第 1 章 PLC 基础知识
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第 1 章 PLC 基础知识
可编程控制器（PLC ）是在继电器控制和计算机控制技术的基础上研发出来的，现已发展成为以微处理器为核心，集控制（Control ）技术、计算机（Computer ）技术、通信
（Communication ）技术，即 3C 技术为一体的新型工业自动控制装置，并伴随着新技术的应用而不断涌现出新的产品。由于其可靠性高而被广泛地应用于工业自动化控制领域，与机器人（Robot ）、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM ）并称为现代工业的三大支柱。
1.1 概述
1.1.1 PLC 的由来
逻辑量的电气控制，早期都是采用继电器控制电路，用一些接点的不同连接反映逻辑
量间不同的逻辑关系，用接点控制设备的工作。在继电电路中，经常使用以下 5 种基本元件来构成复杂的控制线路。
（1）
常开（NO ，Normal Open ）按钮（Button ）。该按钮的接点平常的工作状态是断开状态。当用手按动时，接点闭合，为连接状态；当手离开按钮时，接点断开，恢复
断开状态。
（2）
常闭（NC ，Normal Close ）按钮。该按钮的接点平常的工作状态是连接状态。 当用手按动时，接点断开，为断开状态；当手离开按钮时，接点闭合，恢复连接状态。
按钮和按钮的常闭、常开接点如图 1-1 所示。需要说明的是，要与有不同用途的接
点型开关（Switch ）元件如行程开关、限位开关等区分，二者原理和表示符号是不同的。
但一般在器件引脚封装同样有 NC 、NO 、COM 的接点标记，要根据实际选取适合的接点。
图 1-1 按钮和按钮的接点及表示符号
标准开关 手动开关 限位开关
图 1-2 开关和开关表示符号
常开接点 常闭接点
常开接点 NO 常闭接点 NC
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（3）
继电器常开触点。该触点平常的工作状态是断开状态。当继电器线圈通电时，触点闭合，为连接状态；当继电器线圈断电时，触点断开，恢复断开状态。 （4）
继电器常闭触点。该触点平常的工作状态是连接状态。当继电器线圈通电时，触点断开，为断开状态；当继电器线圈断电时，触点闭合，恢复连接状态。 （5）
继电器线圈。继电器线圈只有连接该线圈的所有触点都闭合时，线圈通电，由线圈和动铁（衔铁）组成的电磁铁吸引闭合，带动常开触点闭合，常闭触点断开。 继
电器及其触点、线圈如图 3 所示。 1-
J
继电器线圈
线圈接线端 触点接线端
图 1-3 继电器和继电器触点、继电器线圈表示符号
图 1-4 起、保、停控制串联继电电路 图 1-5“标准化”的串联起、保、停控制继电电路
图 1-4 就是利用上述元件构成的起、保、停控制串联继电电路，并可进一步演变为图 1-5 电路。其中控制接点 Q 、T 为电路输入；控制接点 J 为继电器 J 的辅助接点，为输出的反馈；继电器线圈 J 为电路输出。中间用虚线框起来的竖线与横线称为逻辑连接方阵，竖线与横线间的电联系通过二极管实现。这样就把固定的继电电路“标准化”了。从设计思想上讲，这里有两个突破：
常闭触点
常开触点
T Q
J J U G
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①便于更改控制逻辑关系；
②控制接点使用次数，可不受限制。
这两条突破，使继电电路实现各种逻辑控制变得既方便又灵活，是很有意义的。
当然具体的继电电路相当多。同时，还设计成可进行程序预选及反馈预选的，可使继
电电路也能较方便地实现各种较复杂的逻辑量的电气控制。
继电电路直观、简单，控制功率不受限制，有很长的使用历史，并仍在不断地完善和
应用。然而，它是靠接点实现控制的，不可避免地存在如下一些缺点：①接点转换总是需
要时间的，总要有电滞后及机械滞后。这两个滞后加起来，长的可达几十毫秒，甚至更多。这可能造成控制不及时、不同步。不及时，会降低控制精确度；
而不同步，有时会使电路工作出现竞态。在电路设计时，就不得不采取措施加以避免的；
②接点常处于通断电状态，易受电火花烧蚀与机械磨损，并因此会带来一些故障；
③体积大，安装这些元器件有时还需庞大的控制柜；
④消耗电能多，日常使用维护费高（当然，初期投资费用少！）；
⑤难以实现复杂的控制；
⑥电路不灵活、不通用，每种电路多数都要单独设计、单独制造，更改也不便。
所以，要实现复杂的、灵活的、更可靠的、小型化的电气控制，仅使用继电电路是不
可能的。
60 年代末，随着市场的转变，工业生产开始由大批量少品种的生产转变为小批量多品
种生产方式。而当时这类大规模生产线的控制电路多是由继电控制盘构成的，这种控制装
置体积大、耗电多、可靠性低，尤其是改变生产程序很困难。随着电子计算机技术的发展，小型电子计算机被用作机械工作或生产过程的逻辑控制。计算机通过改变程序即软件，更
改控制，这比更改硬件接线方便得多了。但它也存在一些缺陷：
①编程复杂，要求有较高水平的编程与操作人员；
②需要配备相应的外部接口；
③对工作环境的条件要求较高；
④功能“过剩”，机器资源未能充分利用；
⑤造价昂贵。
1968 年，美国通用汽车公司（GM）为适应汽车制造工业生产工艺不断更新的发展，迫
切需要解决因汽车不断改型而重新设计装配线上各种继电电路的问题。因而，GM 提出
10 点设计新型控制系统的要求指标并面向社会公开招标：
①编程简单方便，可现场修改程序；
②维护方便，采用插件式结构；
③可靠性高于继电器控制柜；
④体积小于继电器控制柜；
⑤可将数据直接送入管理计算机；
⑥性价比高于继电器控制系统；
⑦输入可以是交流市电；
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4 ⑧输出为交流市电、2A 以上；
⑨在扩展时，原有系统只需很小变更；
⑩用户程序存储器容量至少能扩展到4K。
这就是著名的GM10 条。
从这十项指标，实际上就是当今可编程控制器的基本的功能。将其归纳一下，其核
心为四点：
①计算机和继电器控制结合；
②用程序代替硬件接线；
③输入／输出电平可与外部装置直接连接；
④系统通用性强，结构易于扩展。
当然，当今可编程控制器的功能已大大地扩展并远远超越了以上指标，但当时电子计算
机才面世不久，能实现以上指标的控制装置已是相当先进了。
GM10 条提出后，美国数据设备公司（DEC）用一年多时间的努力，于1969 年研制出第
一台满足要求的新型控制器——PDP-14，并投入GM 公司的生产装配线上试用，取得了极
其满意的效果，获得了成功。
同样是1969 年，美国哥德公司（GOULD）将这种新技术商品化，并称之为可编程逻
辑控制器（PLC，Programmable Logical Controller）。从此，这项技术就迅速地发展起来。两年后，日本人从美国引进了这项新技术，很快研制成类似的PLC——DSC-8。又过了两年，西欧国家也相继研制出PLC，其中德国西门子公司（SIEMENS）于1973 年研制出欧洲第
一台PLC。我国PLC 的研制于1974 年开始，1977 年开始工业应用。
其实早期的PLC 主要由分离式电子元件和小规模集成电路组成，虽然采用了计算机的
设计思想，指令系统简单并简化了计算机的内部结构，使之能够很好地适应恶劣的工业现
场环境，但是由于技术上的限制，实际上只能进行逻辑运算并且其名称和定义不统一。
有决定意义的进步还是随着微电子技术的发展，20 世纪70 年代中期以来，由于大规
模集成电路（VLSI，Very Large Scale Integrated Circuit）和微处理器在PLC 中的应用，使PLC 实现更大规模的集成化，工作更为可靠，更能适应工业环境，而且还更加灵活，功能
也不断增强，它不仅能执行逻辑控制、顺序控制、定时及计数控制，还增加了算术运算、
数据处理、通信等功能，具有处理分支、中断、自诊断的能力，使PLC 更多地具有了计算
机的功能。与此同时，制造成本也大幅度地降了下来，从而使PLC 进入了实用阶段。
目前世界上著名的电气设备制造厂商几乎都生产PLC 系列产品，并且使PLC 作为一
个独立的工业设备成为主导的通用工业控制器，不仅在冶金、机械、石油、化工、纺织、
轻工、建筑、运输、电力等工业生产领域，而且在楼宇自动化、电梯控制、绿色农业生长
环境自动调控、水利灌溉等非工业领域都得到了广泛的应用。
1.1.2 PLC 的定义
美国电气制造商协会（NEMA，National Electrical Manufacturers Association）于1980
年将其正式命名为可编程控制器（PC，Programmable Controller），并定义为：“PC，是
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一种具有指令存储器，并通过数字或类似的输入／输出接口，完成逻辑、顺序、计时、计
数与算术等功能，以控制各种机械或生产过程的数字式电子装置。”
国际电工委员会（IEC，International Electrotechnical Commission）于1985 年对PC
定义为：“PC 是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，采用可
编程序的存储器，用来在其内部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作
指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PC 及其
有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一体、易于扩展其功能的原则设计。”
但是，为了和人们熟知的个人计算机（PC，Personal Computer）的相区别，计算机工
业控制人士把可编程控制器仍简称为PLC。因此，按照这种习惯，在本书中我们仍称可编
程控制器为PLC。
综上，PLC 实质上就是专为实现机械工作或生产过程控制而设计的具有独特软硬件
系统的电子计算机。可以说，没有电子计算机技术，特别是没有微型计算机技术也就没有PLC。PLC 的出现，不仅是控制技术的进步，而且也是电子计算机适于工业现场应用的扩
展。
1.1.3 PLC 的特点
1．可靠性高
PLC 在硬件上采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成；对输
入和输出信号采用光电隔离、滤波、屏蔽等抗干扰措施；对电源采用稳压和保护；系统可
