1. 可编程控制器 的定义

1. 1.可编程控制器的定义 第一章 可编程控制器概述 • 什么是PLC？ • 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，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。 • 通用叫法 • 中文名称为可编程控制器； • 英文名称为Programmable Logic Controller，简称PLC。

2. 1987年，国际电工委员会（IEC）定义： “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成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。

3. 2.可编程控制器的产生 • 背景： • 1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。

4. 1968年，GM公司提出十项设计标准： • 编程简单，可在现场修改程序； • 维护方便，采用插件式结构； • 可靠性高于继电器控制柜； • 体积小于继电器控制柜； • 成本可与继电器控制柜竞争； • 可将数据直接送入计算机； • 可直接使用115V交流输入电压； • 输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等； • 通用性强，扩展方便; • 能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。

5. 3. 可编程控制器的特点 • 无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 • 通用性强，控制程序可变，使用方便 • 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 • 编程简单，容易掌握 • 系统的设计、安装、调试工作量少 • 维修工作量小，维护方便 • 体积小，能耗低.

6. 4.可编程控制器的类型 • 按I/O点数分 • 小型PLC I/O点数为256点以下的为小型PLC （其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC） • 中型PLC I/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC • 大型PLC I/O点数为2048以上的为大型PLC （其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）

7. 按结构形式分 • 整体式PLC将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。

8. 模块式PLC将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。

9. 紧凑式PLC还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。紧凑式PLC还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。

10. 按功能分 • 低档PLC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、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。 • 中档PLC具有低档PLC功能外，增加模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PID控制等功能。 • 高档PLC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函数运算、制表及表格传送等。高档PLC机具有更强的通信联网功能。

11. 特殊品种 输出形式 单元类型 I/O总点数 系列序号 第二章 PLC的结构及基本原理 1.型号及意义 D—DC电源 A1—AC电源 H—大电流输出扩展模块 V—立式端子排的扩展模块 C—接插口输入输出方式 F—输入滤波器1ms 扩展模块 L—TTL输入扩展模块 S—独立端子（无公共端）扩展模块 • 型号的命名方式 R—继电器输出 T—晶体管输出 S—晶闸管输出 M—基本单元 E—输入输出混合扩展单元及扩展模块 EX—输入专用扩展模块 EY—输出专用扩展模块 16~256点 0、2、ON、2C、2N

12. PLC基本单元 电源变换器 ～110V/220V市电 现场用户输入设备 现场用户输出设备 现场信号 输 入 部 件 输 出 部 件 执行器 微处理器（CPU） 按钮、开关 中间继电器 运算器 控制器 传感器 电磁阀 外部设备 扩展设备 通 讯 及 编 程 接 口 系 统 存 储 器 用 户 存 储 器 I/O 扩 展 接 口 扩展单元 编程设备 通讯模块 计算机 功能模块 打印机等 PLC系统结构示意图 2.PLC硬件系统组成

13. 3.PLC软件系统组成 运行管理 管理程序 生成用户元件 系统内部自检 系统监控程序 解释程序 标准程序模块、系统调用 软件系统 自动化系统控制程序 用户程序 数据表格

14. 4.PLC的基本原理 • 工作方式—— 周期循环扫描 • 工作过程——自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新几个阶段。 • 扫描周期 T =自检时间+读入一点时间×输入点数+程序步数×运算速度+输出一点时间×输出点数。

15. PLC的工作过程示意图

16. 5.软元件（逻辑元件） • 输入继电器（X） • 在PLC内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继电器，采用八进制编号，有无数个常开和常闭触点。 • 输入继电器不能用程序驱动。

17. 输出继电器（Y） • 输出继电器采用八进制编号，有内部触点和外部输出触点（继电器触点、双向可控硅、晶体管等输出元件）之分，由程序驱动。 • 在PLC内部，外部输出触点与输出端子相连，向外部负载输出信号，且一个输出继电器只有一个常开型外部输出触点。 • 输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，编程时可随意使用。

