2．主要特点
可靠性高，抗干扰能力强 功能完善，编程简单，组合灵活，扩展方
便
体积小，重量轻，功耗低
9.3定）； 用户程序。
所谓编程就是编制用户程序。程序编制是通过特定的编 程语言将一个控制要求描述出来的过程。
9.3.1 PLC的编程语言 1. 梯形图
注：PLC 内部的继电器不是 “硬” 继 电器，而是 “软” 继电器，就是PLC 存储器的存储单元。 此外，不同类型的PLC 还有一些技 术指标，如：输入/输出方式、特殊功 能模块、诊断、监控、工作环境等。
9.2.4

PLC的主要功能和特点
1. 主要功能
开关逻辑控制（基本功能） 定时/计数控制 步进控制 数据处理 过程控制（PID控制） 自动调节非电量参数（如：温度、压力、流量、速 度等）。 运动控制 通过高速计数模块和位置控制模块进行单轴或多轴控 制（如：数控机床、机器人）。 通信联网 监控 数字量与模拟量的转换
9.1
PLC的定义
1968年，美国通用汽车公司（ GM）为适应
汽车型号的不断翻新，提出了一种新型电子化的 程控器来代替继电器控制的设想。 1969年，美国数字设备公司（DEC）率先研
制出PDP-14可编程控制器，成功地用在GM公司
的自动装配线上。
1987年，国际电工委员会（IEC）对它作了 如下定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电 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 作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出 ，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制 器及其有关设备都应按易于与工业控制器系统联 成一个整体和易于扩充其功能的原则进行设计。 ”
9.2
PLC的结构和工作原理
9.2.1 PLC的结构
主机（CPU和存储器） 输入/输出接口 I/O扩展接口 编程器 外部设备接口 电源
图9.1 PLC的硬件系统结构图
1. 主机 1）中央处理器（CPU）：它是PLC的核心，主 要用来运行用户程序，监控输入 /输出接口状态，作 出逻辑判断和进行数据处理。
梯形图是一种从继电接触器控制电路图演变而来的图 形语言。 通常用 、 图形符号分别表示PLC编程元件的常 开和常闭触点；用 [ ] （或 ）表示它们的线圈。编程 元件的种类用图形符号及标注的字母或数字加以区别。
鼠笼式电动机直接起动控制电路图见图9.3（a），
2）存储器： ◆ 系统程序存储器 —— 主要存放系统管理和 监控程序，以及对用户程序作编译处理的程序，系统 程序已由厂家固化在存储器中，用户不能更改。 ◆ 用户程序及数据存储器 ——主要存放用户 编制的应用程序，以及各种暂存数据和中间结果。
2. I/O接口
它是CPU与I/O设备之间的联接部件。 输入接口接受输入设备（如：按钮、行程开关、传 感器等）的控制信号。 输出接口将主机处理过的结果通过输出电路驱动输 出设备（如：指示灯、电磁阀、接触器等）。 I/O接口电路一般采用光电耦合电路，减少电磁干扰 ，提高PLC可靠性。
可编程控制器是以中央处理器为核心，综合计算 机和自动控制等先进技术而发展起来的一种工业控制 器。 早期的可编程控制器是为代替继电器逻辑顺序控 制（机械触点多，通用性差，功耗高）而设计的，因 此被称为可编程逻辑控制器（ Programmable Logic Controller），简称PLC。后因其功能已超出逻辑控制 范围，故改称为PC（Programmable Controller）。为 了避免与个人计算机（Personal Computer，简称PC） 混淆，仍沿用PLC作为可编程控制器的简称。
图9.2 PLC的扫描工作过程
输入采样阶段 PLC 以扫描方式顺序读入输入端子的通断状态（ ON/OFF），并写入相应的输入状态寄存器中，即刷新输 入，接着转入程序执行阶段。 程序执行阶段 PLC按先左后右，自上而下的顺序对每条指令进行 扫描，并将相应的运算和处理结果写入输出状态寄存器中 。 输出刷新阶段 在所有指令执行完毕后，输出状态寄存器的通断状 态转写入输出锁成器中，驱动相应的输出设备，产生PLC 的实际输出。
3．扫描速度
指扫描1000步用户程序所需的时间，单位为ms/千步， 或us/步。
4. 指令系统条数
衡量 PLC 软件功能的强弱。指令系统包括基本指令 和高级指令。
5. 编程元件的种类和数量
衡量PLC硬件功能的强弱。 以FP1系列PLC为例，常见的编程元件有： 输入继电器（X） 输出继电器（Y） 辅助继电器（R） 定时器（T） 计数器（C） 通用 “字” 寄存器（WR）
经过这三个阶段，PLC完成一个扫描周期。 “顺序扫描、不断循环”
9.2.3
PLC的主要技术性能
1．I/O点数
这是一项重要技术指标。它是指PLC的外部输入和输出 端子数。小型机有几十个点，而大型机超过千点。
2．用户程序存储容量
指PLC存储用户程序的多少。程序指令按 “步” 存储 ，一 “步” 占一个地址单元，一个地址单元占两个字节 ，如：一个内存容量为1000步的PLC，其内存为2k字节。
3. I/O扩展接口
它把扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单 元（主机）联接在一起。
4. 编程器
它是 PLC 的重要外部设备，用于手持编程。用户可 以用下列两种方式进行编程和监控。 ◆ 手持编程器 ◆ 将PLC和计算机相联，用专用的工具软件 编程器分为简易型和智能型两类。前者只能联机编 程；后者可联机编程，也可脱机编程。功能完整的编程 器本身就是一个微机系统。
5. 外部设备接口
它把外部设备（如：编程器、打印机、条码扫 描仪等）与主机联接起来。
6. 电源
它是为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工 作而配备的直流开关稳压电源。
9.2.2
PLC的工作原理
PLC运行时，CPU对存于用户存储器中的程序，按 指令步顺序作周期性的循环扫描。
PLC的扫描过程（图9.2）：