PLC的基本原理及組成第一節PLC的基本原理第二節PLC的組成一、工作方式——周期循環掃描二、工作過程——自診斷、輸入采樣、程序掃描、輸出刷新幾個外階段。三、掃描周期T=自檢時間+讀入一點時間×輸入點數+程序步數×運算速度+輸出一點時間×輸出點數。第一節PLC的基本原理PLC的工作原理開始自診斷與編程器通信讀入現場信號執行用戶程序輸出結果STOPRUN

PLC有兩種工作狀態，即運行（RUN）狀態和停止（STOP）狀態。在運行狀態，PLC通過執行反映控制要求的用戶程序來實現控制功能。為了使PLC的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執行一次，而是反復不斷地重復執行，直到PLC停機或切換到STOP工作狀態。除了執行用戶程序外，每次循環過程中，PLC還要完成內部處理、通信處理等工作，一次循環可分為5個階段，如右圖所示。PLC的這種周而復始的循環工作方式稱為掃描工作方式。PLC的工作過程示意圖1.輸入采樣階段。PLC首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態存入內存中各對應的輸入映像寄存器中。此時，輸入映像寄存器被刷新。接著進入程序執行階段，此時輸入影響寄存器與外界隔離，無論輸入信號如何變化，其內容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內容。2．程序執行階段。根據PLC梯形圖程序”先上后下,先左后右”掃描原則進行逐句掃描。但遇到程序跳轉指令，則根據跳轉條件是否滿足來決定程序的跳轉地址。當指令中涉及輸入、輸出狀態時，PLC就從輸入映像寄存器“讀入”上一階段采入的對應輸入端子狀態，從元件映像寄存器“讀入”對應元件(“軟繼電器”)的當前狀態。然后，進行相應的運算，運算結果再存入元件映像寄存器中。對元件映像寄存器來說，每一個元件(“軟繼電器”)的狀態會隨著程序執行過程而變化。3．輸出刷新階段。在所有指令執行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態（接通/斷開）在輸出刷新階段轉存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出，驅動外部負載。一、型號及意義特殊品種輸出形式單元類型I/O總點數系列序號D—DC電源A1—AC電源H—大電流輸出擴展模塊V—立式端子排的擴展模塊C—接插口輸入輸出方式F—輸入濾波器1ms擴展模塊L—TTL輸入擴展模塊S—獨立端子（無公共端）擴展模塊R—繼電器輸出T—晶體管輸出S—晶閘管輸出M—基本單元E—輸入輸出混合擴展單元及擴展模塊EX—輸入專用擴展模塊EY—輸出專用擴展模塊16~256點0、2、ON、2C、2N型號的命名方式第二節PLC的組成一、型號及意義I/O點數：16～256點單元類型M——表示基本單元E——表示擴展單元及擴展模塊EX——擴展輸入單元EY——擴展輸出單元一、型號及意義型號變化DS——24VDC，世界型ES——世界型（晶體管型為漏輸出）ESS——世界型（晶體管型為源輸出）輸出形式R——繼電器輸出T——晶體管輸出S——晶閘管輸出二、PLC硬件系統組成外部設備現場用戶輸出設備微處理器（CPU）運算器控制器輸出部件輸入部件系統存儲器用戶存儲器I/O擴展接口通訊及編程接口編程設備計算機打印機等傳感器按鈕、開關現場信號電磁閥中間繼電器執行器現場用戶輸入設備擴展設備擴展單元通訊模塊功能模塊電源變換器～110V/220V市電PLC基本單元PLC系統結構示意圖FX系列PLC的硬件配置圖FX系列PLC的網絡通信能力微處理器（CPU）接收并存儲用戶程序和數據；診斷電源、PLC工作狀態及編程的語法錯誤；接收輸入信號，送入數據寄存器并保存；運行時順序讀取、解釋、執行用戶程序，完成用戶程序的各種操作；將用戶程序的執行結果送至輸出端。

二、PLC硬件系統組成系統存儲器——系統程序存儲器+系統數據存儲器存放系統工作程序（監控程序）；存放模塊化應用功能子程序；存放命令解釋程序；存放功能子程序的調用管理程序；存放存儲系統參數。二、PLC硬件系統組成用戶存儲器——RAM/EPROM/EEPROM存放用戶工作程序；存放工作數據。二、PLC硬件系統組成輸入單元——帶光電隔離電路多種輔助電源類型：AC電源DC24V輸入