18. 辅助继电器（M） • 由内部软元件的触点驱动,常开和常闭触点使用次数不限，但不能直接驱动外部负载,采用十进制编号。 • 通用辅助继电器M0～M499（500点） • 掉电保持辅助继电器M500～M1023（524点） • 特殊辅助继电器M8000～M8255（256点） • 只能利用其触点的特殊辅助继电器 • 可驱动线圈的特殊辅助继电器 • 通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例，可通过外设设定参数进行调整。

19. 只能利用其触点的特殊辅助继电器 • M8000：运行监控用，PLC运行时M8000接通。 • M8002：仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电器。 • M8012：产生100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器。 • 可驱动线圈的特殊辅助继电器 • M8030：鲤电池电压指示灯特殊继电器。 • M8033：PLC停止时输出保持特殊辅助继电器。 • M8034：止全部输出特殊辅助继电器。 • M8039：时扫描特殊辅助继电器。

20. 状态（S） • 状态是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元件，采用十进制编号。与步进指令STL配合使用； • 状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用； • 状态不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。 • 状态同样有通用状态和掉电保持用状态，其比例分配可由外设设定。

21. 状态（S） • 状态有五种类型： • 初始状态S0～S9共10点 • 回零状态S10～S19共10点 • 通用状态S20～S499共480点 • 保持状态S500～S899共400点 • 报警用状态S900～S999共100点

22. 定时器（T） • 定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部1ms、10ms和100ms时钟脉冲进行加计数，当达到用户设定值时，触点动作。 • 定时器可以用用户程序存储器内的常数k或H作为设定值，也可以用数据寄存器D的内容作为设定值。 • 普通定时器（T0～T245） • 100ms定时器T0～T199共200点，设定范围0.1～3276.7s； • 10ms定时器T200～T245共46点，设定范围0.01～327.67s。 • 积算定时器（T246～T255） • 1ms定时器T246～T249共4点，设定范围0.001～32.767s； • 100ms定时器T250～T255共6点，设定范围为0.1～3276.7s。

23. T10 驱动 Tx 相等 比较器 加法计数器 Tx 触点动作 时钟脉冲 K、H或D 设定值 X0 T10 K123 T10 Y1 普通定时器的工作原理

24. T250 相等 比较器 X2 设定值K Tx 1 触点动作 计数器 X1 100ms时钟脉冲 X1 T250 K345 X2 RST T250 T250 Y1 积算定时器的工作原理

25. 计数器（C） 计数器可分为通用计数器和高速计数器。 • 16位通用加计数器，C0～C199共200点，设定值：1～32767。设定值K0与K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点动作。 • 32位通用加/减计数器，C200～C234共135点，设定值：-2147483648～+2147483647。 • 高速计数器C235～C255共21点，共享PLC上6个高速计数器输入（X0～X5）。高速计数器按中断原则运行。

26. 16位计数器工作过程示意图 • 16位加计数器 • 通用型：C0~C99共100点 • 断电保持型：C100~C199共100点

27. 32位双向计数器 • 有两种32位加/减计数器，设定值：-2147483648～+2147483647。 • 通用计数器：C200～C219共20点 • 保持计数器：C220～C234共15点 • 计数方向由特殊辅助继电器M8200～M8234设定。 • 加减计数方式设定：对于C△△△，当M8△△△△接通（置1）时，为减计数器，断开（置0）时，为加计数器。 • 计数值设定：直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为计数值。间接设定时，要用元件号紧连在一起的两个数据寄存器。

28. 32位加/减计数器工作过程示意图

29. 数据寄存器（D） • 数据寄存器主要用于存储参数和工作数据。 • 每一个数据寄存器都存放16位二进制数，其最高位为符号位，0为正数，1为负数。 • 可以用两个数据寄存器合并为一个数据寄存器，存放32位数据，最高位仍为符号位。

