南通航运职业技术学院

工作任务 介绍 PLC 的定义、外部结构、分类、特点、

应用领域及发展趋势，三菱 PLC 及仿真软件简介。

相关实践知识 电器常识、接线、 PLC 。 相关理论知识 电路、电子的基础知识。 拓展型理论知识 PLC 联网、存储器容量。

PLC 的产生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 。

根据招标要求， 1969 年美国数字设备公司 年美国数字设备公司（ DEC ）研制出世界上第一台 PLC （ R-14 型），并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创 了工业控制新时期。从此，可编程序控制器这一新的控制技术迅速发展起 来，而且，在工业发达国家很快发展起来。

PLC 的产生

PLC 的定义 在 PLC 的发展过程中，美国电气制造商协会 ( NEMA ) 经过 经过 4年的调 查，于 1980 年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器 (Programmable Controller), 英文缩写为 PC PC 并作如下定义：“可编程序控制器是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。”

国际电工委员会（ IEC ） 1987 年是这样定义的：“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输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及其有关外部设备，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。”

PLC 的特点

PLC 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 的分类

PLC 的分类

PLC 的应用领域PLC 已经广泛应用到几乎所有的工业领域，主要有以下几个方面：

1 、数字逻辑量控制 PLC 有“与”“或”“非”等逻辑指令，可以实现触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可用于自动化生产线，其应用领域已经遍及各行各业，甚至深入到家庭。

PLC 的应用领域2 、运动控制 可编程序控制器使用专用的运动控制模块，对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制，可实现单轴、双轴和多轴位置控制，使运动控制与顺序控制功能有机的结合在一起。 PLC 的运动控制功能广泛的运用于各种机械，如金属切削机床、金属成形机械、装配机械、机器人、电梯等场合。

PLC 的应用领域

3 、闭环过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。 PLC 通过模拟量 I/O 模块实现 A/D 、 D/A转换，并对模拟量实现闭环 PID 控制。 PID闭环控制功能已经被广泛应用到塑料挤压成形机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。

松下电工 FP2 系列 PLC 对印刷机械进行 PID 控制及实现张力控制

PLC 的应用领域

4 、数据处理 现代的 PLC 有数学运算（包括四则运算、矩阵运算、函数运算、字逻辑运算以及求反、循环、移位、浮点数运算等）、数据传送、转换、排序、查表等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与储存在存储器中的参考值相比较，也可以通过通信功能传送到别的智能装置，或者将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

PLC 的应用领域5 、通信联网 PLC 通信包括主机与远程 I/O之间的通讯，多台可编程序控制器之间的通讯，可编程序控制器与其他智能控制设备（计算机、变频器、数控装置）之间的通信。 可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成一个“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。

PLC 的应用领域

Q 系列 PLC FX2N 系列 PLC

FX1N 系列 PLC FX1S 系列 PLC

S7-200 系列 PLC

S7-300 系列 PLC

S7-400 系列 PLC

C200H 系列 PLC CPM1A 、 CPM2A 系列 PLC

三菱 PLC有如下系列 : Q 系列 , AnS系列， QnA系列， A 系列和 FX系列前三个系列的 PLC为模块型

FX系列 PLC为主机连输入输出接点型Q4AR系列为双机热备系列，最大输入输出点数为 8192 点A 系列 PLC的最大输入输出点数为 2048点F 系列程控器的最大输入输出点数为 256点

FX2N系列是 FX家族中最先进的系列，最大范围地包容了标准特点、执行速度更快、通讯功能更齐全，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。

FX2N是 FX2的持续 基本单元 (16-128点 ) 有继电器或晶体管

输出 最多可扩展到 256点 . 內置有 8K步 RAM (最多可扩展到 16K步 ) 可选用存储卡盒 , 有 RAM, EPROM和

EEPROM

低成本 IC板 BD通讯功能扩展模块模板化 .

更多通讯 / 网络功能RS232, RS422, RS485

更便宜的配置 .

兼用 FX0N的扩展单元及特殊模块

丰富的软元件辅助继电器 (M) : 3072点 +256点状态继电器 (S) : 1000点计数器 (C) : 235点 ( 一般 )定时器 (T) : 256点 (10点積算定时器 )数据寄存器 (D) : 236点 ( 可设定至 7000点寄存器 )堆栈指針 (P) : 128点中断指針 (I) : 15点

内附高速计数器 单相计数器 : 60KHz 2 点 , 10KHz 4 点二相计数器 : 30KHz 1 点 , 5KHz 1 点

FX2N-8AV-BD 8 位数字值电位器 FX2N-232-BD RS232通讯适配器 FX2N-485-BD RS485通讯适配器 FX2N-422-BD RS422通讯适配器 FX2N-CNV-BD FX0N通讯模块适配器

模拟控制 : FX2N-2AD,FX2N-2DA, FX2N-4AD,FX2N-4DA， FX2N-4AD-PT, FX2N-4AD-TC

定位控制 : FX2N-1PG 高速计数 : FX2N-1HC 数字通讯 : FX2N-232IF 凸轮控制 : FX2N-1RM-E-SET CC-LINK : FX2N-32CCL 遥距输入输出 : FX2N-16LNK-M

同时可使用 FX0N的特殊功能扩展模块

当 FX2N加上 FX2N-485-BD后 , 便能进行简单的八台 PLC的联网通讯 . 如下图 ( 可作为主站或从站 ):

可和连接了 485模块的 FX2, FX0N 和 A 系列进行联网通讯 .

