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可编程控制器原理及应用

绪 论

绪 论

一、可编程控制器的简史及定义 二、可编程控制器的特点

三、可编程控制器的应用

四、可编程控制器的发展前景 课程性质

课程目的和要求

一、 可编程控制器的简史及定义

60年代 继电接触控制系统

接线复杂 改变设计困难 简单 易懂 价格便宜

◆ ◆ PLC产生背景 PLC 产生背景：

1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更

新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能

有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器

控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。

一、 可编程控制器的简史及定义 可编程控制器的简史及定义

20世纪70年代中末期，PLC进入了实用化发展阶段 20世纪80年代初，PLC在先进工业国家广泛应用

20世纪末期，PLC已适应现代工业控制的需要

1969年美国数字设备公司（DEC），研制出世界上

第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次

应用成功。

一、 可编程控制器的简史及定义 可编程控制器的简史及定义

1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为可编程序 控制器（Programmable Controller），简称 PC。

为了和个人计算机（PC）相区别，将最初用于逻辑控制的可 编程控制器称为 PLC（Programmable logic Controller）。

1985年1月国际电工委员会（IEC）制定了可编程控制器的标 准，并定义了 PLC 。

可编程控制器是以微机技术为核心的通用工业自动控

PLC的定义（国际电工委员会） PLC 的定义（国际电工委员会）

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机械或生产过程。可编程控制 器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个 整体，易于扩充其功能的原则设计。

一、 可编程控制器的简史及定义 可编程控制器的简史及定义

一、 可编程控制器的简史及定义 可编程控制器的简史及定义

目前世界上生产品牌PLC的著名公司：

美国艾伦-布拉德利公司（ A-B ：Allen-Bradley）

德国西门子公司（Siemens）

法国的施耐德公司（ TE ：Telemecanique）

日本三菱公司（MITSUBISHI）

日本欧姆龙公司（OMRON）

日本富士电机公司（Fuji Electric）

日本东芝公司（TOSHIBA）

¶ 中国PLC市场（ 2004年度）

二、 可编程控制器的特点 可编程控制器的特点

可靠性高，抗干扰能力强

通用性强，使用方便

模块化结构，组合灵活

编程简单，易学易用

系统设计、建造工作量小，改造容易

三、 可编程控制器的应用 可编程控制器的应用

开关逻辑控制

运动控制

闭环过程控制

数据处理

四、 可编程控制器的发展前景 可编程控制器的发展前景

速度更快、存储容量更大、可靠性更高

向超小型和超大型方向发展

规范化、标准化，出现通用编程语言

通讯、联网能力更强，与工业控制计算机组网

出现PLC品牌垄断国际市场的局面 技 术

规 模

产 品 通 讯

市 场

四、 可编程控制器的发展前景 可编程控制器的发展前景

第1 第 1 章 章 可编程控制器的硬件构成 可编程控制器的硬件构成 及工作原理 及工作原理 1.1 可编程控制器的硬件构成

1.2 可编程控制器的工作原理

1.1 1.1 可编程控制器的硬件构成 可编程控制器的硬件构成

1.1.1 CPU模块

1.1.2 输入输出接口电路 1.1.3 电源

1.1.4 外部设备

1.1 可编程控制器的硬件构成

主机

电源

微处理器(CPU) 运算器

控制器 输

入 单 元

存储器 EPROM (系统程序)

RAM (用户程序) 外设

I/O 接口

I/O 扩展 接口 用

户 输 入 设 备

输 出 单 元

用 户 输 出 设 备

I/O 扩展 EPROM写入器 接口

打印机 盒式磁带机

编程器

外部设备

PLC由CPU、

存储器、输入 /输出接口、

内部电源和编

程设备几部分

构成

1.1.1 1 .1.1 CPU模块 CPU 模块

接受、存储用户程序；

按扫描工作方式接收来自输入单元的数据和信息，并存入相 应的数据存储区；

执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑处理，产 生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作；

CPU是PLC的运算控制中心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运 算、数学运算、协调系统内部各部分的工作，其具体作用是：

CPU模块（中央处理器+存储器）

1 1 .1.1 .1.1 CPU CPU 模块 模块

RAM ： 随机存储器，可读可写，没有断电保持功能。

ROM： 只读存储器，只读，不能写。

存放用户程序 存放系统程序

存储器用于存放系统程序、用户程序和运行中的数据。包括只读 存储器( ROM )和随机存取存储器( RAM )。

EPROM： 可擦除程序的只读存储器，用紫外线照射芯片上的透 镜窗口，可以擦除已写入的内容，而写入新的程序。

EEPROM：可电擦除的只读存储器，兼有ROM的非易失性和

RAM的随机存取的优点。

输入输出接口 是PLC与工业控制现场各类信号连接的部分。

1.1.2 输入输出接口

输入接口用来接受生产过程的各种参数（输入信号）。

输出接口 用来送出 可编程控制器运算后得出的控制信息 （输出 信号），并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。

