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