【文档说明】可编程控制器原理课件.ppt，共(95)页，1.308 MB，由小橙橙上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-45551.html

以下为本文档部分文字说明：

可编程控制器原理与应用1可编程控制器基础1.1可编程控制器概述（了解）1.2PLC的基本工作原理（了解）1.3可编程控制器的硬件系统（重点）1.4PLC的软件系统（重点、难点）目录第1-2章：1可编程控制器基础1.1可编程控制器概述可编程控制器（Programmable

Controller）的英文缩写是PC，容易同个人计算机（PersonalComputer）混淆，因此通常都称其为PLC（ProgrammableLogicController）。PLC是在继电器控制基础上以微处理器为核心，将自动控制技术，计算机技术和通信技

术融为一体而发展起来的一种新型工业自动控制装置。目前PLC已基本替代了传统的继电器控制系统，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。1.1.1可编程控制器的产生•继电

器控制系统用硬件实现控制程序，当产品更新时，必须改变相应的器件和接线。现代社会制造工业迫切需要一种新的更先进的“柔性”的控制系统来取代。•20世纪60年代末，美国通用汽车公司（GM）希望有一种“柔性”的汽车制造生产线来适应汽车型号不断更新的要求，GM提出10条要

求，并公开向制造商招标。•美国数字设备公司（DEC）根据以上要求，于1969年研制出了第一台可编程控制器PDP－14，并在美国通用汽车公司的生产线上取得了成功。它用计算机的软组件的逻辑编程成功取代了继电器控制的硬接

线编程，生产硬设备的生产线是“柔性”的愿望终于实现了。1.1.2PLC的特点•初期：用来替代继电器控制，进行开关量逻辑控制。•70年后：随着微电子技术、计算机技术的发展，PLC以单片机或其它16位、32位的微处理器作为主控芯片，输入/输出等电路也采用LSI(Large-s

caleintegration,大规模集成电路)或VLSI,功能有了突飞猛进的发展。PLC除有开关量控制外，还具有数据处理、数据通信、模拟量控制和PID调节等功能。•80年：NEMA（美国电气制造商协会）将命名

中的“逻辑”一词摘掉，称为ProgrammableController。•定义：PC是一种数字式的电子装置，它使用可编程序的存储器以及存储指令，能够完成逻辑、顺序、定时、计数及算术运算等功能，并通过数字或模拟的输入、输出接口控制各

种机械或生产过程。PLC有如下特点：•（1）可靠性高，抗干扰能力强•采用LSI（大规模集成电路)，开关是无触点的，而硬继电器用的是机械触点开关，可靠程度无法比拟。软硬件抗干扰措施：•硬件：器件筛选和老化。电路采用光电隔离器，隔断I/O电路与内部电路的直流通路，抑制外部干扰源的影

响。电源采取屏蔽、稳压、保护等措施。设置“看门狗”（watchdog）电路，能把走飞程序拉回来（自动恢复）。结构上采用耐热、密封、防潮、防尘和抗振的外壳封装,适应恶劣工业环境。•软件：数字滤波、故障检测与诊断，自动扫描，出错自动处理(报警、保护数据和封锁输出)。采用EEP

ROM（电擦除可编程只读存储器）保护断电后用户程序和数据不会丢失。采用循环扫描的方式。•（2）编程软件，简单易学•从清晰直观的继电器控制线路演化过来的梯形图程序易学易懂，易修改，深受电器工作人员的欢迎。•（3）适应性好，具有柔性•生产工艺或

设备改变时，不必改变硬设备，只需改变相应的软件就可满足新的控制要求。产品已标准化、系列化和模块化，以适应不同的控制要求。•（4）功能完善，接口多样•除基本单元外，还可选配各种特殊适配器，满足不同的需要，如数字量/模拟量输入输出，定时计数，A/D与D／A转换，数据处理，通信联

网等功能。•（5）易于操作，维护方便•安装方便：具有DIN标准导轨安装用卡扣。•连接方便：具有输入/输出端子排，只要用螺丝刀就可以与不同的控制设备连接。•调试方便：输入信号可用开关来模拟，输出信号可观察面板发光二极管。•维护方便：完善的自诊断功能和运行故障指示装置。•（6）体积小、重量轻、功

耗低•产品结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低。•如FX1S－20MT型PLC：•外形尺寸：75mm×90mm×87mm，•重量：400g，功耗：20W。这种迷你型PLC很容易嵌入机械设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.1.3PLC的应用PLC的主要应用有以下5个方面。（1）开

关量逻辑控制是PLC最基本的应用，即用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。（2）模拟量过程控制控制连续变化的模拟量，如温度、压力、速度、流量、液位、电压和电流等均为模拟量。通过各种传

感器将相应的模拟量转化为电信号，然后通过A/D模块将它们转换为数字量送PLC内部CPU处理，处理后的数字量再经过D/A转换为模拟量进行输出控制。（3）机械件位置控制用专用的位置控制模块来控制步进电机或伺服电机,实现对各种机械构件的运动控制

,如速度、位移、方向等。典型应用有：机器人的运动控制、机械手的位置控制、电梯运动控制等；PLC还可与计算机数控（CNC）装置组成数控机床，以数字控制方式控制零件的加工、金属的切削等等，实现了高精度的加工。（4）现场数据采集处理可以方便地对生产

现场的数据进行采集、分析和加工处理。（5）通信联网、多级控制PLC与PLC之间、PLC与上位计算机之间通信,要采用专用通信模块，并利用RS－232C或RS-422A接口，用双绞线或同轴电缆或光缆将它们联成网络。1.1.4PLC的分类•可以按照结构形式、I/O点数和功能两种形式分类。•

1.按结构形式分类•PLC可分为整体式和模块式两种。•（1）整体式•将CPU、存储器、I／O和电源等部件集中于一体，安装在一个金属或塑料的机壳的基本单元内，机壳的上下两侧是输入输出接线端子，并配有反映输入输出状态的微型发光二极管。整体式结构的PLC具