选用冗余和热备份功能；采用耐冲击、耐振动、耐高温高压等的机械结构设计和制造工艺，使其结构紧凑，坚固耐用。在软件上采用扫描加中断的工作方式；系统设置“看门狗”监
控程序以及完善的故障自诊断功能。
这些强有力的可靠性保障措施，使得PLC 在恶劣的工业控制现场能够可靠地完成工
作。其平均无故障时间MTTF（Mean Time To Failure）可达几万小时以上；而故障平均
恢复时间在几分钟或几小时。因此，PLC 的有效率是很高的，具体可参考下面的公式：
MTTF
A=
MTTF MTTR+
式中：A（Availability）为有效率；
MTBF（Mean Time Between Failure）为平均故障间隔时间，为MTTR与MTTF 之
和；
MTTR（Mean Time To Recovery）为平均恢复时间。
2．使用方便
用PLC 实现对系统的控制是非常方便的。这是因为，在软件方面，PLC 的程序可编，也不难编；在硬件方面，PLC 的配置可变，而且也易于变。具体地讲，有五个方面：
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6 ①配置方便：可以按控制系统的需要确定要使用哪家的PLC，那种类型的，用什么
模块，要多少模块，确定后，到市场上购买即可；
②安装方便：PLC 硬件安装简单，组装容易。外部接线有接线器，接线简单，而且一次接好后，更换模块时，把接线器安装到新模块上即可，都不必再接线。内部什么线都不用接，只要作些必要的DIP 开关设定或软件设定，以及编制好用户程序就可工作；
③编程方便：PLC 支持的软件很多，不仅可用类似于继电电路设计的梯形图语言，有的还可用BASIC、C 等高级语言，甚至自然语言。PLC 有各种编程器及数据监控器，可方便的进行在线编程和监控。PLC 的程序也便于存储、移植及再使用。如某定型产品用的PLC 程序完善之后，则再生产这种产品都可使用，拷贝一份即可。这比起继电器电路台台设备都要接线、调试，要省事及简单得多；
④维修方便：由于PLC 工作可靠性高，出现故障的情况不多，这大大减轻了维修的工作量。即使PLC 出现故障，维修也很方便。这是因为PLC 都设有很多故障提示信号，如PLC 支持内存保持数据的电池电压不足，相应的就有电压低信号指示。而且，PLC 本身还可作故障情况记录。同时，诊断出故障后的排故工作也很简单，只需替换故障模块即可。至于软件方面，调试完成后就不会有故障，只要依据使用经验进行调整，使之完善；
⑤复用方便：PLC 用于某设备，若这个设备不再使用了，其所用的PLC 还可给别的设备使用，只要改编一下程序即可。如果原设备与新设备差别较大，它的一些模块还可重用。
3．功能丰富
PLC 的功能非常丰富主要与其具有丰富的处理信息的指令系统及存储信息的内部器件密切相关。
PLC 通过程序（软件）与系统内存在其内部提供虚拟的继电器、定时器、计数器，其数量之多是继电器控制系统难以想象的！而且，这些继电器的接点可无限次地使用，并支持掉电保护。这是因为只要用内存中的一个字，再加一些标志位即可完成硬继电器件的功能。PLC 内部逻辑器件之多，用户用起来已不感到有什么限制。唯一需要考虑的只是系统的入出点。PLC 的指令系统也非常丰富，可方便的实现各种控制程序。PLC 还有存储数据的内存区，可存储控制过程的所有要保存的信息。
PLC 有丰富的外部设备，可建立友好的人机交互界面，来完成各种方式的信息交换。
PLC 具有通信接口，可与计算机链接或联网，与计算机交换信息。同时，自身也可联网，以形成单机所无法实现的规模更大、地域更广的控制系统。
PLC 还有强大的自检功能，来完成自诊断。其结果可自动记录。这为它的维修增加了透明度，提供了方便。
……
总之，由于PLC 功能之强，是别的电控制器所没有的；更是传统的继电控制电路所无法比拟的。发挥其在控制系统的作用，所受的限制已不是PLC 本身，而是我们的想象力，或与其配套的其它硬件设施。
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丰富的功能为PLC 的广泛应用提供了可能；同时，也为工业系统的自动化、远动化
及其控制的智能化创造了条件。
另外，PLC 在现代集成电路技术的支持下，其体积小、重量轻、功耗低的特点日趋完美。而且，在功能更加完善的同时，价格正逐渐降低。虽然初期投资较继电控制、一般单
片机系统要大，但从长远和全面的角度看，PLC 是经济合算的，是符合高新技术潮流并必
将带来巨大的社会效益和经济效益的。
1.1.4 PLC 的分类
PLC 有很多类型，可从不同的角度进行分类，了解这些分类方式有助于PLC 的选型
及应用。
1．按控制规模分类控制规模主要指控制开关量的入、出点数和模拟量的模入、模出，或两者兼而有之（闭路系统）的路数。但主要以开关量为主计算。模拟量的路数可折算成开关量的点，大致一路相当于8～16 点。据此，PLC 大致可分为微型机、小型机、中型机、大型机、超大型机。
①微型机：控制点数仅几十点，如OMRON 的CPM 1A；SIEMENS 的LOGO 仅10 点。
②小型机：控制点数一般小于256 点。如OMRON 的C60P 可达148 点，CQM1 可达256 点；SIEMENS 的S7-200 可达64 点。
③中型机：控制点数在512~1024 点之间。如OMRON 的C200H 普通配置多可达
700 多点；SIEMENS 的S7-300 多可达512 点。
④大型机：控制点数在1024 点以上。如OMRON 的C1000H、CV 1000 本地配置可达1024 点；C2000H, CV2000 本地配置可达2048 点。
⑤超大型机：控制点数可达万点，以至于几万点。如美国GE 的90-70，其点数可达24000 点，另外还可有8000 路模拟量；美国MODICON 的PC-E984-785，其开关量总
数为32K（32768），模拟量2048 路；SIEMENS 的S5-115U-CPU 945，其开关量总数可
达8K，模拟量512 路。
当然以上这种划分是不严格的，只是大致的，目的是便于系统的配置及使用。
一般讲，根据实际的I/O 点数，凡属于上述不同范围者，选用相应的机型，性能价格比
必然要高。也有特殊情况，如控制点数不是非常之多，用小型或中型机即可，但因大型机
的特殊功能控制单元丰富，可提供热备配置等功能，因而采用大型机。
2．按结构分类
从结构上分，PLC 可分为整体式和模块式两大类。
①整体式：将CPU、内存、I/O 系统、电源、通信等部件集成到小箱体内构成一个完
整的PLC。整体式PLC 一般都是微型或小型PLC。但从发展趋势看，小型机也逐渐发
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展成模块式的了。当然如控制点数不符合需要，可再接扩展箱体，由主箱体及若干扩展
箱体组成较大的系统，以实现对较多点数的控制。
②模块式：模块式的PLC 是按功能分成若干模块，如CPU 模块、输入模块、输出模块、电源模块等等。在应用中按照需要进行模块组装，大、中型PLC 一般都是模块式结构。目前的趋势是模块功能更单一、品种更多，可便于系统配置，使PLC 更能物尽其用，达到
更高的使用效益。
模块式PLC 的模块联结成系统有不同的三种方法：
①无底板：使用模块间总线接口直接相联，然后再固定到相应导轨上。
②有底板：所有模块都固定在底板的总线接口（不同的插槽）上。但底板的槽数是
固定的，如3、5、8、10 槽等。而槽数与实际的模块数不一定相等，配置时难免有空槽。
这既浪费，又多占空间，还得用占空单元把多余的槽作填补。所以，在系统设计是要特别
注意。
③用机架代替底板：所有模块都固定在机架上。这种结构比底板式的复杂，但更牢靠。一些超大型的PLC 用的多为这种结构。
3．按生产厂家分类
目前生产PLC 的厂家较多。但能配套生产，各种型号均能生产的不算太多。较有影
响的，在中国市场占有较大份额的公司有：
德国SIEMENS（西门子）公司，拥有S 系列的各种产品。如S7 系列，有S7-200
（小型）、S7-300（中型）及S7-400 机（大型）。
日本OMRON（欧姆龙或立石）公司，拥有C 型、CQM 型、CPM 型、CJ1 型、
C200Hα 型、CS1 型等，大、中、小、微型均有，特别在中、小、微型方面更具特长，性价
比高，在中国及世界市场，都占有相当的份额。
美国GE（通用）公司、日本FANAC 合资的GE-FANAC 的90-70 机也是很吸引人的。据介绍，它具有25 个特点。诸如，用软设定替代硬设定，结构化编程，多种编程语
言等等。拥有914、781/782、771/772、731/732 等多种型号。另外，还有中型机90-30 系列，其型号有341、331、323、321 多种；小型机90-20 系列，型号为211。
美国MODICON（莫迪康）公司的984 机也是很有名的。其中E984-785 可安装31
个远程站点，总控制规模可达65535 点。同样，也拥有紧凑型的小型机，如984-120，
控制点数为256 点，在大与小之间，共20 多个型号。
美国A-B（Allen-Bradley，安海斯—布希）公司创建于1903 年，在世界各地有20 多
个附属机构，10 多个生产基地。可编程控制器也是它的重要产品。它的PLC-5 系列是很
有名的，其下有PLC-5/10，PLC-5/11，…，PLC-5/250 多种型号。另外，它也有微型PLC，SLC-500 即为其中一种。有三种配置，20、30 和40 I/O 配置选择，I/O 点数分别为12/8、18/12 和24/16。
日本MITSUBISHI（三菱）公司的PLC 也是较早推广到我国来的。其小型机F1 前期在国内用得很多，后又推出FX2 机，性能有很大提高。它的中、大型机为A 系列机。AIS，
A2C，AAA 等。
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日本HITACHI（日立）公司也生产PLC，其E 系列为箱体式的。基本箱体有E-20，
E-28，E-40，E-64，其I/O 点数分别为12/8、16/12、24/16 及40/24。另外，还有扩展箱体，规格与主箱体相同。其EM 系列为模块式的，可在16～160 之间组合。
日本TOSHIBA（东芝）公司生产的EX 小型机及EX-PLUS 小型机在国内也用得很多。它的编程语言是梯形图，其专用的编程器用梯形图语言编程。另外，还有EX100 系列模块
式PLC，点数较多，也是用梯形图语言编程。
日本PANASONIC（松下）公司生产FP1 系列为小型机，结构也是箱体式的，尺寸
紧凑。FP3 为模块式的，控制规模也较大，工作速度也很快，执行基本指令仅0.1μs。日
本FUJI（富士）公司的NB 系列为箱体式PLC，小型机。NS 系列为模块式。
目前，国内PLC 生产厂家有近30 余家，并有迹象显示，更多的来自于原PLC 应用