为了适应可编程控制器在工业生产现场的工作，对输入输出接口 有二个主要的要求：

¶ 良好的抗干扰能力

¶ 能满足工业现场各类信号的匹配要求

可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元：

开关量输入接口 其作用是把现场的开关量信号变成可编程控制器 内部处理的标准信号。

开关量输入接口按可接纳的外部信号电源的类型不同，分为直流输 入单元和交流输入单元。

开关量输出接口按可编程控制器机内使用的器件不同，分为继电器

1 1 .1.2 .1.2 输入输出接口 输入输出接口

开关量输出接口 其作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行

机构所需的开关量信号。

1．开关量输入接口

1 1 .1.2 .1.2 输入输出接口 输入输出接口

光耦合器

PLC内 部电路

LED C R

R

V

电源

1．开关量输入接口

1 1 .1.2 输入输出接口 .1.2 输入输出接口

双向耦合器

PLC内 部电路

LED C R

R

V

交流电源

~

R

输入接口的接线方式（汇点式）

1 1 .1.2 输入输出接口 .1.2 输入输出接口

NPN PNP

NPN PNP 传感器输入接线 传感器输入接线

FX系列 FX 系列PLC PLC

开关量输出接口，其作用是把PLC的内部信号转换成现场执行机 构的各种开关信号。

考虑负载的驱动电源时，还需选择输出器件的类型。

继电器型的输出接口，可用于交流及直流两种电源，接通和断开 的频率低，带负载能力强；

晶体管型的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱 动的场合；

可控硅型的输出接口仅用于交流驱动的场合，适用快速、频繁动作 ２．开关量输出接口

1.1.2 1 .1.2 输入输出接口 输入输出接口

输出电路原理

1.继电器型输出接口

1 1 .1.2 输入输出接口 .1.2 输入输出接口

PLC 内 部电路 LED

V

交流电源

~

K S

L

输出接口接线方式（分组式）

图1.7 PLC的输出接口

1.1.2 1 .1.2 输入输出接口 输入输出接口

¶ 外

部

接

线

３．模拟量输入接口（ A／D模块 ）

模拟量输入接口把现场连续变化的模拟量信号转换成适合可编 程控制器内部处理的二进制数字信号。

模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行A／D转换，再 经光电耦合后为可编程控制器提供一定位数的数字量信号。

1 1 .1.2 输入输出接口 .1.2 输入输出接口

光耦 合器 隔离 A/D

滤波 转换器 内部

回路

４．模拟量输出接口（ D／A模块 ）

模拟量输出接口将PLC运算处理后的数字信号转换为相应的模 拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。模拟量 输出接口一般由光电隔离、D／A转换和信号驱动等环节组成。

信号 转换 内部

回路

光耦 合器 隔离

D/A 转换器

1.1.2 输入输出接口

为了适应更复杂的控制工作的需要，可编程控制器还有一些智能控 制单元，如PID单元、高速计数器单元、温度控制单元、通信单元、定 位单元等。特殊功能模块都是独立的工作单元，它们和普通输入输出接 口的区别在于都 带有独立的CPU ，有专门的处理能力。

５．智能输入输出接口（特殊功能模块）

1 1 .1.2 .1.2 输入输出接口 输入输出接口

1.1.3 1 .1.3 电源 电源

可编程控制器的电源包括:

* 为可编程控制器各工作单元供电的开关电源

* 为掉电保护电路供电的后备电源，一般为电池

1.1.4 外部设备

可编程控制器一般可配备的外部设备：

编程器

盒式磁带机，用以记录程序或信息 打印机，用以打印程序或制表

EPROM写入器，用以将程序写入用户EPROM中

高分辨率大屏幕彩色图形监控系统，用以显示或监视有关部 分的运行状态

编程器

1.2 1.2 可编程控制器的工作原理 可编程控制器的工作原理

1.2.1 扫描工作方式 1.2.2 程序执行过程

1.2.3 输入／输出的处理规则 1.2.4 信息刷新方式

1.2.5 输入／输出滞后时间

1.2.1

1.2.1 扫描工作方式 扫描工作方式

扫描：

从0000号存贮地址开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存 贮地址号递增的方向顺序逐条扫描用户程序直到程序结束。

完成一次扫描程序后，再从头开始扫描，并周而复始地重复。

一个循环扫描过程称为扫描周期。扫描过程分为三个阶段进行：即 输入采样（输入处理）阶段，程序执行（程序处理）阶段，输出刷 新（输出处理）阶段。

输入采样 程序执行 输出刷新

输入采样 程序执行 输出处理 一个扫描周期

●

●

●

Y0 Y1

Yn 输

入 映 像 寄 存 器

①采样 ①

元 件 映 像 寄 存 器

③写 ③

⑤写 ⑤

④读 ④ X0

Y0

Y0

M0

●

●

●

●

●

●

输 出 锁 存 电 路

输 出 端 子 输

入 端 子

●

●

●

1.2.2

1.2.2 程序执行过程 程序执行过程

②读 ②

●

●

●

X0 X1

Xn

⑥刷新 ⑥

1.2.2

1.2.2 程序执行过程 程序执行过程

输入采样阶段：

¶ PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的输入信号状态（开或 关、即ON或OFF、“1”或“0”）读入到输入映像寄存器中寄存 起来，称为对输入信号的采样，或称输入刷新。

¶ 接着转入程序执行阶段，在程序执行期间，即使输入状态变

化，输入映像寄存器的内容也不会改变。 输入状态的变化只

能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重新读入。

1.2.2

1.2.2 程序执行过程 程序执行过程

程序执行阶段：

程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描；

如果程序用梯形图表示，则总是按先左后右、先上后下的顺序进行 扫描；

每扫描到一条指令时，所需要的输入元件状态或其它元件的状态分 别由输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出，而将执行结果写入 到元件映像寄存器中；

