※PLC的基本结构和工作原理
1.PLC的硬件结构
可编程控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几组成。PLC硬件结构如图1所示：
图1 PLC硬件结构
2.中央控制处理单元(CPU)
可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。
通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；单片机有8031、8096等；位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。
3.存储器
可编程控制器配有两种存储器：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。
4.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
5. 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。如图所示：
图2 直流输入模块
图3 交、直流输入模块 图4 交流输入模块
图5 场效应晶体管输出方式（直流输出）
图6 可控硅输出方式（交流输出）
图7 继电器输出方式（交直流输出）
输出端子有两种接法：
一种是输出各自独立，无公共点：各输出端子各自形成独立回路。
一种为每4∽8个输出点构成一组，共有一个公共点：在输出共用一个公共端子时，必须用同一电压类型和同一电压等级，但不同的公共点组可使用不同电压类型和等级的负载，且各输出公共点之间是相互隔离的。
输入输出端子处理的过程如下：
6.电源
PLC的供电电源一般是市电，也有用直流24V电源供电的。
7.编程器
利用编程器可将用户程序输入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序；
利用编程器还可以监视PLC的工作状态。编程器一般分简易型和智能型。
8.PLC的软件结构
在可编程控制器中，PLC的软件分为两大部分：
1.系统监控程序：用于控制可编程控制器本身的运行。主要由管理程序、用户指令解释
程序和标准程序模块，系统调用。
2.用户程序：它是由可编程控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。
9.PLC的工作原理
（1）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。循环扫描过程如下：
停止
（2）工作过程：主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。
1）内部处理阶段：
在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作。
2）通信服务阶段
在此阶段，PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当PLC处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。
3）输入处理
输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入
的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新，接着进入
程序的执行阶段。
4）程序执行
根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。
若用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的
对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态。根据用
户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中。
5）输出处理
程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即元件映象寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出
端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。
（3）PLC的运行方式：
1）运行工作模式
当处于运行工作模式时，PLC要进行从内部处理、通信服务、输入处理、程序处理、输出处理，然后按上述过程循环扫描工作。
在运行模式下，PLC通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能，为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一
次，而是不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作模式。
注：
PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。
2）停止模式
当处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。
10.PLC的编程语言
（1）梯形图
梯形图编程语言习惯上叫梯形图。梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，也可以说，梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，具有形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，是目前用得最多的一种PLC编程语言。
（2）指令表
这种编程语言是一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式，用一系列操作指令组成的语句表将控制流程热核出来，并通过编程器送到PLC中去。
