介绍 介绍 PLCPLC 技术的基本组成、原理与应用，了解技术的基本组成、原理与应用，了解PLCPLC 工作原理与特点的基础上，重点介绍小型 工作原理与特点的基础上，重点介绍小型 PLPL

CC的应用技术。的应用技术。 包括小型 包括小型 PLCPLC 的硬件与系统构成、基本性的硬件与系统构成、基本性能、指令与编程方法、控制系统的硬件与软件的设能、指令与编程方法、控制系统的硬件与软件的设计方法、系统的安装与调试、计方法、系统的安装与调试、 PLCPLC 网络与通讯。网络与通讯。

第二章 可编程序控制器的第二章 可编程序控制器的 组成与工作原理 组成与工作原理

第一节 第一节 PLC PLC 概述概述一、一、 PLC PLC 的由来与定义的由来与定义11 、 、 PLC PLC 的由来的由来 19681968 年通用汽车公司提出年通用汽车公司提出 —— —— 利用计算机的功能和继电器控制系统的简单易懂相结利用计算机的功能和继电器控制系统的简单易懂相结

合。面向控制过程、面向问题的“自然语句”进行编程，使合。面向控制过程、面向问题的“自然语句”进行编程，使得不熟悉计算机的人也能方便地使用。指标：得不熟悉计算机的人也能方便地使用。指标：

11 ）编程简单，可在现场修改程序。）编程简单，可在现场修改程序。 22 ）维护方便，最好是插件式。）维护方便，最好是插件式。 33 ）可靠性高于继电器控制柜。）可靠性高于继电器控制柜。 44 ）体积小于继电器控制柜。）体积小于继电器控制柜。 55 ）可将数据直接送入管理计算机。）可将数据直接送入管理计算机。 66 ）在成本上可与继电器控制柜竞争。）在成本上可与继电器控制柜竞争。 77 ）输入可以是交流 ）输入可以是交流 115V 115V 。。 88 ）在扩展时，原有系统只需作很小变更。）在扩展时，原有系统只需作很小变更。 99 ）输出交流 ）输出交流 115V115V 以上，以上， 2A2A 以上，能直接驱动电磁阀。以上，能直接驱动电磁阀。 1010 ）用户程序存储器容量至少能扩展到 ）用户程序存储器容量至少能扩展到 4Kb4Kb 。。

美国数字设备公司（美国数字设备公司（ DECDEC ）——率先研制出第一台 ）——率先研制出第一台 PLCPLC 表表 2-1 2-1 各代 各代 PLCPLC 的特点与应用范围的特点与应用范围

年 份年 份 结构特点结构特点 功能特点功能特点 编程语言编程语言 应用范围应用范围

早期早期19619699 ～～ 11972972

分立元件或中、小规模分立元件或中、小规模集成电路组成运算器、集成电路组成运算器、控制器与控制器与 I/OI/O 通道等电通道等电子电路，构成一台准计子电路，构成一台准计算机。并采用磁心存储算机。并采用磁心存储器。用户存储容量器。用户存储容量 2K2K 步步以上以上

逻辑、顺序逻辑、顺序控制、定时、控制、定时、计数控制计数控制

梯形图基梯形图基本指令语本指令语句句

作为继电器控作为继电器控制装置的替代制装置的替代产品，控制规产品，控制规模小，价格昂模小，价格昂贵，应用面不贵，应用面不广泛广泛

中期中期19719733 ～～ 11989989

采用大规模集成电路并采用大规模集成电路并有有 88 位或位或 1616 位微处理器位微处理器构成构成 CUPCUP 。采用高密度、。采用高密度、低功耗低功耗 CMOS ROM RACMOS ROM RAMM 存储器，用户存储容存储器，用户存储容量达量达 8K8K 步以上。特殊功步以上。特殊功能能 I/OI/O 模块基本形成系模块基本形成系列产品列产品

增加算术运增加算术运算及数据处算及数据处理与数字通理与数字通信、联网功信、联网功能，并采用能，并采用自诊断、容自诊断、容错技术以提错技术以提高可靠性高可靠性

增加步进增加步进指令、顺指令、顺序功能图序功能图等编程语等编程语言言

适用于大、中适用于大、中规模的开关量规模的开关量与模拟量控制与模拟量控制系统和一般联系统和一般联网、通信监控网、通信监控系统。价格大系统。价格大幅下降，应用幅下降，应用广泛广泛

年 份年 份 结构特点结构特点 功能特点功能特点 编程语言编程语言 应用范围应用范围

现代现代19919900 ～～至今至今

采用超大规模集成采用超大规模集成电路和先进安装技电路和先进安装技术，并采用术，并采用 1616 位或位或3232 位高速大容量微位高速大容量微处理芯片构成处理芯片构成 CUPCUP ，，并采用专用并采用专用 CUPCUP 系系统用户存储用量可统用户存储用量可达达 32K32K 步以上，各步以上，各种智能型种智能型 I/OI/O 功能功能模块不断涌现模块不断涌现

实现高速、大实现高速、大容量信息处理容量信息处理并增加复杂的并增加复杂的数据运算与数数据运算与数据处理功能。据处理功能。具备更强的自具备更强的自诊断和故障处诊断和故障处理能力，可靠理能力，可靠性更高，通信、性更高，通信、联网能力更强联网能力更强

增加高级增加高级编程语言，编程语言，实现编程实现编程手段、编手段、编程语言的程语言的多样化多样化

可构成大型分级可构成大型分级联网控制系统实联网控制系统实现图像动态监控现图像动态监控和模拟网络资源和模拟网络资源共享，实现工厂共享，实现工厂生产管理自动化，生产管理自动化，性价比大幅提高，性价比大幅提高，应用遍及工业控应用遍及工业控制各种领域并能制各种领域并能满足各种特殊控满足各种特殊控制的需要制的需要

输入电路 输出电路继电器控制电路

生 产 现 场

继电器控制系统结构框图

输入电路 输出电路可编程序控制器

生 产 现 场

集中型 PLC 控制系统结构框图

22 、 、 PLC PLC 的定义的定义国际电工委员会国际电工委员会 IECIEC对对 PLCPLC下的定义下的定义 （（ 19871987 年年 22月）月） 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系可编程序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，它采用可编统，专为在工业环境下应用而设计，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、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命令，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式，模拟式的输入和输出，控制各种并通过数字式，模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的设备，都应按易于与工业控制系统联成一个关的设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。整体，易于扩充功能的原则而设计。

二、二、 PLC PLC 的特点（的特点（ 77 点）点） 11 、可靠性高，抗干扰能力强、可靠性高，抗干扰能力强 11 ）采用循环扫描，集中采样，集中输出）采用循环扫描，集中采样，集中输出 22 ）硬件设计采用模块式结构，采取屏蔽、）硬件设计采用模块式结构，采取屏蔽、 滤波、隔离、联锁等抗干扰技术，增加滤波、隔离、联锁等抗干扰技术，增加 输出联锁、环境检测与故障诊断电路输出联锁、环境检测与故障诊断电路 33 ）软件设计中设置实时监控、自诊断、信）软件设计中设置实时监控、自诊断、信 息保护、恢复等程序与硬件电路配合实息保护、恢复等程序与硬件电路配合实 现各种故障诊断、处理、报警显示及保现各种故障诊断、处理、报警显示及保 护功能护功能

能在下列条件下可靠工作：能在下列条件下可靠工作：

电源电压： 电源电压： AC 220V ±15AC 220V ±15％％抗振强度： 抗振强度： 1010 ～～ 55Hz 0.5mm 355Hz 0.5mm 3轴方向各轴方向各 2h2h抗冲击强度：抗冲击强度： 10g 310g 3轴方向各轴方向各 33次次抗干扰强度：抗干扰强度： 1000V1000Vpp__pp、脉宽、脉宽 1μs1μs，， 3030 ～～ 100Hz100Hz噪声噪声

工作温度： 工作温度： 00 ～～ 55℃55℃存放温度： －存放温度： － 2020 ～＋～＋ 70 ℃70 ℃湿度： 湿度： 3030％～％～ 9090％（不结雾）％（不结雾）耐压： 耐压： AC1500V 1minAC1500V 1min（各端子与地端之间）（各端子与地端之间）

22 、编程简单，易于掌握、编程简单，易于掌握 梯形图编程与继电器逻辑电路图类似梯形图编程与继电器逻辑电路图类似 直观、清晰、修改方便、易掌握直观、清晰、修改方便、易掌握33 、组合灵活使用方便、组合灵活使用方便 采用标准化模块结构采用标准化模块结构 控制系统接线简单，工作量小，使用、维控制系统接线简单，工作量小，使用、维

护方便护方便

44 、功能强，通用性好、功能强，通用性好 具备很强的信息处理能力、输出控制能力具备很强的信息处理能力、输出控制能力 具有智能 具有智能 I/OI/O 功能模块：温度、位置高功能模块：温度、位置高速计数、高速模拟量转换、远程 速计数、高速模拟量转换、远程 I/OI/O 、通、通信等模块信等模块 具有逻辑运算、定时、计数、步进等功能具有逻辑运算、定时、计数、步进等功能 可完成 可完成 A/DA/D 、、 D/AD/A 转换、数字运算、数据转换、数字运算、数据处理、通信联网、生产过程监控处理、通信联网、生产过程监控 可开关量、模拟量、单台、生产线、机群控可开关量、模拟量、单台、生产线、机群控

制制可现场、远距离、简单系统、复杂系统控制可现场、远距离、简单系统、复杂系统控制

55 、开发周期短，成功率高、开发周期短，成功率高 只要正确、合理选用各种模块组成系统，只要正确、合理选用各种模块组成系统，

采用软件控制采用软件控制66 、体积小、重量轻、功耗低、体积小、重量轻、功耗低 供编程使用的软继电器供编程使用的软继电器（千个）（千个） 状态器状态器（千个）（千个） 定时器定时器（几百个）（几百个） 计数器计数器（几百个）（几百个） 数据寄存器数据寄存器（几千个）（几千个）

77 、安装简单，维修方便、安装简单，维修方便 采用模块结构采用模块结构 安装时只需将相应安装时只需将相应 I/OI/O 端口相连接即可端口相连接即可

构成构成 PLCPLC 控制系统控制系统 运行故障指示（灯），可方便用户了解运行故障指示（灯），可方便用户了解

运行情况和故障诊断运行情况和故障诊断

X5 X1 Y0X5 X1 Y0

Y0Y0

SB1 SB2 KMSB1 SB2 KM

KM

SB1SB1

SB2SB2

KM

X5 Y0

X1 PLC

COM COM ～FU

FR

输出供电电源

X0 X1 Y0X0 X1 Y0

Y0Y0

SB1 SB2 KMSB1 SB2 KM

继电器线路图与梯形图继电器线路图与梯形图

KM

≥1SB1 (X0)SB1 (X0)

KM (Y0)KM (Y0)

