1、PLC概述组成基本工概述组成基本工作原理作原理1 可编程控制器（Programmable Logic Controller简称PLC），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、易于扩展、通用性强。PLC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。与机器人技术、CAD/CAM技术
2、并称为现代工业生产自动化的三大支柱。2 本章主要介绍可编程控制器的定义、可编程本章主要介绍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、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、发展可编程控制器的应用领域、主要类型、发展趋势及概况，介绍了趋势及概况，介绍了PLCPLC的基本原理、的基本原理、FXFX系列系列PLCPLC型号命名、型号命名、PLCPLC的组成。的组成。FXFX系列系列PLCPLC内部内部各类软元件资源，如输入继电器、输出继电各类软元件资源，如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、辅助继电器等。器、定时器、计数器、辅助继电器等。3v
3、什么是什么是PLCPLC？是一种工业控制装置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，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、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。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v中文名称为可编程控制器；中文名称为可编程控制器；v英文名称为英文名称为Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller，简称，简称PLCPLC。4v 1987198
4、7年，国际电工委员会（年，国际电工委员会（IECIEC）定义：）定义：v “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，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、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程控
5、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成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。5v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6v背景：背景：v19681968年美国通用汽车公司年美国通用汽车公司（GMGM），为了适应汽车型号），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周
6、期。降低成本，缩短周期。7v19681968年，年，GMGM公司提出十项设计标准：公司提出十项设计标准：v编程简单，可在现场修改程序；编程简单，可在现场修改程序；v维护方便，采用插件式结构；维护方便，采用插件式结构；v可靠性高于继电器控制柜；可靠性高于继电器控制柜；v体积小于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；v成本可与继电器控制柜竞争；成本可与继电器控制柜竞争；v可将数据直接送入计算机；可将数据直接送入计算机；v可直接使用可直接使用115V115V交流输入电压；交流输入电压；v输出采用输出采用115V115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；接触器等；
7、v通用性强，扩展方便通用性强，扩展方便;v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。8v 19691969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，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。并应用于工业现场。9无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强具有较强无触点免配线，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口电路均采用光电隔离，使工
8、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。（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）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、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，对信息进行保护和止故障扩大。（）简化编程语言，
9、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行电恢复，设置警戒时钟。对程序和动态数据进行电池后备池后备10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；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、传感器及变送器、备，如按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。另外为了提高操作性电磁线圈
10、、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。局部网络，它还有多种通信联网的接口模块等等。11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、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、电模块化结构。的各个部件，包括、电源、等均采用模块化设计，由机架及电缆将源、等均采用模块化设计，由机架及电缆
11、将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的各模块连接起来，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。组装一台电脑一样简单。12编程方法简单易学，的编程大多采用类似编程方法简单易学，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，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
12、。一般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，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。可以现场改变程序，使用非常方便、灵活。135、系统的设计、安装调试工作量少，调试简单、系统的设计、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）
13、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146维护方便，维修工作量小维护方便，维修工作量小故障率低，有完善的自诊断能力。不需要专门故障率低，有完善的自诊断能力。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
