第六章 PLC的基本原理及组成 第一节 PLC的基本原理 第二节 PLC的组成

第一节 PLC的基本原理 一、工作方式—— 周期循环扫描 二、工作过程——自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新几个外阶段。 三、扫描周期 T =自检时间+读入一点时间×输入点数+程序步数×运算速度+输出一点时间×输出点数。

PLC的工作过程示意图

第二节 PLC的组成 一、型号及意义 型号的命名方式 特殊品种 R—继电器输出 T—晶体管输出 输出形式 S—晶闸管输出 单元类型 D—DC电源 A1—AC电源 H—大电流输出扩展模块 V—立式端子排的扩展模块 C—接插口输入输出方式 F—输入滤波器1ms 扩展模块 L—TTL输入扩展模块 S—独立端子（无公共端）扩展模块 型号的命名方式 特殊品种 输出形式 单元类型 I/O总点数 系列序号 R—继电器输出 T—晶体管输出 S—晶闸管输出 M—基本单元 E—输入输出混合扩展单元及扩展模块 EX—输入专用扩展模块 EY—输出专用扩展模块 16~256点 0、2、ON、2C、2N

一、型号及意义 I/O点数：16～256点 单元类型 M——表示基本单元 E——表示扩展单元及扩展 模块 EX——扩展输入单元 EY——扩展输出单元

一、型号及意义 型号变化 DS——24VDC，世界型 ES——世界型（晶体管型为漏输出） ESS——世界型（晶体管型为源输出） 输出形式 R——继电器输出 T——晶体管输出 S——晶闸管输出

二、PLC硬件系统组成 PLC系统结构示意图 PLC基本单元 外部设备 现场用户输出设备 微处理器（CPU） 运算器 控制器 输 出 部 件 入 系 统 存 储 器 用 户 I/O 扩 展 接 口 通 讯 及 编 程 编程设备 计算机 打印机等 传感器 按钮、开关 现场信号 电磁阀 中间继电器 执行器 现场用户输入设备 扩展设备 扩展单元 通讯模块 功能模块 电源变换器 ～110V/220V市电 PLC基本单元 PLC系统结构示意图

FX 系列PLC的硬件配置图

FX 系列PLC的网络通信能力

二、PLC硬件系统组成 微处理器（CPU） 接收并存储用户程序和数据； 诊断电源、PLC工作状态及编程的语法错误； 接收输入信号，送入数据寄存器并保存； 运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户 程序的各种操作； 将用户程序的执行结果送至输出端。

二、PLC硬件系统组成 系统存储器——系统程序存储器+系统数据存储器 存放系统工作程序（监控程序）； 存放模块化应用功能子程序； 存放命令解释程序； 存放功能子程序的调用管理程序； 存放存储系统参数。

二、PLC硬件系统组成 用户存储器——RAM/EPROM/EEPROM 存放用户工作程序； 存放工作数据。

输入单元——带光电隔离电路 多种辅助电源类型：AC电源DC24V输入 DC电源DC24V输入 DC电源DC12V输入 接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）； 接收模拟量信号（模拟量输入单元）； 接收按钮或开关命令（数字量输入单元）； 接收传感器输出信号。

输出单元——带光电隔离器及滤波器 多种输出方式：晶体管 晶闸管 继电器 驱动直流负载（晶体管输出单元）； 驱动非频繁动作的交/直流负载（继电器输出单元）； 驱动频繁动作的交/直流负载（晶闸管输出单元）。

二、PLC硬件系统组成 通讯及编程接口——采用RS-485或RS-422串行总线 连接专用编程器（FX-20P、FX-10P）； 连接个人电脑（PC），实现编程及在线监控； 连接工控机，实现编程及在线监控； 连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯； 连接打印机等计算机外设。

I/O扩展接口——采用并行通讯方式 扩展I/O模块； 扩展位置控制模块（如F2-30GM）； 扩展通讯模块（如FX-232AW等）； 扩展模拟量控制模块（如FX-2DA、FX-4AD等）。

三、PLC软件系统组成 运行管理 管理程序 生成用户元件 系统内部自检 系统监控程序 解释程序 标准程序模块、系统调用 软件系统 自动化系统控制程序 用户程序 数据表格

四、数据结构 十进制数（DEC:DECimal number），常用于： 十六进制数（HEX:HEXdecimal number） 定时器/计数器的设定值； 辅助继电器（M）、定时器（T）、计数器（C）、状态（S）等软元件的地址号； 应用指令的数值型操作数及指令动作常数（K）。 十六进制数（HEX:HEXdecimal number） 与十进制数一样，用于指定应用指令的数值型操作数及指令动作常数（H）。

四、数据结构 二进制数（BIN:BINary number） PLC内部数据类型，通过外设进行监视时，各软元件的数值自动变换为十进制数或十六进制数。 八进制数（OCT:OCTal number）——用于输入继电器和输出继电器的软元件编号。 输入继电器用X00~X07、X10~X17、X20~X27等八进制格式进行编号； 输出继电器用Y00~Y07、Y10~Y17、Y20~Y27等八进制格式进行编号。