30. 数据寄存器（D） • 通用数据寄存器D0~D199共200点。 只要不写入其它数据，已写入的数据不会变化。但是PLC状态由运行→停止时，全部数据均清零。 • 断电保持数据寄存器D200~D511共312点，只要不改写，原有数据不会丢失。 • 特殊数据寄存器D8000~D8255共256点 这些数据寄存器供监视PLC中各种元件的运行方式用。 • 文件寄存器D1000~D2999共2000点。

31. 变址寄存器（V/Z） • 变址寄存器的作用类似于一般微处理器中的变址寄存器（如Z80中的IX、IY），通常用于修改元件的编号。 • V0~V7、Z0~Z7共16点16位变址数据寄存器。 • 进行32位运算时，与指定Z0~Z7的V0~V7组合，分别成为（V0、Z0），（V1、Z1）…（V7、Z7）。

32. 第三章 FX2N系列PLC基本逻辑指令 1、 基本逻辑指令 一、LD、LDI、OUT指令 二、AND、ANI指令 三、OR、ORI指令 四、ANB、ORB指令 五、MPS、MRD、MPP指令 六、MC、MCR指令 七、SET、RST指令 八、PLS、PLF指令 九、NOP、END指令

33. 一、LD、LDI、OUT 指令 • 指令的作用 • LD（LoaD）:取指令，常开触点与母线连接。 • LDI(LoaD Inverse)：取反指令，常闭触点与母线连接。 • OUT：驱动线圈的输出指令。 • 编程元件 • LD： • LDI： X、Y、M、S、T、C • OUT：Y、M、S、T、C

34. 一、LD、LDI、OUT 指令 • 指令的说明 • LD、LDI用于将触点接到母线上。 • LD、LDI还与块操作指令ANB、ORB相配合，用于分支电路的起点。 • OUT不能用于X；并联输出OUT指令可连续使用任意次。 • OUT指令用于T和C，其后须跟常数K，K为延时时间或计数次数。

35. X0 Y0 X1 M100 T0 K19 T0 Y1 一、LD、LDI、OUT 指令 • 梯形图程序 • 指令表程序 步序 指令 地址 0LD X0 1 OUT Y0 2LDI X1 3 OUT M100 4 OUT T0 K19 7LD T0 8 OUT Y1

36. 二、AND、ANI 指令 • 指令的作用 • AND：与指令，用于串联单个常开触点； • ANI(ANd Inverse)：与反指令，用于串联单个常闭 触点。 • 编程元件 • AND： • ANI： X、Y、M、S、T、C

37. 二、AND、ANI 指令 • 指令的说明 • AND和ANI指令用于单个触点与左边触点的串联，可连续使用。 • 执行OUT指令后，通过与指令可驱动其它线圈输出。 • 若是两个并联电路块（两个或两个以上触点并联连接的电路）串联，则需用后面的ANB指令。

38. X2 X0 X1 Y2 M101 Y2 Y3 T1 二、AND、ANI 指令 • 梯形图程序 • 指令表程序 步序 指令 地址 0 LD X0 1 AND X2 2 OUT Y2 3 LD Y2 4 ANI X0 5 OUT M101 6 AND T1 7 OUT Y3 AND ANI AND

39. X1 Y2 T1 M101 Y3 二、AND、ANI 指令 • 注意梯形图的画法 • 指令表程序 步序 指令 地址 0 LD Y2 1 ANI X1 2 MPS 3 AND T1 4 OUT M101 6 MPP 7 OUT Y3 MPS MPP

40. 三、OR、ORI 指令 • 指令的作用 • OR：或指令，用于并联单个常开触点； • ORI(OR Inverse)：或反指令，用于并联单个常闭 触点。 • 指令的说明 • OR、ORI编程元件：X、Y、M、T、C、S ； • OR、ORI指令仅用于单个触点与前面触点的并联； • 若是两个串联电路块（两个或两个以上触点串联连接的电路）相并联，则用ORB指令。