元件映像寄存器中寄存的内容，随程序执行的进程而动态变化。

1.2.2

1.2.2 程序执行过程 程序执行过程

输出刷新阶段：

程序执行完后，进入输出刷新阶段。此时，将元件映像寄存器中所 有输出继电器的状态转存到输出锁存寄存器，再去驱动用户输出设备

（负载），这就是PLC的实际输出。

扫描周期：

PLC重复执行上述三个过程，每重复一次的时间就是一个工作周期

（或扫描周期）。工作周期的长短与程序的长短、指令的种类和CPU执 行的速度有关。一个扫描过程中，执行指令程序的时间占了绝大部分。

PLC在每次扫描中，对输入信号采样一次，对输出信号刷新一次。

这就保证了PLC在执行程序阶段，输入映像寄存器和输出锁存寄存器的

§ § 扫描周期 扫描周期 —— —— 典型值为1 典型值为 1 — — 100ms 100ms

1.2.1

1.2.1 扫描工作方式 扫描工作方式 扫描工作方式的特点 ：

¶ 简单直观，简化了程序的设计，并为PLC的可靠运行提供 了保证；

¶ 所扫描到的指令被执行后，其结果马上就可以被将要扫描 到的指令所利用；

¶ 系统监视定时器WDT可监视每次扫描的时间，并在每个扫

描周期内都要对WDT进行复位操作。如果系统的硬件或用

户软件发生了故障，WDT就会超时自动报警，并停止PLC的

运行，从而避免了程序进入死循环的故障。

1.2.3

1.2.3 输入／输出的处理规则 输入／输出的处理规则

¶ 输入映像寄存器的数据，取决于输入端子在输入采样阶段所刷新 的状态；

¶ 输出映像寄存器的状态，由程序中输出指令的执行结果决定；

¶ 输出锁存寄存器中的数据，由上一个工作周期输出刷新阶段存入 到输出锁存电路中的数据来确定；

¶ 输出端子的输出状态，由输出锁存寄存器中的数据来确定；

¶ 程序执行中所需的输入、输出状态（数据），从输入映像寄存器

或输出映像寄存器中读出。

1.2.4

1.2.4 信息刷新方式 信息刷新方式

信息刷新的方式有多种。一般来说，输入刷新是在输入采样 阶段进行，输出刷新是在输出采样阶段进行。

有的PLC其信息刷新的方式则与上述不同， 输入刷新 除了在

输入采样阶段进行外，在程序执行阶段每隔一定时间还要刷新一

次。同样，输出刷新除了在输出处理阶段进行外，在程序执行阶

段，凡是程序中有输出指令 的地方，该指令执行后又立即进行一

次输出刷新 。这种形式的PLC尤其适合于输入输出要求 快速响应

的场合。

1.2.5

1.2.5 输入／输出滞后时间 输入／输出滞后时间

¶ 输入输出滞后时间又称为系统响应时间 ，是指从PLC外部输 入信号发生变化的时刻起至它所控制的有关外部输出信号发生 变化的时刻止之间的时间间隔。

¶ 输入输出滞后时间由输入电路的滤波时间、输出模块的滞后 时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分所组成。