SB2(X1)SB2(X1)Y0Y0

SB1SB1

SB2SB2

PLCPLC 的的 I/OI/O 端口接线端口接线

KM

X0 Y0

X1 PLC

COM COM ～FU

FR

输出供电电源

SB1SB1

SB2SB2

KM

X0 Y0

X1 PLC

COM COM ～FU

FR

输出供电电源X0X0

X0 X0 常开接通常开接通 常闭断开常闭断开

X0 X1 Y0X0 X1 Y0

Y0Y0

SB1 SB2 KMSB1 SB2 KM

KM

X0 X1 Y0X0 X1 Y0

Y0Y0

SB1 SB2 KMSB1 SB2 KM

KM

X0 X1 Y0X0 X1 Y0

Y0Y0

SB1 SB2 KMSB1 SB2 KM

KM

SB1SB1

SB2SB2

KM

X0 Y0

X1 PLC

COM COM ～FU

FR

输出供电电源X1X1

X1 X1 常开接通常开接通 常闭断开常闭断开

X0 X1 Y0X0 X1 Y0

Y0Y0

SB1 SB2 KMSB1 SB2 KM

KM

X0 X1 Y0X0 X1 Y0

Y0Y0

SB1 SB2 KMSB1 SB2 KM

KM

X0 X1 Y0X0 X1 Y0

Y0Y0

SB1 SB2 KMSB1 SB2 KM

KM

三、三、 PLC PLC 产品分类产品分类11 、按结构型式分类、按结构型式分类 11 ）整体式 ）整体式 PLCPLC （单元式、箱体式）（单元式、箱体式） 将电源、将电源、 CPUCPU 、存储器、、存储器、 I/OI/O 装在一起装在一起 特点：特点：结构紧凑、体积小、价格低、结构紧凑、体积小、价格低、 22 ）模块式 ）模块式 PLCPLC （积木式）（积木式） 各个部分按功能做成独立模块各个部分按功能做成独立模块 电源模块、电源模块、 CPUCPU 模块、模块、 I/OI/O 模块等模块等 特点：特点：配置灵活、装配维护方便配置灵活、装配维护方便

22 、按、按 I/OI/O 点数和存储器容量分类点数和存储器容量分类 11 ）小型 ）小型 PLCPLC I/OI/O 点数 点数 <<256256 点，存储器 点，存储器 2kB2kB步步 应用：应用：逻辑控制、定时、计数、顺序控制逻辑控制、定时、计数、顺序控制 22 ）中型 ）中型 PLCPLC I/OI/O 点数在点数在 256256 ～～ 20482048 点，存储器点，存储器 22 ～～ 8kB8kB

步步 具有：具有：逻辑运算、算术运算、数据传逻辑运算、算术运算、数据传送、中断、数据通信、模拟量处理等功能 送、中断、数据通信、模拟量处理等功能 应用：应用：开关量、数字量、模拟量混合控制开关量、数字量、模拟量混合控制的较复杂系统的较复杂系统

22 ）大型 ）大型 PLCPLC I/OI/O 点数在 点数在 >>20482048 点，存储器 点，存储器 >>8kB8kB 步步 具有：具有：数据运算、模拟调节、联网通信、数据运算、模拟调节、联网通信、监视记录、打印等功能监视记录、打印等功能 应用：应用：大规模控制、自动化网络控制大规模控制、自动化网络控制33 、按功能划分、按功能划分 11 ）低档机）低档机 22 ）中档机）中档机 33 ）高档机）高档机

四、四、 PLC PLC 的应用与发展的应用与发展11 、 、 PLC PLC 的应用范围的应用范围 11 ）用于开关量逻辑控制）用于开关量逻辑控制 应用：应用：组合机床、电机控制中心、自动化生产线组合机床、电机控制中心、自动化生产线 22 ）用于闭环过程控制）用于闭环过程控制 带有 带有 PIDPID 调整功能调整功能 应用：应用：锅炉、冷冻、反应堆、水处理、酿酒、锅炉、冷冻、反应堆、水处理、酿酒、闭环位置控制和速度控制闭环位置控制和速度控制 33 ）） PLC PLC 配合数字控制配合数字控制 应用：应用：数字控制（数字控制（ NCNC ）及计算机数控（）及计算机数控（ CNCCNC ））组成一体组成一体

44 ）用于工业机器人控制）用于工业机器人控制 55 ）用于组成多级控制系统）用于组成多级控制系统 应用：应用：工厂自动化网络（工厂自动化网络（ FAFA ）系统实现分）系统实现分层控制层控制

22 、、 PLC PLC 的发展方向的发展方向（（ 11 ）在功能和技术指标方面发展）在功能和技术指标方面发展 11 ）高速、大容量方向发展）高速、大容量方向发展 扫描速度 扫描速度 > > 0.1μs/0.1μs/ 步步，存储器容量几十兆，存储器容量几十兆

字节字节 22 ）加强联网和通信能力）加强联网和通信能力 PLC PLC 与 与 PLCPLC 、、 PLCPLC 与 计算机与 计算机

33 ）智能 ）智能 I/O I/O 功能模块功能模块 提高系统速度提高系统速度 44 ）增强外部故障的检测与处理能力）增强外部故障的检测与处理能力 故障故障 CPUCPU占占 55％，％， I/OI/O 通道占通道占 1515％，％，传传感感

器占器占 4545％，％，执行器件占执行器件占 3030％，％，线路占线路占 55％％ 55 ）编程语言的多样化）编程语言的多样化 梯形图、步进顺序语句、流程图语言、梯形图、步进顺序语句、流程图语言、 汇编、汇编、 BASICBASIC 、、 CC 等语言等语言 66 ）软）软 PLCPLC 技术技术

（（ 22 ）在经济指标与产品类型方面发展）在经济指标与产品类型方面发展 11 ）研制大型 ）研制大型 PLCPLC 系统庞大、技术完善、功能强、价格昂贵系统庞大、技术完善、功能强、价格昂贵 22 ）大力发展简易、经济的超小微型）大力发展简易、经济的超小微型 品种规格多、应用面广、价格便宜品种规格多、应用面广、价格便宜 33 ）提高功能价格比）提高功能价格比

第二节 第二节 PLC PLC 的基本组成的基本组成 —— ——PLC PLC 是一种为工业控制而设计的专是一种为工业控制而设计的专 用计算机用计算机一、 一、 PLC PLC 主机的硬件组成与各部分作用主机的硬件组成与各部分作用 （图（图 22--1 1 是 是 PLC PLC 的基本组成的简化图）的基本组成的简化图） 组成——组成——主机（基本单元）＋主机（基本单元）＋ I/OI/O 扩展模扩展模 块＋外部设备＋端口块＋外部设备＋端口

主机（ M ） 总线

I/O扩展接口

微处理器（ CPU ）

运算器

控制器

输入单元

输出单元

用户输入设备

用户输出设备

存储器

EPROM（系统程序）

RAM（用户程序）

电 源

I/O扩展几E

外设I/O接口

编程器

磁带机打印机写入器

图形上位机

外部设备

图 2-1 PLC 的硬件结构简化框图

11 、中央处理单元（、中央处理单元（ CPUCPU ））（（ 11 ）） CPU——CPU—— 是运算与控制中心是运算与控制中心 11 ）接收用户程序、数据等信息）接收用户程序、数据等信息 22 ）自诊断电源、内部电路、编程中的语法错误）自诊断电源、内部电路、编程中的语法错误 33 ）运行时，从存储器中逐条读取用户程序——）运行时，从存储器中逐条读取用户程序—— 解释——产生控制信号——控制电路——完解释——产生控制信号——控制电路——完 成用户程序中规定的逻辑运算、算术运算成用户程序中规定的逻辑运算、算术运算 根据运算结果——更新标志位数据寄存器、根据运算结果——更新标志位数据寄存器、 输出寄存器内容——由输出寄存器的位状态输出寄存器内容——由输出寄存器的位状态 或寄存器的有关内容——实现输出控制或寄存器的有关内容——实现输出控制

CPU CPU 的性能——决定 的性能——决定 PLC PLC 的功能档次的功能档次PLC PLC 中常用的 中常用的 CPU CPU 有有 33种：种： 11 ）单片机芯片）单片机芯片———— 80318031 、、 80968096 22 ）通用微处理器）通用微处理器———— 80808080 、、 80868086 、、 8080

386386 33 ）双极型位片式微处理芯片）双极型位片式微处理芯片———— AMD-29xAMD-29xxx

22 、存储器、存储器 （（ 11 ）存储器作用）存储器作用11 ）系统程序存储器（固化在 ）系统程序存储器（固化在 EPROMEPROM 区）区） —— —— 存程序，只读存程序，只读22 ）应用软件存储器（又称为系统 ）应用软件存储器（又称为系统 RAM RAM 区）区）由由 33部分组成：部分组成：11 ） ） I/OI/O映像区（开关量映像区（开关量 I/OI/O 、模拟量、模拟量 I/OI/O ）；）；22 ） 编程软件存储区；） 编程软件存储区；33 ） 用户与数据存储区。） 用户与数据存储区。

（（ 22 ）存储器类型）存储器类型11 ） ） EPROMEPROM —— —— 系统程序及需永久保存的用户程序系统程序及需永久保存的用户程序22 ） ） RAMRAM ———— 存放用户程序或数据存放用户程序或数据33 ） ） EEPROMEEPROM —— —— 兼有兼有 11 ）、）、 22 ）优点。）优点。

33 、输入、输出单元 （、输入、输出单元 （ I/O I/O 单元）单元） 输入——进入 输入——进入 PLCPLC 输出——控制外部设备输出——控制外部设备 作用——电平变换、速度匹配、驱动 作用——电平变换、速度匹配、驱动 功率放大、信号隔离等功率放大、信号隔离等

17 16 15 14 ~10 07~04 03 02 01 00

44 、电源单元 、电源单元 交流——电压波动＋交流——电压波动＋ 1010％～－％～－ 1515％％ 直流——直流—— DC12VDC12V 、、 DC24VDC24V 作用——工作、内部、外部供电作用——工作、内部、外部供电

二、二、 PLCPLC 控制系统的组成控制系统的组成 11 、、 I/OI/O 扩展模块和扩展单元扩展模块和扩展单元 I/OI/O 扩展——为增加输入输出口模块扩展——为增加输入输出口模块表表 2-2 2-2 基本单元型号规格基本单元型号规格表表 2-3 2-3 扩展单元型号规格扩展单元型号规格表表 2-4 2-4 基本模块型号规格基本模块型号规格

表表 2-2 2-2 基本单元型号规格基本单元型号规格

型号型号 输入点数输入点数 输出点数输出点数 扩展模块扩展模块最大最大 I/OI/O 点点数数

继电器输出继电器输出 晶体管输出晶体管输出

FX2-FX2-16MR16MR

FX2-FX2-24MR24MR

FX2-FX2-32MR32MR

FX2-FX2-48MR48MR

FX2-FX2-64MR64MR

FX2-FX2-80MR80MR

FX2-FX2-128MR128MR

FX2-FX2-16MT16MT

FX2-FX2-24MT24MT

FX2-FX2-32MT32MT

FX2-FX2-48MT48MT

FX2-FX2-64MT64MT

FX2-FX2-80MT80MT

FX2-FX2-128MT128MT

88

1212

1616

2424

3232

4040

6464

88

1212

1616

2424

3232

4040

6464

1616

1616

1616

3232

3232

3232

表表 2-3 2-3 扩展单元型号规格扩展单元型号规格

型号型号 输入点数输入点数（（ DC24DC24VV ））

输出点数输出点数 扩展模块最大扩展模块最大 I/OI/O 点点数数

FX-FX-32ER32ER

FX-FX-48ER48ER

FX-FX-48ET48ET

1616

2424

2424

1616 （（继电器））

2424 （（继电器））

2424 （（晶体管））

1616

3232

3232

表表 2-4 2-4 扩展模块型号规格扩展模块型号规格

型号型号 输入点数（输入点数（ DC24VDC24V ）） 输出点数输出点数FX-8EXFX-8EX

FX-FX-16EX16EX

FX-FX-8EYR8EYR

FX-8EYTFX-8EYT

FX-8EYSFX-8EYS

FX-FX-16EYR16EYR

FX-FX-16EYT16EYT

FX-FX-16EYS16EYS

FX-8ERFX-8ER

881616－－－－－－－－－－－－44

－－ －－ 8 8 （（继电器））

8 8 （（晶体管））8 8 （（晶闸管））

1616 （（继电器））1616 （（晶体管））1616 （（晶闸管））4 4 （（继电器））

22 、、 I/OI/O 特殊功能模块特殊功能模块 应用——模拟量输入应用——模拟量输入 // 输出、数字通信、输出、数字通信、 联网。联网。 详细见第四章详细见第四章