有结构紧凑、体积小巧、重量轻、价格低的优势，适用于嵌入控制设备的内部，常用于单机控制。一般小型以下PLC多采用这种结构，如三菱公司的FX2N、FX0N、FX1S系列(见图1)。图1三菱FX1S系列PLC（2）模块式把各个组成部分

CPU、I/O、电源等分开，做成各自独立的模块，各模块做成插件式，插入机架底板的插座上。图2三菱A2NQ系列PLC•可按照控制要求，选用不同档次的CPU模块、各种I/O模块和其它特殊模块，构成不同功能的控制系统。•模块式结构的PLC具有配置灵活、组装方便，扩展容易。其缺点是结构较复

杂，造价也较高。一般大、中型PLC都采用这种结构，如三菱A2NQ系列PLC。•2.按I/O点数和功能分类•按I/O点数、内存容量和功能来分，PLC可分为微型、小型、中型、大型和超大型五类，如表1所示。

•小型PLC的存储器容量一般在2KB～4KB之间，I/O点数一般在64～128之间。小型PLC具有逻辑运算、定时和计数等功能，适合于开关量控制、定时和计数控制等场合，常用于代替继电器控制的单机线路中。表1PLC的分类类型I/O点数存储容量(KB)机型微型＜64＜2三菱FX1S系列小型64

～1282～4三菱FX2N系列中型128～5124～16三菱A1N系列大型512～819216～64三菱A3N系列超大型＞8192＞64西门子SU-1553.各种类型的PLC•FX2N型PLC外观输入端子输入信号灯输出端子输出信号灯编程电缆运行开关电源指示灯运行指示灯电池指示灯出错指示灯扩展

端口锂电池图3FX2N型PLC的外形1.1.5我国市场上的PLC现状1.我国市场上主要的生产厂家及PLC产品：•（1）德国西门子公司：主要有SIMARICS7—400/300/200系列产品等；•（2）美国A—B（罗克韦尔）公司：主要有SLC500系列、PLC－５系列等；•（3）施耐德公司：主要

有Ｍicro、Ｑuantum、Ｐremium、Ｍomentum等；•（4）美国GE公司：主要有SERIES、GE9070、GE9030系列等；•（5）日本欧姆龙公司：主要有CPMIA、C200H、CQMI等；•（6）日本三

菱公司：主要有F1、F2、FX1、FX2、FX2N（FX系列），A系列，QnA系列和Q系列等；（7）日本松下电工：代表产品主要有FP0、FP1等；（8）日本东芝、富士电机等公司产品。2.各公司PLC产品编程软件的应用•（1）西门子

S7—200系列：•编程软件：STEP—Micro/WIN32；•软件有两套指令集：SIMARIC指令集（S7—200方式）和国际标准指令集（IEC1131—3方式）。•（2）欧姆龙CPMIA系列：•编程软件

：CPMIA（简易编程器和专用编程软件）；•OMRON的编程软件：CPT（SYSMAC—CPT）、CX—P（CX—Programmer）；•CX—P是后开发的编程软件，支持CS1系列、CV系列和C系列OMRONPLC。•（3）三菱FX2N系列：•编程软件：•一是FXGP/

WIN—C编程软件包：专门用于FX系列PLC的编程；•可用梯形图、指令表或者是SFC（状态转移图）进行编程。•二是GX开发器：包括编程软件GX—Developer（GPPW）和仿真软件GX—Simulator（LLT）。•可以为FX/A/QnA/Q系列PLC编辑程

序和模拟仿真。•（4）松下电工FP1系列：•编程工具：FP手持编程器II和配套编程软件；•编程软件：FPWIN—GR（中英两个版本）和FPSOFT（英文版本）。•（5）A—B公司PLC—5系列：•罗克韦尔软件（ROCK

WELLSOFTWARE）公司提供的软件系统，包括：•一是通信软件RSLinx：与其他软件建立通信联系；•二是控制逻辑编程软件RSLogix；•三是人机界面软件RSView32；•四是仿真调试软件RSEmulate。1.1.6PLC的主要技术指标PLC的主

要性能的可以按照以下6种指标来描述。1.I/O总点数指PLC输入信号和输出信号的数量,也就是输入、输出的端子数总和。注意:电源、COM等端子不能作为I/O端子计入。I/O总点数是描述PLC性能的重要指标。2.存储容量指用户程序存

储器的容量,即用户RAM的存储容量。指令是按“步”存放的,一“步”占用一个地址单元。所以1步＝2字节3.扫描速度指PLC扫描1000步指令所需的时间，以毫秒/千步为单位，也有用μs/步为单位。4.内部寄存器PLC内部寄存器用以存放输入/输出变量的状态、逻辑运算的中间结果、定

时器/计数器的数据。内部寄存器的种类多少、容量大小,将影响到用户编程的效率。5.编程语言与指令系统有梯形图、助词符、SFC（SequentialFunctionChart）以及高级语言等。在PLC的指令系统中,包含的指令种类越多,其功能就越强。6.特殊功能模块PLC除了基本

单元外,还可选配各种特殊功能模块。特殊功能模块的种类多少、功能强弱是衡量PLC技术水平高低的一个重要指标。1.2PLC的基本工作原理•1.2.1PLC的工作方式•PLC采用循环扫描工作方式，集中进行输入采样，集中进行输出刷新。I/O映像区分别存放执行

程序之前的各输入状态和执行过程中各结果的状态。•1.PLC循环扫描工作方式•一般包括五个阶段：•内部处理与自诊断•与外设进行通信处理•输入采样•用户程序执行•输出刷新。PLC的基本工作原理如图所示：•方式开关置STOP:只执行前2个阶段，即只作内

部处理与自诊断与外设进行通信处理；•方式开关置RUN:将执行所有阶段。•上电复位时，PLC首先作内部初始化处理，清除I/O映像区中的内容；接着作自诊断，检测存储器、CPU及I/O部件状态，确认其是否正常；