的技术人员准备加入到小型PLC 开发的行列，有的甚至已经进入试生产阶段。但在目前已
经上市的众多PLC 产品中，还没有形成规模化的生产和名牌产品，甚至还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产。单从技术角度来看，国内外的小型PLC 差距正在缩小。如无锡信捷、兰州全志等公司生产的微型PLC 已经比较成熟，其可靠性在许多低端应用中
得到了验证；有些国产PLC（如和利时、科迪纳）已经拥有符合IEC 标准的编程软件、布
尔指令执行速度优于0.5μs/步、支持了现场总线技术如ProfiBus 等。可以说，PLC 开发技
术上的瓶颈随着技术标准的开放正在不断消除。但技术的产品化和产品的市场化却是众多
国产PLC 厂商面临的大问题，面对国际厂商数十年的规模化生产和市场管理经验，国内
厂商更多地只停留在小批量生产和维系生存的起步阶段，离真正量产、市场化经营乃至创
建品牌还有很长的路要走。
当然，出于成本的考虑和支持国货的民族愿望，绝大多数用户非常关注国产PLC 的发展，对国产PLC 抱有良好的期望。而且，用户对于国内厂家可能提供的特殊功能定制服务
倍感兴趣。比如，在许多SCADA（Supervisor Control And Data Acquisition，远程控制和数
据采集）系统中，如水源井、油田、煤气管道等应用，数据采集点一般比较分散，每个采
集点的I/O 数量不是很多，实时性要求不高，其控制方案的成本控制却较严格。如果采用PLC＋Modem 方式当然可以胜任，但国内安控科技开发的RTU（Remote Terminal Unit，远
程终端单元）由于集成了通信功能则显示出了其价格优势。就功能和架构而言，RTU 实际
上就是一种为远程数据采集而定制的PLC。
1.1.5 PLC 的基本性能指标
1．工作速度
工作速度是指PLC 的CPU 执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。一般
以执行1000 字用户程序所需的时间来衡量，单位为毫秒/千字；或以执行一条基本指令的
时间来衡量这个速度。这个时间当然越快越好，现已从微秒级缩短到零点微秒级。并随着
微处理器技术的进步，还在继续缩短。
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工作速度关系到PLC 对输入信号的响应速度，是PLC 对系统控制是否及时的前提。
特别是对一些快速响应的系统对实时性要求高，控制不及时，就不可能准确与可靠。这
就是把工作速度作为PLC 第一指标的原因。
2．控制规模
控制规模代表PLC 的控制能力，看其能对多少输入、输出点及对多少路模拟进行控制。
控制规模与工作速度、组成模块、内存容量和PLC 指令系统等均有关。
因此，控制规模是对PLC 其它性能指标起着制约作用的指标，是PLC 划分为微、小、中、大和特大型机的唯一依据。
3．组成模块
PLC 的结构虽有整体式和模块式之分，但从实质上看，箱体也是模块，只不过集成了
更多的功能，故可将模块组成当作所有PLC 的结构性能来说明。因此，其含义是指某型
号
PLC 具有多少种模块，各种模块都有什么规格，并各具什么特点。
一般来说，规模大、档次高的PLC，其模块的种类、规格较多，也就反映了较高的性能
指标。但模块的功能则相对单一。相反，小型、档次低的PLC，其模块种类、规格较少，
指标也低。但功能则多样，以至于集成为整体。因此，组成模块是PLC 的硬件基础，只有
弄清所选用的PLC 都具有那些模块及其特点，才能正确选用模块组成一台完整的PLC 硬
件系统，以满足控制系统的要求。
常见的PLC 模块有：
CPU 模块，是PLC 的硬件核心。PLC 的主要性能，如工作速度、控制规模都由其性能
来体现的。
电源模块，为PLC 运行提供内部工作电源，有的还可为输入信号提供电源。
I/O 模块，集成了I/O 电路，并根据点数及电路类型划分为不同规格的模块。
内存模块，主要存储用户程序，有的还为系统提供附加的工作内存。在结构上内存模块
都是附加于CPU 模块的。
底板、机架模块，为各模块的安装提供基板，并为模块间的联系提供总线。若干底板间
的联系有的用接口模块，有的用总线接口。不同厂家或同一厂家但不同类型的PLC 都不
大相同。
整体式的小型PLC 的主箱体就是把上述几种模块集成在一个箱体内的，并根据可提供
I/O 点数的多少，划分为不同的规格。有的还提供扩展箱体，不含CPU，仅有电源及I/O
单元的功能，并也根据点数的多少划分有不同的规格。
除上述模块外，还有特殊，或称智能，或称功能模块。如A/D（模入）模块、D/A（模
出）模块、高速计数模块、位控模块、温度模块等等。这些模块有自己的CPU,可对信号
作预处理或后处理，以简化PLC 的CPU 对复杂的参量的控制。
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通信模块，使PLC 与计算机，或PLC 与PLC 进行通信，有的还可实现与其它控制部件，如变频器、温控器通信，或组成控制网络。通信模块代表PLC 的组网能力，代表着当
今PLC 性能的重要方面。
掌握PLC 性能，一定要了解它的模块，而且只有通过了解模块的性能，才能弄清楚PLC 的性能。
除了模块，PLC 还有外部设备。尽管用PLC 实现对系统的控制可不用外部设备，配
置好合适的模块就行了。然而，要对PLC 编程，要监控PLC 及其所控制的系统的工作
状况，以及存储用户程序、打印数据等，就得使用PLC 的外部设备。因此，一种PLC
的性能如何，与这种PLC 所具外部设备丰富与否，外部设备好用与否直接相关。
PLC 的外部设备有四大类：
①编程设备：简易编程器，多数仅支持助记符编程，个别的也可用图形编程（如日本东
芝公司的EX 型可编程控制器）。复杂一点的有图形编程器，可用梯形图语编程。有的还有
专用的计算机，可用其它高级语言编程。编程器除了用于编程，还可对系统作一些设定，
以确定PLC 控制方式，或工作方式。编程器还可监控PLC 及PLC 所控制的系统的工作状况，以进行PLC 用户程序的调试。
②监控设备：有小型的数据监视器，还有图形监视器，可通过画面监视数据。除了不能
改变PLC 的用户程序，编程器可完成的它均可完成，并具有良好的人机界面。性能好的PLC，这种外部设备已越来越丰富。
③存储设备：用于永久性地存储用户数据和程序，如存储卡、存储磁带、软磁盘或只读
存储器。而相应的需要写卡器、磁带机、软驱或ROM 写入器，以及相应的接口部件。
各种PLC 基本都有这方面的配套设施。④输入输出设备：用以接收信号或输出信号，便于与PLC 进行人机交互。如条码读入器，输入模拟量的电位器等输入；打印机等输出设备。编程器、监控器虽也可完成PLC 信息的输入输出，但输入输出设备实现人机对话更方便，
可在现场条件下实现，并便于使用。
而且，随着技术进步，这种设备将更加丰富。
外部设备已发展成为PLC 系统的不可分割的一个部分。因此，选用PLC 时必须了解
这些重要方面的内容。
4．内存容量
PLC 内存有用户及系统两大部分。用户内存主要用以存储用户程序，也有将其中的
一部分划为系统所用。系统内存是与CPU 配置在一起的。
用户内存大小与可存储的用户程序量有关。内存越大，可存储的程序量越大，也就可
进行更为复杂的控制。从发展趋势看，内存容量总是在不断增大。大型PLC 的内存容量可
达几十K，以至于一百多K。
系统内存对于用户，主要体现在PLC 能提供多少内部器件。不同的内部器件位于系
统内存的不同区域。实际上，这些器件在物理上并不存在，其实质是RAM。
内部器件的种类、数量越多，越便于PLC 进行种种逻辑量及模拟控制。它也是代表
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计算机工业控制技术
PLC 性能的重要指标。 PLC
内部器件有：
I/O 继电器，或称映射区，与PLC 所能控制的I/O 点数及模拟量的路数直接相关。
内部继电器，或称为标志位，代表着PLC 的内部继电器数。其实质是内存中的位，与I/O 继电器相配合。内部继电器多，便于PLC 建立复杂的时序关系，以实现多种多样的控制要求。有的内部继电器还支持掉电保持称为保持继电器，可增强PLC 控制能力，特别对记录故障，故障排除后恢复断点继续运行，更显得有用。
定时器，可进行定时控制。定时值可任意设定。定时器有多少，设定范围有多大，设定值的分辨率又是多少，这些都代表定时器件的性能。
计数器，可进行计数，到达某设定计数值可发送相应信号。可进行什么样的计数，计数范围多大，怎么设定，有多少计数器，则是PLC 计数器性能的代表指标。
数据存储区，用以存储工作数据。多以字、两字或多字为单位使用，是PLC 进行模拟量控制，或记录数据所必不可少的。这个存储区的大小代表PLC 的性能，也是越大越好。趋势也是越来越大。
此外还有其它一些内部器件，了解某PLC 性能时，也都必须掌握它。内部器件也是PLC 指令的操作数，不弄清楚是无法编程的。
5．指令系统
PLC 控制系统完成控制任务的是依靠用户编制的程序来实现的，而且PLC 的硬件配置简单，构建PLC 系统的关键也就在控制程序的编写。因此，熟知PLC 指令是编程的基础，有多少条指令，各条指令又具有什么功能是非常重要。
PLC 的指令系统越来越完善，指令的功能越来越丰富。主要的有以下几种类型：
①基本逻辑指令，用于处理逻辑关系，以实现逻辑控制；②数据处理指令，用于处
理数据，如译码，编码，传送、移位等等；
③数据运算指令，用于数据的运算，并可进行整形数计算，有的还可进行浮点数运算或也逻辑量运算；
④流程控制指令，用以控制程序运行流程。PLC 的用户程序一般是从零地址的指令开始执行，按顺序推进。而流程控制指令可作相应改变，若运用得当，可使程序简练，并便于调试与阅读；
⑤状态监控指令，用以监视及记录PLC 及其控制系统的工作状态，对提高PLC 控制系统的工作可靠性大有益处。
当然，并不是所有的PLC 都有上述那么多类的指令，也不是有的PLC 仅有上述几类指令。上面只是指出几个例子，说明要从哪几个方面了解PLC 指令，从中也可大致看出指令的多少及功能将怎样影响PLC 的性能。
除了指令，PLC 还有相应的协议与通信指令或命令完成通信功能，这些也反映了PLC 的性能。
6．支持软件
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第 1 章 PLC 基础知识
为了工程技术人员编制PLC 程序，多数PLC 厂家都开发了与其配套的计算机支持软件。从本质上讲，PLC 同计算机、单片机一样，只能识别和操作机器语言，之所以能使用一些助记符语言、梯形图语言、流程图语言，以至高级语言，就是因为有支持的应用软件。