14、应的端相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，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。使系统迅速恢复运行。157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
15、巧、抗干扰能力强，易于装入结构紧密、坚固、小巧、抗干扰能力强，易于装入机械设备内部，因而成为机械设备内部，因而成为“机电一体化机电一体化”较理想的较理想的控制设备，广泛用于数控、机器人、过程流程控制控制设备，广泛用于数控、机器人、过程流程控制等领域。是等领域。是“机电一体化机电一体化”特有的产品。而且特有的产品。而且采用软件控制，其控制速度取决于内部运采用软件控制，其控制速度取决于内部运行速度和扫描周期（一般小于），比继行速度和扫描周期（一般小于），比继电器的动作快得多。电器的动作快得多。16v 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
16、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.17诞生于20世纪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
17、可动摇的地位。突破于20世纪90年代：从传统的单机向多CPU和分布式及远程控制系统发展；编程语言和应用多样化。18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、系列及松下、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益19PLC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
18、面。20211开关量控制开关量控制 这是这是PLC最基本的应用领域，可用最基本的应用领域，可用PLC取代传统的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控制、注塑机的控制、电梯的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、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
19、工、造纸、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。轧钢自动生产线的控制等。222模拟量控制模拟量控制 目前，很多目前，很多PLC都具有模拟量处理功能，通过都具有模拟量处理功能，通过模拟量模拟量I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连模块可对温度、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、中型的便。大、中型的PLC还具有还具有PID闭环控制功能，运闭环控制功能，运用用PID子程序或使用专用的智能子程序或使用专用的智能PID模块，可以实模块，可以实现对模拟量的闭环过程控制。随着现对模拟量的闭环过
20、程控制。随着PLC规模的扩大，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。以组成较复杂的闭环控制系统。PLC的模拟量控制的模拟量控制功能已广泛应用于工业生产各个行业，例如自动焊功能已广泛应用于工业生产各个行业，例如自动焊机控制、锅炉运行控制、连轧机的速度和位置控制机控制、锅炉运行控制、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。等都是典型的闭环过程控制的应用场合。233运动控制运动控制 运动控制是指运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动的控对直线运动或圆周运动的控制，也称为位置控制，早期制，也称为
21、位置控制，早期PLC通过开关量通过开关量I/O模模块与位置传感器和执行机构的连接来实现这一功能，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，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、电的运动控制功能广泛应用在金属切削机床、电梯、机器人等各种机械设备上，典型的如梯、机器人等各种机械设备上，典型的如PLC和计和计算机数控装置（算机数控装置（CNC）组合成一体，构成先进的数）组合成一体，构成先进的数控机床。控机床。24 4数据处理数据处理 现代现代PLC都具有不同程度的数据处理功能，都具有不同程度的数据处
22、理功能，能够完成数学运算（函数运算、矩阵运算、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、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、机器人的控制制系统中，如柔性制造系统、机器人的控制系统等。系统等。25 5通信联网通信联网 通信联网是指通信联网是指PLC与与PLC之间、之间、PLC与上与上位计算机或其他智能设备间的通信，利用位计算机或其他智能设备间的通信，利用PLC和计算机的和计算机的RS2
23、32或或RS422接口、接口、PLC的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络，可实现相互间的信或光缆将它们联成网络，可实现相互间的信息交换，构成息交换，构成“集中管理、分散控制集中管理、分散控制”的多的多级分布式控制系统，建立工厂的自动化网络。级分布式控制系统，建立工厂的自动化网络。26272829303132333435v1 1）、高性能、高速度、大容量发展）、高性能、高速度、大容量发展v为了提高为了提高PLCPLC的处理能力，要求的处理能力，要求PLCPLC具有更好的响具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的应速度和更大的存储容量。目前
24、，有的PLCPLC的扫的扫描速度可达描速度可达0.1ms/k0.1ms/k步左右。步左右。PLCPLC的扫描速度已成的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。为很重要的一个性能指标。v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。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为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。器或硬盘。36v2 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v小型小型PLCPLC由整体结构向小型模块化结构发展，使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、配置更加灵活，
25、为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型经济的超小型微型PLCPLC，最小配置的，最小配置的I/OI/O点数为点数为8 81616点，以适应单机及小型自动控制的需要。点，以适应单机及小型自动控制的需要。v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。现已大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。现已有有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位位微处理器，多微处理器，