再进行通信处理，完成各外设（编程器、打印机等）的通信连接；还将检测是否有中断请求，若有则作相应中断处理。在此阶段可对PLC联机或离线编程，如实验时的编程阶段。上述阶段确认正常后，并且PLC方式开关置于RUN位置时，PLC才进入独特的循环扫描，即周而复始的执行输入采样、程序执行、输出刷新。

•（1）输入采样阶段•CPU顺序扫描每个输入端，顺序读取输入端的状态，并将其存入输入映像区单元中。图1.2RUN状态下扫描过程•采样结束后，输入映像区被刷新，其内容将被锁存而保持着，并将作为程序执行时的条件。当进入程序执行阶段后

，若输入端又发生变化，则输入映像区相应单元保存的信息，因被输入锁存器隔离而不会跟着改变。只有在下一个扫描周期的输入采样阶段，输入端信息才会被输入锁存器再次送入输入映像区的单元中。因此，为了保证输入脉冲信号能被正确读入，要求脉宽必须大于一个扫描周期。•（2）程

序执行阶段•CPU从用户程序第0步开始，顺序逐条扫描用户梯形图程序。扫描每支梯形图，总是按先上后下、先左后右的顺序对由接点构成的控制线路进行逻辑运算。这里接点就是I/O映像区存储单元，由于它对应的是输入端的状态，

所以把它称为接点（软触点）。•以接点数据为条件，根据用户程序进行逻辑运算，并把运算结果存入输出映像区单元中。在程序执行阶段，只有输入端在I/O映像区存放的输入采样值不会发生改变，而其它各软组件和输出点在I/O映像区的状

态和数据都有可能随着程序的执行而变化。请注意：PLC非并行工作的特点，在程序的执行过程中，上面逻辑行中线圈状态的改变，会对其下面逻辑行中对应的接点状态起作用。反之，排在下面的逻辑行中线圈状态的改变，只能等到下一个扫描周

期才能对其上面逻辑行对应此线圈的接点状态起作用。•（3）输出刷新阶段•CPU将输出映像区的状态信息转存到输出锁存器中，刷新其内容，改变输出端子的状态，再通过输出驱动电路驱动被控外设（负载），这才是PLC的实际输出。1

.3可编程控制器的硬件系统PLC是专为工业控制而设计，采用了典型的计算机结构，主要由CPU、存储器、采用扫描方式工作的I/O接口电路和电源等组成。图1.3PLC硬件系统结构框图1.3.1PLC的工作方式•1.微处理器（CPU）•CPU由控制器、运算器和寄存器组组成，大多用8位、16位和32位微处理

器或单片机作为主控芯片，是系统的控制/运算中心，其它部件，如ROM、RAM和I/O部件等都是通过3总线AB、DB和CB挂靠在CPU上的。•2.存储器（ROM和RAM）•ROM（ReadOnlyMemory）:存放系统程序，相当于

通用计算机中的BIOS。•EPROM（ErasableROM）:可擦除可编程只读存储器。•EEPROM（ElectricalEPROM）：电擦除可编程只读存储器。正常运行时，和普通RAM一样，可随机读写，又

能像ROM那样断电后具有信息的非易失性。•RAM（RandomAccessMemory）：放用户应用程序。•3.输入/输出（I／O）单元•I／O单元是PLC与输入/输出设备间信息传送的接口。•(1)为什么要用输入/输出接口电路？•①数据锁存――向外设输出数据时的需要。•

②电平隔离――使外设和CPU电路之间直流电平互不影响。•③速度协调――使外设和CPU之间，准备好后才传送数据。•④数据变换――串/并变换、并/串变换、A/D变换、D/A变换等。•（2）FX系列PLC基本单元输入电路①单元内部已有24V的直流电源，所以输入端子和COM端间可接无电压开关，也

可接NPN型集电极开路晶体管，输入接好后，对应的LED就会发亮。•②输入采用：•光电耦合器：耦合交流，隔离直流。•RC滤波器：防止输入干扰，引起10ms的I/O响应延迟。X000～X017内置数字滤波器：可按功能指令在0～60ms范围内变动。•

③输入电压/电流：DC24V/7mA•X010后：DC24V/5mA。为可靠起见，•ON电流分别为：>4.5mA/3.5mA•OFF电流为：<1.5mA。•④利用外接电源驱动光电开关等传感器时，要求外接电源的电压同内部电源电

压相同；允许的范围是：DC24V±4V。•（3）FX系列PLC基本单元输出电路•输出继电器的输出触点接到PLC的输出端子上，外部负载和工作电源与PLC的输出端子和公共端子COM相连，负载工作受PLC程序运行结果的控制。•PLC输出形式:继电器输出、晶体管输出和晶闸管

输出。•①继电器输出•优点：电压范围宽，导通压降小，价格也便宜，可控制交直流负载。•缺点：触点寿命短，断开有电弧，易产生干扰，转换频率低，响应时间10ms。•②晶体管输出•籍光耦使晶体管截止或饱和控制负载，并对内部电路和输出电路光电隔离。•最大负载

：纯电阻负载0.5A/1点；考虑温度上升的影响，要求总电流≤0.8A/4点。•优点：寿命长，无触点，无噪声，可靠性高，响应快，I/O响应时间为0.2ms。•缺点：价格高，过载能力差。•③晶闸管输出•通过光触发双向晶闸管，使其截止或导通来控制负载。•优点：寿命长，无触点，无噪声，可靠性高，可驱动交

流负载。•缺点：价格高，负载能力较差。•最大负载：纯电阻负载0.3A/1点。表1.3PLC的三种输出比较•4.电源单元•PLC的内部有一高性能稳压电源，允许外部电源电压额定值：＋10％～－15％。FX1S系列电源规格：•①额定电

压：AC100～240；•②电压允许范围：AC35～264；•③传感器电源：DC24V/400mA。•一般小型PLC的电源包含在基本单元内，大中型PLC才配有专用电源。PLC内部还带有锂电池后备电源。1.PL