DC電源DC24V輸入

DC電源DC12V輸入接收開關量及數字量信號（數字量輸入單元）；接收模擬量信號（模擬量輸入單元）；接收按鈕或開關命令（數字量輸入單元）；接收傳感器輸出信號。輸出單元——帶光電隔離器及濾波器多種輸出方式：晶體管晶閘管繼電器驅動直流負載（晶體管輸出單元）；驅動非頻繁動作的交/直流負載（繼電器輸出單元）；驅動頻繁動作的交/直流負載（晶閘管輸出單元）。通訊及編程接口——采用RS-485或RS-422串行總線連接專用編程器（FX-20P、FX-10P）；連接個人電腦（PC），實現編程及在線監控；連接工控機，實現編程及在線監控；連接網絡設備（如調制解調器），實現遠程通訊；連接打印機等計算機外設。二、PLC硬件系統組成I/O擴展接口——采用并行通訊方式擴展I/O模塊；擴展位置控制模塊（如F2-30GM）；擴展通訊模塊（如FX-232AW等）；擴展模擬量控制模塊（如FX-2DA、FX-4AD等）。三、PLC軟件系統組成系統監控程序

運行管理

生成用戶元件系統內部自檢管理程序

解釋程序標準程序模塊、系統調用用戶程序自動化系統控制程序數據表格軟件系統四、數據結構十進制數（DEC:DECimalnumber），常用于：定時器/計數器的設定值；輔助繼電器（M）、定時器（T）、計數器（C）、狀態（S）等軟元件的地址號；應用指令的數值型操作數及指令動作常數（K）。十六進制數（HEX:HEXnumber）與十進制數一樣，用于指定應用指令的數值型操作數及指令動作常數（H）。四、數據結構二進制數（BIN:BINarynumber）

PLC內部數據類型，通過外設進行監視時，各軟元件的數值自動變換為十進制數或十六進制數。八進制數（OCT:OCTalnumber）——用于輸入繼電器和輸出繼電器的軟元件編號。輸入繼電器用X00~X07、X10~X17、X20~X27等八進制格式進行編號；輸出繼電器用Y00~Y07、Y10~Y17、Y20~Y27等八進制格式進行編號。四、數據結構BCD碼（BCD:BINaryCodeDecimal）——用二進制形式表示的十進制數，常采用8421BCD碼。常用BCD碼編碼開關將BCD碼數據送入PLC；PLC常以BCD碼格式將輸出數據送數碼顯示器顯示。浮點數據（標繪值）二進制浮點數常用于高精度浮點運算；十進制浮點數用于實施監視。輸入繼電器（X）在PLC內部，與輸入端子相連的輸入繼電器是光電隔離的電子繼電器，采用八進制編號，用無數個常開和常閉觸點。輸入繼電器不能用程序驅動。五、軟元件（邏輯元件）輸出繼電器（Y）輸出繼電器采用八進制編號，有內部觸點和外部輸出觸點（繼電器觸點、雙向可控硅、晶體管等輸出元件）之分，由程序驅動。在PLC內部，外部輸出觸點與輸出端子相連，向外部負載輸出信號，且一個輸出繼電器只有一個常開型外部輸出觸點。輸出繼電器有無數個內部常開和常閉觸點，編程時可隨意使用。五、軟元件（邏輯元件）輔助繼電器（M）由內部軟元件的觸點驅動,常開和常閉觸點使用次數不限，但不能直接驅動外部負載,采用十進制編號。通用輔助繼電器M0～M499（500點）掉電保持輔助繼電器M500～M1023（524點）特殊輔助繼電器M8000～M8255（256點）只能利用其觸點的特殊輔助繼電器可驅動線圈的特殊輔助繼電器通用輔助繼電器與掉電保持用輔助繼電器的比例，可通過外設設定參數進行調整。五、軟元件（邏輯元件）只能利用其觸點的特殊輔助繼電器M8000：運行監控用，PLC運行時M8000接通。M8002：僅在運行開始瞬間接通的初始脈沖特殊輔助繼電器。M8012：產生100ms時鐘脈沖的特殊輔助繼電器。可驅動線圈的特殊輔助繼電器M8030：鋰電池電壓指示燈特殊繼電器。M8033：PLC停止時輸出保持特殊輔助繼電器。M8034：禁止全部輸出特殊輔助繼電器。M8039：時掃描特殊輔助繼電器。狀態（S）狀態是對工序步進型控制進行簡易編程的內部軟元件，采用十進制編號。與步進指令STL配合使用；狀態有無數個常開觸點與常閉觸點，編程時可隨意使用；狀態不用于步進階梯指令時，可作輔助繼電器使用。狀態同樣有通用狀態和掉電保持用狀態，其比例分配可由外設設定。五、軟元件（邏輯元件）狀態（S）狀態有五種類型：初始狀態S0～S9共10點回零狀態S10～S19共10點通用狀態S20～S499共480點保持狀態S500～S899共400點報警用狀態S900～S999共100點