26、多CPUCPU并行工作和大容量存储器，功并行工作和大容量存储器，功能强。能强。37v3 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v为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能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、远程模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/OI/O模模块、通信和人机接口模块等。块、通信和人机接口模块等。vPLCPLC的联网与通信有两类：的联网与通信有两类：PLCPLC之间联网通信，各之间联网通信，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
27、计算机之间的联网通信。算机之间的联网通信。v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。38v4)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v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，输出设备占备占30%30%，线路占，线路占5%5%。v前二项共前二项共20%20%故障属于故障属于PLCPL
28、C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。v而其余而其余80%80%的故障属于的故障属于PLCPLC的外部故障。的外部故障。PLCPLC生产生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专厂家都致力于研制、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。用智能模块，进一步提高系统的可靠性。39v5)5)、编程语言多样化、编程语言多样化v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的编程语言的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。也越来越丰富，功能也不断提高。v除了大多数除了大多数P
29、LCPLC使用的梯形图、语句表（指令）使用的梯形图、语句表（指令）语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程（顺序功能图）语言、面向过序控制的步进编程（顺序功能图）语言、面向过程控制的流程图（程控制的流程图（SFCSFC图）、结构文本等与计算图）、结构文本等与计算机兼容的高级语言（机兼容的高级语言（BASICBASIC、C C语言等）等。多种语言等）等。多种编程语言并存、互补与发展是编程语言并存、互补与发展是PLCPLC进步的一种趋进步的一种趋势。势。40 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
30、，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，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（PLC、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。41v1 1）、按）、按I/OI/O点数分点数分v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PLCPLCv （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）v中型中型PLC I/OPLC I/O点数为点数为256256
31、点以上、点以上、20482048点以下的为中点以下的为中型型PLCPLCv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PLCPLCv （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）42v2 2、）按结构形式分、）按结构形式分v整体式整体式PLC PLC 将电源、将电源、CPUCPU、I/OI/O接口等部件都集中接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。低等特点。436.可编程控制器的类型可编程控制器的类型模块式模块式PLC PLC 将将
32、PLCPLC各组成部分分别作成若干个单各组成部分分别作成若干个单独的模块，如独的模块，如CPUCPU模块、模块、I/OI/O模块、电源模块（有模块、电源模块（有的含在的含在CPUCPU模块中）以及各种功能模块。模块中）以及各种功能模块。446.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将整体式和模块式的特点结合起来。特点结合起来。45v3 3、）按功能分、）按功能分v低档低档PLC PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟
33、量输入输出、算术运算、数据传送量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。和比较、通信等功能。v中档中档PLC PLC 具有低档具有低档PLCPLC功能外，增加模拟量功能外，增加模拟量输入输入/输出、算术运算、数据传送和比较、输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程数制转换、远程I/OI/O、子程序、通信联网等、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、功能。有些还增设中断、PIDPID控制等功能。控制等功能。v高档高档PLC PLC 具有中档机功能外，增加带符号具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特
34、殊功能函数运算、制表及表格运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档传送等。高档PLCPLC机具有更强的通信联网功机具有更强的通信联网功能。能。46 FX 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
35、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输入输出混合扩展单元及扩展模块及扩展模块EX输入专用扩展模块输入专用扩展模块EY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47型号及意义型号及意义4849FX2N系列系列PLC基本单元基本单元50 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
36、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。51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521.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53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54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55v1 1、微处理器（、微处理器（CPUCPU）：）：PLCPLC的核心部件，起着总的核心部件，起着总指挥的作
38、用，是指挥的作用，是PLCPLC的运算和控制中心。的运算和控制中心。v接收并存储用户程序和数据；接收并存储用户程序和数据；v诊断电源、诊断电源、PLCPLC工作状态及编程的语法错误；工作状态及编程的语法错误；v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；v运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户户v 程序的各种操作；程序的各种操作；v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。56v2 2、存储器、存储器v系统存储器系统存储器RAM/ROMRAM/ROM系统程序存储系统程序存储器器+系统数据存储器。是