33 、编程器及其他外围设备、编程器及其他外围设备 见图见图 2-12-1所示所示

三、三、 PLC PLC 的编程软器件的编程软器件 继电器逻辑器件——硬件电路器件继电器逻辑器件——硬件电路器件 PLC PLC 逻辑器件 ——软件编程器件逻辑器件 ——软件编程器件 软件编程器件 ——有输入继电器、输出软件编程器件 ——有输入继电器、输出 继电器、定时器、继电器、定时器、 计数器计数器 每个器件——编号（按区）每个器件——编号（按区） 编程器件——名称、用途、数量、编号、编程器件——名称、用途、数量、编号、 使用方法使用方法

1 、输入继电器 X0 ～ X177 （八进制） 作用——专门用于接收和存储（记忆，对输入映 像寄存器的某一位）外部开关量信号 （ FX2 系列用 8 位编码，地址为 X0 ～ X12

7 ） 数量——无数对常开、常闭触点编程 输入继电器线圈——与 PLC 输入端子相对应 特点——状态只能由外部信号驱动，无法用程 序驱动 ——触点只能用于内部编程，无法驱动外 部负载 响应时间—— 10ms 图 2-2 输入、输出继电器等效电路图

COM

X0

COM

Y0 X0

Y0

X0常开触点

X0常闭触点

Y0 常 开 触点

Y0常闭触点

输入信号

输入端子

~

输出端子

负载

外部电源输入继电器 输出继电器程序例

X0 X1

Y0

图 2-2 FX2 型输入、输出继电器等效电路图

PLC

22 、输出继电器 、输出继电器 Y0Y0 ～～ Y177Y177 （八进制）（八进制） 作用——只能提供一副触点驱动外部负载作用——只能提供一副触点驱动外部负载 （（ FX2FX2 系列用系列用 88 位编码，地址为位编码，地址为 Y0Y0 ～～ Y12Y12

77 ）） 数量——无数对常开、常闭触点编程数量——无数对常开、常闭触点编程 输出继电器外部触点或输出管——与 输出继电器外部触点或输出管——与 PLCPLC 输出输出 端子相对应端子相对应 特点——状态只能由特点——状态只能由程序程序驱动驱动，，无法用无法用外部信外部信 号号驱动（改变状态）驱动（改变状态） 响应时间—— 响应时间—— 10ms10ms 图图 2-2 2-2 输入、输出继电器等效电路图输入、输出继电器等效电路图

33 、辅助继电器 、辅助继电器 M0M0 ～～ M1023M1023 ，， M8000M8000 ～～ M8255(M8255(十十进制进制 ))

作用——相当中间继电器，用于状态暂存、移作用——相当中间继电器，用于状态暂存、移 位、辅助运算、特殊功能位、辅助运算、特殊功能 数量——无数对常开、常闭触点编程数量——无数对常开、常闭触点编程 辅助继电器线圈——由程序驱动辅助继电器线圈——由程序驱动 一般三类： （一般三类： （ FX2FX2共共 12801280 点点）） （（ 11 ）通用型（）通用型（ FX2FX2 用十进制编码，为用十进制编码，为 M0M0 ～～ M499M499 ）） （（ 22 ）掉电保持型（）掉电保持型（ FX2FX2 用十进制，为用十进制，为 M500M500 ～～ M102M102

33 ）） （（ 33 ）特殊用途）特殊用途 (( M8000M8000 ～～ M8255 M8255 共 共 256256 点点 )) 11 ）线圈由 ）线圈由 PLC PLC 系统程序自驱动系统程序自驱动 —— —— 用户只能用其触点用户只能用其触点 常用如下：常用如下：

M8000 M8000 —— —— PLCPLC 一旦运行（一旦运行（ RUNRUN）即为“）即为“ 11”” ，， 用于运行显示。用于运行显示。M8002M8002 —— —— PLCPLC 运行的第一个周期产生一个脉冲运行的第一个周期产生一个脉冲 —— —— 脉冲宽度为一个周期，用于初始化。脉冲宽度为一个周期，用于初始化。M8011M8011 ～～ 1414 —— —— 产生产生 10ms10ms、、 100ms100ms、、 1s1s、、 11minmin

脉冲时钟。脉冲时钟。M8005M8005 —— —— 理电池电压低于一定值时动作，理电池电压低于一定值时动作， —— —— 其触点点燃 其触点点燃 PLCPLC 面板指示灯。面板指示灯。 22 ）由用户程序驱动的辅助继电器）由用户程序驱动的辅助继电器M8033M8033 “ “ 通电”—— 通电”—— PLCPLC 停止运行使输出保持。停止运行使输出保持。M8034 M8034 ““ 通电”—— 使输出全部禁止。通电”—— 使输出全部禁止。

44 、状态器 、状态器 S0S0 ～～ S999S999 （十进制） （十进制） （可作为辅助继电器使用）（可作为辅助继电器使用） 作用——构成状态转移图，用于步进顺序控制，作用——构成状态转移图，用于步进顺序控制， 当不用当不用 SFCSFC 编程时，可作普通编程时，可作普通 MM使用。使用。 数量——无数对常开、常闭触点编程。数量——无数对常开、常闭触点编程。五种状态软器件：五种状态软器件： （（ 11 ）初始状态器 ）初始状态器 S0S0 ～～ S9S9 —— —— 共共 1010 点点 （（ 22 ）回零状态器 ）回零状态器 S10S10 ～～ S19S19 —— —— 共共 1010 点点 （（ 33 ）通用状态器 ）通用状态器 S20S20 ～～ S499S499 —— —— 共共 480480 点点 （（ 44 ）保持状态器 ）保持状态器 S500S500 ～～ S899S899—— —— 共共 400400 点点 （（ 55 ）故障诊断和报警状态器 ）故障诊断和报警状态器 S900S900 ～～ S999S999 —— ——共共 100100 点点

5 、常数 K/H K —— 十进制数，如： 345——K345 H —— 十六进制数，如： 345——H1596 、定时器 T0 ～ T255 （十进制）共 256 点 作用——相当通电延时型时间继电器用于定时控制 数量—— T0 ～ T255共 256 点 动作——设定计时时间到，常开闭合、常闭打开 1 ）普通型定时器（非积算式） 100ms 定时器， T0 ～ T199 （ 200 点） 设定 0.1 ～ 3276.7s 10ms 定时器， T200 ～ T245 （ 46 点） 设定 0.01 ～ 327.67s 原理——图 2－ 3 a、 b

2 ）保持型定时器（积算式） 1ms 保持型定时器（积算） T246 ～ T249 （ 4 点）设定 0.001 ～ 32.767s（中断动

作） 100ms 定时器， T250 ～ T255 （ 6 点） 设定 0.1 ～ 3276.7s（中断动作） 原理——图 2－ 4 a、 b原理—— X1 ＋—— T250 ＋——对 100ms计数 ＝ K345 时—— T250 动作——触点接通

1

X0~

10ms 时钟脉冲

图 2-3 普通型定时器的工作原理与动作时序

&

复位输入

计数器

设定值 KT200

X0T200

K123 ↓设定值

X0T200

K123

T200 Y0

X0设定值

T200当前值

Y0

1.23s

计数数据输入

比较器

输出触点

1

输出触点

X1~

100ms 时钟脉冲

图 2-4 保持型定时器的工作原理与动作时序

&

复位输入

计数器

设定值 KT250

X1T250

K345

X1T250

K345

T250 Y1

X1

设定值T250 累加值当前值

Y1

X2

t1 t2

X2

计数数据输入

比较器

X2

RST T250

RST T250

X2

t1 ＋ t2 ＝34.5s

77 、计数器 、计数器 CC （（ CC00 ～～ CC255255共共 256256 点）点）（（ 11 ）内部信号计数用计数器）内部信号计数用计数器 原理——执行扫描时——对内部器件原理——执行扫描时——对内部器件 （（ XX、、 YY、、 MM、、 SS、、 TT、、 CC ）的信号）的信号 （通（通 //断）进行计数断）进行计数 注意注意——计数时间 ——计数时间 > > 扫描时间扫描时间 11 ）） 1616 位单向位单向加加计数器计数器 ① ①通用型通用型 1616 位位加加法计数，法计数， CC00 ～～ CC9999共共 100100

点点 ② ②掉电保持型掉电保持型 1616 位位加加法计数，法计数， CC100100 ～～ CC199199共共 100100 点点

注意——两种计数器设定值在 注意——两种计数器设定值在 K1K1 ～～ K32767K32767 范围内， 范围内， K0K0 与与 K1K1含义相同，即在第 含义相同，即在第 一次计数时，其输出触点动作。一次计数时，其输出触点动作。 图图 22－－ 55 表示加计数器的动作过程：表示加计数器的动作过程：

输入——输入—— X11X11 接通一次——计数器＋接通一次——计数器＋ 11———— 到设定值——输出触点动作到设定值——输出触点动作＋＋。。 复位——复位—— X10X10 接通——执行 接通——执行 RST RST 指令——指令—— 计数器复位——当前值＝计数器复位——当前值＝ 0 0 ———— 输出触点断开输出触点断开－－。。

C0当前数据

图 2-5 加计数器动作过程图

X10

C0 K10

C0 Y0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

X11

RST C0

0

X10

X11

Y0

13

45

67

89

10

2

图图 2-62-6 表示表示加加 //减减计数器的动作过程计数器的动作过程 方向设定——方向设定—— X12X12 复位信号——复位信号—— X13X13 输入信号——输入信号—— X14X14 若计数器从 若计数器从 ＋＋ 2147483647 2147483647 再进行加计数再进行加计数 —— ——当前值就变成 当前值就变成 －－ 21474836482147483648 同样——从 同样——从 －－ 21474836482147483648再减再减 —— ——当前值就变成 当前值就变成 ＋＋ 2147483647 2147483647 。。 —— ——称为循环计数称为循环计数注意：注意： 3232 位计数器位计数器 —— —— 可当做可当做 3232 位数据寄存器使用，位数据寄存器使用， ————但不能用于但不能用于 1616 位指令中的操作元件。位指令中的操作元件。

C200当前数据

图 2-6 加 /减计数器工作过程

X13

C200K －3C200

Y1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

X14RST C200

0

X13

X14

Y1

12

32

10

－1

M8200X12

X12

－2－3－4－5

－1

－2

－3

－4

0

若输出已经接通

加 减 加

从－ 3再往下 减，则输出断开。由－ 4 再加到－ 3 ，则输出接通。

（（ 22 ）高速计数器）高速计数器 输入点——输入点—— X0X0 ～～ X5X5 、、 CC235235 ～～ CC255255共共 2121

点点 类型：类型： 11 ）） 11 相相无无起动起动 //复位端子 复位端子 CC235235 ～～ CC240 240 。。 22 ）） 11 相相带带起动起动 //复位端子 复位端子 CC241241 ～～ CC245 245 。。 33 ）） 11 相相双向双向输入 输入 CC246246 ～～ CC250 250 。。 44 ）） 22 相输入 （相输入 （ A-BA-B型） 型） CC251251 ～～ CC255 255 。。注意：最高计数受 注意：最高计数受 2 2 个因素限制个因素限制 ①—— ①—— 输入响应速度；输入响应速度； ②—— ②——全部高速计数器的处理速度。全部高速计数器的处理速度。 有关有关 TT、、 CC 组成工作过程及其应用在第五节组成工作过程及其应用在第五节