全部的三菱全部的三菱 PLCPLC 使用相同使用相同语言语言FXFX 全系列的全系列的编程设备装置编程设备装置是兼容的是兼容的可使用可使用 FX-10P-E FX-10P-E 或 或 FX-20P-EFX-20P-E 型手型手持编程器来持编程器来编程编程

可使用可使用计算机软件来编程计算机软件来编程FX-PCS/WIN-(C/E)FX-PCS/WIN-(C/E)GX-DeveloperGX-Developer

全系列的全系列的 FX PLCFX PLC 可使用可使用FX-10P-E FX-10P-E 或 或 FX-FX-20P-E20P-E 型手型手持编持编程器程器来编来编程程

FX-10P-EFX-10P-E为两为两行行 LCDLCD显示显示，， FX-20-P-EFX-20-P-E 为为四四行行 LCDLCD显示显示

FX-PCS/WIN为WINDOWS版本软件。可编程全系列的 FX -PLC，还有 SFC编程功能

FX-PCS/WIN-C为简体中文版、 FX-PCS/WIN-E为英文版

工作任务 PLC 的结构；输入接口电路；输出接口电路； PLC

的工作原理；编程软件 相关实践知识 PLC 、线路连接、按钮开关、负载、计算机、编程

软件。 相关理论知识 电路、光电耦合、晶体管、可控硅、周期扫描、梯

形图、抗干扰。 拓展型理论知识 光电隔离、电磁隔离、 CPU 、编程语言。

PLCPLC 结构示意图结构示意图

输入接口电路输入接口电路

PLC 通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成 PLC 所需的标准电平供 PLC 进行处理。 接到 PLC 输入接口的输入器件是：各种开关、按钮、传感器等。各种 PLC的输入电路大都相同， PLC 输入电路中有光耦合器隔离，并设有 RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。 PLC 输入电路通常有三种类型：直流 (12~24)V 输入、交流 (100~120)V 输入与交流 (200~240)V 输入和交直流 (12~24)V 输入

直流输入模块

输入接口电路输入接口电路

交、直流输入模块

交流输入模块

输出接口电路输出接口电路PLC 的输出有三种形式，即继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出

继电器输出

输出接口电路输出接口电路

晶体管输出

输出接口电路输出接口电路

晶闸管输出

PLCPLC 工作原理工作原理 PLC 的工作方式：采用循环扫描方式。在 PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。注意： 由于 PLC 是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。循环扫描过程如图：

工作任务 介绍 PLC 的应用领域、 PLC 的应用简例 相关实践知识 PLC 、按钮开关、编程等 相关理论知识 CPU 、仿真 拓展型理论知识 PLC 的指令、常见 PLC 的型号及性能指标

果冻冰激淋包装机

绕线器控制设备

绕线器控制设备

车辆空调组装线

远程监控系统

净水厂流量计控系统

工作任务 学习三菱 PLC 基本指令及应用 相关实践知识 电器常识、车流控制等 相关理论知识 三菱 PLC 基本输入、输出、置位、复位、微

分指令及应用 拓展型理论知识 逻辑控制、程序控制

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 软元件软元件软元件一览表

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 软元件软元件

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 软元件软元件

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令一、 LD 、 LDI 、 OUT 指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令二、 AND 、 ANI 指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令三、 OR 、 ORI 指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令四、 LDP 、 LDF 、 ANDP 、 ANDF 、 ORP 、 ORF 指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令五、置位、复位指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令六、编程注意事项

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令

三菱三菱 FXFX2N2N PLC PLC 基本指令基本指令

工作任务 用 PLC 的定时器控制灯的点亮与熄灭，信号灯的闪烁控制

相关实践知识 定时器、灯、开关 相关理论知识 定时器控制 拓展型理论知识 定时器的精度

定时器定时器一、定时器的编号

二、功能 定时器累计 PLC 内的 1ms 、 10ms 、 100ms 等的时钟脉冲，当达到所定的设定值时，输出触点动作。

定时器定时器三、设定值的指定方法

定时器定时器

四、程序内的注意事项

定时器定时器五、定时器动作的细节与定时器的精度

工作任务 用 PLC 的计数器计数部件的个数。 相关实践知识 计数器、传送带、部件检测。 相关理论知识 计数器控制 拓展型理论知识 高速计数器

计数器计数器一、计数器的编号

计数器计数器

计数器计数器2 、计数器的特点

计数器计数器

计数器计数器

计数器计数器

计数器计数器3 、设定值的指定方法

计数器计数器

计数器计数器4 、高速计数器

计数器计数器5 、高速计数器功能

计数器计数器6 、高速计数器动作示例

计数器计数器

计数器计数器

计数器计数器最高响应频率