLCPLC的基本组成部件如下图所示：的基本组成部件如下图所示：返回返回外部设备外部设备现场用户输出设备现场用户输出设备微处理器（微处理器（CPU）运算器运算器控制器控制器输输出出部部件件输输入入部部件件系系统统存存储储器器用用户户存存储储器器I/O扩扩展展接接口口通通讯讯及及编编程程接接口口编程设备编程设备计算机计算机打印机等打印机等传感器传感器按钮、开关按钮、开关现场信号现场信号
39、电磁阀电磁阀中间继电器中间继电器执行器执行器现场用户输入设备现场用户输入设备扩展设备扩展设备扩展单元扩展单元通讯模块通讯模块功能模块功能模块电源变换器电源变换器110V/220V市电市电PLC基本单元基本单元PLC系统结构示意图系统结构示意图硬件硬件软件软件存储器存储器CPUI/O口口编程器编程器电源电源系统程序系统程序用户程序用户程序FX 系列系列PLC的硬件配置图的硬件配置图FX 系列系列PLC的网络通信能力的网络通信能力u中央处理单元是中央处理单元是PLC的核心部件，采用的核心部件，采用8 8位、位、1616位位或更高级的单片机或通用微处理器，负责完成逻或更高级的单片机或通用微处理器，负
40、责完成逻辑运算、数字运算以及协调系统内各部分的工作。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，主要功能有它在系统程序的管理下运行，主要功能有：接受并存储接受并存储由编程器键入的由编程器键入的用户程序和数据用户程序和数据；诊断诊断电源故障以及用户程序的语法错误；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读取输入状态和数据并存储到相应的存储区；到相应的存储区；读取用户程序指令，解释执行用户程序读取用户程序指令，解释执行用户程序，完成，完成逻辑运算、数字运算、数据传递等任务，逻辑运算、数字运算、数据传递等任务，刷新刷新输出映像，将输出映像内容送至输出单元输出
41、映像，将输出映像内容送至输出单元。uPLCPLC的存储器单元分成两个部分：的存储器单元分成两个部分：；用于存放；用于存放PLCPLC生产厂家编写生产厂家编写的系统程序的系统程序，系统程序在出厂时已经被，系统程序在出厂时已经被固化固化在在PROMPROM或或EPROMEPROM中。中。可分为。可分为程序存储区程序存储区和和数据存数据存储区储区，程序存储器用于存放用户编写的控制程序，数据，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。中间数据。这类存储器一般由低功耗的这类存储器一般由低功耗的CMO
42、S-RAM构成，构成，其中的其中的存储内容可读出并更改存储内容可读出并更改。掉电会丢失存储的内容，。掉电会丢失存储的内容，一般用锂电池来保持。一般用锂电池来保持。PLC产品手册中给出的产品手册中给出的“存储器类型存储器类型”和和“程序容量程序容量”是针对用户程序存储器而言的。是针对用户程序存储器而言的。u电源单元将外界提供的电源转换成电源单元将外界提供的电源转换成PLC的工作电的工作电源后，提供给源后，提供给PLC。PLC PLC 一般采用一般采用 AC220VAC220V 电源，电源，经整流、滤波、稳压后可变换成供经整流、滤波、稳压后可变换成供 PLC PLC 的的 CPU CPU、存储器等
43、电路工作所需的直流电压，有的存储器等电路工作所需的直流电压，有的 PLC PLC 也采用也采用 DC24V DC24V 电源供电电源供电。为保证。为保证 PLC PLC 工作可靠，工作可靠，大都采用开关型稳压电源。有的大都采用开关型稳压电源。有的 PLC PLC 还向外部还向外部提供提供 24V 24V 直流电源。直流电源。u电源单元还提供电源单元还提供掉电保护电路掉电保护电路和和后备电池电源后备电池电源，以维持部分以维持部分RAM存储器的内容在外界电源断电后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（不会丢失。在面板上通常有发光二极管（LCDLCD）指示电源的工作状态，便
44、于判断电源工作是否正指示电源的工作状态，便于判断电源工作是否正常。常。uPLC的输入、输出单元也叫的输入、输出单元也叫I/O单元单元，对于模块式对于模块式的的PLC来说，来说，I/O单元以模块形式出现，所以又称单元以模块形式出现，所以又称为为I/O模块。模块。I/O单元是单元是PLC与工业现场的接口，与工业现场的接口，现场信号与现场信号与PLC之间的联系通过之间的联系通过I/O单元实现单元实现。u工业现场的输入和输出信号包括数字量和模拟量工业现场的输入和输出信号包括数字量和模拟量两类，因此两类，因此I/O单元也有数字单元也有数字I/O和模拟和模拟I/O两种两种，前者又称为前者又称为DI/DO，