中进一步介绍。中进一步介绍。

注意：注意：

88 、数据寄存器 、数据寄存器 DD （（ DD00 ～～ DD29992999 、、 DD80008000 ～～ DD82558255共共 32563256

点）点）（（ 11 ）通用型数据寄存器 ）通用型数据寄存器 DD00 ～～ DD199199 当由当由 RUNRUN————STOPSTOP 时——全部为“时——全部为“ 00”” ，， 其中 其中 M8033M8033 ((置“置“ 11”” ）。）。（（ 22 ）掉电保持型数据寄存器 ）掉电保持型数据寄存器 DD200200 ～～ DD999999 当由当由 RUNRUN————STOPSTOP 时——全部“时——全部“保持保持”。”。

（（ 33 ）文件寄存器 ）文件寄存器 DD10001000 ～～ DD29992999 占用用户占用用户 RAMRAM 存储器内的某一存储区间。存储器内的某一存储区间。用以存放用户专用数据以生成用户数据区。用以存放用户专用数据以生成用户数据区。 例如存放采集数据、统计计算数据、多组例如存放采集数据、统计计算数据、多组控制数据（如多种原种配方）等。以控制数据（如多种原种配方）等。以 500500 点为点为一组，可用编程器进行数据的设置或修改，也一组，可用编程器进行数据的设置或修改，也可用编程软件进行读、写操作。在可用编程软件进行读、写操作。在 PLCPLC 运行运行中，不能改写其内容，但可用中，不能改写其内容，但可用 BMOVBMOV 指令将其指令将其内容送到指定的普通数据寄存器中。内容送到指定的普通数据寄存器中。

（（ 44 ）特殊用途数据寄存器 ）特殊用途数据寄存器 DD80008000 ～～ DD82558255 有特定含义——在有特定含义——在 PLCPLC 运行中有专门用途运行中有专门用途与特殊用途辅助继电器类似，可分为以下两型：与特殊用途辅助继电器类似，可分为以下两型： 11 ））一类的内容是由系统程序写入，用户只能视一类的内容是由系统程序写入，用户只能视作源操作数使用，只能读取而不能改写。作源操作数使用，只能读取而不能改写。 如如 D8061D8061 ～～ D8067D8067 在在 PLCPLC 运行中用于存放出错运行中用于存放出错代码供用户读取，以了解代码供用户读取，以了解 PLC PLC 的故障原因。的故障原因。 22 ））另一类的内容是由用户程序写入。在编制用另一类的内容是由用户程序写入。在编制用户程序时，用户不得将它视作源操作数使用，只能视户程序时，用户不得将它视作源操作数使用，只能视作目的操作数使用，作目的操作数使用， 如如 D8039D8039内数据表示恒定扫描周期长短，该值内数据表示恒定扫描周期长短，该值是由用户程序写入（利用是由用户程序写入（利用 MOVMOV 指令），当指令），当 M8039M8039状状态位“态位“ 1”1” 时时 PLCPLC就自动将数据作为恒定扫描周期来就自动将数据作为恒定扫描周期来扫扫

描用户程序。描用户程序。

99 、变址寄存器 、变址寄存器 V/Z V/Z 用于改变器件的地址编号，用于改变器件的地址编号， VV//ZZ 都是 都是 16 16 位数据寄存器，可读写，进位数据寄存器，可读写，进行 行 3232 位操作时， 位操作时， VV 在前在前 ZZ 在后。在后。 （ （ VV 、、 ZZ 是给定的可变化数值）是给定的可变化数值） 如图如图 22－－ 7 7 变址方式数据传送变址方式数据传送

X10若 V＝ 8 ， Z＝ 14则 5＋ 8＝ 13 ， 10＋ 14＝ 24传送执行 D13→D24

MOV D5V D10Z

图 2-7 变址寻址方式数据传送

1010 、指针 、指针 P/I P/I 有 有 2 2 种类型种类型 11 ）分支指令用指针 ）分支指令用指针 PP00 ～～ PP6363 作用作用——作标号，指定跳转指令 ——作标号，指定跳转指令 JCJC 或子或子 程序调用指令 程序调用指令 CALLCALL 的跳转目的跳转目 标，占用空间。标，占用空间。 22 ）中断用指针 ）中断用指针 I0I0□□□□ ～～ I8I8□□□□———— 共 共 99 点 点 格式如下：格式如下：

例如， I001 为输入 X0从 OFF→ON 变化时，执行由该指针作

为标号后面的中断程序， 并根据 IRET 指令返回。

I 外部输入信号中断

0 ：下降沿中断1 ：上升沿中断

输入号（ 0 ～ 5 ）每个输入只能用 1 次

0 I 内部定时器中断

10 ～ 99ms

定时器中断号（6 ～ 8 ）每个定时器只能用 1 次

例如， I610即为每隔 10ms就执行 标号为 I610后面的中断程序，

并根据 IRET 指令返回。

图 2-8 中断服务子程序指针标号的应用

图 2-8 中断服务子程序指针标号的应用

软器件软器件——存储器中某一单元——存储器中某一单元 状态量状态量——存储单元的某一位状态（——存储单元的某一位状态（ 00 、、 11 ）） 数据量数据量——由位组合的——由位组合的 1616 位位 3232 位数据寄存器位数据寄存器（（数值、地址或指令数值、地址或指令）） 图图 2-92-9 FX2FX2 系列的存储器分配系列的存储器分配 表表 2-52-5 表示电源（表示电源（ OFFOFF//ONON） ） 表表 2-62-6 PLCPLC （（ RUNRUN//STOPSTOP ）状态对存储器的）状态对存储器的 影响和所有元器件的编号分布。影响和所有元器件的编号分布。

图 2-9 FX2 系列PLC 存储器分配

D0 ～ D199

D200 ～ D511 （ B/U ）D800 ～ D8255

K

H

P

I

N

参数 程序

文件寄存器

注释

D1000 ～D2999

CPU 系统软件

程序存储器RAMEPROMEEPROMA

B/U

数据寄存器

数据存储器RAM

CAB

V

Z

变址寄存器

BB

T0 ～ T199 （ B/U ） T200 ～ T245

定时器当前值

CC

T0 ～ T199 （ B/U ） T200 ～ T245

积算型定时器当前值

AA

C0 ～ C99

C100 ～ C199 （ B/U ）C200 ～ C219

CACAA

C200 ～ C234 （ B/U ）C235 ～ C255 （ B/U ）

计数器当前值

X0X0 ～～ X177X177

Y0Y0 ～～ Y177Y177

M0M0 ～～ M499M499

M500M500 ～～M1024B/UM1024B/U

M8000M8000 ～～ M8255M8255

S0S0 ～～ S9S9

S10S10 ～～ S499S499

S500S500 ～～ S899 S899 B/UB/U

S900S900 ～～ S999 S999 B/UB/UT0T0 ～～ T199T199

T200T200 ～～ T245T245

C0C0 ～～ C99C99

C100C100 ～～ C199 C199 B/UB/U

C200C200 ～～ C219C219

C220C220 ～～ C234 C234 B/UB/U

C235C235 ～～ C255 C255 B/UB/U

T246T246 ～～ T249 B/UT249 B/U

T250T250 ～～ T255 B/UT255 B/U

定时器触点 计数器线圈

触点映像

定时器触点 计数器线圈 复位线圈

计数器触点 计数器线圈 复位线圈

位存储器 RAM

CCCABCCAA

AA

AA

CACAA

输入触点输出

辅助触点

状态

报警器

100ms10ms

1ms 积算 100ms 积算

16 bit U

32 bit U

高速 U/D

B/U 理电池保持U 加计数

U/D 加、减双向计数

存储器类型存储器类型 电源电源OFFOFF

电源电源OFF→ONOFF→ON

STOP→RUSTOP→RUNN

RUN→STORUN→STOPP

AA 有电池后备的有电池后备的存储器存储器

不变不变

BB特殊辅助继电特殊辅助继电器，特殊数据寄器，特殊数据寄存器，变址寄存存器，变址寄存器器

清清““ 00””

置初始化置初始化值值

不变不变

CC其它无电池后其它无电池后备的存储器备的存储器

清“清“ 0”0” 不变不变 清“清“ 0”0”

M8033M8033 接通时不变接通时不变

表 2-5 电源 ON/OFF及 PLC RUN/STOP对各存储区的影响

表 2-6 FX2 系列 PLC 元件编号一览表

型号型号 FX2FX2－－ 1616M8M8 点点

FX2FX2－－ 2424M12M12 点点

FX2FX2－－ 3232M16M16 点点

FX2FX2－－ 4848M24M24 点点

FX2FX2－－ 6464M32M32 点点

FX2FX2－－ 8080M40M40 点点

带扩展带扩展 121288 点点

输入输入 XX X0X0 ～～ X7X7 X0X0 ～～X13X13

X0X0 ～～X17X17

X0X0 ～～X27X27

X0X0 ～～X37X37

X0X0 ～～X47X47

X0X0 ～～X177X177

输入输出合输入输出合计计 256256 点点

输出输出 YY Y0Y0 ～～ Y7Y7 Y0Y0 ～～ Y13Y13 Y0Y0 ～～ Y17Y17 Y0Y0 ～～Y27Y27

Y0Y0 ～～ Y37Y37 Y0Y0 ～～ Y47Y47 Y0Y0 ～～Y177Y177

辅助辅助 MM M0M0 ～～ M499M499 通用通用 M500M500 ～～ M1023M1023 （（ B/UB/U ）通信用）通信用主主→→从从 M800M800 ～～ M899 M900M899 M900 ～～ M99M9999

M8000M8000 ～～ M8255M8255 特殊用特殊用

状态状态 SS S0S0 ～～ S499S499 通用 初始通用 初始 S0S0 ～～ S9S9返回原点返回原点 S10S10 ～～ S19S19

S500S500 ～～ S899S899 （（ B/UB/U ））保持用保持用

S900S900 ～～ S999S999 （（ B/UB/U ））故障诊断用故障诊断用

定时器定时器 TT T0T0 ～～ T199 100msT199 100ms T200T200 ～～ T245 10msT245 10ms T246T246 ～～ T249 1msT249 1ms 积算积算 T200T200 ～～ T245 10ms T245 10ms 积积算算

计算器计算器 CC 16 Bit 16 Bit 加计数加计数 32 Bit 32 Bit 可逆计数可逆计数 32 Bit 32 Bit 高速可逆计数器高速可逆计数器

C0C0 ～～C99C99

C100C100 ～～C199C199

C200C200 ～～C219C219

C220C220 ～～ CC234234 （（ B/B/UU ）保持用）保持用

C235C235 ～～ CC245245 （（ B/B/UU ）） 11 相相 11输入输入

C246C246 ～～ CC250250 （（ B/B/UU ）） 11 相相 22输入输入

C251C251 ～～ C255C255（（ B/UB/U ）） 22 相输入相输入

数据数据 寄存器寄存器DD 、、 VV 、、 ZZ

D0D0 ～～ D19D1999 通用通用

D200D200 ～～ D511 D511 （（ B/UB/U ） 通信用） 通信用主主→→从从 D490D490 ～～ D499 D500D499 D500 ～～ D509D509

