第三章 PLC基础
掌握 PLC工作原理、结构特点。
熟悉基本逻辑指令、顺序控制指令及常用的功能指令。
具备 PLC应用系统设计初步能力。
参考资料
,可编程控制器原理及应用” 钟肇新华南理工大学出版社
,可编程序控制器（ PC） 例题习题及实验指导书,杨长能重庆大学出版社
,可编程序控制器（ PC） 原理与应用”
朱绍祥 上海交通大学出版社
,可编程序控制器应用技术” 田瑞庭 机械工业出版社
三菱可编程控制器 MELSEC-F使用手册
课程特点及学习要求
特点：
本课程实践性很强，突出可编程控制器的应用。
要求：
掌握可编程控制器原理，从自动化产品的角度，了解其使用，包括产品选型，
控制系统设计，安装调试。认真做好每一次实验。
第三章 可编程控制器概述
可编程控制器的产生可编程控制器（ Programmable Logic
Controller) 简称 PLC。
自 1969年第一台 PLC面世以来，已成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。与机器人,CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。
1968年 美国通用汽车公司提出的 替代继电器 控制系统的新型控制器的 十项指标,
1） 编程简单、现场可修改程序；
2）维护方便、采用插件式结构；
3）可靠性高于继电器控制系统；
4）体积小于继电器控制系统；
5）数据可以直接送入计算机；
6）成本可与继电器系统竞争；
7）输入可为市电；
8）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；
9）通用性强、易于扩展；
10）用户存储器大于
4K。
国际电工委员会（ IEC） PLC的定义：
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。
PLC的特点
可靠性高，抗干扰能力强。
编程直观、简单。
环境要求低，适应性好。
功能完善，接口功能强。
PLC,继电器控制系统、微机控制系统之比较，见 P2 表 1-1
PLC的分类
按输入（ INPUT） 和输出（ OUTPUT）
点数多少，分为：超小型、小型、中型、
大型和超大型。
按结构形式，分为：整体式和模块式。
PLC的应用和发展
早期的 PLC 改造原有的继电接触器控制系统。
广泛应用于各种控制系统中，如各种顺序控制等。主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制系统。
PLC的发展趋势,1、小型化、专用化和低价格； 2、大型、高速、多功能和分布式全自动网络化。
3-2 PLC的组成与工作原理组成：
中央处理单元
（ CPU）
存储器
输入输出单元
（ I/O单元）
电源单元
编程器
2-1
外形的样子
PLC
编程器
7-1
中央处理单元
（ CPU ）
通用微处理器；
FX2系列采用可编程控制器使用的微处理器是 16位的 8096单片机。
存储器,包括系统存储器和用户存储器。
系统存储器存放系统管理程序。
用户存储器存放用户编制的控制程序 。
输入输出单元（ I/O）,是 PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。输入部件是开关、按钮、传感器等。输出部件是电磁阀、接触器、继电器。
输入接口电路? 2-2
输出接口电路
继电器输出 **
晶体管输出
晶闸管输出
2-3
电源
一般市电（ 220）
直流 24V
PLC有 24V（ DC直流）输出 。
编程器
外围设备
利用编程器将用户程序送入 PLC的存储器，检查程序。
PLC工作原理工作原理
PLC采用循环扫描的工作方式，包括 内部处理、
通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理 几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。
当处于 RUN状态时，上述扫描周期不断循环。扫描过程。
图 2-19
PLC 扫描工作过程
输入处理
程序执行
输出处理
2-20
PLC的编程器件
PLC内部有许多具有不同功能的器件：
输入继电器 X、输出继电器 Y、定时器 T、
计数器 C、辅助继电器 M、状态寄存器 S
等。为了区别实际的物理器件，上述
PLC内部的器件称为 软元件 。
不同厂家、同一产家的不同型号的 PLC
的软元件的数量、种类都不一样。
FX2可编程控制器编程器件
输入继电器（ X）
是 PLC接收外部开关信号的接口，输入继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。继电器采用八进制编码,X0--X177，最多 128点。
输出继电器（ Y） Y0--Y177
用来传送信号到外部负载的元件。输入继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。
辅助继电器（ M）
通用辅助型,M0-M499共 500个保持型,M500-M1023共 524个特殊型,M8000-M8255共 256个
状态寄存器（ S）
初始化用,S0-S9共 10个回零状态器,S10-S19
通用型,S20-S499共 480个保持型,S500-S899共 400个定时器（ T0— T255） ----时间 继电器
常规定时器
T0-T199,200个点
100ms。设定范围
0.1— 3276.7s。
T200-T245,46个点
10ms。设定范围
0.01— 327,67s。
计数器（ C0— C255）
通用型,C0-C99
保持型,C100-C199
指针（ P/I）
跳转：分支指令,P0-P63,64点。
中断,I0□ □ -I8 □ □（ 共 9个）
数据寄存器（ D）
通用,D0-D199,200点。
保持,D200-D511,312点。
特殊,D8000-D8255（ 共 256个）
变址寄存器,V,Z（ 共 2个）
常数（ K/H）
K-十进制数； H-十六进制数
FX-20P简易编程器的使用
目的了解和熟悉 FXON-40MR可编程控制器的外部结构和外接线方法。了解和熟悉编程器的使用方法。
实验装置（略）
实验内容程序的键入和读出、简单的编辑。
三菱 PLC介绍
表 3-1
FX系列系统配置
型号命名：
P21
基本技术性能
表 3-17