45、后者又称为，后者又称为AI/AO。PLC的的输入、输出单元还应包括一些功能模块，所谓功输入、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。能模块就是一些智能化了的输入和输出模块。v输入单元输入单元带光电隔离电路带光电隔离电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及数字量信号（数字量输入单元）；接收开关量及数字量信号（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
46、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。不同的接口需求设计了不同的接口单元。不同的接口需求设计了不同的接口单元。主要有以下几种主要有以下几种：作用：是作用：是。接口接受的外信号电源有直流输入、交流输入和交流。接口接受的外信号电源有直流输入、交流输入和交流/直直流输入。如图所示：流输入。如图所示：PLC开关量输入接口开关量输入接口输入接口中都有输入接口中都有滤波电路滤波电路及及光耦合隔离电路光耦合隔离电路，滤波有抗干扰，滤波有抗干扰的作用，耦合有抗干扰及产生标准信号的作用。的作用，耦合有抗干扰及产生标准信号的作用。：驱动直流负载（晶体管输出单
47、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）。：作用：作用：将将PLCPLC内部标淮信号转换成内部标淮信号转换成现现场执行机构所需的场执行机构所需的开关量信号开关量信号。分类：。分类：继电器型：继电器型：可用于交流及直流可用于交流及直流两种电源，但接通断开的频率低。两种电源，但接通断开的频率低。晶体管型：晶体管型：输出接口有较高的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱动接通断开频率，但只适用于直流驱动的场合。的场
48、合。晶闸管型：晶闸管型：仅适用于交流驱动仅适用于交流驱动场合。场合。各类输出接口中也都具有各类输出接口中也都具有隔离耦隔离耦合电路合电路。：，而且在考虑外驱动电源时，还需，而且在考虑外驱动电源时，还需考虑输出器件的类型。考虑输出器件的类型。PLC开关量输出开关量输出接口接口 输入输入/输出（输出（I/OI/O）点数：）点数：是指是指PLCPLC的的I/OI/O接口所能接受的接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数的总和输入信号个数和输出信号个数的总和。I/OI/O点数是选择点数是选择PLCPLC的重要依据之一的重要依据之一 当当I/OI/O点数不够时，可通过点数不够时，可通过PLCPLC的的I
49、/OI/O扩展接口扩展接口对对系统进行系统进行 作用：把现场连续变化的作用：把现场连续变化的模拟量标准信号转换成模拟量标准信号转换成适合适合PLC内内部处理的由若干位部处理的由若干位二进制数字表示的信号二进制数字表示的信号。模拟量输入接口。模拟量输入接口只接受只接受标准模拟信号标准模拟信号。符合国际标符合国际标准的通用电准的通用电压电流信号压电流信号如：如：420mA的直流的直流电流信号，电流信号，010V的的直流电压信号等直流电压信号等 作用：将作用：将PLC运算处理后的若干位运算处理后的若干位数字量信号转换为相应的模数字量信号转换为相应的模拟量信号拟量信号输出。模拟量输出接口一般由光电隔离
50、、输出。模拟量输出接口一般由光电隔离、D/A转换转换和信和信号驱动等环节组成。号驱动等环节组成。PLC PLC配有开关式稳压电源，以提供内部电路使用。配有开关式稳压电源，以提供内部电路使用。与普通电源相比，与普通电源相比，PLCPLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。电源的稳定性好、抗干扰能力强。因此，对于电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源因此，对于电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值电压在其额定值15%15%的范围内波动。的范围内波动。uPLCPLC根据型号的不同，有的采用交流供电，有的采用直流供根据型号的不同，有的采用交流供电，有的采用直流供电。交流一般为单相电。交