助记符语言是基本也是简单的PLC 语言，与计算机的汇编语言类似，PLC 的指令系统就是用这种语言表达的。助记符语言仅使用文字符号，使用简易编程器即可。所以，多数PLC 都配备支持助记符语言。
梯形图语言是图形语言，它用类似于继电器电路图的符号表达PLC 实现控制的逻辑关系。这种语言与符号语言有对应关系，很容易互相转换，并便于电气工程师了解与熟悉，故用得很普遍，几乎所有的PLC 都开发有这种语言。由于它是用图形表达，简易编程器无法完成，一般是在计算机上编程，调试完后再传输到PLC。
流程图语言，也是图形语言，不过所用的符号不与电气元件符号相似，而与计算机软
件工程的流程图符号相似，便于计算机工作人员了解与熟悉。流程图语言与符号语言也有
一一对应关系，只是它对应的符号语言与梯形图的对应不一样。熟悉计算机而又未从事过
一般电气工作的人员，比较容易接受用这种语言对PLC 编程。
梯形图与流程图混合语言，将梯形图与流程图两者兼用，可使PLC 程序结构化。使
用流程图把PLC 程序划分成若干结构块，并规范结构块间的逻辑关系；再用梯形图确定
块中的各种量间的逻辑关系。这种混合语言有不同的实现方法，而且多用于大型的PLC
的编程。
高级语言，如BASIC、C 语言等，可以在DOS 或Windows 的PC 操作系统平台上运行。关键在于要把用高级语言编写的程序转换成助记符语言，或直接转换成PLC 所能识别的机器语言。从根本上讲，只要能实现这个转换的，什么高级语言都可以。而编写这个转
换的软件工作量很大，当然应由有关厂家开发与提供。当前不少PLC 厂家已有提供。
一般来讲，多数编程支持软件，同时具有监控的功能。此外，也有专用于监控PLC
工作的软件，多与PLC 的监视终端连用。有的PLC 厂家或第三方厂家还开发了使用PLC 的组态软件，用以实现计算机对PLC 控制系统监控，以及与PLC 交换数据。当然，PLC 的用户也可开发用于PLC 控制系统的应用软件，以提高PLC 系统自动化及智能化
水平。
并且，这方面的软件已日益受到重视。
总之，PLC 的支持软件越来越丰富，性能也越来越好，其界面也越来越友好。
7．可靠措施
这一点在说明PLC 的特点时已作了简单叙述。为使PLC 能可靠工作，在硬件与软
件两个方面PLC 厂家都采取了很多措施，对一些特殊可靠要求的PLC，还有相应的特殊
的措施，如热备、冗余等等。
鉴于可靠工作是PLC 的重要特点，是十分至关重要的，故有关提高平均故障间隔时
间及降低平均修复时间的措施如何，以及两时间的值也成为PLC 性能的重要指标。
8．经济指标
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计算机工业控制技术
14 上面讲的都是PLC 的技术性能。其实，还要考虑经济指标。经济是基础，经济上不
合算，就不能带来经济效益。所以，这个指标也是重要的。
经济指标简单的讲就是看价格。一般讲，同样技术性能的PLC，价格低其经济指标
就好。此外，还要看供货是否及时；看技术支持服务是否良好；看使用资料是否齐全等。
作技术决策时进行经济分析，对经济指标要作综合分析，要看使用了PLC 能否带来
效益，然后，再分析使用哪家的PLC 性价比更高，这也是市场经济的需要。
1.1.6 PLC 与其他工业控制器的比较
1.PLC 与继电器控制的比较
如前所述，在PLC 出现以前，继电电路是逻辑、顺序控制的唯一执行者，它结构简单、价格低廉，并仍在不断地完善和应用。而PLC 作为更新替代品，除了初期投入外，在几乎
所有方面都大大超过了继电器控制，详如表1—1 所示。
表1—1 PLC 与继电器控制的比较
比较项目继电器控制PLC
控制逻辑硬接线逻辑，接线复杂，体积大，修改困难软程序存储，接线少，体积小，控制灵活、易于扩展
控制速度
通过触点的开闭实现控制作用动作速度为几
十毫秒，易出现触点抖动
通过半导体电路实现控制作用指令执行时
间为微秒级，不会出现触点抖动
定时控制通过时间继电器实现，精度差，易受环境、温度影响
通过半导体集成电路实现，精度高，设置方便，不受环境、温度影响
触点数量4~8 对，易磨损任意多个，永不磨损工作方式并行工作串行循环扫描
设计与施工设计、施工、调试必须顺序进行，周期长，修改困难
在系统方案确定后，现场施工与程序设计可同时
进行，周期短，调试、修改方便
可靠性与可
维护性
寿命短，可靠性与可维护性较差寿命长，可靠性高，具有自诊断功能，易于维护价格使用机械开关、继电器及接触器等，价格便宜使用VLSI，初期投入较高，但性价比高
2.PLC 与通用数字微型电子计算机的比较
PLC 是基于计算机的，二者组成结构基本相同，但PLC 并不等同于微机。微机进行输入输出信息变换时，多只考虑信息本身，信息的入出主要在于人机界面的良好。而PLC 还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的实际使用等问题，特别是要采用特殊的抗干扰技术和丰富的接口能力、以及如何便于安装维护等，使其更能适用工业现场实际环境。表1—2 列出了二者各自的特点。
表1—2 PLC 与通用数字微型电子计算机的比较
比较项目微机PLC
应用范围科学计算、数据处理、通信等工业控制
使用环境具有一定温度、湿度的机房工业现场
第 1 章 PLC 基础知识
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输入/输出 固定专用的微电 I/O 接口，无光电隔离
丰富多样的 I/O 接口，控制强电设备，有光电隔离 程序设计 程序语言丰富，汇编语言、高级语言、面向对象语言等。
语句多、语法复杂，需专门的计算机硬件和软件知识
一般为梯形图语言，易于学习和掌握 工作方式
等待命令的中断方式 串行循环扫描及中断方式 可靠性与
可靠性高，抗干扰能力强，具有自诊断功能，抗干扰能力差，硬件和软件维护复杂，无法长期连续运行 可维护性 易于维护，适于长期连续运行
体积、结构 结构松散，体积较大，密封性差， 耐冲击、振动等能力差
结构紧凑，体积小，密封性好，坚固耐用 3. PLC 与 IPC 的比较
IPC （Industrial Personal Computer ，工业个人计算机，简称工控机、工业 PC ）也是用
来进行工业控制的具有代表性产品，但是与 PLC 相比，仍有一些不同。
（1）硬件方面
工控机是由通用数字微型电子计算机推广应用发展起来的，通常由微机生产厂家开发
生产，在硬件方面具有标准化总线结构，各种机型间兼容性强。而 PLC 则是针对工业顺序控制，由电气控制厂家研制发展起来的，其硬件结构专用，各个厂家产品不通用，标准化程度较差。但是 PLC 的信号采集和控制输出的功率强，可不必再加信号变换和功率驱动环节而直接和现场的测量信号及执行机构对接；在结构上，PLC 采取整体密封模板组合形式；在工艺上，对印刷板、插座、机架都有严密的处理；在电路上，又有一系列的抗干扰措施。 因此，PLC 的可靠性更能满足工业现场环境下的要求。
（2）软件方面
工控机可用微机丰富的软件资源，对算法复杂，实时性强的控制任务能较好地适应。
但是，一般微机的应用软件还不能直接应用在 PLC 上，还要经过二次开发。相对而言， PLC 在顺序控制的基础上，增加了 PID 等控制算法，编程主要采用梯形图语言，易于被熟悉电气控制线路而不太熟悉微机软件知识的工厂电气技术人员所掌握。
4. PLC 与嵌入式系统的比较
嵌入式系统是集软件、硬件于一体的高可靠性的微、小型计算机系统，和通用数字计
算机是计算机应用技术的两个主要发展方向。它的软件、硬件都可灵活裁剪，以适应
应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗的要求。“嵌入”（Embedded ）性是其
的特点，指的是融合到设备内部，提供用户接口，管理数据输入、输出、控制设备工
作。其软件除操作系统外，还需有固化的应用软件；硬件除了 CPU 外，还需有外围电路支持。可以用下面的定义解释说明嵌入系统，即：
嵌入式 CPU + 嵌入式 OS + 关键应用 = 嵌入式系统的核心技术
嵌入式系统技术日益完善，32 位微处理器，即 X86CPU 和嵌入式 CPU （ARM 、MIPS 、 SuperH 三大类）以及 DSP 、单片系统 SOC ，在嵌入式系统中占主导地位；嵌入式操作系统已经从简单走向成熟（如 Microsoft WindowsCE 、VxWorks 、Linux 等），嵌入式系统与网络、Internet 结合日益密切。其中，由 32 位嵌入式 CPU 与嵌入式 Linux 相结合，在信息终端、家用电器、工业控制等方面发展迅速。近几年来，计算机、通信、消费电子
计算机工业控制技术
的一体化趋势日益明显，嵌入式技术已成为一个研究热点。嵌入式系统已发展到以Internet 为标志的嵌入式系统，这是一个正在迅速发展的阶段。在工业控制领域应用较多的是单片机和嵌入式PC。
单片机指集成有CPU、I/O 接口及内存的芯片。尽管仅是一个芯片，但基本上是一个嵌入式系统。单片机功能比较强，加上必要I/O 设备，就可以利用信息处理的办法，实施对系统控制、数据采集及联网通信。
单片机价格低廉，功能强大，应用的相当广泛。单片机系统可有针对性地开发，很适用于大批量或较大批量生产的产品。故在智能家电产品中，如智能洗衣机，配置了单片机控制系统，就可按程序工作，实现自动化、智能化。工业设备配备单片机实现自动化的例子则更多。
从数字系统的角度来看，PLC 实质也是一个单片机嵌入式系统，实施控制的基本原理也与单片机相同。有的PLC 的CPU 芯片用的就是单片机，开发相应的监控程序（即操作系统），就成为了PLC。只是在它成为产品之前，要作很多测试，同时，还作了很多加强安全的可靠性设计。
为此，有的电梯厂原来用PLC 替代继电器控制。而如今还有想用单片机替代PLC 进行控制。用单片机控制比PLC 价格要低得多。还有各住宅小区的恒压供水控制，不少使用
PLC，但也不少用单片机。关键还在单片机价格低，使用起来也较灵活。
但是，单片机的可靠性还是差些，系统的构建也比较麻烦。不如使用PLC 可靠、方便。特别是对终用户而言，这正如，自己装收音机当然也能用，但怎么说，质量是不如专业厂家生产的收音机，而且，也很费事。除了出自学习的目的，谁还会那么做？所以，不是大批量的应用，已很少再用单片机了。
用单片机的另一问题是维护困难。很多电梯厂用单片机控制，由于人员变化，售后服务就很吃力，后已深感还是用PLC 方便。
当然，单片机也在进步，特别在编程上，有的现也可使用高级语言，如单片机用C 语言编程。这比原先用汇编语言要好的多。在硬件上，单片机也在进步。现也能够将功能复杂的众多外围功能部件，全部或大部分集成到系统所使用的单片机内部，以提高工作可靠性，同时又可使系统的成本得以降低。