D1000~D2D1000~D2999 999 （（ B/B/UU ）文件寄）文件寄存器存器

D8000D8000 ～～D8255D8255特殊用特殊用

VV ，， Z 2Z 2 点变址用点变址用

嵌套指针嵌套指针 N0N0 ～～ N7N7主控用主控用

P0P0 ～～ P63 P63 跳转，子程跳转，子程序用分支指针序用分支指针

I0I0□ □ □ □ ～～ I5 I5 □ □ □ □ 输入中断指针输入中断指针

I6I6□ □ □ □ ～～ I18 I18 □ □ □ □ 时钟中断指针时钟中断指针

常常数数

KK 16 bit16 bit ：－：－ 3276832768 ～～ 3276832768 32 bit32 bit ：－：－ 21474836482147483648 ～～21474836472147483647

HH 16 bit16 bit：： 00 ～～ FFFFHFFFFH 32 bit32 bit：： 00 ～～ FFFFFFFFHFFFFFFFFH

第三节、 第三节、 PLC PLC 的基本工作原理的基本工作原理 一、一、 PLCPLC 的基本控制原理与工作方式的基本控制原理与工作方式继电器系统：继电器系统： 输入——开关电器；输入——开关电器； 逻辑——继电器触点；逻辑——继电器触点； 输出——电磁阀、接触器、信号灯等。输出——电磁阀、接触器、信号灯等。11 、、 PLCPLC 的工作方式的工作方式 —— —— 循环扫描、集中输入循环扫描、集中输入 // 输出方式。输出方式。

早期早期 PLCPLC主要用于替代由继电器接触器主要用于替代由继电器接触器组成的控制装置，它们的外部功能与控制过组成的控制装置，它们的外部功能与控制过程基本相同 —— 如图程基本相同 —— 如图 2-102-10图 图 2-10 2-10 继电器与继电器与 PLCPLC 装置控制框图装置控制框图 PLCPLC 采用周期循环扫描 、集中输入与采用周期循环扫描 、集中输入与集中输出的工作方式集中输出的工作方式 —— 如图—— 如图 2-112-11图 图 2-11 2-11 PLC PLC 控制流程控制流程 一旦进入正常运行状态就采用周期循环一旦进入正常运行状态就采用周期循环方式执行用户程序 —— 如图方式执行用户程序 —— 如图 2-122-12 图 图 2-12 PLC2-12 PLC 用户程序扫描工作过程用户程序扫描工作过程

PLC PLC 系统的系统的 33个阶段个阶段 ：： 输入采样输入采样 —— —— 收集保存被控制对象运行的数据收集保存被控制对象运行的数据 状态和控制所需的各种命令信号；状态和控制所需的各种命令信号；注意：注意：输入脉冲信号宽度一定 输入脉冲信号宽度一定 > T > T 扫描周期扫描周期 用户程序执行用户程序执行 —— —— 程序处理输入、输出及内部相关元程序处理输入、输出及内部相关元 件组成的逻辑，判断输出、记忆。件组成的逻辑，判断输出、记忆。 输出刷新输出刷新 —— —— 提供实时操作处理输出信号（电提供实时操作处理输出信号（电 平）。 平）。

MM

（微处理器）（寄存器）（存储器）

PLC MM

输入部分 逻辑运算部分 输出部分

输入部分 输入变换器 逻辑运算部分 输出变换器 输出部分图 2-10 继电器与 PLC 装置控制图

合上电源

开始

内部处理

通信服务

1

1

程序执行

输入处理

停机？

CPU动作方式？

STOP

否

否

是

图 2-11 PLC 工作框图

自诊断

输出处理

停机处理

正常？

RUN

是

输

入

端

子

输入映象寄存器

X0X1X2

M0

Y0

元件映象寄存器

②读

X0

Y0

①读

③写

④读

⑤写辅助继电器输

出

端

子

输出锁存

存储器

Y0Y1Y2

⑥输出

反复一个周期称为扫描周期

程序执行中读 X

程序执行完写所有 Y

图 2-12 PLC 用户 程序扫描 工作过程

22 、、 PLC PLC 的工作方式与信息处理规则的工作方式与信息处理规则

PLC PLC 在在 I/OI/O 信息处理中遵循的原则：信息处理中遵循的原则：

1) 1) —— —— 输入映像寄存器开关状态、数据 输入映像寄存器开关状态、数据 —— —— 取决于输入口在输入阶段的状取决于输入口在输入阶段的状 态、采样数据。态、采样数据。

22 ））—— 程序执行结果取决于用户程序结构—— 程序执行结果取决于用户程序结构 和输入寄存器及内部元件寄存器内和输入寄存器及内部元件寄存器内 容。容。

33 ））—— —— I/O I/O 映像区输出寄存器内容取决映像区输出寄存器内容取决 于所有输出指令的执行结果。于所有输出指令的执行结果。 4) 4) —— —— 输出锁存器内容取决于上一次输出输出锁存器内容取决于上一次输出 刷新阶段输出映像寄存器的内容。刷新阶段输出映像寄存器的内容。

55 ））—— 所有输出端口的状态、数据由输出—— 所有输出端口的状态、数据由输出 锁存器决定。锁存器决定。

33 、 、 PLC PLC 与 与 MC MC 的主要区别的主要区别11 ） 用途） 用途 PLC PLC 与 与 MCMC 的区别的区别 通用机—— 通用机—— MCMC 专用机—— 专用机—— PLCPLC22 ）工作方式）工作方式 梯形图与继电器控制图的区别 梯形图与继电器控制图的区别 相同处： 相同处： ①① 结构形式基本相同。结构形式基本相同。②② 梯形图大致沿用了继电器控制电路元件符梯形图大致沿用了继电器控制电路元件符号，仅个别处有些不同。号，仅个别处有些不同。③③ 信号输入、输出形式及控制的功能相同。信号输入、输出形式及控制的功能相同。

不同处： 不同处： ①①控制核心组成器件不同 控制核心组成器件不同 —— ——强电硬件继电器、易磨损，强电硬件继电器、易磨损， ————弱电电子系统软件继电器（对应“弱电电子系统软件继电器（对应“ 0”“1”0”“1” ） ） 无磨损。无磨损。②②工作方式不同 工作方式不同 —— —— 继电器——电源通——处于约束状态——并行 继电器——电源通——处于约束状态——并行 —— ——PLC ——PLC ——周期扫描——动作顺序决定于 周期扫描——动作顺序决定于 程序中控制继电器的顺序——串行工作程序中控制继电器的顺序——串行工作③③触点数量不同触点数量不同 —— —— 继电器—— 数量有限，继电器—— 数量有限， —— —— PLC —— PLC —— 数量无限。数量无限。

④④ 电路结构不同电路结构不同 —— —— 左右左右 (( 上下）母线——是电源线，上下）母线——是电源线， PLC ——PLC —— 左右左右 (( 上下）上下） 母线——是界线——假想电流自左向右。母线——是界线——假想电流自左向右。⑤⑤ 制约关系不同制约关系不同 —— —— 继电器——联锁继电器——联锁 PLC —— PLC —— 扫描工作方式不存在几个扫描工作方式不存在几个 并列支路 —— 设计简单。并列支路 —— 设计简单。⑥⑥ 控制手段不同控制手段不同 —— —— 功能单一 ——逻辑单一、修改困难功能单一 ——逻辑单一、修改困难 PLC ——PLC —— 程序更改容易——适应性强程序更改容易——适应性强

二、扫描周期二、扫描周期 扫描周期的长短是影响扫描周期的长短是影响 PLC PLC 响应速度的响应速度的

一一个重要因素。图个重要因素。图 2-112-11

一个扫描周期一个扫描周期 —— 自诊断、外部通信采样 —— 自诊断、外部通信采样 输入、程序执行、输出输入、程序执行、输出 刷新等。刷新等。自诊断时间自诊断时间 —— 通常可以忽略不计。 —— 通常可以忽略不计。扫描周期扫描周期 TT —— —— 输入采样输入采样＋＋程序执行程序执行＋＋输出输出 刷新。刷新。

输入采样和输出刷新时间输入采样和输出刷新时间 —— —— 决定于输入滤波时间常数和决定于输入滤波时间常数和 I/OI/O 点数。 点数。 程序执行时间程序执行时间 —— —— 是扫描周期 是扫描周期 TT 的最大组成部分的最大组成部分 —— —— 是一个随机变量是一个随机变量 —— —— 每个扫描周期长短不一 每个扫描周期长短不一 ＝＝程序的长短程序的长短＋＋复杂程度复杂程度＋＋扫描速扫描速 度度＋＋每一个扫描周期不同的执行每一个扫描周期不同的执行 情况。情况。

扫描周期扫描周期 TT —— FX —— FX ２系列２系列 PLCPLC 在投入运行后在投入运行后 CPUCPU 分别将当前扫描周期分别将当前扫描周期 T T 、 最小扫描周期、 最小扫描周期 TTminmin 和最大扫描周期和最大扫描周期 TTmaxmax存入存入 专用数据寄存器专用数据寄存器 D8010 D8010 、、 D8011 D8011 、、 D8012D8012 中 中 —— —— 并作为源操作数供用户编并作为源操作数供用户编 程使用程使用 —— —— 计时单位均为计时单位均为 0.1ms0.1ms

WPT —— WPT —— 专用的警戒定时器 专用的警戒定时器 —— —— 设定值稍大于恒定扫描周期值 设定值稍大于恒定扫描周期值 —— —— 便能实现程序运行的监视和自 便能实现程序运行的监视和自 诊断功能诊断功能 —— —— 一旦程序运行出现故障一旦程序运行出现故障 —— —— 发出超时报警信号发出超时报警信号下图 —— 下图 —— PLC 控制系统硬件组成框（补充

1 ）补充图 —— PLC内部工作示意

被

控

对

象

系

统

总

线

开关量输入模块

模拟量输入模块

开关量输出模块

模拟量输出模块

其它模块

采样设备

之行装置

检测装置

电源模块

主控模块（ CPU 、存储器、用户

存储器、通信接口）

编程器

计算机可编程终端或外围设

备

PLC

图 补充 PLC 控制系统硬件组成框图

合上电源

I/O 和内部继电器清零所有定时器复位

检查 I/O 单元连接

复位时间监视器

检查硬件和用户程序存储器

采集输入信号刷新I/O 数据更新输出信号

1

1

检查合格？

监控定时器复位 T1

执行用户程序指令

程序结束？

监控定时器复位 T1

服务于外设命令

错误标志置位，出错灯亮

程序结束？

严重故障

报警

否

否

是

是

图 2-1X1 PLC内部工作示意图

三、三、 PLCPLC 的的 I/OI/O响应时间和提高响应时间和提高 I/OI/O速度的措施速度的措施 1. PLC1. PLC 的的 I/OI/O响应时间响应时间 —— —— ＝输入＋输出接口的滤波时间常数＝输入＋输出接口的滤波时间常数 （一般为（一般为 1010 ～～ 20ms20ms）） —— —— PLCPLC 的的 I/OI/O响应速度要比微型机算计控响应速度要比微型机算计控 制系统慢得多。制系统慢得多。图图 2-14 —— 2-14 —— 波形图可知波形图可知 PLCPLC 的的 I/OI/O响应最小响应最小 时间时＝一个时间时＝一个 TT＋输入、输出滤＋输入、输出滤 波时间常数。波时间常数。图中 —— 图中 —— t1t1 为输入采样阶段为输入采样阶段 —— —— t2t2 为程序执行阶段为程序执行阶段 —— —— t3t3 为输出刷新阶段为输出刷新阶段