41. LD X1 OR Y1 M103 Y1 ORI M102 Y2 Y1 X1 M103 OR ORI M104 三、OR、ORI 指令 • 梯形图程序 • 指令表程序 步序 指令 地址 0 LD X1 1 OR Y1 2 ORI M102 3 OUT Y1 4 LDI X1 5 ANI Y1 6 OR M103 7 ANI Y2 8 ORI M104 9 OUT M103

42. 四、 ORB指令 • ORB(Or Block)：串联电路块并联连接指令 • 指令的说明 • 串联电路块：两个或以上的触点串连而成的电路块； • 将串联电路块并联时用ORB指令； • ORB指令不带元件号（相当于触点间的垂直连线） • 每个串联电路块的起点都要用LD或LDI指令，电路块后面用ORB指令

43. X0 X2 Y0 Y2 X1 四、ORB 指令 • 梯形图程序 • 指令表程序 步序 指令 地址 0 LD X2 1 AND X0 2 LDI X1 3 ANI Y2 4 ORB 6 OUT Y3 串联电路块

44. 五、ANB 指令 • ANB(And Block) 并连电路块串连连接指令 • 指令的说明 • 并联电路块：两个或以上的触点串连而成的电路； • 将并联电路块与前面的电路串联时用ANB指令； • 使用ANB指令前，应先完成并联电路块内部的连接。 • 并联电路块中各支路的起点使用LD或LDI指令； • ANB指令相当于两个电路块之间的串联连线。

45. ANB LD M100 Y0 X1 M115 M101 Y2 X2 ORB T0 X3 • 指令表程序 步序 指令 地址 0 LDI X1 1 ORI X2 2 LDI Y0 3 ANI M100 4 LDI Y2 6 AND M101 7 ORB 8 OR T0 9 ANB 10 ORI X3 11 OUT M115 五、ANB 指令 • 梯形图程序

46. 六、MPS、MRD、MPP 指令 • 指令的作用 • MPS(Push)：进栈指令； • MRD(Read)：读栈指令； • MPP(POP)：出栈指令。 • 指令的说明 • MPS、MRD、MPP指令无编程元件。 • MPS、MPP指令成对出现，可以嵌套。 • MRD指令可有可无，也可有两个或两个以上。

47. MPS M100 X1 Y2 Y1 Y3 M101 MRD M102 MPP 六、MPS、MRD、MPP 指令 • 梯形图（一层栈例） 0 LDI X1 1 MPS 2 AND M100 3 OUT Y1 4 MRD 6 AND M101 7 OUT Y2 8 MPP 9 AND 102 10 OUT Y3

48. MPS X2 M0 X1 X0 Y2 Y1 Y3 X3 MPP X4 X5 六、MPS、MRD、MPP 指令 • 梯形图（一层栈例） 0 LD X1 1 MPS 2 LDI X2 3 AND M0 4 OR X0 5 ANB 6 OUT Y1 7 MPP 8 AND X3 9 OUT Y2 10 LD X4 11 OR X5 12 ANB 13 OUT Y3

49. MPS M100 X2 X1 MPS M102 Y3 Y2 Y1 Y0 MPP M100 X3 MPP MPS M105 MPP 0 LDI X1 1 MPS 2 AND 3 MPS 4 ANI M100 6 OUT Y0 7 MPP 8 AND M102 9 OUT Y1 10 MPP 11 AND X3 12 MPS 13 AND M100 14 OUT Y2 15 MPP 16 AND M105 17 OUT Y3 六、MPS、MRD、MPP 指令 • 梯形图（二层栈例）

50. 七、MC、MCR 指令 • 指令的作用 • MC (Master Control)：主控指令(公共触点串联) • MCR (Master Control Reset)：主控复位指令 • 指令的说明 • MC、MCR指令的编程元件：Y、M； • MC、MCR指令成对出现，缺一不可； • MC指令后用LD/LDI指令，表示建立子母线。 • MC、MCR指令可以嵌套使用，嵌套级别为N0～N7。