C扫描周期的定义PLC全过程扫描一次所需的时间定为一个扫描周期。上电复位后，首先要进行初始化工作，如自诊断、与外设通信等。当PLC方式开关置于RUN位置时，它才进入输入采样、程序执行、输出刷新，并不断循环重复执行后三个阶段，所以

运行后的扫描周期相应的要短一些。2.PLC扫描周期的计算一个完整的扫描周期可由自诊断时间、通信时间、扫描I/O时间和扫描用户程序时间相加得到。①自诊断时间：同型号的PLC的自诊断时间通常是相同的，如三菱FX2系列机自诊断时间为0.96m

s。1.3.2PLC的扫描周期②通信时间:取决于连接的外设数量，若外设为零，则通信时间为0秒。③扫描I/O时间:等于扫描的I/O总点数与每点扫描速度的乘积。④扫描用户程序时间:等于基本指令扫描速度与所有基本指令步数的乘积；对于扫描功能指令的时间，也同样计算，功能指令扫描速度与指令

步数可以查阅相关用户手册。可见，PLC控制系统固定后，扫描周期将主要随着扫描用户程序时间的长短而增减。当机型确定后，扫描速度就确定了，扫描用户程序时间的长短将随着用户梯形图程序的长短而增减了。例1.1FX1S-30MT，其输入/输出点数

为16/14，用户程序为2000步基本指令，PLC运行时不连接上位计算机等外设。I/O扫描速度为3.8μS/点，用户程序的扫描速度取表1.5中0.7μs／步；自诊断所需的时间设为1ms，试计算一个扫描周期所需要的时间为多少？FX系列

机型基本指令扫描速度应用指令扫描速度FX0N1.6至3.6μS/指令几十至几百μS/指令FX1S0.55至0.7μS/指令3.7至几百μS/指令FX2N0.08μS/指令1.52至几百μS/指令表1.5几种典型PLC机型的指令扫描速度解：扫描30点

I/O所需要的时间为：T1＝3.8μS/点×30点=0.11ms扫描2000步程序所需要的时间为：T2＝0.7μS／步×2000步=1.4ms自诊断所需要的时间为：T3＝1ms通信时间为：T4＝0（不与外设通信）一

个扫描周期为：T＝T1＋T2＋T3＋T4＝0.114＋1.4＋1ms＝2.5ms在实际使用中要精确计算PLC的扫描周期，也是比较麻烦的。特别是对于功能指令，逻辑条件满足与否，执行时间各不相同。为了方便用户，FX系列PLC中，将扫描周期最大值、扫描周期最小值、扫描周期当

前值和恒定扫描周期的值分别存入D8012、D8011、D8010和D8039四个特殊数据寄存器中。PLC运行时，用户可以用编程器查看、监控扫描周期的大小及变化。数据寄存器号内容名称备注[D]8010扫描周期当前值（计时单位：0.1ms）含恒定扫描等待时间[D]8011扫描周期

最小值（计时单位：0.1ms）[D]8012扫描周期最大值（计时单位：0.1ms）[D]8039恒定扫描时间初始值0（计时单位：1ms）表1.6有关扫描周期的4个特殊数据寄存器的内容例1.2图1.12为用GPPW软件监控到的某FX0N-60MR型PLC有关扫描周期的4个特殊数

据寄存器的值，试计算此PLC的扫描周期当前值、扫描周期最小值、扫描周期最大值和恒定扫描周期的值各为多少？解：将各数据寄存器中的数值乘以各自的计时单位即可得到所求的计时值。扫描周期当前值T＝10×0.1=1ms扫描周期最小值Tmin＝10×0.

1=1ms扫描周期最大值Tmax＝20×0.1=2ms恒定扫描周期的值Tconst＝4×1=4ms符合Tconst＞Tmax注意，要实现恒定扫描，须同时满足：①Tconst＞Tmax。②Tconst<

WDT（警戒计时器设定值）。PLC的警戒计时器，监视每次扫描是否超过规定时间，如果因故扫描周期变长，就会发出报警信号。PLC采用顺序扫描工作方式，软线圈控制其所属接点是扫描到的接点才会动作。这种输入、输出的滞后，会不会影响PLC控制系统正确取代继电接触控制系统呢？通过例1.1的计算：FX小型PLC

的扫描周期为毫秒级（每秒可扫描用户程序几十到几百次），被控对象继电器、接触器触点的动作时间：100ms。相对而言，PLC的扫描过程几乎是同时完成。PLC因扫描而引起的响应滞后非但无害，反而可增强系统的抗干扰能力，避免在同一时刻因有几个电器同时动作，而产生触点动作时序竞争现象。但对

响应时间要求高的设备，则应选用高速CPU、快速响应模块、高速计数模块，直至采用中断传输方式。3.PLC扫描周期与继电接触控制系统响应时间比较（略）I/O响应时间：从PLC的输入信号变化开始到引起相关输出端信号的改变所需的时间，它反映了PLC的输出滞后输入的时间。引起输出滞后输入的主要原因是：①为了

增强PLC的抗干扰能力，PLC的每个开关量输入端都采用电容滤波、光电隔离等技术。②由于PLC采用集中I/O刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映象区的内容也不会改变。响应时间至少要一个扫描周期，

一般均大于一个扫描周期甚至更长。最短的I/O响应时间：输入信号的变化正好在采样阶段结束前发生，所以在本扫描周期能被及时采集，并在本扫描周期的输出刷新阶段开始时就输出。1.3.3PLC的I/O响应时间与输入信号最高频率（略）图1.13最短的I/O响应时

间图1.14最长的I/O响应时间最长的I/O响应时间：输入信号正好在采样阶段结束后变化，要在下一扫描周期的采样阶段才能被采集到，在下一扫描周期的输出刷新阶段结束前输出。输入信号的变化周期必须比PLC的扫描周期大，因此输入信号的最高频率就受到了限制。输入脉冲的频率

应低于1/40ms=25Hz。这种滞后响应，在一般的工业控制场合是完全允许的。高速的场合，PLC除了提高扫描速度，在硬件方面，选用快速响应模块，高速计数模块。FX2N的X0～X7共8个高速输入端，其RC滤波器时间常数仅为50