单片机这些高度集成的进步，在PLC 的系统也是有所体现的。如今PLC CPU 单元的核心芯片也是高度集成的。所以，单片机的进步，既是对PLC 的挑战，也给PLC 提供了技术提升
的借鉴。
PC 机（个人计算机）主要应用在办公自动化领域，而嵌入式系统已经广泛地渗透到人们的工作、生活之中，从家用电器、手持通信设备、信息终端、仪器仪表、汽车、航天航空、军事装备、制造工业、过程控制等等，无不是嵌入式系统的应用领域。嵌入式系统的应用非常广泛．可以说，嵌入式系统无所不在、无时不在，可应用于人类生活与工作的各个领域。嵌入式PC（嵌入式工控机）是嵌入在工业系统内部，在工业极端环境里能够连续长期稳定可靠工作的工业型计算机。嵌入式PC 能在恶劣环境下（如高温、潮湿和震
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第 1 章 PLC 基础知识
动等）长期可靠工作，平均无故障时间可达150000h 是台式PC 机的10 倍。而且在硬件、软件方面与工业PC 差不多，市场份额也在迅速增长。
我国在嵌入式CPU 开发方面有自主知识产权的“龙芯”和“方舟”32 位嵌入式CPU 的研制成功，标志着我国在嵌入式CPU 方面取得了很大进展。它再配以嵌入式Linux 操作系统，将有可能作为国产嵌入式系统的一种很好的选择，可在信息终端、家用电器、工业
控制、军工装备中广泛应用。
其中，北京中芯微系统公司的“方舟”二号，主要技术性能是：32 位RISC CPU，时
钟频率266MHz，2×8kB Cache，片上集成EMI 存储器控制器，PCI 总线控制器，中断处理器，DMA 控制器，两个串口，两个USB 接口，1 个IC 卡控制器，1 个以太网控制器，RTC，定时器，Watchdog 等，低功耗，是高集成度的SOC 芯片，支持Linux。而中科院计算所的“龙芯”，也是32 位，266M，其指令系统与MIPS 芯片兼容，支持VxWorks, Linux 操作系统，工作温度为﹣35～+ 70℃，可以满足军工和工业环境的应用要求。
嵌入式PC 技术不断在向高性能、高可靠、低价位方向发展，将在通信、工业控制和工业自动化、军事和国防、医疗器械、交通运输和模拟仿真等嵌入式应用领域发挥更重要的作用。嵌入式的发展也给PLC 带来新的挑战，其主要原因是嵌入式系统数据存储量大，其它性能也不错，重要的是它可配置以太网卡，可挂接到互联网上。用普通的浏览器即可快速、方便地读取或上载它采集的数据，而不用拨号或通过电话线进行速度不高的通信和特殊设置。这当然也给PLC 的技术提升带来借鉴。
5. PLC 与NC 的比较
数字控制（NC，Numerical Control）技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控
制的技术，是20 世纪50 年代发展起来的。计算机问世不久，它就已开始开发，1953 年
就用于机床的控制，既提高了机床加工型面的精度、提高了生产效率，又简化了模型制造
等生产准备工作。NC 是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物
技
术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的基本的装备，是当今先进制造和装备的核
心技术。
NC 是综合性的技术，难度大，范围广。涉及机械制造技术，信息处理、加工、传输技术，自动控制技术，伺服驱动技术，传感器技术，软件技术等多学科技术。几十年来，NC 技术在诸多方面有了很大进步，正向“高速、高精、高效、复合和网络化”方向发展。其技术的主流是开放和智能。新近发展的STEP-NC，提出一种新的制造理念，在新标准下，
NC 程序可以分散在互联网上，使数控技术向开放式、网络化发展。同时，STEP-NC 数控
系统还可大大减少加工图纸（约75%）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50%）。我国数控技术起步也较早，于1958 年，就开始自主研究。但发展较为缓慢。“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，从国外引进技术，消化吸收，初步建立
起国产化体系。在“八五”的后期和“九五”期间，实施产业化的研究，我国国产数控
装备的产业化取得了实质性进步。到了“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率
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计算机工业控制技术
达50%，配国产数控系统（普及型）也达到了10%。但NC 造价昂贵，特别是不太复杂
的工作系统，用它是经济性、性价比差。
NC 技术中，特别是NC 机床，也用到PLC 技术，只是它多为内装的；但目前也有用
外装的，即用市场上可购到的PLC。其实，对用户而言，通用的PLC，维护修理更方便。PLC 也开发有NC、MC 单元，而且种类越来越多，比如专门用于运动控制的PMC，而且
价格要低得多。如果仅用点位控制，如立体仓库的货位控制或汽车停车场的车位控制，用PLC 的NC 模块是性价比很高的方案。但也要看到，越来越多普及型的NC 出现，必将对PLC 的在运动控制领域的应用带来新的挑战。
自动控制技术中还有智能仪表、变频、驱动控制、伺服系统等，发展也很快。但这些
都是基础一级的，多只是现场总线下的一个站点，或PLC 网中的一个站点。它们越发展，越为PLC 的应用奠定基础，而不会与PLC 的发展、应用相排斥。
6. PLC 与DCS、FCS 的比较
集散控制系统（DCS，Distributed Control System），又称分布式控制系统，DCS 又可拓
展到现场总线控制系统（FCS，FieldBus Control System），与PLC 都是用于工业现场的自
动控制设备，都是以计算机为基础的，都可以完成工业生产工艺工程中大量的控制任务。
发展到现在，DCS、FCS 和PLC 之间已没有一个严格的界线。
（1）发展基础不同
DCS 从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此，DCS 在模拟量处理、回路调节方面
具有一定的优势，发展初期主要侧重于仪表的控制回路调节功能，采用的PID 控制算法（Proportional-Integral-Derivative Control Algorithms，比例微分积分算法）是调节阀、变频
器等闭环控制的标准算法。
PLC 从传统的继电器回路发展而来，初的PLC 甚至没有模拟量的处理能力，因此，PLC 从开始就强调的是逻辑运算能力，在开关量处理，顺序控制方而具有自己的绝对优势。
（2）系统的可扩展性和兼容性不同
市场上控制类产品繁多，无论DCS 还是PLC，均有很多厂商在生产和销售。对于PLC 系统来说，一般没有或很少有扩展的需求，因为PLC 系统一般针对于设备来使用。
一般来讲，PLC 也很少有兼容性的要求，比如两个或以上的系统要求资源共享，对PLC
来讲也是很困难的事。而且PLC 一般都采用专用的网络结构，比如西门子的MPI 总线
型网络，甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。
DCS 在发展的过程中也是各厂家自成体系，但大部分的DCS 系统，虽说系统内部（过程级）的通讯协议不尽相同，但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络，采用
标准或变形的TCP/IP 协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中，控制器、计算机均作为一个节点存在，只要网络到达的地方，就可以随意增减节点数量和布置节点
位置。另外，基于Windows 系统的OPC、DDE 等开放协议，各系统也可很方便的通讯，以实现资源共享。
一般来讲，DCS 常用两层网络结构，一层为过程级网络，大部分DCS 使用自己开发
的总线协议，比如日本YOKOGAW A（横河）公司的ModBus、德国SIEMENS（西门子）18
第 1 章 PLC 基础知识
公司的ProfiBus、瑞士ABB公司的CANBus等，这些协议均建立在标准串口传输协议RS232 或RS485 协议的基础上。现场I/O 模块，特别是模拟量的采样数据量十分庞大，同时现场干扰因素较多，因此应该采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。而基于RS485 串口异步通讯方式的总线结构正是符合现场通讯的要求。
I/O 的采样数据经CPU 转换后变为整型或实型数据，在操作级网络（第二层网络）上传输。因此操作级网络可以采用数据吞吐量适中、传输速度快、连接方便的网络标准，同时因操作级网络一般布置在控制室内，对抗干扰的要求相对较低。因此采用标准以太网是佳选择。TCP/IP 协议是一种标准以太网协议，一般我们采用100Mbit/s 的通讯速度。
PLC 系统的工作任务相对简单，因此需要传输的数据量一般不会太大，所以常见的PLC 系统为一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起，要么过程级网络简化成模块之间的内部连接。PLC 不会或很少使用以太网。
DCS 一般都提供统一的数据库。换句话说，在DCS 系统中一旦一个数据存在于数据库中，就可在任何情况下引用，比如在组态软件中、在监控软件中、在趋势图中、在报表中……，而PLC 系统的数据库通常都不是统一的，组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。
PLC 的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC 程序是采用串行循环扫描工作方式，即从头到尾执行一次后又从头开始执行（现在一些新型PLC 有所改进，不过对任务周期的数量还是有限制）。而DCS 可以设定任务周期。比如，快速任务等。同样是传感器的采样，压力传感器的变化时间很短，可以用200ms 的任务周期采样，而温度传感器的滞后时间很大，可以用2s 的任务周期采样。这样，DCS 可以合理的调度控制器的资源。
（3）由微型计算机构成的中小型DCS 将被由PLC 构成的DCS 所替代