（3）顺序功能图
采用IEC标准的SFC(Sequential Function Chart)语言，用于编制复杂的顺控程序。
利用这种先进的编程方法，初学者也很容易编出复杂的顺控程序，大大提高了工作效率，也为调试、试运行带来许多言传的方便。
（4）状态转移图
类似于顺序功能图，可使复杂的顺控系统编程得到进一步简化。
（5）逻辑功能图
它基本上沿用了数字电路中的逻辑门和逻辑框图来表达。一般用一个运算框图表示一种功能。控制逻辑常用“与”、“或”、“非”三种功能来完成。目前国际电工协会(IEC)正在实施发展这种编程标准。
（6）高级语言
近几年推出的PLC，尤其是大型PLC，已开始使用高级语言进行编程采用高级语言编程后，用户可以象使用PC机一样操作PLC。在功能上除可完成逻辑运算功能外，还可以进行PID调节、数据采集和处理、上位机通信等。
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID 控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell 的PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockw ell 的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。
1、开环控制系统
开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
2、闭环控制系统
闭环控制系统(c losed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。
3、阶跃响应
阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来(Steady-state error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。
4、PID控制的原理和特点
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD 控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。
积分（I）控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果
在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System w ith Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
5、PID控制器的参数整定
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。
对于温度系统：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3
对于流量系统：P（%）40--100，I（分）0.1--1
对于压力系统：P（%）30--70，I（分）0.4--3
对于液位系统：P（%）20--80，I（分）1--5
参数整定找最佳，从小到大顺序查
先是比例后积分，最后再把微分加
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢，积分时间往下降
曲线波动周期长，积分时间再加长
曲线振荡频率快，先把微分降下来
动差大来波动慢。微分时间应加长
理想曲线两个波，前高后低4比1
一看二调多分析，调节质量不会低
PID与自适应PID的区别：
首先弄清楚什么是自适应控制
在生产过程中为了提高产品质量，增加产量，节约原材料，要求生产管理及生产过程始终处于
最优工作状态。因此产生了一种最优控制的方法，这就叫自适应控制。在这种控制中要求系统能够根据被测参数，环境及原材料的成本的变化而自动对系统进行调节，使系统随时处于最佳状态。自适应控制包括性能估计（辨别）、决策和修改三个环节。它是微机控制系统的发展方向。但由于控制规律难以掌握，所以推广起来尚有一些难以解决的问题。
加入自适应的pid控制就带有了一些智能特点，像生物一样能适应外界条件的变化。
还有自学习系统，就更加智能化了。
编辑本段计算机术语
PID（进程控制符）英文全称为Process Identifier，它也属于电工电子类技术术语。
PID就是各进程的身份标识,程序一运行系统就会自动分配给进程一个独一无二的PID。进程中止后PID被系统回收，可能会被继续分配给新运行的程序。
PID一列代表了各进程的进程ID,也就是说,PID就是各进程的身份标识。
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只要运行一程序，系统会自动分配一个标识！
是暂时唯一：进程中止后，这个号码就会被回收，并可能被分配给另一个新进程。
只要没有成功运行其他程序，这个pid会继续分配给当前要运行的程序！！
如果成功运行一个程序，然后再运行别的程序时，系统会自动分配另一个pid！！
编辑本段医疗术语
盆腔炎（PID）指女性上生殖道及其周围组织的炎症，主要包括子宫内膜炎，输卵管炎，输卵管卵巢囊肿，盆腔腹膜炎。
PID的诊断标准（2002美国CDC诊断标准）：
一，基本标准（minimum criteria）：宫体压痛，附件区压痛，宫颈触痛。
二，附加标准（additional criteria）：体温超过38.3摄氏度（口表），宫颈或阴道异常粘液脓性分泌物。阴道分泌物生理盐水涂片见到白细胞，实验室证实的宫颈淋病奈瑟菌或衣原体阳性。红细胞沉降率升高，C-反应蛋白升高。
三，特异标准（spec ific criteria）：子宫内膜活检证实子宫内膜炎，阴道超声或MRI显示充满液体的增粗输卵管。伴或不伴盆腔积液。输卵管卵巢肿块，腹腔镜检查发现输卵管炎。播注意：基本标准为诊断PID所必需；附加标准可增加诊断的特异性；特异标准基本可诊断PID。
四，腹腔镜诊断PID的标准：（1）输卵管表面xdadaAWW血；（2）输卵管壁水肿；（3）输卵管伞端或浆膜面有脓性分泌物。