μs。在软件方面，采用I/O立即信息刷新、中断传送和能用指令修改的数字式滤波器等方式。可以处理的输入信号的最高频率有很大提高。FX2N系列PLC的1个基本指令运行时间只需0.08μs，可读取最大50μs的短脉冲输入，可见输入信号的最高频率可以达到

20KHz。1PLC的源型与漏型这是一种可构造方法，只要改变S/S端的接法，就能使PLC与两种极性的传感器相接，即使其成为源型或漏型的PLC。1.3.4三菱FX系列PLC型号命名三菱公司的FX系列的PLC基本单元和扩展单元的型号由字母和数

字组成，其格式如图2.2所示：其中①～⑤各框的含义说明如下:①系列的名称:如0N、1S、1N、2N、3U②I/O总点数:4～256③单元类型:M为基本单元,EX为输入扩展模块，EY为输出扩展模块,E为

输入/输出混合扩展单元或扩展模块。2FX系列PLC型号命名方法④输出形式：R为继电器输出，S为双向晶闸管输出，T为晶体管输出。⑤适用类型或特殊品种，举出常用的几种，如：D、DS为DC24V电源；DSS为DC

24V电源，源型晶体管输出；ES为AC电源；ESS为AC电源，源型晶体管输出；A1为AC电源，AC输入(AC100～120V)或AC输入模块；无标记为AC电源，DC输入，横式端子排；/UL为符合UL认证。表2.2为三菱FX系列PLC型号命名举例。1.4PLC的软件系统PLC软件主要分为两大

类，系统程序和应用软件。1.PLC的系统程序（1）管理程序管理程序是系统控制中心，它管理PLC的所有资源，控制PLC各部件的操作，输入/输出、数据与代码的传送与存取、算术与逻辑运算等操作，对PLC系统各部件进行自检和故障诊断。（2）编译程序编译程序相当于一个翻译，它能

把用户编的梯形图程序、助记符源程序和高级语言源程序翻译成PLC能够识别的机器语言。（3）系统调用功能模块系统调用功能模块由许多独立的功能模块组成，通过系统调用实现某种独立的功能，如输入/输出及特殊运算操作。PLC根据不同的控制要求，选用不同的模块完成不同的操作。2.应用

程序包括PLC厂商开发的供用户使用的在各种平台下使用的软件，以及用户根据控制要求，用PLC的程序设计语言编制的应用程序。（1）三菱工控产品的实用软件①三菱MEDOC230，DOSV2.30版本，用于FX2N、FX1N、FX1S、FX0N、FX0S、A系列PLC编程软件；

②三菱SW0PC-FXGP/WIN-C用于FX2N、FX1N、FX1S、FX0N、FX0S系列PLC编程软件，WindowsV3.00中文版。③三菱GXDeveloperV8.52中文版，内装仿真软件可以为FX/A/QnA/Q系列PLC编辑程序和模拟仿真。（2）用户程序存储在系

统程序指定的存储区内，其最大容量也是由系统程序限定的。在小型PLC中其循环扫描工作方式决定了用户程序通常多为顺序结构，即从第一条指令至最后一条指令，不断循环扫描。大中型PLC的用户程序庞大而复杂，一般都

采用模块化结构，就是将一个大程序划分成多个功能模块，然后按功能模块来编程，最后再把各部分调试组合成一个完整的大程序。1.4.1三菱FX2系列PLC内部软组件软组件定义：PLC中可被程序使用的所有功能性器件。可将各个软组件理解为具有不同功能的内存单元，对这些单元的操作，就相

当于对内存单元进行读写。由于PLC的设计的初衷是为了替代继电器、接触器控制，许多名词仍借用了继电器、接触器控制中经常使用的名称，例如“母线”、“继电器”等。软组件种类：输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M、状态组件S、指针P/I、常数K/H、定时器T、计数器C、数据寄存

器D和变址寄存器V/Z。需要和外部进行硬件连接的软组件只有输入和输出继电器，其它软组件只能通过程序加以控制。1.4.1.1输入/输出继电器(X,Y)1．输入继电器X（X000～X377）输入继电器与PLC的输入端相连，它的代表符号是

“X”。输入继电器的外部物理特性就相当于一个开关量的输入点，称为输入接点。外接开关的两个接线点中，一个接到输入接点上，另一个接在输入端的公共接点COM上。从内部操作的角度看，一个输入继电器就是一个一位的只读存储器单元，可以无限次读取，其量值只

能有两种状态：当外接的开关闭合时，是ON状态，当开关断开时是OFF状态。但在使用中，既可以用输入继电器的常开接点，也可以用输入继电器的常闭接点。在ON状态下，其常开接点闭合，常闭接点断开；在OFF状态，则反之。FX2N系列PLC能够处理的输入和输出单元总数只有256点，因此

不是输入接点有256个的PLC控制系统，同样也不是输出接点有256个的PLC控制系统。注1:输入继电器须由外部信号驱动,不能用程序驱动。注2:输入接点的地址是按八进制表示，因此，其地址不表示输入接点的数量。如FX2－48M*，输入接点为24个，地址是X000～

X007、X010～X017、X020～X027。表1FX2系列PLC常用型号输入继电器接点配置2．输出继电器Y（Y000～Y377）输出继电器外特性相当于一个接触器的主触点，连接到PLC的输出端子上供外部负载使用。可以将一

个输出继电器当作一个受控的开关，其断开或闭合受到程序的控制。从PLC内部来看，一个输出继电器就是一个一位的可读/写的存储器单元，可以无限次读取和写入。输出继电器的初始状态为断开状态。输出继电器符号是“

Y”，其地址按八进制编号，FX2N系列PLC的输出继电器Y的地址范围是Y000～Y377共256个。FX2N系列PLC常用型号的输入/输出继电器接点的配置见表2.3。注意：FX2N系列PLC的所有软元件中只有输入/输出继电器采用八进制地址，其它软组件则都是采用