¶ 输入模块的RC滤波电路用来滤除由输入端引起的干扰噪声，

消除因外接输入触点动作时产生抖动引起的不良影响。滤波时

间常数决定了输入滤波时间的长短,其典型值为10ms左右。

1.2.5

1.2.5 输入／输出滞后时间 输入／输出滞后时间

输出模块的滞后时间与模块开关元件的类型有关：

¶ 继电器型输出电路的滞后时间一般最大值在10ms左右。

¶ 双向可控硅型输出电路的滞后时间在负载被接通时的滞后时 间约为1ms，负载由导通到断开时的最大滞后时间为10ms。

¶ 晶体管型输出电路的滞后时间一般在1ms左右。

第 第 2 2 章 章 可编程序控制器的软件构成 可编程序控制器的软件构成

2.1 可编程序控制器的系统软件 2.2 可编程序控制器的应用软件

2.3 可编程序控制器的用户工作环境

2.4 可编程序控制器的编程软件

第2章 可编程控制器的软件构成

PLC 软件

系统软件 系统软件

应用软件 应用软件

系统管理程序

用户指令解释程序

专用标准程序模块

系统软件包括系统管理程序，用户指令解释程序和供系统调用 的专用标准程序块等。

系统管理程序用于运行管理、存储空间分配管理和系统的自检，

控制整个系统的运行；

用户指令解释程序是把应用程序（梯形图）的输入翻译成机器能 够识别的机器语言；

专用标准程序模块是由许多独立的程序块组成，各自能完成不同 的功能。

系统程序由PLC生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能

2.1 可编程序控制器的系统软件

2.2 可编程序控制器的应用软件

1、应用软件

是用户为达到某种控制目的，采用PLC厂家提供的 编程语言自主编制的程序。

使用PLC实现某种控制目的，用存储在计算机中的 程序实现控制功能，就是人们所指的存储逻辑。

应用程序是一定控制功能的表述。同一台PLC用于 不同的控制目的时就需要编制不同的应用软件。

用户软件存入PLC后如需改变控制目的可多次改写。

例1 用继电接触器实现电动机启／停控制

QS

FR FU

KM

工作原理: 工作原理 : 合刀开关QS

按SB

→ KM 线圈得电

按SB

→ KM 线圈失电

→KM辅助触头闭合 自锁→KM主触头闭 合→ M运转

→KM辅助触头解除 自锁→KM主触头断 KM

SB

KM

SB

FR

主电路

控制电路

QS

FR FU

KM

KM X0 FR

X1

COM

Y0

COM1

Y0 X0

Y0

~ 220 V SB

SB

PLC

X1 例2 例 2 用 用 PLC实现电动机启／停控制 PLC 实现电动机启／停控制

控制电路

用户程序

例 例 3 用继电接触器实现电动机 3 用继电接触器实现电动机 正／反转控制 正／反转控制 U V W

QS

FR FU

~ ~

KM

KM

KM

SB

SB

FR SB

KM

KM

KM

QS FU

KM

按SB

→KM

得电 →KM

常开触头闭合→M运转 误按 SB

→KM

得电

若去掉互锁 互锁 —合QS，

→KM

常开触头闭合 → → U V W

则电源U、W相间短路 短路 → → 熔断器 FU烧毁！ FU 烧毁！

KM

互锁设计

KM

SB

SB

KR SB

KM

KM

KM

KM

KM

采用电气和机械双重互锁的电动机正／反转控制电路 采用电气和机械双重互锁的电动机正／反转控制电路

利用复合按钮 SB

、SB

，实 现机械互锁

正转 ↔反转 直接转换

KM

和 KM

的 电气互锁必 不可少！

KM

和 KM

的 电气互锁必 不可少！

Qs

KR FU

M

KM

KM

KM

SB

SB

FR SB

KM

KM

KM

U V W

例 例 4 用 4 用 PLC实现电动机 PLC 实现电动机 正、反转控制 正、反转控制

PLC内部 用户程序

Y0 X0

Y0

X2

X1 X2

X1

X0 Y0 Y1 QS

FR FU

KM

KM

U V W

KM1

FR X0

X1

COM

Y0

COM1 SB

SB

PLC

SB

X2

KM2

KM

Y1

KM2

~ 220 V

2.2 可编程控制器的应用软件

3、应用软件编程语言表达方式

¶ （1）梯形图（Ladder diagram）梯形图语言是一种以图形符号 及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继 电接触器控制电路演变过来的。

¶ （2）指令表 （Instruction list）指令表也叫做语句表。它和 单片机程序中的汇编语言有点类似，由语句指令依一定的顺序排 列而成。

¶ （3）顺序功能图（Sequential function chart）顺序功能图

常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。

2.2 可编程控制器的应用软件

¶ （4）功能块图（Function block diagram）功能块图是一种类 似于数字逻辑电路的编程语言，熟悉数字电路的人比较容易掌握。

该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框 的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入端、输出 端的小圆点表示 “非”运算，信号自左向右流动。就像电路图一 样，它们被 “导线”连接在一起，如下图所示。