四、数据结构 BCD码（BCD:BINary Code Decimal）——用二进制形式表示的十进制数，常采用8421BCD码。 常用BCD码编码开关将BCD码数据送入PLC； PLC常以BCD码格式将输出数据送数码显示器显示。 浮点数据（标绘值） 二进制浮点数常用于高精度浮点运算； 十进制浮点数用于实施监视。

五、软元件（逻辑元件） 输入继电器（X） 在PLC内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继电器，采用八进制编号，用无数个常开和常闭触点。 输入继电器不能用程序驱动。

五、软元件（逻辑元件） 输出继电器（Y） 输出继电器采用八进制编号，有内部触点和外部输出触点（继电器触点、双向可控硅、晶体管等输出元件）之分，由程序驱动。 在PLC内部，外部输出触点与输出端子相连，向外部负载输出信号，且一个输出继电器只有一个常开型外部输出触点。 输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，编程时可随意使用。

五、软元件（逻辑元件） 辅助继电器（M） 由内部软元件的触点驱动,常开和常闭触点使用次数不限，但不能直接驱动外部负载,采用十进制编号。 通用辅助继电器M0～M499（500点） 掉电保持辅助继电器M500～M1023（524点） 特殊辅助继电器M8000～M8255（256点） 只能利用其触点的特殊辅助继电器 可驱动线圈的特殊辅助继电器 通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例，可通过外设设定参数进行调整。

只能利用其触点的特殊辅助继电器 M8000：运行监控用，PLC运行时M8000接通。 M8002：仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电器。 M8012：产生100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器。 可驱动线圈的特殊辅助继电器 M8030：锂电池电压指示灯特殊继电器。 M8033：PLC停止时输出保持特殊辅助继电器。 M8034：止全部输出特殊辅助继电器。 M8039：时扫描特殊辅助继电器。

五、软元件（逻辑元件） 状态（S） 状态是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元件，采用十进制编号。与步进指令STL配合使用； 状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用； 状态不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。 状态同样有通用状态和掉电保持用状态，其比例分配可由外设设定。

五、软元件（逻辑元件） 状态（S） 状态有五种类型： 初始状态S0～S9共10点 回零状态S10～S19共10点

五、软元件（逻辑元件） 定时器（T） 定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部1ms、10ms和100ms时钟脉冲进行加计数，当达到用户设定值时，触点动作。 定时器可以用用户程序存储器内的常数k或H作为设定值，也可以用数据寄存器D的内容作为设定值。 普通定时器（T0～T245） 100ms定时器T0～T199共200点，设定范围0.1～3276.7s； 10ms定时器T200～T245共46点，设定范围0.01～327.67s。 积算定时器（T246～T255） 1ms定时器T246～T249共4点，设定范围0.001～32.767s； 100ms定时器T250～T255共6点，设定范围为0.1～3276.7s。

普通定时器的工作原理 T10 驱动 Tx 加法计数器 相等 比较器 Tx 时钟脉冲 触点动作 K、H或D 设定值 T10 K123 X0 Y1 普通定时器的工作原理

积算定时器的工作原理 100ms时钟脉冲 X1 K345 X2 RST T250 X2 设定值K 相等 Tx 比较器 1 触点动作 X1 计数器 100ms时钟脉冲 RST T250 K345 X1 X2 Y1 积算定时器的工作原理

五、软元件（逻辑元件） 计数器（C） 计数器可分为通用计数器和高速计数器。 16位通用加计数器，C0～C199共200点，设定值：1～32767。设定值K0与K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点动作。 32位通用加/减计数器，C200～C234共135点，设定值：-2147483648～+2147483647。 高速计数器C235～C255共21点，共享PLC上6个高速计数器输入（X000～X005）。高速计数器按中断原则运行。

16位加计数器 通用型：C0~C99共100点 断电保持型：C100~C199共100点 16位计数器工作过程示意图

32位双向计数器 有两种32位加/减计数器，设定值：-2147483648～+2147483647。 通用计数器：C200～C219共20点 计数方向由特殊辅助继电器M8200～M8234设定。 加减计数方式设定：对于C△△△，当M8△△△△接通（置1）时，为减计数器，断开（置0）时，为加计数器。 计数值设定：直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为计数值。间接设定时，要用元件号紧连在一起的两个数据寄存器。

32位加/减计数器工作过程示意图

五、软元件（逻辑元件） 数据寄存器（D） 通用数据寄存器D0~D199共200点。 只要不写入其它数据，已写入的数据不会变化。但是PLC状态由运行→停止时，全部数据均清零。 断电保持数据寄存器D200~D511共312点，只要不改写，原有数据不会丢失。 特殊数据寄存器D8000~D8255共256点 这些数据寄存器供监视PLC中各种元件的运行方式用。 文件寄存器D1000~D2999共2000点。

五、软元件（逻辑元件） 变址寄存器（V/Z） 变址寄存器的作用类似于一般微处理器中的变址寄存器（如Z80中的IX、IY），通常用于修改元件的编号。 V0~V7、Z0~Z7共16点16位变址数据寄存器。 进行32位运算时，与指定Z0~Z7的V0~V7组合，分别成为（V0、Z0），（V1、Z1）…（V7、Z7）。

本章小结 本章主要介绍了PLC的基本原理、FX系列PLC型号命名、PLC的组成。说明了FX系列PLC内部各类软元件资源，如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、辅助继电器等。

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