十进制地址,因此它们的地址不是输入/输出接点的数量，请不要按十进制来理解其地址含义。1.4.1.2辅助继电器(M)辅助继电器的代表符号是“M”，其功能相当于中间继电器，可由其它软组件驱动，也可驱动其它软组件。它没有输出接点，不能驱动外部负载，外部负载只能由输出继电器

驱动。FX2系列PLC有1024个常用的辅助寄存器和256个特殊功能辅助寄存器。（1）通用辅助继电器（M0～M499）共500点，通电后全部处于OFF状态，一旦断电，M0～M499都恢复为OFF状态。（2）停电保持辅助继电器（M500～M1023）共524点，停电并再次通电后，

它们会保持停电前的状态，其它特性与通用辅助继电器完全一样。（3）停电保持专用继电器（M1024～M3071）共2048点，它的停电保持特性不可改变。（4）特殊功能辅助继电器（M8000～M8255）2

56个辅助继电器区间是不连续的，对没有定义的无法操作，有定义的可分为两大类：①反映PLC工作状态或为用户提供常用功能的器件，用户只能使用其接点，不能对其驱动。例如：M8000运行监控，在“RUN”状态时总是接通的；用于程序执行条件及状态显示。M8002初

始脉冲，从“STOP”到“RUN”时，导通第一个扫描周期；用于初始化。M8013：每秒发出一个脉冲信号，自动每秒ON一次。M8020：加减结果为零，则状态为ON，否则OFF。M8060：F0地址出错时置位（ON）。例如对不存在的X或Y进行了操作。②可控制的特

殊功能辅助继电器，驱动之后，PLC将做一些特定的操作。例如：M8034：ON时禁止所有输出。M8030：ON时熄灭，电池欠电压指示灯。M8050：ON时禁止I0XX中断。1.4.1.3状态组件(S)S是构成状态转移图的重要软组件。在步进顺控程序中使用。FX2N系列PLC状态组件共有1000

点,分为五类：①初始状态器：10点，S0～S9②回零状态器：10点，S10～S19③通用状态器：480点，S20～S499④保持状态器：400点，S500～S899⑤报警用状态器：100点，S900～S999

前4种同步进指令STL配合使用，使编程简洁明了。第5种专为报警指示所编程序的错误所设置的。不用步进顺控指令及M8049处OFF状态时，状态组件S可以作为辅助继电器M在程序中使用。1.4.1.4指针P/I与常数K/H1.指针P/I两种标号：“

P”标号，用于子程序调用或跳转；“I”标号专用于中断服务程序的入口地址。（1）“P”标号128个：P0～P127，不能随意指定，P63相当于END，它在程序中只能出现一次，但可多次引用。跳转指令中使用格式为

：CJP0～CJP127。子程序调用中使用格式为：CALLP0～CALLP127。（2）“I”标号有3种，15点：①外中断指针I00□～I50□（6点）I0□□～I5□□共6点用于外中断，表示由输入继电器X000～

X005引起的中断（不受PLC扫描周期的影响）。I后的第一位数就是输入点的标号，第2位是常0，最后一位□表示中断边沿触发的类型。如：I000表示输入继电器X0下降沿引起中断，I001表示输入继电器X0上

升沿引起中断。②定时中断指针I6□□～I8□□（3点）这3个中断指针分别表示由定时器引起的中断，中断指针低两位□□是定时时间（10～99ms）。当中断控制周期与PLC运算周期不同时，可采用定时器中断，如高速处理或每隔一定的时间执行的程序。例如，I810表示每隔10ms执行一次标号I810后面的

中断程序，并由IRET指令结束该中断程序。③高速计数器中断指针I0□0（6点）这6个中断指针分别表示由高速计数器引起的中断，中断指针中的□位为1～6。与HSCS（高速计数器比较置位）指令配合，利用高速计数器的当前值产生中

断。中断指令的具体应用将会在第5章详细介绍。2.常数K/H常数也作为器件对待，它在存储器中占有一定的空间，PLC最常用的是两种常数：（1）前缀K：表示十进制数。如：K23表示十进制数23。（2）前缀H：表

示十六进制数。如：H64表示十六进制数64，对应十进制数100。常数一般用于定时器、计数器的设定值或数据操作。PLC中的数据全部是以二进制表示的，最高位是符号位，0表示正数，1表示负数。但一般的编程器往往只能检测到十进制数或十六进制数。1.4.1.5定时器T（

T0～T255）定时器作用相当于时间继电器，它有一个设定值寄存器，一个当前值寄存器，以及无限个接点。FX2N系列PLC的定时组件全部都是容量为32K（1～32767）的定时器，共有256个，T0～T255。⑴通用定时器（T0～T245）:有100ms与10ms两种。①100ms通

用定时器：有200个，地址为T0～T199。定时区间为0.1～3276.7s。图2.3100ms通用定时器使用示例②10ms通用定时器：有46个，地址为T200～T245。定时区间为0.01～327.67s。图2.4所示为

定时器T200的常规用法。设定时间用数据寄存器D0指定，并设D0＝K918。由X000驱动T200工作。D0＝K918表示要定时918个10ms，即9.18s。时间到达后，Y000被驱动。（2）累计（积算）定时器（T246～T255）累计定时器有1ms与100ms两种。①1ms累

计定时器：有4个，地址为T246～T249。定时区间为0.001～32,767s。图2.5中K1000表示定时时间为1s。X000闭合后，T246开始计时。若中间X000断开或断电，所计时间将保留。再次通电后，只要X000闭合，将继续计时，直至定时时间到。若要使T246复位，必须用RST

指令。若定时时间到后，驱动逻辑为OFF，则对定时器没有任何影响，这一点在使用中必须注意。1ms累计定时器可以在子程序或中断中使用。图2.6为用GPPW内装的软件模拟仿真图2.5中梯形图的画面，图中兰色阴

影的元件表示接通。分图（a）表示X000被强制ON，T246计时达到1000ms引起Y000接通时的画面；分图（b）表示X000被强制OFF，但对T246没有影响（当前值还是1000），Y000仍保持接通时的画面；分