PLC 与DCS 的基本结构是一样的。PLC 发展到今天，已经全面移植到计算机系统控制上了，传统的编程器早就被淘汰。小型应用的PLC 一般使用触摸屏，大规模应用的PLC 全面使用计算机系统。和DCS 一样，控制器与I/O 站使用现场总线（一般都是基于RS485 或RS232 异步串口通讯协议的总线方式），控制器与计算机之间如果没有扩展的要求，也就是说只使用一台计算机的情况下，也会使用这个总线通讯。但如果有不止一台的计算机使用，系统结构就会和DCS 一样，上位机平台使用以太网结构。这是PLC 大型化后和DCS 概念模糊的原因之一。总之，PLC 与DCS 从各自的基础出发，在发展过程中互相渗透，互为补偿，两者的功能越来越近，颇有殊路同归之感。目前，很多工业生产过程既可以用
PLC 实现控制，也可以用DCS 实现控制。
大体来讲，PLC 一般应用在小型自控场所，比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁，而大型的应用一般都是DCS。当然，这个概念不太准确，但很直观，习惯上一般把大于600 点的系统称为DCS，小于这个规模叫做PLC。
小型化的PLC 将向更专业化的使用角度发展，比如功能更加有针对性、对应用的环境更有针对性等等。大型的PLC 与DCS 的界线逐步淡化，直至完全融和。
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计算机工业控制技术
20 DCS 将向FCS 的方向继续发展。FCS 的核心除了控制系统更加分散化以外，特别重
要的是仪表。FCS 在国外的应用已经发展到仪表级。控制系统需要处理的只是信号采集
和提供人机界面以及逻辑控制，整个模拟量的控制分散到现场仪表，仪表与控制系统之间
无需传统电缆连接，使用现场总线连接整个仪表系统。
总之，任何一种控制器都有自己适合的应用领域。通过上述的解释，我们不难发现，其实这些控制器除了继电器控制外，都有相同的类计算机体系结构，都随着微电子技术的发展而不断发展完善。熟悉PLC 与其他工业控制器的异同，将有助于根据实际控制任务和应用环境来恰当地选用合适的控制器，以好的发挥其效用。
1.1.7 PLC 的发展
目前，PLC 正向着微型化、巨型化、网络化、智能化的发展方向快速发展，使得PLC 的CPU 功能更强、数据处理和存储能力不断提高、编程软件符合IEC 61131-3 的国
际标准
（1998 年以前为“IEC1131”）、支持更多的工业标准总线、人机交互更友好、功能更强大。
长期以来，PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设
备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠
和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，PLC 还必须依
靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工控机所带来的冲击。PLC
需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。
PLC 技术发展的终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，PLC 将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工控机面前，PLC 将会一步一步走向死亡；但也有一部
分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC 提供一定的市场份额。但是任何一种技术的生存都要有合适的应用领域，各有各的用场、也将各得各所。上面一节中简述的各种技术（除继电器控制外）都是随着微电子技术、计算机技术及通信技术的发展而发展的，都是
在不断完善自身以适应新的要求。总的趋势是，大家都在吸收对方的优点，发扬自身的特长，而且所基于的技术又是共同的，加上系统越来越开放，其结果将越来越趋向同一，很
可能在一个现实系统中，这几者都用，或各有其特定的位置。
PLC 的概念还将更新，PLC 的应用还将扩展，PLC 的类型还将增多，PLC 不仅是工业控制的一个重要支柱，而且还是信息处理系统的一个重要支柱。PLC 将不再是一个个体，而是一个智能化的工作控制装置及数据处理装置的大家族，单一产品的PLC 将变成PxC 家族在这个大家族中，将有结构各异、性能各异、用途各异的，既有很大、又有很小的，既有简单、又有复杂的PxC 产品，有PLC、PPC（Programmable Process Controller）、PMC （Programmable Motion Controller ）、 PRC（Programmable Ride Controller ）、PCC （Programmable Computer Controller）、PAC（Programmable Automation Controller）等。
特别是由ARC（Automation Research Corporation）Advisory Group 高级研究员Craig Resnick 提出的PAC，其定义如下：①具有多重领域的功能，支持在单一平台里包含逻辑、运动、驱动和过程控制等至少两种以上的功能；②单一开发平台上整合多规程的软件功能
第一章 可编程控制器简介 可编程序控制器，英文称Programmable Controller ，简称PC 。但由于PC 容易和个人计算机（Personal Computer ）混淆，故人们仍习惯地用PLC 作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC 的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC 后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC 应用于生产实践。 一、PLC 的结构及各部分的作用 PLC 的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC 的硬件系统结构如下图所示： 1、主机/（如的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。 接触器电磁阀指示灯电源 电源 限位开关选择开关按钮
零基础自学PLC入门 1.1 简单介绍 原理及作用:利用按钮推动传动机构，使动触点与静触点按通或断开，并实现电路换接的开关。是一种结构简单，应用十分广泛的主令电器。在电气自动控制电路中，用于手动发出控制信号，给PLC输入端子输送输入信号。 1.2 应用举例 下面用简单的点动电路举例介绍最常见的常开按钮在电气控制中的应用。 深圳稻草人plc培训
1.2 继电器 继电器的实物照片及符号如图 1-4 所示: 2.1 原理及作用 当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 下面我们给出继电器线圈未通电和通电后的示意图，进行比较以使读者更深入且直观的了解其原理及作用。
深圳稻草人plc培训 2.2 应用举例 下面用一个简单的点动电路举例介绍继电器在电气控制中的应用。 图 1-7 :按钮未按下 ? 继电器线圈不得电 ? 继电器常开触点切断回路电流 ? 灯泡不亮 深圳稻草人plc培训
图 1-8 :按钮按下 ? 继电器线圈得电 ? 继电器常开触点闭合灯泡有电流 ? 灯泡点亮 继电器与灯泡时序图如下图 1-9: 1.3 三极管 1.3.1 原理及作用: 三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管。分成NPN和PNP两种。三极管有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。 晶体三极管是一种电流控制电流的半导体器件，其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号，也用作无触点开关。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。当基极电流为 0 时，三极管集电极
第一章可编程控制器简介 可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。 一、PLC的结构及各部分的作用 PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如下图所示： 图1-1-1 1、主机 主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。 2、输入/输出（I/O）接口 I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。 3、电源 图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。 4、编程
1、LC有哪些特点？ 答：PLC有如下特点：①可靠性高，抗干扰能力强；②配套齐全，功能完善，适用性强；③易学易用，深受工程技术人员欢迎；④系统的设计，建造工作量小，维护方便，改造容易；⑤体积小，重量轻，能耗低。 2、LC机与继电器控制系统之间有哪些差异？ 答：PLC机实际上是计算机，它各种元器件之间的逻辑关系是通过程序来表达的，改变逻辑关系只要改变程序，而继电控制系统上各种电器元件，用导线依一定的规律将它们连接起来，接线表达了各元器件间的逻辑关系，要改变这种关系只能改变接线。PLC机是串行工作方式；继电器控制系统是并行工作方式。 3、可编程序控制器的硬件及其结构？ 答：PLC采用了典型的计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM、输入输出接口电路、电源单元及编程器和外围设备。 4、梯形图编程方式有几种? 答：1、按逻辑指令梯形图方式编程；2、按步进指令梯形图方式编程。 5、可编程序控制器的工作原理。（P460／简答1） 答：可编程序控制器采用的是循环扫描工作方式，采用集中采样、集中输出。其工作过程可分为五个阶段：内部处理、通讯操作、输入处理、程序执行和输出处理。 7、简述可编程序控制器梯形图基本结构的组成。
答：三菱FX系例可编程序控制器梯形图的基本结构由左、右母线，各类触点符号、各类线圈符号、文字符号和表示能流的连线、节点组成。 8、简述节点和梯级的含义？答：节点是触点的逻辑关系表示；梯级则是表示一段逻辑关系的刷新或输出。 9、简述可编程序控制器的编程技巧。 答：编程技巧并无一定章法可循，只能在编程的过程中积累，首先应能熟练运用机内元器件和常见的基本环节，如定时计时环节、振荡环节、分频环节等，在编程过程中，有个串联回路并联，应将触点最多的那个回路放在最前面；有几个并联回路串联，应将触点最多的那个回路放在最左面，这样能使程序简洁明白，语句较少．在编程的过程中遇到不可编程电路必须重新安排，以便正确应用PLC指令进行编程。 10、RST指令在实际使用中应注意哪些方法？ 答：RST指令一般与SET指令配合使用，对同一元件，SET、RST 指令可多次使用，而且不限制使用顺序，但最后执行者有效。RST指令还可用于积算定时器、计数器、数据寄存器、变址寄存器等的复位、当前值清零。 11、什么情况下允许双线圈输出？ 答：同一程序的两个绝不会同时执行的程序段中可以有相同的输出线圈。在步进指令程序中，不同时“激活”的双线圈是允许的；在子程序调用程序中也容许双线圈输出。