图 2-14 PLC 的 I/O响应时间 a)图形图 b)最小响应时间波形 c)一般情况时间波形

Y2

Y1

Y0Y2

Y1

Y0

X0T3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 T T T TY2

Y1

Y0

X0t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 t3 t1 T T T T

a)

b)

c)

Y1

Y0

X0

2. 2. 提高提高 I/OI/O 响应速度的主要措施响应速度的主要措施 —— —— 硬件和软件硬件和软件

硬件措施：硬件措施：（（ 11 ）—— 提高扫描速度）—— 提高扫描速度（（ 22 ）—— 提供高速输入端口以减小输入滤）—— 提供高速输入端口以减小输入滤波波

时间时间（（ 33 ）—— 提供高速处理的特殊功能模块供）—— 提供高速处理的特殊功能模块供

用 用 户选择使用户选择使用

软件措施：软件措施：（（ 11 ） —— 采用） —— 采用 I/OI/O 立即刷新指令 立即刷新指令 （图（图 2-152-15 所示）所示）（（ 22 ） —— 采用修改滤波时间常数指令） —— 采用修改滤波时间常数指令（（ 33 ） —— 采用中断技术） —— 采用中断技术 （图（图 2-162-16 所示）所示） （（ 44 ） —— 采用） —— 采用 I/OI/O 直接刷新工作方式直接刷新工作方式 （图（图 2-172-17 所示）所示）

图 2-15 插入 I/O 立即刷新指令后的 I/O响应 a)图形图 b) 波形图

Y10

X10

Y10 t2 t3 t1 t2 t3 t1 t2 T T T

a)

b)

M8000

X10

M8000

300

306

308

REF X10 K8

REF Y10 K8

300 tT 308

图 2-16 PLC 处理等待状态

a)

b)

M8000

X6

P1

WDT

REFF K0

CJ P1

X6=1?

图 2-17 直接刷新方式下的 I/O响应 a) 梯形图

b) 响应时间最短 c) 响应时间最长

Y2

Y1

Y0

Y2

Y1

Y0

X0T 204 T T T T

Y2

Y1

Y0

X0T 204 T T T T

a) b

)

201

Y1

Y0

X0

200

202

204

203

205

201

203

205

c)

四、四、 PLC PLC 的技术指标：的技术指标： PLC —— PLC —— 选型与应用程序设计选型与应用程序设计 PLC —— PLC —— 一般技术指标一般技术指标 ＋＋功能技术指标两类：功能技术指标两类： 11．一般技术指标．一般技术指标 —— （表 —— （表 2 -7 2 -7 ）） —— —— 对工业环境的适应程度对工业环境的适应程度 22．性能技术指标 ．性能技术指标 （表（表 2-82-8 、表、表 2-92-9 、表、表 2-102-10 、表、表 2-11 2-11 ）） —— —— 输入指标输入指标＋＋输出指标输出指标＋＋电源指电源指 标标＋＋功能指标 功能指标 超高速、超大容量、体积小、功能强超高速、超大容量、体积小、功能强 （ （ FX2N FX2N 表表 2-122-12 ））

环境温度 0～ 55ºC 环境湿度 35％～ 85％（不结露） 抗振 JISC0911 标准 10～ 55Hz 0.5mm (最大 2g) 3

轴方向各 2h

抗冲击 JISC0912 标准 10g 3轴方向各 3次 抗噪声干扰 用噪声仿真器产生电压为 1000Vp-p，噪声

脉冲宽度为 1μs,频率为 30~100Hz的噪声，在此干扰下 PLC工作正常

耐压 1500V AC 1min 各端子与接地端之间 绝缘电压 5MΩ以上， 500V D

C

接地 第 3种接地，不能接地时，亦可浮空 使用环境 禁止腐蚀性气体，严禁尘埃

表 2-7 一般技术指标

表２ -８ 输入技术指标

输入电压 DC 24V 隔 离 光电耦合

输入电流 7mA 响应时间 １０ms ①

① 输入端 X0~X7 的响应时间可由程序调整为 0 ～ 60ms

项 目 继电器输出 SSR输出 晶体管输出 外部电源 AC 250V， DC 30

V以下AC 85～ 242V DC 5～

30V

最大负载 电阻负载

2A/1点 0． 3A/1点， 0.8A/4点

0.5A/1点 ,0.8A/4点

感性负载

80VA AC 150VA/100V AC 30VA/240V

DC 12W/24V

灯负载 100W 30W DC 1.5W/24V

开路漏电流 — AC 1mA/100V AC 2.4A/240V

DC 0.1mA/30V

最小负载 —

AC 0.4VA/100V AC 2.3VA/240V

—

响应时间

OFF-ON

约 10ms 1ms以下 0.2ms以下

ON-OFF

约 10ms 最大 10ms 0.2ms以下

隔离方式 继电器隔离 光电晶闸管隔离 光耦合隔离器

表２ -９ 输出技术指标

项目 FX-16M

FX-24M

FX-24MFX-32E

FX-48MFX-48M

FX-64M

FX-80M

电源电压 AC (100～ 240V)+10% 50/60Hz(120/240V电源系统 )-15%

瞬间断电允许时间

对于 10ms以下的瞬间断电控制动作不受影响

电源熔丝 250V 2A,5mm×20mm 250V 5A,φ5mm×20mm

电力消耗 /VA 30 35 40 50 60 70

传感器无扩展模块电源有扩展模块

DC 24V 250mA以下DC 24V 100mA以下（扩展 16点时）

DC 24V 400mA以下DC 24V 150mA(扩展 32点时 )

表 2-10 电源技术指标

项 目 性能指标 注释操作控制方式 反复扫描程序 由逻辑控制器 LSI执行I/O刷新方式 批处理方式（在 END指令执

行时成批刷新）有直接 I/O指令及输入滤波时间常数调整指令

操作处理时间 基本指令：０ .48μs/步 功能指令：几百 μs/步编程语言 继电器符号语言 (梯形图 )+

步进指令可用 SFC方式编程

程序容量 /存储器类型2K步 RAM（标准配置）4K步 EEPROM卡盒（选配）8K步 RAM， EEPROM，EPROM卡盒（选配）

指令数 基本指令 20条，步进指令 2条，应用指令 97条 输入继电器

DC输入 DC 24V， 7mA,光电隔离 X0～ X177（八进制）— —

表 2-11 FX2 功能技术指标

输出

继电器

继电器 AC 250V， DC 30V， 2A（电阻负载）

Y0～ Y177(八进制 )

I/O点数共 256点

双向晶闸管 242 AC， 0.3A/点 ,0.8A/4点晶体管 DC 30V,0.5A/点 ,0.8A/4 点

辅助

继电器

通用型 M0～M499(500点 )

范围可通过参数设置来改变

锁存型 电池后备 M500～M1023(524点 )

特殊型 M8000～M8255(共 256点 )

状态

初始化用 用于初始状态 S0～ S9(10点 )

通用 S10～S499(490点 )

可通过参数设置改变其范围

锁存 电池后备 S500～S899(400点 )

报警 电池后备 S900～ S99(100点 )

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

10ms 0.01～ 327.67s T200～ T245(46点 )

1ms(积算 ) 0.001`32.767s 电池后备(保持 )

T246～ T249(4点 )

100ms(积算 ) 0.1～ 3276.7s T250～ T255(6点 )

表 2-11 FX2 功能技术指标

项目 性能指标 注释 计数器

加计数器 16 bit1～ 32767

通用型 C0～ C99(100点 ) 范围可通过参数设置电池后备 C100～ C199(100

点 )

加 /减计数器 32bit-2147483648～2147483648

通用型 C200～ C219(20点 )

范围可通过参数设置

电池后备 C220～ C234(15点 )

高速计数器 32bit加 /减记数 电池后备 C235～ C255(6点 ),单相计数 寄存器

通用数据寄存器

16bit 一对处理32bit

通用型 D0～D199(200点 )

范围可通过参数设置

16bit 电池后备 D200～D511(312点 )

特殊寄存器 16bit D8000～D8255(256点 )

变址寄存器 16bit V,Z(2点 )

文件寄存器 16bit (存于程序中 ) 电池后备 D1000～ D2999,最大 2000点 ,由参数设置

指针 JUMP/CALL P0～ P63(64点 )

中断 用 X0～ X5作中断输入 ,定时器中断

I0□□～ I8□□(9点 )

嵌套标志 主控线路用 N0～N7(8点 )

常数 十进制 16bit: -32768～ 32767 32bit: -2147483648～ 2147483647

十六进制 16bit: 0～ FFFFH 32bit: 0～ FFFFFFFFH

项 目 性 能 指标 运算控制方式 存储程序反复运算方式（专用 LSI） 输入输出控制方式 批处理方式（在执行 END指令时），但有输入输

出刷新指令演算处理速度 基本命令 0.08μs指令

应用命令 1.53μs～ 100μs指令语言程序 继电器符号语言＋步进方式 (可用 SFC表示 ) 程序容量 存储器形式 内附 8K步 RAM,最大可加大至 16K步 RAM

(可装 RAM、 EEPROM、 EPROM存储卡盒 )指令数 基本、步进指令 基本（顺控）指令 27个，步进指令 2个

应用指令 128 种 298 个输入继电器输出继电器

184点 X0～ X267 总共 256点 184点 X0～ X267

辅助继电器

一般用 ※ 500点M0～M3499

锁存用 ○※2572 点M500～M3071（注）特殊用 256点M8000～M8255

状态继电器

初始化用 10点 S0～ S9

一般用 ※ 490点 S10～ S499

锁存用 ○※ 400点 S500～ S899

报警用 ○ 100点 S500～ S999

表 2-12 FX2 基本性能

定时器

100ms 200点 T0～ T199

10ms 46点 T200～ T245

1ms(积算 ) ○ 4点 T246～ T249

100ms(积算 ) ○ 6点 T250～ T255

时计机能 ○ 1点

计数器

增计数一般用 ※ 100点（ 16位） C0～ C99锁存用 ○※ 100点（ 16位） C100～ C199

加 /减用一般用 ※ 20点（ 32位） C200～ C219锁存用 ○※ 15点（ 32位） C220～ C234

高速用○ 1相 60kHz2点， 10kHz 4 点 C235～ C2

502相 30kHz1点， 5kHz 1 点 C251～ C255

数据寄存器

通用数据寄存器

一般用 ※ 200点（ 16位） D0～ D199

锁存用 ○※ 7800点（ 16位） D200～ D7999

特殊用 256点（ 16位） D8000～ D8255变址用 16点（ 16位） V0～ V7， Z0～ Z7

文件寄存器 ○ 文件寄存器可由 D1000开始设定，而每一次设定为 500个

指针跳步跳步转移用 128点 P0～ P127

中继用 15点 I0□□～ I8□□

频率 8点N0～N7

常数十进制 K 16位： -32,768～ +32,767 32位： -2,147,483,648～ +2,147,48

3,647十六进制 H 16位： 0～ FFFF(H) 32位： FFFFFFFF(H)