图（c）表示X001被强制ON，T246才被复位（当前值已变为0）,从而Y000被断开时的画面。②100ms累计定时器：有6个，地址为T250～T255。定时区间为0.1～3276.7s。100ms累计定时器除了不能在中断或子程序中使用和定时分辨率为0.1s外，其余

特性与1ms累计定时器没有区别。图2.5中设D10＝K100，表示100个100ms，即定时10s。X000闭合之后，T250开始计时。中间断电或X000断开T250只会停止计数，而不会复位。当再次通电或X000再次

闭合后，T250在原来计数值的基础上继续计时，直至10s时间到，T250常开驱动Y000动作，这种状态一直保持，即使X000断开T250也不复位，Y000也不断开。当X001闭合时，RST指令才对T250复位，这时Y000才断开。图2.5100ms

累计定时器的使用和复位示例1.4.1.6计数器C（C0～C255）计数器能对指定输入端子上的输入脉冲或其它继电器逻辑组合的脉冲进行计数。达到计数的设定值时，计数器的接点动作。输入脉冲一般要求具有一定的宽度。计数发生在输入脉冲的上升沿。

每个计数器都有一个常开接点和一个常闭接点。可以无限次引用。计数器的符号是“C”，其地址按十进制编号，FX2N共有256个计数器，编号为C0～C255。它们按特性的不同可分为内部计数器和高速计数器两类。（1）内部计数器又分为16位增计数器和32位增/减计数器。①16位增计数器（C0

～C199）通用的共有100个，其地址编号为C0～C99；断电保持16位增计数器也有100个，其地址编号为Cl00～C199。计数器都按增计数方式计数，其设定值范围为1～32767，可以用常数K或数据寄存器D的值来设定。一般要求输入脉冲的周期大于扫描周期

的两倍以上，这实际上已能满足绝大部分实际工程的需要。例2.2说明图2.7（a）梯形图中计数器C0的工作过程。解：工作过程如图2.7（b）所示。复位按钮X010按下时，使计数器C0复位。X010断开后，计数输入X011每断开闭合一次，其上升沿使计数器C0就计数加1。当计数的当前值等于设

定值5时，其常开接点C0闭合，使Y000输出接通。此后即使X011再有上升沿产生，或者断开它，C0的计数当前值也不会随之变化。只有复位按钮X010再次按下时，计数器C0才立即复位，其当前值变为0，输出接点C0断开，Y000断开。②32位增/减计数器（C200～C234）通用32位增/减计数

器共20个，编号C200～C219；断电保持32位增/减计数器共15个，编号C220～C234。计数设定值范围为-2147483648～+2147483647，其设定值可以用常数K或两个相邻的数据寄存器间接设定。计数方向由M82XX来

定义的，如C200的计数方向由M8200定义。M82XX若为OFF，则C2XX为增计数；M82XX若为ON，则C2XX为减计数。默认C2XX是增计数。32位增/减计数器的计数当前值在-2147483648～+2147483647间循环变化，进行环形计

数。当计数当前值等于设定值时，计数器的接点动作，但计数器仍在计数，计数当前值仍在变化，直到执行了复位指令时，计数当前值才为0。通用与断电保持计数器的区别与定时器的区别类似。（2）高速计数器（C235～C255）高速计数器能对频率高于扫描周期的输入

脉冲进行计数。FX2N设置了21个高速计数器，可响应高达10kHZ的频率，计数范围为-2147483648～+2147483647。可用编程方式或中断方式控制高速计数器计数或复位，适用于高速计数器输入端只有X000～X

005。X006和X007也是高速输入，但只能用作启动信号而不能用于高速计数。不同类型的计数器可同时使用，但它们的输入不能共享，因此当指定的计数器占用了某个端子的时候，这个端子的功能就被固定下来，其它

计数器就不能再使用。同时，这个端子也不能再用于其它用途。高速计数器都是32位断电保持增/减计数器，按增/减计数切换方法可分为3类，如表2.4所示。①单相单计数输入高速计数器又有无启动/复位端（C235～C240）与有启动/复位端（C241～C245）之分，仍用M82XX的ON/OFF状态来控制增/

减计数方向。②单相双计数输入高速计数器有增和减（U/D）两个计数输入端。若输入脉冲是从加端U输入，为加计数；若输入脉冲是从减端D输入，为减计数。③双相双计数高速计数器由A相和B相信号来控制计数方向。若A相为ON，B相由OFF→ON，则为增计数；若A相为ON，B相由ON→OF

F，则为减计数。②和③两种高速计数器可通过监控M8246～M8255状态，获知其计数方向，为1是减计数，为0则是加计数。高速计数器按中断方式工作，其驱动逻辑必须始终有效，而且不能像普通计数器那样用产生脉冲信号的端子来

驱动。图2.8（a）所示为其正确的接法,C235的脉冲信号从X000输入，但必须用一直接通的接点M8000来驱动，否则按图2.8（b）所示接法是错误的。1.4.1.7数据寄存器（D）数据寄存器用于存储中间数据、需要变更的数据等

。数据的长度为二进制16位，最高位是符号位。根据需要也可以将两个数据寄存器合并为一个32位字长的数据寄存器。32位的数据寄存器最高位是符号位，两个寄存器的地址必须相邻，写出的数据寄存器地址是低位字节，比该地址大一个数的单元为高字节。16位有符号数所能够

表示数的范围：32767～-32768。32位有符号数所能够表示数的范围：2147483647～-2147483648。按照数据寄存器特性，可分为如下6种：（1）通用数据寄存器（D0～D199）共有200个，字长16位，都具有“取之不尽，后入为主”的特性。PLC上电后，所有数据寄存器都清“0

”。RUN→STOP时，若M8033＝OFF，也会将所有数据寄存器清“0”；若M8033＝ON，数据寄存器内容将保持。（2）停电保持数据寄存器（D200～D511）共有312个，除数据断电保持外，所有特性都与通用数据