五、軟元件（邏輯元件）定時器（T）定時器實際是內部脈沖計數器，可對內部1ms、10ms和100ms時鐘脈沖進行加計數，當達到用戶設定值時，觸點動作。定時器可以用用戶程序存儲器內的常數k或H作為設定值，也可以用數據寄存器D的內容作為設定值。普通定時器（T0～T245）100ms定時器T0～T199共200點，設定范圍0.1～3276.7s；10ms定時器T200～T245共46點，設定范圍0.01～327.67s。積算定時器（T246～T255）1ms定時器T246～T249共4點，設定范圍0.001～32.767s；100ms定時器T250～T255共6點，設定范圍為0.1～3276.7s。五、軟元件（邏輯元件）加法計數器設定值K、H或D觸點動作TxTx時鐘脈沖驅動T10K123X0T10Y1相等比較器普通定時器的工作原理T10T250設定值K計數器1100ms時鐘脈沖X2X1觸點動作Tx相等比較器積算定時器的工作原理RSTT250K345X1X2T250Y1T250計數器（C）

計數器可分為通用計數器和高速計數器。16位通用加計數器，C0～C199共200點，設定值：1～32767。設定值K0與K1含義相同，即在第一次計數時，其輸出觸點動作。32位通用加/減計數器，C200～C234共135點，設定值：-2147483648～+2147483647。高速計數器C235～C255共21點，共享PLC上6個高速計數器輸入（X000～X005）。高速計數器按中斷原則運行。五、軟元件（邏輯元件）16位加計數器通用型：C0~C99共100點斷電保持型：C100~C199共100點16位計數器工作過程示意圖32位雙向計數器有兩種32位加/減計數器，設定值：-2147483648～+2147483647。通用計數器：C200～C219共20點保持計數器：C220～C234共15點計數方向由特殊輔助繼電器M8200～M8234設定。加減計數方式設定：對于C△△△，當M8△△△△接通（置1）時，為減計數器，斷開（置0）時，為加計數器。計數值設定：直接用常數K或間接用數據寄存器D的內容作為計數值。間接設定時，要用元件號緊連在一起的兩個數據寄存器。32位加/減計數器工作過程示意圖數據寄存器（D）通用數據寄存器D0~D199共200點。只要不寫入其它數據，已寫入的數據不會變化。但是PLC狀態由運行→停止時，全部數據均清零。斷電保持數據寄存器D200~D511共312點，只要不改寫，原有數據不會丟失。特殊數據寄存器D8000~D8255共256點這些數據寄存器供監視PLC中各種元件的運行方式用。文件寄存器D1000~D2999共2000點。五、軟元件（邏輯元件）變址寄存器（V/Z）變址寄存器的作用類似于一般微處理器中的變址寄存器（如Z80中的IX、IY），通常用于修改元件的編號。V0~V7、Z0~Z7共16點16位變址數據寄存器。進行32位運算時，與指定Z0~Z7的V0~V7組合，分別成為（V0、Z0），（V1、Z1）…（V7、Z7）。五、軟元件（邏輯元件）本章小結

本章主要介紹了PLC的基本原理、