第四节 第四节 PLCPLC 的的 I/OI/O 系统系统 是工业现场各种设备与是工业现场各种设备与 PLCPLC 之间传输之间传输信息的通道信息的通道 一、、 I/OI/O寻址方式寻址方式 工业现场各工业现场各 I/OI/O端口 —— 端口 —— PLCPLC内部内部 I/OI/O映像区之间的对应地址关系所采用的方式映像区之间的对应地址关系所采用的方式 寻址方式：寻址方式： 11． 固定的． 固定的 I/OI/O寻址方式寻址方式 —— —— 整体式结构的小型整体式结构的小型 PLCPLC多采用这种 多采用这种 寻址方式 （寻址方式 （图图 2-182-18所示所示 ） ）

图 2-18 包含有特殊功能模块和扩展 单元的 I/O端口地址分配

X0~X47X0~X47

FX2-FX2-80MR80MR

Y0~Y47Y0~Y47

FX-4ADFX-4AD

X50~X6X50~X677

FX-32ERFX-32ER

Y50~Y6Y50~Y677

FX-2DAFX-2DA

X70~X10X70~X1077

FX-16EXFX-16EX

No.0 No.1

注意：当 FX-32ER 与 FX-16EX 位置对换时，两模块的 I/O 标号将改变。

22．．开关设定的开关设定的 I/OI/O 寻址方式寻址方式 —— —— 美国的西屋公司的美国的西屋公司的 PC-700PC-700 型型

3.3. 用编程器设定的用编程器设定的 I/OI/O 寻址方式寻址方式 —— —— I/OI/O 地址分配表方式来确定各地址分配表方式来确定各 I/OI/O 端口与端口与 PLCPLC内部内部 I/OI/O 映象区的对应映象区的对应 地址关系 地址关系

二、开关量二、开关量 I/OI/O 系统系统 PLCPLC内部内部 I/OI/O 映像区状态信号存储单元与映像区状态信号存储单元与输入、输出的开关量信号之间的接口电路输入、输出的开关量信号之间的接口电路

11 、开关量或数字输入接口电路 、开关量或数字输入接口电路 33种输入方式种输入方式 （（ 11 ） 直流输入方式） 直流输入方式 输入电路（图 输入电路（图 2-192-19 ）） 带扩展模块的输入侧的接线图（图带扩展模块的输入侧的接线图（图 2-202-20 ）） 组成 —— 光电隔离、滤波、发光二极管指组成 —— 光电隔离、滤波、发光二极管指 示（示（ LEDLED ））

传感器

COM

＋ 5V LED＋

－

COM

X

24V DC24V

放大器R R R R

C

图 2-19 直流输入电路

供给扩展模块的电源

基本单元

+24V COM · · RUN X0 X1 X2 扩展模块

+24V X3X0 X1 X2

接 近开关

扩展电源

公共 COM线

图 2-20 输入侧接线图

（（ 22 ） 交流输入方式） 交流输入方式 输入电路（图 输入电路（图 2-212-21 ））

组成 —— 整流、光电隔离、滤波和发光二组成 —— 整流、光电隔离、滤波和发光二 极管极管 （（ LEDLED ）、外接交流电源供电）、外接交流电源供电 （（ 33 ） 交直流输入方式） 交直流输入方式 输入电路（图 输入电路（图 2-222-22 ））

组成 —— 整流、光电隔离、滤波和发光二组成 —— 整流、光电隔离、滤波和发光二 极管极管 （（ LEDLED ）、外接交流或直流）、外接交流或直流 电源供电电源供电

注意：注意： 33种输入电路 —— 种输入电路 —— R-CR-C滤波电路滤波电路 —— —— 因为因为 PLCPLC 有有 1010 ～～ 20ms20ms的的 输入响应延迟时间输入响应延迟时间

AC

COM

＋ 5V LED

X17

X9

X0

放大器R R R

C

图 2-21 交流输入电路

1

: ::

9

17

～

R C

R

R

AC/DC

COM

＋ 5V LED

X17

X9

X0

放大器R R R

C

图 2-22 交直流输入电路

1

: ::

9

17

～

R

R

2.2. 开关量输出接口电路开关量输出接口电路 （（ 11 ）继电器输出方式（）继电器输出方式（ RR）） 输出电路如图输出电路如图 2-232-23 组成 —— 指示、光电隔离、放大、继电组成 —— 指示、光电隔离、放大、继电 器器 特点 —— 负载能力强、抗干扰能力强、特点 —— 负载能力强、抗干扰能力强、 适应交直流、动作频率低适应交直流、动作频率低 （（ <3600<3600 次次 /h/h）、响应速度）、响应速度 慢（慢（≤≤10ms10ms）、接点寿命低）、接点寿命低

（（ 22 ）晶体管输出方式（）晶体管输出方式（ TT）） 输出电路如图输出电路如图 2-242-24 组成 —— 指示、光电隔离、放大、二极组成 —— 指示、光电隔离、放大、二极 管吸收保护、检测、故障指示管吸收保护、检测、故障指示 特点 —— 只适应于直流负载、动作频率特点 —— 只适应于直流负载、动作频率 高、响应速度快（高、响应速度快（ <2ms<2ms）、）、 负载能力较小 负载能力较小

R

图 2-23 继电器输出电路

＋ 5V

R

～...... A

0V

R

图 2-24 晶体管输出电路

＋ 5V

R

A

0V

B

R

+5V

R

R

FU

......

（（ 33 ）晶闸管输出方式）晶闸管输出方式 输出电路如图输出电路如图 2-252-25 组成 —— 指示、光电隔离、放大、二组成 —— 指示、光电隔离、放大、二 极管吸收保护、检测、故障极管吸收保护、检测、故障 指示指示 特点 —— 只适应于交流负载、负载能特点 —— 只适应于交流负载、负载能 力较强、响应速度快力较强、响应速度快

注意：注意：

直流感性负载 —— 并联续流二极管直流感性负载 —— 并联续流二极管 交流感性负载 —— 并联交流感性负载 —— 并联 RCRC （（ 0.1μF0.1μF、、 100100 ～～ 120Ω120Ω）） 正反转接触器负载正反转接触器负载 —— —— 在在 PLCPLC内进行程序联锁内进行程序联锁 —— —— 外部电路也要实施联锁外部电路也要实施联锁

R

图 2-25 晶闸管输出电路

＋ 5V

R

A

0V

B

R

+5V

R

R

FU

.

.

.

～

三、模拟量三、模拟量 I/OI/O 系统系统 模拟量模拟量 —— —— 用于如温度、压力、速度、流量用于如温度、压力、速度、流量 等信号的处理与控制等信号的处理与控制 —— —— 传感器将连续变化的物理量转换成传感器将连续变化的物理量转换成 标准的电压或电流信号标准的电压或电流信号通常有两种设置通常有两种设置 I/OI/O 映象区方式：映象区方式： 11 、、—— 通过 —— 通过 FROM FROM 指令，读入指令，读入 PLCPLC 22 、、—— 通过 —— 通过 TO TO 指令，写入 指令，写入 D/A D/A 转换器转换器

工作过程：工作过程： 首先 首先 —— —— 传感器将连续变化的物理量 传感器将连续变化的物理量 ———— 转换成标准的电压或电流信号 转换成标准的电压或电流信号 通过 —— 模数转换模块（通过 —— 模数转换模块（ A/DA/D 转换输入模转换输入模 块）将标准电信号转换成数字量块）将标准电信号转换成数字量 D/A —— D/A —— 数模转换成电流或电压信号数模转换成电流或电压信号

图 2-26 分离式输出接线方式

Y0 Y0 Y1 Y1 Y2 Y2 Y3 Y3 Y4 Y4 Y5 Y5 Y6 Y6 Y7 Y7

～

PLC （ FX-16MR ）

第五节 第五节 PLCPLC 的定时器与计数器的定时器与计数器定时与计数控制 —— —— 是是 PLCPLC 的基本功能 的基本功能 —— —— 近代近代 PLCPLC 一般都提供几百个乃至 一般都提供几百个乃至 几千个不同类型的定时器与计数器几千个不同类型的定时器与计数器

掌握 —— 定时器、计时器的数量、类型、 —— 定时器、计时器的数量、类型、 基本组成、工作原理与特点及使基本组成、工作原理与特点及使 用方式用方式

一、一、 PLCPLC 的定时器的定时器FX2 —— FX2 —— 内部提供两种类型的定时器共内部提供两种类型的定时器共 256256个个 —— —— T0~T245T0~T245共共 246246 点为普通型定时器 点为普通型定时器 计时分辨率分别为： —— —— 100ms(T0100ms(T0－－ T199)T199) —— —— 和和 10ms(T20010ms(T200－－ T245)T245)另一类： —— —— T246T246－－ T255T255共共 1010 点为保持型定时器点为保持型定时器 —— —— 计时分辨率分别为计时分辨率分别为 —— —— 1ms1ms（（ T246T246－－ 249249 ）） —— —— 和和 100ms(T250100ms(T250－－ T255)T255)

11．定时器的组成与计时方式．定时器的组成与计时方式 构成构成 —— 由软件 —— 由软件 —— —— 每个定时器在系统软件每个定时器在系统软件 RAMRAM 区中区中 —— —— 占用二个占用二个 1616 位数据寄存器位数据寄存器 —— —— 其中一个其中一个具有失电保护功能具有失电保护功能 （保持型数据寄存器）（保持型数据寄存器） 用于存放计时用于存放计时设定值设定值 —— —— 另一个另一个普通型数据寄存器普通型数据寄存器 （构成普通定时器用于存放（构成普通定时器用于存放当前值当前值）） —— —— 或采用保持型数据寄存器或采用保持型数据寄存器 （构成保持型定时器）（构成保持型定时器）

同时每个定时器还要占用三个位元件 同时每个定时器还要占用三个位元件 一个为复位位一个为复位位 —— —— 当该位状态为当该位状态为 11 —— —— 则当前值寄存器清零则当前值寄存器清零第二位为计时位第二位为计时位若该位为若该位为 11同时复位位为同时复位位为 00 —— —— 表示计时条件满足表示计时条件满足 —— ——该定时器开始计时该定时器开始计时若该位状态为若该位状态为 00 —— —— 则表示计时条件不满足，定时器不工作则表示计时条件不满足，定时器不工作第三位是定时器线圈的逻辑状态位第三位是定时器线圈的逻辑状态位 —— —— 该位为该位为 00 表示定时时间未到表示定时时间未到 —— —— 该位为该位为 11则表示定时时间到则表示定时时间到

采用采用 1616 位保持型数据寄存器来存放设定值时：位保持型数据寄存器来存放设定值时： —— —— KK值设定范围是值设定范围是 11－－ 3276732767 —— —— KK值计算方法是：值计算方法是： K=K=定时值（定时值（ SS）） // 计时分辨率（计时分辨率（ SS））同样定时要求同样定时要求 —— —— 采用不同计时分辨率的定时器采用不同计时分辨率的定时器 —— —— 设定值大小是不相同设定值大小是不相同例如：例如：要求定时要求定时 10s10s，采用，采用 T0T0 计时计时 K=100K=100 。而采用。而采用 T246T246

计时，则计时，则 KK＝＝ 1000010000 。。注意：也可以采用两个保持型数据寄存器串联构成注意：也可以采用两个保持型数据寄存器串联构成 3232 位寄存器来存放计时设定值。位寄存器来存放计时设定值。