表 3-18
掌握 PLC工作原理、结构特点。
熟悉基本逻辑指令、顺序控制指令及常用的功能指令。
具备 PLC应用系统设计初步能力。
参考资料
,可编程控制器原理及应用” 钟肇新华南理工大学出版社
,可编程序控制器（ PC） 例题习题及实验指导书,杨长能重庆大学出版社
,可编程序控制器（ PC） 原理与应用”
朱绍祥 上海交通大学出版社
,可编程序控制器应用技术” 田瑞庭 机械工业出版社
三菱可编程控制器 MELSEC-F使用手册
课程特点及学习要求
特点：
本课程实践性很强，突出可编程控制器的应用。
要求：
掌握可编程控制器原理，从自动化产品的角度，了解其使用，包括产品选型，
控制系统设计，安装调试。认真做好每一次实验。
第三章 可编程控制器概述
可编程控制器的产生可编程控制器（ Programmable Logic
Controller) 简称 PLC。
自 1969年第一台 PLC面世以来，已成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。与机器人,CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。
1968年 美国通用汽车公司提出的 替代继电器 控制系统的新型控制器的 十项指标,
1） 编程简单、现场可修改程序；
2）维护方便、采用插件式结构；
3）可靠性高于继电器控制系统；
4）体积小于继电器控制系统；
5）数据可以直接送入计算机；
6）成本可与继电器系统竞争；
7）输入可为市电；
8）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；
9）通用性强、易于扩展；
10）用户存储器大于
4K。
国际电工委员会（ IEC） PLC的定义：
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。
PLC的特点
可靠性高，抗干扰能力强。
编程直观、简单。
环境要求低，适应性好。
功能完善，接口功能强。
PLC,继电器控制系统、微机控制系统之比较，见 P2 表 1-1
PLC的分类
按输入（ INPUT） 和输出（ OUTPUT）
点数多少，分为：超小型、小型、中型、
大型和超大型。
按结构形式，分为：整体式和模块式。
PLC的应用和发展
早期的 PLC 改造原有的继电接触器控制系统。
广泛应用于各种控制系统中，如各种顺序控制等。主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制系统。
PLC的发展趋势,1、小型化、专用化和低价格； 2、大型、高速、多功能和分布式全自动网络化。
3-2 PLC的组成与工作原理组成：
中央处理单元
（ CPU）
存储器
输入输出单元
（ I/O单元）
电源单元
编程器
2-1
外形的样子
PLC
编程器
7-1
中央处理单元
（ CPU ）
通用微处理器；
FX2系列采用可编程控制器使用的微处理器是 16位的 8096单片机。
存储器,包括系统存储器和用户存储器。
系统存储器存放系统管理程序。
用户存储器存放用户编制的控制程序 。
输入输出单元（ I/O）,是 PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。输入部件是开关、按钮、传感器等。输出部件是电磁阀、接触器、继电器。
输入接口电路? 2-2
输出接口电路
继电器输出 **
晶体管输出
晶闸管输出
2-3
电源
一般市电（ 220）
直流 24V
PLC有 24V（ DC直流）输出 。
编程器
外围设备
利用编程器将用户程序送入 PLC的存储器，检查程序。
PLC工作原理工作原理
PLC采用循环扫描的工作方式，包括 内部处理、
通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理 几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。
当处于 RUN状态时，上述扫描周期不断循环。扫描过程。
图 2-19
PLC 扫描工作过程
输入处理
程序执行
输出处理
2-20
PLC的编程器件
PLC内部有许多具有不同功能的器件：
输入继电器 X、输出继电器 Y、定时器 T、
计数器 C、辅助继电器 M、状态寄存器 S
等。为了区别实际的物理器件，上述
PLC内部的器件称为 软元件 。
不同厂家、同一产家的不同型号的 PLC
的软元件的数量、种类都不一样。
FX2可编程控制器编程器件
输入继电器（ X）
是 PLC接收外部开关信号的接口，输入继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。继电器采用八进制编码,X0--X177，最多 128点。
输出继电器（ Y） Y0--Y177
用来传送信号到外部负载的元件。输入继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。
辅助继电器（ M）
通用辅助型,M0-M499共 500个保持型,M500-M1023共 524个特殊型,M8000-M8255共 256个
状态寄存器（ S）
初始化用,S0-S9共 10个回零状态器,S10-S19
通用型,S20-S499共 480个保持型,S500-S899共 400个定时器（ T0— T255） ----时间 继电器
常规定时器
T0-T199,200个点
100ms。设定范围
0.1— 3276.7s。
T200-T245,46个点
10ms。设定范围
0.01— 327,67s。
计数器（ C0— C255）
通用型,C0-C99
保持型,C100-C199
指针（ P/I）
跳转：分支指令,P0-P63,64点。
中断,I0□ □ -I8 □ □（ 共 9个）
数据寄存器（ D）
通用,D0-D199,200点。
保持,D200-D511,312点。
特殊,D8000-D8255（ 共 256个）
变址寄存器,V,Z（ 共 2个）
常数（ K/H）
K-十进制数； H-十六进制数
FX-20P简易编程器的使用
目的了解和熟悉 FXON-40MR可编程控制器的外部结构和外接线方法。了解和熟悉编程器的使用方法。
实验装置（略）
实验内容程序的键入和读出、简单的编辑。
三菱 PLC介绍
表 3-1
FX系列系统配置
型号命名：
P21
基本技术性能
表 3-17
表 3-18