Sw1

OR

AND Test1

Test2 SR

S1 Q1 Star t

2.2 可编程控制器的应用软件

¶ （5）结构文本 （Structured text）随着PLC技术的飞速发展，

如果许多高级功能还使用梯形图来表示，会很不方便。为了增强

PLC的数学运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能，方便

用户的使用，许多大中型PLC都配备了PASCAL、BASIC、C等高级

编程语言。这种编程方式叫结构文本。与梯形图相比，结构文本

有两个很大的优点，其一是能实现复杂的数学运算，其二是非常

简洁和紧凑，用结构文本编制极其复杂的数学运算程序可能只占

一页纸。结构文本用来编制逻辑运算程序也很容易。

PLC 可看成是由各种功能元器件（软元件）组成的工业控制器。

利用编程语言，按照一定的逻辑关系对这些软元件进行编程（调 用），就可实现某种控制要求。

PLC 的编程软元件实质上是存储器单元，每个单元都有惟一的地 址。为了满足不同的功用，存储器单元作了分区，因此，也就有了不 同类型的编程软元件。

在系统软件的安排下，不同的软元件具有不同的功能。FX

系列PLC 编程软元件如下表所示。

2.3 2.3 可编程控制器的 可编程控制器的 用户工作环境 用户工作环境

2.3 2.3 可编程控制器的 可编程控制器的 用户工作环境 用户工作环境

M1024～M3071（2048点）

电池后备固定区 保持用

M500～M1023（524点）

电池后备区 保持用

M0～M499（500点）

一般用 辅 助 继 电 器

（ M ）

DC5～30V，0.5A/ 点 ， 0.8A/4点，1.6A/8点（电 阻负载）

晶体管（MT）

AC85～242V，0.3A/ 点 ， 0.8A/4点（电阻负载）

双 向 可 控 硅

（MS） Y000～Y267

（8进制编号）

AC250V，DC30V，2A/1 点

（电阻负载）

继电器（MR）

输 出 继 电 器

（Y）

X000～X267

24V DC，7mA，光电隔离 输 入 继 电 器 DC输入

（X）

元件编号 性能规格

元件类型

FX

系列PLC编程软元件一览表 （1）

2.3 2.3 可编程控制器的 可编程控制器的 用户工作环境 用户工作环境

T200～T245（46点）

0.01～327.67s 10ms

T0～T199（200点）

0.1～3276.7s 100ms

定时器（T）

S900～S999（100点）

电池后备 报警用

T246～T249（4点）

0.001～32.767s（保持）

1ms（积算）

S500～S899（400点）

电池后备 保持用

S10～S499（490点）

一般用

S0～S9（10点）

初始化用 状 态 寄 存 器

（S）

元件编号 性能规格

元件类型

FX

系列PLC编程软元件一览表（2）

D0～D199（200点）

16位 ，一般用

数 据 寄 存

器 （D） 文件寄存器 16位 ，电池后备 D512～D7999（7488点）

D200～D511（312点）

16位 ，电池后备 通用

C235～C255（6点）

32位加/减计数，电池后备 高速计数器

C220～C234（15点）

3 2 位 ， - 2 1 4 7 4 8 3 6 4 8 ～ 2147483647 ，电池后备

C200～C219（20点）

3 2 位 ， - 2 1 4 7 4 8 3 6 4 8 ～ 2147483647 ，一般用

加／减 计数器

D8000～D8195（106点）

16位，电池后备 特殊用

C100～C199（100点）

16位，0～32767，电池后备

C0～C99（100点）

16位，0～32767，一般用 加计数器

计数器

（C）

元件编号 性能规格

元件类型

FX

系列PLC编程软元件一览表（3）

2.3可编程控制器的 2.3 可编程控制器的 用户工作环境 用户工作环境

特殊辅助 继电器

触点利用型

M8000 运行标志 M8002初始脉冲 M8002初始脉冲

线圈驱动型

M8012 100ms脉冲 M8013 1s时钟脉冲

M8030 电池欠压 M8033 输出保持

线圈由PLC自行驱 动，用户只能利

用其触点

2.4可编程序控制器的 2.4 可编程序控制器的编程软件 编程软件

¶ 三菱 SWOPC-FXGP／WIN-C编程软件是用于FX系列PLC的 编程软件，可在Windows 9x或Windows 3.1及以上操作 系统运行，主要有以下功能。

¶ （1）SWOPC-FXGP／WIN-C编程软件，可通过电路符 号，列表语言及SFC符号来创建顺控指令程序，建 立注释数据及设置寄存器数据；

¶ （2）创建顺控指令程序以及将其存储为文件，用 打印机打印；

¶ （3）该程序可在串行系统中与PLC进行通讯、文件

2.4 2.4 可编程控制器的 可编程控制器的 编程软件 编程软件

¶ 1．系统配置

（1）CPU：486以上；内存：16兆以上

（2）接口单元

FX-232AWC 型RS-232C/RS-422转换器 (便携式)， FX-232AW型RS- 232C/RS-422转换器(内置式) 或其他指定的转换器。

（3）通信电缆

采用RS-422 cable（RS-422缆线），选取如下：

¶ ① FX-422CAB0型RS-422缆线( 用于FX0，FX0S，FX0N型PLC,1.5米 )。

¶ ② FX-422CAB型RS-422 缆线（ 用于 FX1, FX2, FX2C型PLC, 0.3米 )。

¶ 2．编程软件的使用

（1）系统启动：双击桌面图标

打开的SWOPC-FXGP／WIN-C窗口如下图所示。

2.4 2.4 可编程控制器的 可编程控制器的 编程软件 编程软件

2.4 2.4 可编程控制器的 可编程控制器的 编程软件 编程软件

¶ 选取[文件]菜单下的[退出]命令，即可退出SWOPC-FXGP／

WIN-C系统，如下图所示。

¶ ① 创建新文件 创建新的顺控程序的操作方法是：选择 [文件]

－[新文件] ，或者按 [Ctrl]＋[N]键 ，然后在PLC类型设置对话框 中选择顺控程序的目标PLC类型，如选择FX2系列PLC后，单击 [确认] ，或者按 [O] 键即可，如图下图所示。

2.4 2.4 可编程控制器的 可编程控制器的 编程软件 编程软件

（ 2）文件的管理图

2.4可编程序控制器的 2.4 可编程序控制器的编程软件 编程软件

¶ ② 打开文件 选择［文件］－［打开］菜单或按 ［Ctr1］＋

[O] 键，在打开的文件菜单中选择一个所需的顺控指令程序

后，单击［确认］即可，如下图所示。

2.4 可编程控制器的编程软件

¶ ③ 文件的保存和关闭 如果是第一次保存，屏幕显示如图所示 的文件菜单对话框，可通过该对话框将当前程序赋名并保存。

操作方法是：执行［文件］－［保存］，或按 ［Ctr1］＋［S］

键操作即可。

¶ 将已处于打开状态的顺控程序关闭，再打开一个已有的程序及 相应的注释和数据。操作方法：执行［文件］－［关闭打开］菜 单操作即可，如图所示。

2.4 可编程控制器的编程软件

¶ （3）梯形图编程

¶ ^{① 编辑操作 梯形图单元} 块的剪切、拷贝、粘贴、

删除、块选择以及行删除 和行插入，通过执行［编 辑］菜单栏实现。元件名 的输入、元件注释、线圈 注释以及梯形图单元块的 注释，也可通过执行［编 辑］菜单栏实现，如图所 示。