PLC编程入门基础知识 第一章可编程控制器简介 可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。 一、PLC的结构及各部分的作用 PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原
理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如下图所示： 1、主机 主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。 2、输入/输出（I/O）接口
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可编程控制器简介第一章，简称PC。但由于PC容易和个人可编程序控制器，英文称Programmable Controller 计算机（Personal Computer ）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，PLC 只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将应用于生产实践。一、PLC 的结构及各部分的作用的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由PLC
输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC 的硬件/ 主机、输入系统结构如下图所示：可编程序控制器钮接触器按输输 CPU 出入电磁阀选择开关模模块模 指示灯限位开关块块电源电源 编程装置 图1-1-1 1、主机CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储CPU 是主机部分包括中央处理器器。（PLC 的核心，它用以运行用户程序、监控/ 输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处输入理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设 备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是 - - 系统程序系统程序存储器，主要存放系统管理和监 控程序及对用户程序作编译处理的程序，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应 用已由厂家固定，程序及各种暂存数据和中间结果。输出（/ I/O ）接口2、输入 输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、与
第四章重点全看 第一章 PLC（Programmable Logic Controller，可编程序控制器）是以微处理器为核心，综合子计算机、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用工业自动控制装置。 继电器控制系统具有结构简单、价格低廉、容易操作等优点；同时又具有体积庞大，生产周期长，接线复杂，故障率高，可靠性及灵活性等缺点。 PLC按结构分类： （1）一体化紧凑型PLC：其特点是电源、CPU、I/O接口都集成在一个机壳内。 （2）标准模块式结化PLC：其特点是电源模版、CPU模板、开关量I/O模板、模拟量I/O模板等在结构上是相互独立的，可根据具体的应用要求，选择合适的模板，安装在固定的机架（或导轨）上，构成一个完整的PLC应用系统。Plc的功能: 控制功能，数据采集、存储与处理功能，输入、输出接口调理功能，通信、联网功能，人机界面功能，编程、调试， PLC控制功能：逻辑控制、定时控制、计数控制、顺序控制。 PLC一般具备的特点：高可靠性、丰富的I/O接口模块、采用模块化结构、运行速度快、功能完善、编程简单，易于使用、系统设计，安装，调试方便、维修方便，维修工作量小、总价格低。 编程语言：梯形图（LAD）、语句表（STL）、功能块图（FBD）、顺序功能图（SFC）、连续功能图（CFC）、结构化控制语言（SCL）、顺序控制图形编程语
言（S7-Graph）、状态图编程语言（S7-HiGraph）、用于S7系统的C语言（C for S7）等。 从硬件结构看，PLC由中央处理单元（CPU）、存储器（ROM/RAM）、输入/输出单元（I/O单元）、编程器、电源等部件组成。 存储器：系统程序存储器、用户程序存储器、系统RAM存储区。 PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。 每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期 PLC整个运行可分为上电处理、扫描过程和出错处理三个阶段。 PLC的扫描过程：（1）输入采样阶段（2）程序执行阶段（3）输出刷新阶段。 在plc的每个扫描周期都要执行一次自诊段检查，以确定plc自身的动作是否正常。 第二章 基于模块化设计的S7-300PLC系统由导轨和各种模块组成。 主要模块有：中央处理单元（CPU）、信号模块（SM）、通信处理模块（CP）、功能模块（FM）；辅助模块有：电源模块（PS）、接口模块（IM）；特殊模块有：占位模块（DM 370）、仿真模块（SM 374）。 模式选择开关：RUN-P（可编程运行模式）、RUN（运行模式）、STOP（停机模式）、MRES（存储器复位模式）。 S7-300PLC的数字量信号模块包括：SM321数字量输入模块（DI）、SM322数字量输出模块（DO）和SM323/SM327数字量输入/输出模块（DI/DO）等。 S7-300PLC系统由一个主机架和（如果需要）一个或多个扩展机架组成。
第一章 可编程控制器简介 可编程序控制器,英文称Programmable Controller,简称PC 。但由于PC 容易与个人计算机(Personal Computer)混淆,故人们仍习惯地用PLC 作为可编程序控制器的缩写。它就是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计,它采用可编程序的存储器,用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数与算术运算等操作指令,并通过数字式或模拟式的输入、输出接口,控制各种类型的机械或生产过程。PLC 就是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性与灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别就是PLC 的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而就是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,使用户程序编制形象、直观、方便易学;调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC 后,只需按说明书的提示,做少量的接线与简易的用户程序编制工作,就可灵活方便地将PLC 应用于生产实践。 一、PLC 的结构及各部分的作用 PLC 的类型繁多,功能与指令系统也不尽相同,但结构与工作原理则大同小异,通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口与外部设备接口等几个主要部分组成。PLC 的硬件系统结构如下图所示: 1、主机 CPU 就是PLC 的核心,(如电,一类就是系统程序存储器,,系统程序已由厂家固定,用户不能更改;另一类就是用户程序及数据存储器,主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据与中间结果。 2、输入/输出(I/O)接口 I/O 接口就是PLC 与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备(如按钮、传感器、触点、行程开关等)的控制信号。输出接口就是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备(如接触器、电磁阀、指示灯等)。I/O 接口一般采用光电耦合电路,以减少电磁干扰,从而提高了可靠性。I/O 点数即输入/输出端子数就是PLC 的一项主要技术指标,通 接触器 电磁阀指示灯电源 电源 限位开关选择开关按钮
第1章PLC周边常用器件介绍及简单应用 (1) 1.1按钮开关 (1) 1.2继电器 (2) 1.3三极管 (4) 第2章常用继电器控制电路与相应PLC梯形图解说 (5) 2.1点动电路 (5) 2.2带停止的自动保持电路 (6) 2.3自保持互锁电路 (7) 2.4先动作优先电路 (8) 2.5后动作优先电路 (9) 2.6时间继电器 (10) 2.7计数器 (12) 第3章PLC编程相关软件安装 (13) 3.1三菱PLC编程工具的安装 (14) 3.2安装USB转串口芯片PL2303驱动 (22) 第4章三菱GX Developer8.31中文版编程软件的使用 (23) 4.1创建工程文件 (24) 4.2打开工程 (29) 4.3计算机与PLC连接 (30) 4.4工程文件写入PLC (34) 4.5计算机在线监视PLC (36) 第5章常用继电器控制电路转PLC程序编写测试 (37) 5.1点动电路编写测试 (38) 5.2带停止的自保持电路编写测试 (40) 5.3自保持互锁电路编写测试 (43) 5.4先动作优先电路编写测试 (47)
第1章 PLC 周边常用器件介绍及简单应用 1.1按钮开关 （a）实物图（b）电气符号（c）等效梯形图符号 图1.1.1 按钮开关示意图 难看出开关功能 是按下时触点导通，灯泡点亮状态见图1.1.3，松开按钮开关，触点断开，灯泡灭状态见图1.1.2。