编辑本段U盘PID
U盘PID是指Product ID（产品ID），与VID一样，都对于量产工具很重要。
编辑本段管路和仪表流程图PID
PID：：Piping & Instrument Diagram，工艺管道仪表流程图
P&ID的设计是在PFD（PFD：Proc ess Flow Diagram 工艺流程图，可以说是简化版的PID）的基础上完成的。它是化工厂的工程设计中从工艺流程到工程施工设计的重要工序，是工厂安装设计的依据。
化工工程的设计，从工艺包、基础设计到详细设计中的大部分阶段，P&ID 都是化工工艺及工艺系统专业的设计中心，其他专业（设备、机泵、仪表、电气、管道、土建、安全等）都在为实现P&ID里的设计要求而工作。
广义的P&ID可分为工艺管道和仪表流程图（即通常意义的P&ID）和公用工程管道和仪表流程图（即UID）两大类。
由于P&ID的设计千变万化，对同一工艺流程的装置，也可以因为外界因素的影响（如用户要求、地理环境的差异、以及操作人员的经验不同等），需要在设计P&ID时作出相应对策，再加上设计者不同的处理方法，因而同一工艺流程在不同的工程项目中，其P&ID不可能完全相同，但也不会有太大的差异。P&ID通常有6~8版，视工程需要而定。
一套完整的P&ID及UID清楚地标出工艺流程对工厂安装设计中的所有要求，包括所有的设备、配管、仪表等方面的内容和数据。
编辑本段PID同步控制应用方案
一、控制原理
本系统通过摆杆（辊）反馈的位置信号实现同步控制。收线控制采用实时计算的实际卷径值，通过卷径的变化修正PID前馈量，可以使整个系统准确、稳定运行。控制原理如图：
二、系统特点
1、主驱动电机速度可以通过电位器来控制，把S350设置为SVC开环矢量控制，将模拟输出端子FM设定为运行频率，从而给定收卷用变频器的主速度。
2、收卷用S350变频器的主速度来自放卷（主驱动）的模拟输出端口。摆杆电位器模拟量
信号通过CI通道作为PID的反馈量。S350的频率源采用主频率VI和辅助频率源PID叠加的方式。通过调整运行过程PID参数，可以获得稳定的收放卷效果。
3、本系统启用逻辑控制和卷径计算功能，能使系统在任意卷径下平稳启动，同时两组PID参数可确保生产全程摆杆控制效果稳定。
三、系统应用
本系统可以广泛应用于双变频拉丝机、涂布机、印刷包装等行业设备。
第二讲PLC的基本结构和工作原理 教学课题：可编程控制器的基本结构和工作原理 教学目的： 1.熟悉PLC的结构组成、部等效电路； 2.理解掌握PLC的工作方式和工作过程 教学重点：PLC可编程序控制器的组成和工作过程 教学难点：PLC可编程序控制器的工作过程 教学方法：讲授 教学时间：2课时 教学过程及容： {导入} 要实现PLC的控制需要： 输入设备、输出设备、PLC硬件和软件（控制程序）。 一、PLC的基本组成 可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持，实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机。Memorizer(RAM,ROM), it is the memory devices of the PLC and used to store programs and data. (一)PLC的硬件结构 CPU）——控制器的核心 (RAM、ROM） 输入、输出部件（I/O部件）——连接现场设备与CPU之间的接口电路
电源部件——为PLC部电路提供能源 整体结构的PLC——四部分装在同一机壳 模块式结构的PLC——各部件独立封装，称为模块，通过机架和总线连接而成 I/O的能力可按用户的需要进行扩展和组合（扩展机） 另外，还必须有编程器——将用户程序写进规定的存储器 1.中央控制处理单元(CPU) 可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。 通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；单片机有8031、8096等；位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。 2.存储器 可编程控制器配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。 图1 PLC硬件结构
三菱编程序的结构及基本工作原理 可编程序控制器的功能特点 1．逻辑控制 : PLC具有逻辑运算功能，能够进行与、或、非等逻辑运算，可以代替继电器进行开关量控制，故它可替代继电器进行开关量控制。 2．定时控制 :为满足生产控制工艺对时间的要求，PLC一般提供时间继电器，如FX1S提供T0—T63共64个计时器。并且计时时间常数在范围内用户编写程序时自己设定：接通延时、关断延时和定时脉冲等方式。并且在PLC运行中也可以读出、修改，使用方便。 3．计数控制 :为满足计数的需要，不同的PLC提供不同数量、不同类型的计数器。如FX1S 提供16位增量计数C0—C15（一般用）、C16—C31（保持用），32位高速可逆计数器C235—C245（单相单输入）、C246—C250（单相双输入）、C251—C255（双相双输入）共26个定时器。用脉冲控制可以实现加、减计数模式，可以连接码盘进行位置检测，且在PLC运行中也可以 读出、修改，使用方便 4．步进顺序控制 :步进顺序控制是plc最基本的控制方式。是为有时间或运行顺序的生产过程专门设置的指令，在前道工序完成之后，就转入下一道工序，使一台PLC可作为多部步 进控制器使用。 5．对控制系统的监控 PLC具有较强的监控能力，操作人员可以根据PLC的监控信息，通过监控命令，可以监视系统的运行状态，从而改变对异常值的设定。 6．数据处理: PLC具有较强的数据处理能力，随着PLC的发展，已经能对大量的数据进行 快速处理。如数据采集、存储与处理功能。 7．通信和联网: 现代 PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。 通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC 作现场机。 8．输入/输出接口调理功能: 具有 A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要求选择。具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。9．人机界面功能 :提供操作者以监视机器、过程工作必需的信息。允许操作者和PLC系统与其应用程序相互作用，以便作出决策和调整。实现人机界面功能的手段：从基层的操作者屏幕文字显示，到单机的CRT显示与键盘操作和用通信处理器、专用处理器、个人计算机、 工业计算机的分散和集中操作与监视系统。 可编程序控制器是属于存储程序控制的一种装置，其控制功能是通过存放在存储器内的程序