2.4 可编程控制器的编程软件

¶ ② 元件输入 触点、线圈、特殊功能线圈和连接导线的输 入，程序的清除，通过执行 [工具］ 菜单栏实现，如图所示。

③ 梯形图的转换 将创建的梯形图 转换格式存入计算机中，操作方法是：

执行 [工具］－［转换］ 菜单操作或 按F4键， 如图所示。在转换过程中显 示梯形图转换信息，如果在不完成转 换的情况下关闭梯形图窗口，被创建

2.4 可编程控制器的编程软件

④查找 光标移到程序的顶、

底和指定程序步显示程序，

有关元件接点、线圈和指令 的查找，元件类型和编号的 改变，元件的替换，通过执 行［查找］菜单栏实现，如 图所示。

2.4 可编程控制器的编程软件

¶ （4） 指令表编程 执行［视 图］－［指令表］或按 ［N］

键，可实现指令表状态下的编 程；通过［视图］－［指令表］

或［梯形图］，可实现指令表 程序与梯形图程序之间的转 换，如图所示。

2.4 可编程控制器的编程软件

¶（5） 程序的检查 执行［选项］－

［程序检查］，选择相 应的检查内容，单击

［确认］，可实现对程 序的检查，如图所示。

2.4 可编程控制器的编程软件

¶ （6） 程序的传送功能

¶ [读入］将PLC中的 程序传送到计算机中。

¶ [写出］ 将计算机中的 程序发送到PLC 中。

¶ [校验］ 将 计算机与PLC中的程 序加以比较校验，操作方法是执 行 ［PLC］ －[传送] －[读入］、

[写出]、 [校验］ 菜单完成操作。

当选择［读入］时，应在 ［PLC 模式设置］对话框中将已经连接

2.4 可编程控制器的编程软件

¶ 传送程序时，应注意以下问题：

¶ 计算机的RS232C端口及PLC之间必须用指定的缆 线及转换器连接；

¶ 执行完［读入］后，计算机中的程序将被丢失，

原有的程序将被读入的程序所替代，PLC模式改为被 设定的模式；

¶ 在［写出］时，PLC应停止运行，程序必须在RAM 或EE-PROM内存保护关断的情况下写出，然后进行校 验。

2.4 可编程控制器的编程软件

¶ 设置显示元件

设置在元件登录监控中被显示的元件，操作方法是在元件设置 对话框中对以下各项进行设置。

¶ ［元件］ 设置为待监控的起始元件。有效的元件为位元件X、Y 和M；字元件S、T、C和D；变址寄存器V和Z。

¶ ［显示点数］ 设置由元件不断表示的显示点数，最大登录数为 48点。

¶ ［刷新屏幕］ 清除已显示元件，显示新的指定元件。

2.4 可编程控制器的编程软件

¶ 元件监控

监控元件单元的操作方法是执行

［监控／测试］－［元件监控］菜 单操作命令，屏幕显示元件登录监 控窗口。在此登录元件，双击鼠标 或按［Enter］键显示元件登录对话 框，如图所示。设置好元件及显示 点数，再单击确认按钮或按［Enter］

键即可。

2.4 可编程控制器的编程软件

¶ 元件测控

¶ ① 强制PLC输出端口（Y）输出ON／OFF。操作方法是执行

［监控/测试］－［强制Y输出］操作，弹出强制Y输出对话 框，如图所示。设置元件地址及ON／OFF状态，点击运行按 钮或按［Enter］键，即可完成特定输出。

2.4 可编程控制器的编程软件

¶ ② 强行设置或重新设置PLC位元件的状态

操作方法是执行［监控／测试］ —［强制ON／OFF］ 菜单命 令，屏幕弹出强制设置对话框，在此设置元件SET／RST，点击 运行按钮或按［Enter］键，使特定元件得到设置或重置。

2.4 可编程控制器的编程软件

¶ ③ 改变PLC字元件的当前值

操作方法是执行[监控/测试］－［改变当前值］菜单选择，

屏幕弹出改变当前值对话框，在此选定元件及改变值，点击运行 按钮或按［Enter］键，选定元件的当前值则被改变。

2.4 可编程控制器的编程软件

④ 改变PLC中计数器或定时器的设置值

操作方法是在梯形图监控中，如果光标所在位置为计数器 或定时器的输出命令状态，执行[监控/测试］－［改变设置 值］菜单操作命令，屏幕显示改变设置值对话框，在此设置 待改变的值并点击运行按钮或按［Enter］键，指定元件的设 置值被改变；如果设置输出命令的是数据寄存器，或光标正 在应用命令位置并且D、V或Z当前可用，该功能同样可被执行。

在这种情况下，元件号可被改变。

2.4 可编程控制器的编程软件

第 第 3 3 章 章 PLC PLC 的结构特点及技术性能 的结构特点及技术性能

3.1 可编程控制器的结构特点

3.2 FX ^2N 系列PLC的主要技术性能

3.3 FX ^2N 系列PLC软元件

3.1 可编程控制器的结构特点

3.1.1 单元式结构

3.1.2 模块式结构

3.1.3 叠装式结构

◆ 把CPU、RAM、ROM、I／○接口及与编程器或 EPROM写入器相连的接口、输入输出端子、电源、

指示灯等都装配在一起的整体装置。

3.1.1

3.1.1 单元式结构 单元式结构

◆ 一个箱体就是一个完整的PLC，叫做一个单

元。

3.1 .1 单元式结构

3.1.1 单元式结构

¶ 输入输出点数是固定的，不一定能适合 具体的控制现场的需要。

¶ 有时整体PLC的输入口或输出口要扩展，这 就又需要一种只有一些接口而没有CPU也没有 电源的配件(扩展单元)。

¶ 结构紧凑，体积小、成本低、安装方便。

3.1.2 模块式结构

把PLC的每个工作单元都制成独立的模块，如CPU模 块、输入模块、输出模块、电源模块、通讯模块等等。

另外机器有一块带有插槽的母板，实质上就

是计算机总线。模块插座插在框架中的总线连

3.1.2 模块式结构

特点：

系统构成非常灵活，安装、扩展、

维修都很方便。

缺点是体积比较大。

3.3.2 模块式结构

3.1.3 叠装式结构

单元式和模块式 相结合的产物, 把某一系列 PLC工作单元的外形都作成外观尺寸一致的，CPU、

I/O口及电源也可做成独立的，不使用模块式PLC

的母板，用电缆联接各个单元，在控制设备中安

装时一层层地叠装，这就是叠装式PLC。

3.2 FX ^2N 系列PLC主要技术性能

FX ^2N 系列PLC是日本三菱公司继F1、F2系列之 后推出的新产品。

它采用整体式结构，按功能可分为基本单元、

扩展单元、扩展模块及特殊适配器等四种类型产品。

基本单元内有CPU、存储器、输入/输出、电源等，

是一个完整的PLC机，可以单独使用。

基本单元型号表示方法：

1部分用两位数表示输入/输出(I/O)的总点数:

16、24、32、48、64等；

2部分用字符表示输出类型：

R 表示继电器触点输出，

T 表示晶体管输出，

FX ^2N －×× M×

1 2

3.2 FX ^2N 系列PLC的主要技术性能

8KRAM、EEPROM、EPROM卡盒（选配）

项 目

编程方式 梯形图，步进顺控指令 基本指令执行时间 0.08us/步

指令种类 基本指令27条，步进顺序指令2条，功能指令128条

程序容量及类型

性能指标

8K步RAM（标准配置）

4K步EEPROM卡盒（选配）

通用加数器 100 点(C0～C99)，1～32767 s，电池后备 停电保持加计数器 100 点(C100～C199)，1～32767 s，电池后备 通用加减计数器 20 点(C200～C220)

停电保持加减计数器 15 点(C220～C234)，电池后备 计数器

高速计数器 21 点(C235～C255)，电池后备 通用数据寄存器 200 点(D0～D199)

停电保持数据寄存器 7800 点(D200～D7999) 特殊寄存器 256 点(D8000～D8255) 变址寄存器 16 点(V，Z)

寄存器

文件寄存器 最大 7000 点(D1000～D7999)，电池后备

嵌套标志 N0～N7(8 点)

项 目 性 能 指 标 继电器 250 V AC 、30 VDC 、 2A( 电阻负载） ) 晶体管 30 V DC 、 0.5 A/点

输出继电器

双向晶闸管 242 V AC、 0.3 A/ 点 通用型 500点( M0 ～ M499 )

停电保持型 2572点( M500～ M3071 )电池后备 辅助继电器

特殊型 256点( M8000 ～ M8255 )

初始化用 10点( S0～S9)，用于初始状态

通用型 490点( S10～ S499 ) 停电保持型 400点( S500 ～ S899) 状态元件

报警 100点( S900～S999 )

0.1s(100 ms) 200点(T0～ T199) 0.1～ 3276.7 s

3.3 FX

3.3 FX 系列 系列 PLC PLC 的编程软元件 的编程软元件

¶ ¶ 输入继电器 输入继电器

¶ ¶ 输出继电器 输出继电器

¶ ¶ 辅助继电器 辅助继电器

¶ ¶ 状态继电器 状态继电器

¶ ¶ 定时器 定时器

¶ ¶ 计数器 计数器

¶ ¶ 数据寄存器 数据寄存器

¶ ¶ 变址寄存器 变址寄存器

¶ ¶ 指针 指针

3.3 FX

3.3 FX系列 系列PLC PLC软元件 软元件

不同厂家、不同系列的

不同厂家、不同系列的 PLC， PLC ， 其内部软元件的功能和编 其内部软元件的功能和编 号也不相同，因此用户在编制程序时，必须熟悉所选用

号也不相同，因此用户在编制程序时，必须熟悉所选用 PLC PLC 的软元件功能和编号。

的软元件功能和编号。

FX系列 FX 系列 PLC软继电器编号由 PLC 软继电器编号由 字母 字母 和 和 数字 数字 组成 组成 其中 其中 : : 输入继电器和输出继电器用八进制数字编号 输入继电器和输出继电器用八进制数字编号

其它均采用十进制数字编号

其它均采用十进制数字编号

3.3.1

3.3.1 输入继电器（ 输入继电器（X X ） ）

◆ ◆ 输入继电器是 输入继电器是 PLC用来接收用户输入设备发来的输入信号 PLC 用来接收用户输入设备发来的输入信号

◆ ◆ 输入继电器线圈由外部输入信号所驱动，只有当外部信号 输入继电器线圈由外部输入信号所驱动，只有当外部信号 接通时，对应的输入继电器才得电，不能用指令来驱动。

接通时，对应的输入继电器才得电，不能用指令来驱动。

※ 在程序中绝对不可能出现 在程序中绝对不可能出现 输入继电器的线圈，只能出 输入继电器的线圈，只能出

现输入继电器的触点 现输入继电器的触点

※ 每个输入继电器的常开与 每个输入继电器的常开与

3.3.1

3.3.1 输入继电器（ 输入继电器（X X） ）

● ● FX系列 FX 系列 PLC的输入继电器以八进制进行编号 PLC 的输入继电器以八进制进行编号

● ● FX2N输入继电器的编号范围为： FX2N 输入继电器的编号范围为：

X000 X000 ~ ~ X007 X007 、 、 X010 X010 ~ ~ X017 、 X017 、 X020~ X020 ~ X027、 X027 、 X030 X030 ~ ~ X037 X037 、 、 X040 X040 ~ ~ X047 X047 、 、 X050 X050 ~X057 ~ X057 ． ． ． ． ． ． ． ．