1.2继电器 (a)继电器实物图（b）电路符号（c）相应的PLC梯形图 图1-4继电器示意图 1.2.1简单介绍 当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 下面我们给继电器线圈未通电和通电前后作出的比较： 图1-5继电器线圈未通电状态图1-6继电器线圈通电状态 图1-5为继电器原始状态，13、14脚为继电器线圈，5脚是常开触头，1脚是常闭触头。 图1-6为继电器线圈得电状态，13、14脚接通电源后，9脚为继电器公共触头与5脚由原来的常开改为闭合状态，9脚为继电器公共触头与1则由原来的常闭改为断开状态，直到13、14断开电源后由复位弹簧将触头恢复图1-5的原始状态。 （a）原理图（b）实物图 图1-7继电器未通电工作，灯泡熄灭
PLC编程学习基础知识 时间：2009-1-21 人气：3891来源：好莱坞提供 PLC好学吗？有的人说好学，更多的人说难学。我的看法是入门易，深造难。入门易，总有它易的方法。很多人都买了有关PLC的书，如果从头看起的话，我想八成学不成了。因为抽象与空洞占据了整个脑子，一句话晕！ 学这东东要有可编程控制器和简易编程器才好，若无，一句话，学不会。因为无法验证对与错。如何学，我的做法是直奔主题。做法如下： 1、认识梯形图和继电器控制原理图符号的区别： 继电器控制原理图中的元件符号，有常开触点、常闭触点和线圈，为了区别它们，在有关符号边上标注如KM、KA、KT等以示不同的器件，但其触头的数量是受到限制。而P LC梯形图中，也有常开、常闭触点，在其边上同样可标注X、Y、M、S、T、C以示不同的软器件。它最大的优点是：同一标记的触点在不同的梯级中，可以反复的出现。而继电器则无法达到这一目的。而线圈的使用是相同的，即不同的线圈只能出现一次。 2、编程元件的分类：编程元件分为八大类，X为输入继电器、Y为输出继电器、M为辅助继电器、S为状态继电器、T为定时器、C为计数器、D为数据寄存器和指针（P、I、N）。关于各类元件的功用，各种版本的PLC书籍均有介绍，故在此不介绍，但一定要清楚各类元件的功能。
编程元件的指令由二部分组成：如LD(功能含意）X000（元件地址），即LD X0 00，LDI Y000......。 3、熟识PLC基本指令： （1）LD（取）、LDI取反）、OUT（输出）指令；LD（取）、LDI（取反）以电工的说法前者是常开、后者为常闭。这二条指令最常用于每条电路的第一个触点（即左母线第一个触点），当然它也可能在电路块与其它并联中的第一个触点中出现。 这是一张梯形图（不会运行）。左边的纵线称为左母线，右母线可以不表示。该图有三个梯级；第1梯级；左边第一个触点为常开，上标为X000，X表示为输入继电器，其后的000数据，可以这样认为它使用的是输入继电器中的编号为第000的触点（下同）。其指令的正确表示应为（如右图程序所示）：0、LD X000 （前头的0 即为从第0步开始，指令输入时无须理会，它会自动按顺序显示出）。第2梯级；左边的第一个触点为常闭触点，上标为T0，T表示定时器（有时间长短不同，应注意），0则表示定时器中的编号为0的触点。其指令的正确表示应为：2、LDI T0（如程序所示）。第3梯级；左边第一个触点为常闭，上标为M0, M为辅助继电器（该继电器有多种，注意类别），其指令的
plc基础知识试题（附答案） 一、单项选择（20分） 1、PLC是在什么控制系统基础上发展起来的 A、电控制系统 B、单片机 C、工业电脑 D、机器人 正确答案：A 2、工业中控制电压一般是多少伏 A、24V B、36V C、110V D、220V 正确答案：A 3、二进制数1011101等于十进制数的（） A、92 B、93 C、94 D、95 4、工业中控制电压一般是直流还是交流 A、交流B，直流C、混合式D、交变电压 正确答案：B 5、FX2N系列最多能扩展到多少个点 A、30 B、128C256D、1000 正确答案：C 6、一般公认的PLC发明时间为 A、1945 B、1968 C、1969 D、1970 正确答案：C 7、三菱PLC中,16位的内部计数器,计数数值最大可设定为 A、32768 B、32767 C、10000 D、100000 正确答案：B 8、定时器得电后，它的常开触点如何动作？ A、常开触点闭合 B、常开触点断开 C、在程序中设定 D、不动作正确答案：A 9、FX系列PLC中,位右移指令应用 A、DADD B、DDIV C、SFTR D、SFTL 正确答案：C 10、FX系列PLC中SET,表示什么指令
A、下降沿 B、上升沿 C、输入有效 D、置位 正确答案：D 11、FX系列PLC中RST,表示什么指令 A、下降沿 B、上升沿 C、复位 D、输出有效 正确答案：C 12、FX系列PLC中OUT,表示什么指令 A、下降沿 B、输出 C、输入有效 D、输出有效 正确答案：B 13、热继电器在电路中做电动机的什么保护？ A、短路 B、过载 C、过流 D、过压 正确答案：B正确答案：B 14、STL步进是顺控图中, S0—S9的功能是什么 A、初始化 B、回原点 C、基本动作 D、通用型 正确答案：A 15、FX系列PLC中,16位加法指令应用 A、DADD B、ADD C、SUB D、MUL 正确答案：B 16、FX系列PLC中,16位减法指令应用 A、DADD B、ADD C、SUB D、MUL 正确答案：C 17、定时器T0 ,它的参数是是T0k20，定时的时间是多少？ A、20s B、2s C、200s D、根据选择的定时器的类型而定 18、定时器T0 ,它的参数是是T0k20，定时的时间是多少？ A、20s B、2s C、200s D、根据选择的定时器的类型而定 19、定时器T0，定时时间是10s，那么参数是多少？ A、10 B、20 C、200 D、根据选择的定时器的类型而定 20、M8002有什么功能 A、置位功能 B、复位功能 C、常数 D、初始化功能 正确答案：D
PLC好学吗？有的人说好学，更多的人说难学。我的看法是入门易，深造难。入门易，总有它易的方法。很多人都买了有关PLC的书，如果从头看起的话，我想八成学不成了。因为抽象与空洞占据了整个脑子，一句话晕！ 学这东东要有可编程控制器和简易编程器才好，若无，一句话，学不会。因为无法验证对与错。如何学，我的做法是直奔主题。做法如下： 帖子相关图片: 1、认识梯形图和继电器控制原理图符号的区别：继电器控制原理图中的元件符号，有常开触点、常闭触点和线圈，为了区别它们，在有关符号边上标注如KM、KA、KT等以示不同的器件，但其触头的数量是受到限制。而PLC梯形图中，也有常开、常闭触点，在其边上同样可标注X、Y、M、S、T、C以示不同的软器件。它最大的优点是：同一标记的触点在不同的梯级中，可以反复的出现。而继电器则无法达到这一目的。而线圈的使用是相同的，即不同的线圈只能出现一次。 2、编程元件的分类：编程元件分为八大类，X为输入继电器、Y为输出继电器、M为辅助继电器、S为状态继电器、T为定时器、C为计数器、D为数据寄存器和指针（P、I、N）。关于各类元件的功用，各种版本的PLC书籍均有介绍，故在此不介绍，但一定要清楚各类元件的功能。 编程元件的指令由二部分组成：如LD(功能含意）X000（元件地址），即LD X000，LDI Y000......。 3、熟识PLC基本指令： （1）LD（取）、LDI取反）、OUT（输出）指令；LD（取）、LDI（取反）以电工的说法前者是常开、后者为常闭。这二条指令最常用于每条电路的第一个触点（即左母线第一个触点），当然它也可能在电路块与其它并联中的第一个触点中出现。 帖子相关图片:
新手学习P L C编程的入 门建议 Last revision on 21 December 2020
新手学习PLC编程的入门建议 鄙人原本是化工专业毕业的，后因工作需要，加之个人兴趣，才转行搞表、机械。十年前，我刚开始使用时，也是一头雾水。仗着自己对硬件、工程知识的熟悉，和对组态软件的粗浅了解，硬着头皮接下了任务。当时已经来不及接受培训，相关资料极其缺乏，仅有的参考资料是一本英文的S7-200手册，以及西门子网站上找到的一些全西文的示例，总算在三个月内完成了系统的构建、软件的编写工作。期间走弯路、出故障是家常便饭，经常搞得我茶饭不思，而且还由于操作不慎烧毁过一台。所以我非常理解那些刚入门的网友两手抓瞎的感觉。 在此，我想粗略的总结一下自己的学习之路，供网友们参考。 1、编程需要坚强的毅力和足够的耐心 人各有所长。有些人把编程看作一项冗长而枯燥的工作；有些人把编程看作一项趣味的智力游戏。如果你是前者，强烈建议你远离这份工作。毕竟编程工作是对人的毅力和耐心的挑战。我所在实验室中，很多学生看到我编程序就会惊讶于我面对这一堆堆符号所表现出的专注。其实，这是兴趣使然。兴趣使我具备了足够的毅力和耐心。经过无数次失败后，当看到一个个符号按我的思路整齐的排列，按我的要求有条不紊的运行时，兴趣得到了极大的满足，如同打通了一个游戏的关口。所以，我告诉这些学生：你们看到的是一堆枯燥怪异的符号，我看到的却是一群热情奔放的舞者，而我则是她们的导演。 2、编程需要敢于实践的信心
我曾经教过一个学生学AutoCAD，我对她的唯一要求就是实践。我告诉她：你随便怎么操作，大不了一张图重画；最坏的结果是系统崩溃，没关系，系统重做，再来；只要电脑没被砸了，怎么都行。两年后，我再看到她做的CAD图纸，也自叹不如。 同样道理，只有不断地在上运行这些指令，观察运行的结果，才能弄清指令的作用。很多初学者对一脸的迷茫，往往是出于一种畏惧，担心损坏设备。而这些畏惧是没有任何道理的。仔细的阅读手册是非常重要的，但是仅靠读书是成不了一个工程师的。更何况手册上的内容并非面面俱到。我在接触到那些不熟悉的指令时，喜欢单独编一个小程序，让运行。然后逐个修改条件，观察运行的结果（MicroWin为用户提供了非常好的监控手段），反过来再重新理解手册的描述，这样就可以非常直观的理解这些指令的作用和使用方法。不必担心自己写的程序会有什么问题，会影响的正常工作。程序有没有问题，只有让运行了才能发现。而发现问题并解决问题就是对自己能力的提高。撇开硬件操作不谈，单就软件来说，我还真没有遇到过由于软件问题而损坏的事。在这里不必担心继电器电路接错线可能造成的后果。所以，大胆的实践是编程的必由之路。 当然，大胆实践并不是野蛮操作，而是必须遵循必要的规范。还有一个要注意的，在程序未经可靠性证实之前，千万不要挂接负载，以免造成不必要的损失。数字量的输出有LED显示；而模拟量处理可以采用一些硬件或软件模拟手段来解决。 3、编程需要有缜密的逻辑思维 编程本身就是一种逻辑思维过程。在高级语言中，使用最多的是if then else、select这些条件判别语句，这就是逻辑中的因果关系。程序就是由这些因果关系组成的：判别条件是否成立，进而决定执行相应的指令。最初的是用来替代继电器逻辑电路的，所以继承