] 项目四：ＰＬＣ基础知识学习 模块一：ＰＬＣ基本组成及原理学习 可编程序控制器（Programmable Controller ）原本应简称PC，为了与个人计算机专称PC 相区别，所以可编程序控制器简称定为PLC（Programmable Logic Controller），但并非说PLC只 能控制逻辑信号。PLC是专门针对工业环境应用设计的，自带直观、简单并易于掌握编程语言环境的 工业现场控制装置。 一、PLC基本组成 PLC基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（缩写为I/O，包括输入接口、输 出接口、外部设备接口、扩展接口等）、外部设备编程器及电源模块组成，见图4-1。PLC内部各组成 单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设 备与控制装置构成PLC控制系统。
图4-1 PLC的基本组成 1. 中央处理器 中央处理器（CPU）由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。 小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机，如8031、M68000等，这类芯片价格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机，如8086、96系列单片机等，这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高；而大型PLC则需采用高速位片式微处理器。 CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。 2. 存储器 PLC内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。 1）系统程序存储器 PLC系统程序决定了PLC的基本功能，该部分程序由PLC制造厂家编写并固化在系统程序存储器中，主要有系统管理程序、用户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。 系统管理程序主要控制PLC的运行，使PLC按正确的次序工作；用户指令解释程序将PLC的用户指令转换为机器语言指令，传输到CPU内执行；功能程序与系统程序调用则负责调用不同的功能子程序及其管理程序。 系统程序属于需长期保存的重要数据，所以其存储器采用ROM或EPROM。ROM是只读存储器，该存储器只能读出内容，不能写入内容，ROM具有非易失性，即电源断开后仍能保存已存储的内容。EPEROM为可电擦除只读存储器，须用紫外线照射芯片上的透镜窗口才能擦除已写入内容，可电擦除可编程只读存储器还有E2PROM、FLASH等。 2）用户程序存储器 用户程序存储器用于存放用户载入的PLC应用程序，载入初期的用户程序因需修改与调试，所以称为用户调试程序，存放在可以随机读写操作的随机存取存储器RAM内以方便用户修改与调试。 通过修改与调试后的程序称为用户执行程序，由于不需要再作修改与调试，所以用户执行程序就被固化到EPROM内长期使用。 3）数据存储器 PLC运行过程中需生成或调用中间结果数据（如输入/输出元件的状态数据、定时器、计数器的预置值和当前值等）和组态数据（如输入输出组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等），这类数据存放在工作数据存储器中，由于工作数据与组态数据不断变化，且不需要长期保存，所以采用随机存取存储器RAM。 RAM是一种高密度、低功耗的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦断电就可通过锂电池供电，保持RAM中的内容。
※PLC的基本结构和工作原理 1.PLC的硬件结构 可编程控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几组成。PLC硬件结构如图1所示： 图1 PLC硬件结构 2.中央控制处理单元(CPU) 可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。 通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；单片机有8031、8096等；位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。 3.存储器 可编程控制器配有两种存储器：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。 4.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
5. 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。如图所示： 图2 直流输入模块 图3 交、直流输入模块 图4 交流输入模块 图5 场效应晶体管输出方式（直流输出）