22．定时器当前值和线圈逻辑状态位得刷新方式．定时器当前值和线圈逻辑状态位得刷新方式 微机硬件计时器计时值是：微机硬件计时器计时值是： —— —— 实时刷新方式实时刷新方式 PLCPLC 的定时器当前值只有 的定时器当前值只有 —— —— 扫描到扫描到 ENDEND 或或 FENDFEND 指令时才被刷新 指令时才被刷新

CPU CPU 扫描到扫描到 ENDEND 或或 FEND —— FEND —— 硬件计数器当前值硬件计数器当前值 清零 清零 —— —— 同时将相应的各数据寄存器内的数依次同时将相应的各数据寄存器内的数依次 累加到对应计时单位并满足计时条件的累加到对应计时单位并满足计时条件的 各定时器的当前值寄存器中 各定时器的当前值寄存器中 —— —— 完成一次定时器当前值刷新工作完成一次定时器当前值刷新工作

注意：注意：

由于由于 PLCPLC内定时器的当前值采用上述刷新内定时器的当前值采用上述刷新方式 方式 —— —— 造成计时时间已到而线圈逻辑状态位造成计时时间已到而线圈逻辑状态位 不会同时由不会同时由 00 变变 11 —— —— 而要等到下一个扫描周期扫描到该定而要等到下一个扫描周期扫描到该定 时器线圈时才能将其线圈接通时器线圈时才能将其线圈接通 —— —— 逻辑状态位由逻辑状态位由 00 变为变为 11

33．定时器的计时误差．定时器的计时误差 计时时间计时时间 —— 计时条件满足开始计时 —— 计时条件满足开始计时 —— —— 到定时器线圈逻辑状态位由到定时器线圈逻辑状态位由 00 变变 11之之 间的时间间的时间注意：注意： 定时控制时间误差定时控制时间误差 产生误差的原因 —— 产生误差的原因 —— 11 、计时信号的输入延时、计时信号的输入延时 （（ 33 点） —— 点） —— 22 、扫描工作方式、扫描工作方式 —— —— 33 、当前值与刷新方式、当前值与刷新方式 计时信号由计时信号由 PLCPLC外部输入还要考虑输入延迟时间外部输入还要考虑输入延迟时间 误差值一般为误差值一般为 TT～～ 2T 2T —— —— 当计时信号来自外部输入当计时信号来自外部输入 —— —— 则计时误差为（则计时误差为（ 22 ～～ 33 ）） T T —— —— 再加输入滤波时间再加输入滤波时间

二、二、 PLCPLC 的计数器的计数器 FX2 —— C0FX2 —— C0 ～～ C255C255共共 256256 点计数器点计数器 分两种类型 —— 一类是内部信号计数器分两种类型 —— 一类是内部信号计数器 C0C0 ～～ C199C199加计数器共加计数器共 200200 点点 C200C200 ～～ C234C234 为为 3232 位双位双 向（加向（加 // 减）计数共减）计数共 3535 点点 —— —— 频率不高频率不高 —— —— 有普通型和保持型之分有普通型和保持型之分 —— —— 计数信号由一般输入端子计数信号由一般输入端子 输入。输入。

—— —— 另一类是外部信号高速计数器另一类是外部信号高速计数器 C235C235 ～～ C255C255共共 2121 点均为点均为 3232 位保持型位保持型 —— —— 外部计数信号由高速输入端子外部计数信号由高速输入端子 X0X0 ～～ X5X5 输入输入11．计数器的组成与计数方式．计数器的组成与计数方式 与定时器类似 —— 由软机组成与定时器类似 —— 由软机组成 —— —— 在在 RAMRAM区中占用二个或四个区中占用二个或四个 1616 位数据寄存器位数据寄存器 （（ 1616 位计数器占用二个字元位计数器占用二个字元 件，件， 3232 位计数器占用四个字位计数器占用四个字 元件）元件）

普通型计数器 —— 普通型数据寄存器普通型计数器 —— 普通型数据寄存器 保持型计数器 —— 用保持型数据寄存器保持型计数器 —— 用保持型数据寄存器 与定时器不同的是计数器还要占用与定时器不同的是计数器还要占用 44个位元件 个位元件 —— —— 比定时器多占比定时器多占 11 位位 —— —— 复位位和计数器线圈的逻辑状复位位和计数器线圈的逻辑状 态位态位 —— —— 还占用还占用二个计数位：二个计数位： —— —— 计数位计数位 11 和计数位和计数位 22 计数位计数位 1 —— 1 —— 存放上一个扫描周期中计数器计数存放上一个扫描周期中计数器计数 条件满足与否条件满足与否 计数位计数位 2 —— 2 —— 存放本扫描周期计数器的计数条件存放本扫描周期计数器的计数条件 满足与否满足与否

注意：注意：一般情况 —— 被测计数信号是已脉冲形式输入 一般情况 —— 被测计数信号是已脉冲形式输入 —— —— 在脉冲上升沿时刻计数 在脉冲上升沿时刻计数 —— —— 计数位计数位 11 和计数位和计数位 22均为均为 00 或或 11 —— —— 及计数位及计数位 11 为为 1 1 、计数位、计数位 22 为为 00情情 况下该计数器均不计数况下该计数器均不计数 —— —— 只有在计数位只有在计数位 11 为为 00 、计数位、计数位 22 为为 11该计数器才进入计数状态该计数器才进入计数状态 —— —— 即加计数器当前值加即加计数器当前值加 11 ，减计数，减计数 器当前值减器当前值减 1 1 —— —— 完成一次计数工作 完成一次计数工作

—— —— 在扫描到在扫描到 ENDEND 或或 FEND FEND 指令时指令时 —— —— CPUCPU 分别将正在计数的各计数器计数 分别将正在计数的各计数器计数 位位 22 的状态赋予计数位的状态赋予计数位 1 1 —— —— 当计数器当前值达到其设定值时当计数器当前值达到其设定值时 —— —— 计数器的逻辑线圈位置 计数器的逻辑线圈位置 11 —— —— 在用户程序中可调用该位状态去实现在用户程序中可调用该位状态去实现 计数控制功能计数控制功能

3232 位双向（加位双向（加 // 减）循环计数器的设定值减）循环计数器的设定值 —— —— 是正数也可以是负数是正数也可以是负数 —— —— KK值设定范围为值设定范围为 －－ 21474836482147483648 ～～＋＋ 21474836472147483647 —— —— 设定值正数设定值正数 —— —— 工作方式与加计数器情况相同工作方式与加计数器情况相同 —— —— 当前值等于设定值时线圈逻辑当前值等于设定值时线圈逻辑 位置位置 11 —— —— 当前值达到＋当前值达到＋ 21474836472147483647 时时 —— —— 如果再加如果再加 11则当前值变为则当前值变为 —— —— －－ 21474836482147483648

计数器处于减计数工作方式：计数器处于减计数工作方式： —— —— 当前值达到－当前值达到－ 21474836482147483648再再 减减 11 —— —— 则当前值为＋则当前值为＋ 21474836472147483647 加加 //减计数方式：减计数方式： —— —— 由对应由对应 3535个特殊用途辅助继电器个特殊用途辅助继电器 M8200M8200－－ M8234M8234 的状态决定的状态决定 （图（图 2-282-28 ）） —— —— 当当 M8230M8230 为为 00状态时状态时 —— —— C30C30 为递加计数为递加计数 —— —— 当当 M8230M8230 为为 11状态时状态时 —— —— 则则 C230C230 为递减计数。为递减计数。

C230 当前值

图 2-28 加 /减计数器动工作情况

X13

C230 K-2

Y0

C230

0 1 2 1 0 -1 -2 -3 -2 -1 0 1 2 3 0 1

X14RST C230

X13

X14

Y0

X12M8230

X12 加 减 加

22．内部信号计数器的计数频率．内部信号计数器的计数频率 （（ 11 ）内部信号计数器）内部信号计数器 C0C0－－ C234C234 —— —— 计数频率在复位位为计数频率在复位位为 00 —— —— 计数位计数位 11 为为 00 和计数位和计数位 22 为为 11 —— —— 完成一次计数过程完成一次计数过程 计数位计数位 11 和计数位和计数位 22 的状态的状态 —— —— 由两次扫描结果获得由两次扫描结果获得 —— —— 即某个计数器最高计数频率为即某个计数器最高计数频率为 1/2T Hz1/2T Hz

注意：注意： 考虑考虑 PLCPLC 的输入滤波时间常数的输入滤波时间常数 —— —— 和扫描程序的延迟影响和扫描程序的延迟影响 —— —— 实际允许计数频率智能取实际允许计数频率智能取 1/2fmax1/2fmax例如：例如： 设扫描周期设扫描周期 T=10msT=10ms，， 则则 ffmaxmax=1/2T=50Hz=1/2T=50Hz，， 实际计数频率只能取实际计数频率只能取 25Hz25Hz。。

（（ 22 ）外部信号高速计数器 ）外部信号高速计数器 —— —— 计数频率 计数频率 FX2FX2 提供了提供了 C235C235 ～～ C255C255 共共 2121个高速计数器个高速计数器 —— —— 计数器在硬件和软件设计中采取一系列计数器在硬件和软件设计中采取一系列 措施措施 例如：例如： —— —— 这些计数器采用了开关速度更高的电子这些计数器采用了开关速度更高的电子 器件器件 —— —— 计数信号从高速输入端计数信号从高速输入端 X0X0 ～～ X5X5 输入并输入并 与软件相配合（采用与软件相配合（采用 REFREF和和 REFFREFF指令）指令） 使输入响应更快使输入响应更快 —— —— 计数工作一律采用中断处理方式等等计数工作一律采用中断处理方式等等 —— —— 使高速计时器的最高频率可达使高速计时器的最高频率可达 10KHz10KHz。。

FX2FX2 高速计数的最高频率：高速计数的最高频率： —— —— 受两方面因素的限制受两方面因素的限制 —— —— 一是受到高速输入和计数器 一是受到高速输入和计数器 电子电路的硬件条件限制电子电路的硬件条件限制 —— —— 如高速输入端如高速输入端 X0X0 、、 X2X2 、、 X3X3 的最高计数频率为的最高计数频率为 10KHz10KHz —— —— 而而 X1X1 、、 X4X4 、、 X5X5 为为 7KHz7KHz —— —— 仅用一个计数器时单相高速仅用一个计数器时单相高速 计数器的最高计数频率为计数器的最高计数频率为 10KHz10KHz —— —— 双向高速计数器为双向高速计数器为 7KHz7KHz —— —— 而而 AA－－ BB 相高速计数器仅为相高速计数器仅为 2KHz2KHz

—— —— 另一个限制因素是采用中断方另一个限制因素是采用中断方 式进行计数式进行计数 —— —— 所以计数器越多所以计数器越多 （最多只能用（最多只能用 66个）个） —— —— 计数频率就越低计数频率就越低为适应控制计数信号频率更高的场合：为适应控制计数信号频率更高的场合： —— —— FX2FX2 提供具有特殊功能的高速计数提供具有特殊功能的高速计数 模块 模块 FX-1HCFX-1HC —— —— 其最高计数频率可到 其最高计数频率可到 50 kHz50 kHz

本章小结介绍 —— PLC 的由来、特点、基本原理及其应用发 展情况 —— 小型 PLC 为例 —— 介绍了它的硬件与软件的基本组成和工作 原理 —— 根据工业控制特点 —— 小型 PLC 采用周期循环、集中输入与集中 输出的工作方式 —— 响应滞后、速度慢 —— 具备可靠性高、抗干扰能力强的特点