39、具有记忆功能的系统数据存储器。是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息。程序、逻辑变量和其它一些信息。v 存放系统工作程序（监控程序）；存放系统工作程序（监控程序）；v存放模块化应用功能子程序；存放模块化应用功能子程序；v存放命令解释程序；存放命令解释程序；v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；v存放存储系统参数。存放存储系统参数。57v用户存储器用户存储器RAM/EPROM/EEPROMRAM/EPROM/EEPROMv存放用户工作程序；存放用户工作程序；v存放工作数据。存放工作数据。v3 3、输
40、入接口。这是、输入接口。这是PLCPLC与被控设备相连接与被控设备相连接的接口电路。的接口电路。用户设备需输入用户设备需输入PLCPLC的各的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量开关量或模拟量(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。理单元能够接收和处理的信号。58v输入单元输入单元带光电隔离电路带光电隔离电路v多种辅助电源类型：多种辅助电源类型：ACAC
41、电源电源DC24VDC24V输入输入v DCDC电源电源DC24VDC24V输入输入v DCDC电源电源DC12VDC12V输入输入v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）；v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）；v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）；v接收传感器输出信号。接收传感器输出信号。59直流输入接口电路示意图内部电路输入LED IN IN COM60交流输入接口电路示意图内部电路输入LED IN IN COM614、输出接口电路：带光电隔离器及滤波器，将中央处、输出接口电
42、路：带光电隔离器及滤波器，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。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（继电器输出单元）；直流负载（继电器输
43、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）。62继电器输出接口电路示意图内部电路输出LED OUT OUT COMLL63晶体管输出接口电路示意图L+OUT OUT COMLL输出LED内部电路64双向晶闸管输出接口电路示意图输出LED OUT OUT COMLL内部电路655、输入、输入/输出（输出（I/O）扩展接口）扩展接口 中小型的中小型的PLC输入输出接口都是与中央处理单元输入输出接口都是与中央处理单元CPU制造制造在一起的，为了满足被控设备输入输出点数在一起的，为了满足被控设备输入输出点数较多的要求，常需要扩展数字量输入输出模较
44、多的要求，常需要扩展数字量输入输出模块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩展模拟量输入输出模块，如展模拟量输入输出模块，如A/D、D/A转换模转换模块等；块等；I/O扩展接口就是为连接各种扩展模块扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。而设计的。66vI/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v扩展扩展I/OI/O模块；模块；v扩展位置控制模块（如扩展位置控制模块（如F2-30GMF2-30GM）；）；v扩展通讯模块（如扩展通讯模块（如FX-232AWFX-232AW等）；等）；v扩展模拟量控制模块（如扩展模拟量控制模块（如FX-2DAF
45、X-2DA、FX-4ADFX-4AD等）。等）。67I/O扩展接口的连接68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、通信接口、通信接口 用于用于PLCPLC与计算与计算机、机、PLCPLC、变频、变频器、触摸屏等智器、触摸屏等智能设备之间的连能设备之间的连接，以实现接，以实现PLCPLC与智能设备之间与智能设备之间的数据传送和通的数据传送和通信。信。PLC的硬件系统69v通讯及编程接口通讯及编程接口采用采用RS-485RS-485或或RS-422RS-422串行总线串行总线v连接专用编程器（连接专用编程器（FX-20PFX-20P、FX-10
46、PFX-10P）；）；v连接个人电脑（连接个人电脑（PCPC），实现编程及在线监控；），实现编程及在线监控；v连接工控机，实现编程及在线监控；连接工控机，实现编程及在线监控；v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；v连接打印机等计算机外设。连接打印机等计算机外设。70通信接口的连接71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用于将编程器与与PLCPLC进行连接，进行连接，以实现编程器以实现编程器对对PLCPLC的操作。的操作。72中央处理单元输入输出接口编程器接口I
47、/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、编程器用作用户程序的编制、编户程序的编制、编辑、调试和监视，辑、调试和监视，还可以通过其键盘还可以通过其键盘去调用和显示去调用和显示PLCPLC的一些内部状态和的一些内部状态和系统参数，它经过系统参数，它经过编程器接口与中央编程器接口与中央处理器单元联系，处理器单元联系，完成人机对话操作。完成人机对话操作。PLC的硬件系统73PLC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74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，监控用计算机编写、修改
48、程序，监控PLC的运行的运行75.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、电源、电源 电源部件将电源部件将220V的交流电源转的交流电源转换成供换成供PLC的中央处的中央处理器、存储器等电子理器、存储器等电子电路工作所需要的直电路工作所需要的直流电源，同时还向各流电源，同时还向各种扩展模块提供种扩展模块提供24V直流电源。由输入滤直流电源。由输入滤波、整流滤波、开关波、整流滤波、开关电源先行稳压等几部电源先行稳压等几部分组成。分组成。76 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
49、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PLC系统。PLC的软件系统可分为：1）系统程序）系统程序77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、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存储空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成机器指令供CPU执行。执行。
50、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的具体工作。78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，进行时间上先后顺序的管理，规定各种数据、程序的存放地址，生成用户环境以及系统诊断等。编译程序用来把梯形图程序、语句表程序等编程语言翻译成PLC能够识别的机器语言。标准程序模块和系统调用，这部分