图6 可控硅输出方式（交流输出） 图7 继电器输出方式（交直流输出） 输出端子有两种接法： 一种是输出各自独立，无公共点：各输出端子各自形成独立回路。 一种为每4∽8个输出点构成一组，共有一个公共点：在输出共用一个公共端子时，必须用同一电压类型和同一电压等级，但不同的公共点组可使用不同电压类型和等级的负载，且各输出公共点之间是相互隔离的。 输入输出端子处理的过程如下： 6.电源 PLC的供电电源一般是市电，也有用直流24V电源供电的。 7.编程器 利用编程器可将用户程序输入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序； 利用编程器还可以监视PLC的工作状态。编程器一般分简易型和智能型。 8.PLC的软件结构 在可编程控制器中，PLC的软件分为两大部分： 1.系统监控程序：用于控制可编程控制器本身的运行。主要由管理程序、用户指令解释 程序和标准程序模块，系统调用。 2.用户程序：它是由可编程控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。
1.PLC的硬件结构 可编程控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几组成。PLC硬件结构如图1所示： 图1 PLC硬件结构 1.1 中央控制处理单元(CPU) 可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。 通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；单片机有8031、8096等；位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。 1.2 存储器 可编程控制器配有两种存储器：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。 1.3 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
1.4 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。如图所示： 图2 直流输入模块 图3 交、直流输入模块 图4 交流输入模块
图5 场效应晶体管输出方式（直流输出） 图6 可控硅输出方式（交流输出） 图7 继电器输出方式（交直流输出）输出端子有两种接法： 一种是输出各自独立，无公共点：各输出端子各自形成独立回路。
可编程控制器的基本结构和工作原理 .2.1 可编程控制器的基本结构 1．中央处理器 ?中央处理器是PLC的大脑。起着指挥的作用，其主要功能是： ?（1）编程时接受并存储从编程器输入的用户程序和数据，并能进行修改或更新。 （2）以扫描方式接受现场输入的用户程序和数据，并存入输入状态表（即输入继电器）和数据寄存器所谓输入影像寄存器。 （3）从存储器中逐条读出用户程序，经解读用户逻辑，完成用户程序中规定的各种任务，更新输出映像寄存器的内容。 （4）根据输出所存电路的有关内容实现输出控制。 （5）执行各种诊断程序 目前，PLC中的CPU主要采用单片机，如Z80A 8051 8039 AMD2900等，小型PLC大多数采用8为单片机，中型PLC 大多数采用16位甚至32位单片机。 2．存储器 ?PLC内部存储器用来存放PLC的系统程序，用户程序和逻辑变量及数据信息。存储器分为只读存储器（ROM）和随机存储 器（RAM）两大类。ROM的内容杂使用时只能读出不能写入，它的写入需要使用特殊的方法和设备，一旦写入即使掉电也不会消失，称为固化。ROM主要存放监控程序及已调试好的用户程序。RAM的内容可以随时由CPU对它进行读取，写入，任意修改，但掉电后，信息丢失。用户程序是使用者为PLC完成某一具体控制任务编写的应用程序，用户程序在设计和调试过程中要经常进行读写操作，为了便于调试、修改、扩充、完成，用户程序一般使用RAM存储。 RAM中的内容在掉电后要消失，所以PLC对RAM提供备用锂电池，一般锂电池使用期为3－5年左右。如果调试通过的用户程序要长期使用，可用专用EPROM写入器把程序固化在EPROM芯片中，再把芯片插入PLC的EPROM插座上。3．输入、输出模块 ?这是PLC与被控设备的连接部件，输入模块通过输入端子接受现场设备的控制信号（包括开关量和模拟量），如控制按钮、 限位开关、传感器信号等，并把这些信号转换成被控设备能接收的电压或电流信号，以驱动被控装置（包括开关量和模拟量），如电磁阀、接触器、信号灯等。
PLC的基本概念 - PLC的工作原理 PLC的由来 可编程控制器(Programmable Controller是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装臵的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装臵称作可编程控制器,简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC。 一. PLC的由来 在60年代,汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装臵构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装臵的重新设计和安装。随着生产的发展,汽车型号更新的周期愈来愈短,这样,继电器控制装臵就需要经常地重新设计和安装,十分费时,费工,费料,甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状,美国通用汽车公司在1969年公开招标,要求用新的控制装臵取代继电器控制装臵,并提出了十项招标指标,即: 1、编程方便,现场可修改程序; 2、维修方便,采用模块化结构; 3、可靠性高于继电器控制装臵; 4、体积小于继电器控制装臵; 5、数据可直接送入管理计算机; 6、成本可与继电器控制装臵竞争; 7、输入可以是交流115V;