注：基本单元输入继电器的编号是固定的，扩展单元和 注：

扩展模块是按与基本单元最靠近开始，顺序进行编号

基本单元 基本单元 扩展单元 扩展单元 扩展模块 扩展模块

3.3.2

3.3.2 输出继电器（ 输出继电器（Y Y ） ）

◆ ◆ 输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载

◆ ◆ 输出继电器线圈是由PLC内部程序驱动，其线圈状态传送给 输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载

※ ※ 每个输出继电器在输出单元中 每个输出继电器在输出单元中 都对应有一个常开硬触点，但在 都对应有一个常开硬触点，但在 程序中供编程的输出继电器，不 程序中供编程的输出继电器，不 管是常开还是常闭触点，都可以 管是常开还是常闭触点，都可以

无数次使用。

无数次使用。

3.3.2

3.3.2 输出继电器（ 输出继电器（ Y Y ） ）

◆ ◆ FX系列PLC的输出继电器也是八进制编号

◆ ◆ FX2N编号范围为 FX2N 编号范围为 Y000~ Y000 ~ Y007 Y007 、 、 Y010~ Y010 ~Y017 Y017 。。。。 。。。。

◆ ◆ 与输入继电器一样，基本单元的输出继电器编号是固定 的，扩展单元和扩展模块的编号也是按与基本单元最靠近开 始，顺序进行编号

基本单元 基本单元

FX2N FX2N -40MR - 40MR

扩展单元 扩展单元 FX2N FX2N -40ER - 40ER

扩展模块 扩展模块

FX2N FX2N -8EY - 8EY

3.3.3

3.3.3 辅助继电器（ 辅助继电器（ M M ） ）

◆辅助继电器是

◆辅助继电器是 PLC中数量最多的一种继电器，其作用相当于 PLC 中数量最多的一种继电器，其作用相当于 继电器控制系统中的中间继电器。

继电器控制系统中的中间继电器。

◆和输出继电器一样，其线圈由程序指令驱动，每个辅助继电

◆和输出继电器一样，其线圈由程序指令驱动，每个辅助继电 器都有无限多对常开常闭触点，供编程使用。但是，其触点不 器都有无限多对常开常闭触点，供编程使用。但是，其触点不 能直接驱动外部负载，要通过输出继电器才能实现对外部负载 能直接驱动外部负载，要通过输出继电器才能实现对外部负载 的驱动。 的驱动。

◆ ◆ FX系列 FX 系列 PLC的辅助继电器有： PLC 的辅助继电器有： 通用辅助继电器 通用辅助继电器

（三种） （三种） 保持辅助继电器 保持辅助继电器

3.3.3

3.3.3 辅助继电器（ 辅助继电器（ M M ） ）

①通用辅助继电器 ① 通用辅助继电器

● 通用辅助继电器和输出继电器一样，在 通用辅助继电器和输出继电器一样，在 PLC电源中断 PLC 电源中断 后，其状态将变为

后，其状态将变为 OFF。 OFF 。 当电源恢复后，除因程序使其变为 当电源恢复后，除因程序使其变为 ON外，其它仍保持 ON 外，其它仍保持 OFF OFF

X0

M0 M0

M0

3.3.3

3.3.3 辅助继电器（ 辅助继电器（ M M ） ）

① ① 通用辅助继电器 通用辅助继电器

¶编号：

FX0S FX1S FX0N FX1N FX2N、2NC M0～ M0～ M0～ M0～ M0～

M495 M383 M383 M383 M499

（按十进制编号）

3.3.3

3.3.3 辅助继电器（ 辅助继电器（ M M ） ）

② ② 保持用辅助继电器 保持用辅助继电器

● 保持用辅助继电器在PLC电源中断后，它具有保持断 电前的瞬间状态的功能，并在恢复供电后继续断电前的状 态

¶编号：

FX0S FX1S FX0N FX1N FX2N、 ^2NC M496～ M384～ M384～ M384～ M500～

M511 M511 M511 M1535 M3071

3.3.3

3.3.3 辅助继电器（ 辅助继电器（ M M ） ）

③ ③ 特殊辅助继电器（ 特殊辅助继电器（ M8000 M8000 ～ ～ M8255 M8255 ） ）

● ● 特殊辅助继电器是具有某项特定功能的辅助继电 特殊辅助继电器是具有某项特定功能的辅助继电 器 器

通常可分为两类： 触点型 触点型 和 线圈型 线圈型

● ● 触点型 触点型 特殊辅助继电器的线圈由PLC自动驱动，用 户只可以利用其触点。

● ● 线圈型 线圈型 特殊辅助继电器的线圈由用户控制，其线圈得

3.3.3

3.3.3 辅助继电器（ 辅助继电器（ M M ） ）

③ ③ 特殊辅助继电器（触点型 特殊辅助继电器 （触点型 1 1 ） ） M8000

M8000 （ （ M8001 M8001 ） ） ---- ---- 运行监视用特殊辅助继电器

PLC运行时M8000得电（M8001断电），PLC停止时M8000

失电（M8001得电）

3.3.3

3.3.3 辅助继电器（ 辅助继电器（ M M ） ）

③ ③ 特殊辅助继电器（触点型 特殊辅助继电器 （触点型 2 2 ） ） M8002

M8002 （ （ M8003 M8003 ） ） ---- ---- 初始脉冲特殊辅助继电器

M8002（M8003）只在PLC开始运行的第一个扫描周期内 得电（断电），其余时间均断电（得电）。

常用M8002

的 触 点 作

为 一 些 继

电 器 的 初

始 化 复 位

信号