寄存器相同。当两台PLC之间进行点对点通信时，D490～D509被用作通信操作。（3）停电保持专用数据寄存器（D512～D7999）共7488个为专用型断电保持数据寄存器，其断电保持功能不能用软件改变，但可用指令清除其内容，参数设置无法改变其保持

的性质。（4）特殊用途数据寄存器（D8000～D8255）共有256个，其内容在PLC上电后由系统监控程序写入，用来反映PLC中各个组件的工作状态，尤其在调试过程中，可通过读取这些寄存器的内容来监控PLC的当前状态。它们有的可读写，有的为只读。（5）文

件寄存器（D1000～D7999）共有7000个，其功能是存储用户程序中用到的数据文件，只能用编程器写入，不能在程序中用指令写入。但在程序中可用BMOV指令将文件寄存器中的内容读到普通的数据寄存器中。（6）变址寄存器（V0～V7，Z0～Z7）变址寄

存器共16个，它们都是16位的数据寄存器，其作用相当于微机中的变址寄存器，具有变址功能。详细将在第5章中介绍。1.4.1.8PLC的一般技术指标（1）硬件指标：总体性能如课本附录A所示。（2）软件指标：性能规格如课本附录A所示。注意了解PLC的软、硬件技术指标，特

别是软件性能规格指标，它们具有一定的对应关系。GPPWV8.52及其内装的模拟仿真功能（1）GXDeveloperV8.52编程软件的安装安装步骤：①执行EnvMEL\SETUP.EXE，安装“通用环境”。②执行安装主目录下的setup.exe，安装GXDeveloper8.52中

文版；安装时一路按提示进行，在出现“监视专用”复选框时，不能打勾，在出现其它复选框时，可以打勾。③执行GXSimulator6-C\目录下的setup.exe，安装仿真软件，④安装完成后在桌面创建GPPW快捷方

式图标。（2）用GPPW设计例2.2中图2.7的梯形图启动GPPW，界面参看图2.11。（1）①新建工程用菜单命令“工程_创建新工程”，出现“创建新工程”对话框；在PLC系列下拉列表框中选择FXCPU

，在PLC类型下拉列表框中选择FX2N（C），其余按缺省的选项，如图2.9所示。然后，单击“确定”按钮，将在图2.11主工作区出现仅画好END的梯形图编辑界面。用菜单命令“工程_保存工程”以“fig27”工程名存盘。

②绘制梯形图用菜单命令“编辑_写入模式”进入写入模式，这样才能在主编辑区中绘制梯形图。可以用绘图工具栏中的绘图元件符号来绘制图2.7梯形图，绘制方法与6.3节介绍的FXGP一样，不再重复。画好后要用菜单命令“变换_变换”或单击变换按钮，使梯形图由灰变白。（3）梯形图的模拟仿真“

工具_梯形图逻辑测试起动（L）”，出现自动进行PLC写入的模拟进度画面，之后，出现监控状态窗和梯形图逻辑测试工具窗，分别如图2.10和图2.12所示。再用“在线_调试_软元件调试”，出现“软元件测试”对话框,在上部软元件列表框中输入要进行强制操作的软元件名，按需要，按“强制ON”、“强制

OFF”和“强制ON/OFF取反”某一个按钮，在对话框下部“软元件”及“设置状态”下将会显示执行结果，如图2.13所示。模拟仿真图2.7中梯形图的画面如图2.14所示。图（a）表示开始时的画面。图（b）表示对X011按了9次“强制ON/OFF取反”，以

模拟输入5个计数脉冲，C0的当前值达到设定值5，Y000接通画面；图（c）表示X010被强制ON后，C0才被复位，其当前值随之变为0，从而Y000被断开时的画面。最后再次单击逻辑测试按钮关闭测试。（4）梯形图模拟仿真时序图时序图如图2.15所示，与

图2.7（b）波形图是吻合的。获得时序图步骤：①在图2.12逻辑测试工具窗，用如图2.16所示菜单命令“菜单起动_继电器内存监视”，出现软元件内存监控窗时，再用如图2.17所示菜单命令“时序图_起动”，将出现如图2.15所示的时序图窗。在时序图

窗中，选中“软件登录”为“自动”，选中“图表表示范围”为“X10”，单击“监控停止”按钮即可进入监控状态，并自动在时序图窗左边出现此梯形图中的各个软元件（见图2.15左边）。调试方法与上面介绍的逻辑测试

时的情形类似，只是改用双击来对X010和X011强制ON/OFF，从而得到图2.15所示时序图了。（5）梯形图监控，在线调试运行用SC-09电缆把PC机与PLC连接起来，对图2.7梯形图进行在线监控调试。用菜单命

令“在线_PLC写入（W）”，将程序下载到PLC中；用“在线_监视_监视模式”进入监控。用外接按钮X010和X011进行调试；如果没有外接按钮，可用“在线_调试_软元件调试”进行调试。本章小结：（1）PLC具有可靠性高、抗干扰能力强，简单易学、适应性强、调试维修方便等特点。（2）PLC

除了用于开关量控制控制，还能进行模拟量控制、数据处理和通信联网等。（3）PLC有着同通用微机相同的硬件结构，其软件系统也包括系统程序和应用程序。（4）熟悉PLC的主要技术指标：I／O总点数、存储容量、扫描速度、内部软组件、特殊功能模块。（5）掌握PLC循环扫描工作方式。扫描梯形图时

，总是按先上后下、先左后右的顺序进行。逻辑行间作用特点是：上对下,立即影响；下对上,等待下次。扫描工作方式是产生I/O响应滞后现象的主要原因。（6）会进行扫描周期的计算，用GPPW监控寄存器。（7）介绍的软组件是指可以被程序使用的所有功能器件，可以将它们理解为具有不同功能的内存单元。对

这些单元的操作，就相当于对内存单元的读/写。只是在它们的名称上借用了继电器控制中常用的“继电器”、“定时器”、“计数器”等名词。在使用PLC时，需要在外部进行硬件连接的软组件只有输入／输出继电器，其它软组件只能通过程序加以控制。