8、输出为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀,接触器等; 9、在扩展时,原系统只要很小变更; 10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。 1969年,美国数字设备公司(DEC研制出第一台PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用,获得了成功。这种新型的工业控制装臵以其简单易懂,操作方便,可靠性高,通用灵活,体积小,使用寿命长等一系列优点,很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年,已经成功地应用于食品,饮料,冶金,造纸等工业。 这一新型工业控制装臵的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台PLC。1973年,西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。 二. PLC的定义 PLC问世以来,尽管时间不长,但发展迅速。为了使其生产和发展标准化,美国电气制造商协会NEMA(National Electrical Manufactory Association经过四年的调查工作,于1984年首先将其正式命名为PC(Programmable Controller,并给PC作了如下定义:“PC是一个数字式的电子装臵,它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑,顺序,计时,计数与演算等功能,并通过数 字或类似的输入/输出模块,以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着,亦被视为PC,但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。” 以后国际电工委员会(IEC又先后颁布了PLC标准的草案第一稿,第二稿,并在1987年2月通过了对它的定义: “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的
PLC控制柜工作原理 一、扫描技术 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (一) 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM
存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 (三) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。 PLC控制柜组成部分一般有： 1：空开：一个总的空气开关，这个是整个柜体的电源控制。相信每个柜子都必须要有的一个东西。 2：PLC：这个要根据工程需要选择。打个比方如果工程小可以直接就是一个一体化的PLC 但如果工程比较大可能就需要模块、卡件式的，同时还可能需要冗余（也就是两套交替使用）。 3：24VDC的电源：一个24VDC的开关电源，大多数的PLC都是自带24VDC的电源，根据是否确实需要来定是否要这个开关电源。4：继电器：一般PLC是可以直接将指令发到控制回路里，但也可能先由继电器中转。打个比方，如果你PLC的输出口带电是24VDC
前言、PLC 的发展背景及其功能概述 PLC ，(Programmable Logic Controller)，乃是一种电子装置，早期称为顺序控制器“Sequence Controller”，1978 NEMA(National Electrical Manufacture Association)美国国家电气协会正式命名为Programmable Logic Controller ，PLC)，其定义为一种电子装置，主要将外部的输入装置如：按键、感应器、开关及脉冲等的状态读取后，依据这些输入信号的状态或数值并根据内部储存预先编写的程序，以微处理机执行逻辑、顺序、定时、计数及算式运算，产生相对应的输出信号到输出装置如：继电器(Relay)的开关、电磁阀及电机驱动器，控制机械或程序的操作，达到机械控制自动化或加工程序的目的。并藉由其外围的装置(个人计算机/程序书写器)轻易地编辑/修改程序及监控装置状态，进行现场程序的维护及试机调整。而普遍使用于PLC 程序设计的语言，即是梯形图(Ladder Diagram)程序语言。 而随着电子科技的发展及产业应用的需要，PLC 的功能也日益强大，例如位置控制及网络功能等，输出/入信号也包含了DI (Digital Input)、AI (Analog Input)、PI (Pulse Input)及NI (Numerical Input)，DO (Digital Output)、AO (Analog Output)、PO (Pulse Output)及NO (Numerical Output)，因此PLC 在未来的工业控制中，仍将扮演举足轻重的角色。 1.1 梯形图工作原理 梯形图为二次世界大战期间所发展出来的自动控制图形语言，是历史最久、使用最广的自动控制语言，最初只有A （常开）接点、B （常闭）接点、输出线圈、定时器、计数器等基本机构装置（今日仍在使用的配电盘即是），直到可程控器PLC 出现后，梯形图之中可表示的装置，除上述外，另增加了诸如微分接点、保持线圈等装置以及传统配电盘无法达成的应用指令，如加、减、乘及除等数值运算功能。 无论传统梯形图或PLC 梯形图其工作原理均相同，只是在符号表示上传统梯形图比较接近实体的符号表示，而PLC 则采用较简明且易于计算机或报表上表示的符号表示。在梯形图逻辑方面可分为组合逻辑和顺序逻辑两种，分述如下： 1. 组合逻辑： 分别以传统梯形图及PLC 梯形图表示组合逻辑的范例。 传统梯形图 PLC 梯形图 X0X1Y0X4 Y1X2X3 Y2 X0 Y0 X1Y1Y2 X2X3 X4 行1：使用一常开开关X0（NO ：Normally Open ）亦即一般所谓的〝A 〞开关或接点。其特性是在平常（未 按下）时，其接点为开路（Off ）状态，故Y0不导通，而在开关动作（按下按钮）时，其接点变为导通（On ），故Y0导通。 行2：使用一常闭开关X1（NC ：Normally Close ）亦即一般所称的〝B 〞开关或接点，其特性是在平常时， 其接点为导通，故Y1导通，而在开关动作时，其接点反而变成开路，故Y1不导通。