作者：韩雪涛、韩广兴、吴瑛 编著
出版社：化学工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
PLC技术速成全图解试读：
前言
随着科学技术的进一步发展，生产生活中的电气化程度越来越高，同时也有越来越多的人员从事与电工电子技术相关的工作。为了能跟上电工电子技术发展的潮流，对于那些从事或希望从事电工电子技术工作的人员来说，都需要不断学习与电工电子技术相关的知识和技能。比如说，电工电子识图技能、工具仪表的使用技能、电器维修技能以及PLC、变频等新技术应用技能等。这些知识与技能在实际应用中不仅相互交叉，而且技术发展日新月异，所以如何能够快速准确地学习电工电子技术，并能跟上时代的发展，是很多技术人员所面临的主要问题。
针对上述情况，为帮助广大电工与电子技术人员能够迅速掌握实用技术，我们组织相关专家和专业技术人员，按照实际的岗位需求，结合行业技能的特点，编写了这套《电工电子技术全图解丛书》（以下简称《丛书》），包括：《电工识图速成全图解》、《电工技能速成全图解》、《家装电工技能速成全图解》、《电子技术速成全图解》、《电子电路识图速成全图解》、《电子元器件检测技能速成全图解》、《示波器使用技能速成全图解》、《万用表使用技能速成全图解》、《家电维修技能速成全图解》、《PLC技术速成全图解》、《变频技术速成全图解》共11种图书。《丛书》内容突出技能特色，注重实用性，并将职业标准融入到知识与技能中，无论是在内容结构还是编写形式上都力求创新，具体特点如下。
一、丛书层次分明
本《丛书》立足于初学者，在整体分类上，将电工识图、电子电路识图、电子元器件检测三项基本的技能分别作为三本基础图书进行讲解，将电子技术、PLC实用技术、变频技术作为三本应用技术类图书进行讲解，最后分别按照电工电子行业的岗位需求划分成家电维修、电工实用技能、家装电工、示波器使用、万用表使用五本专业技能类图书，这使得本《丛书》的知识技能层次更加分明。
二、编写形式独特《丛书》突出“技能速成”和“全图解”两大特色。为方便读者学习，在书中都设置有【目标】、【图解】、【提示】、【扩展】四大模块。每讲解一项技能之前，都会通过【目标】告诉读者学习的内容、实现的目标、掌握的技能。在讲解过程中，会对内容关键点通过【提示】和【扩展】模块向读者传递相关的知识要点。【图解】模块则是将技能以“全图解”的形式表现出来，让读者非常直观地学习操作技能，达到最佳的学习效果。
三、内容新颖实用《丛书》以电工电子行业岗位的要求为目标设置内容，力求让读者能够在最短的时间内掌握相应的岗位操作技能。书中的理论知识完全以操作技能为依托，知识点以实用、够用为原则，所有的操作技能都来自于生产实践，并尽可能将各种技能以图解的方式表现出来，以达到“技能速成”的目的。
四、专家贴身指导
为确保图书内容的权威性、规范性和实用性，《丛书》由数码维修工程师鉴定指导中心组织编写，由全国电子行业资深专家韩广兴教授亲自指导，编写人员由资深行业专家、一线教师和高级维修技师组成。此外，《丛书》在编写过程中，还得到了SONY、松下、佳能、JVC等多家专业维修机构的大力支持。
五、技术服务到位
为了更好地满足读者的需求，达到最佳的学习效果，读者除可得到免费的专业技术咨询外，还可获得书中附赠的价值50元的数码维修工程师远程培训基金（培训基金以“学习卡”的形式提供）。读者可凭借此卡登录数码维修工程师的官方网站（www.chinadse.org）获得超值技术服务，随时了解最新的行业信息，获得大量的视频教学资源、电路图纸、技术手册等学习资料以及最新的数码维修工程师培训信息，实现远程在线视频学习，还可通过网站的技术论坛进行交流与咨询。读者也可以通过电话（022-83718162/83715667)、邮件（chinadse@163.com）或信件（天津市南开区榕苑路4号天发科技园8-1-401，邮编300384）的方式与我们进行联系。
作为《丛书》之一，《PLC技术速成全图解》根据PLC的技术特点，结合实际应用，将内容划分成：PLC基础知识、PLC的编程语言、PLC系统的设计与维护、PLC在电动机控制电路中的应用、PLC在机床电气控制电路中的应用、PLC在其他电路中的应用等。为了将知识技能与实际工作紧密结合，书中收集了大量的实际案例，并围绕案例展开讲解，使读者不仅能够掌握PLC技术的相关知识与应用，更重要的是能够举一反三，将知识灵活应用在实际工作中。
希望本书的出版能够帮助读者快速掌握PLC技术，同时欢迎广大读者给我们提出宝贵建议！如书中存在什么问题，可发邮件至qdlea2004@163.com与编辑联系！数码维修工程师鉴定指导中心 第1章 PLC的基础知识
目标
本章主要的目标是让读者初步了解PLC的结构和种类特点，在电路中所实现的功能以及在各种领域中的具体应用，通过对PLC基本结构及原理的介绍，使读者了解PLC的工作过程，为进一步识读PLC控制电路奠定基础。
PLC的英文全称为Programmable Logic Controller，即可编程控制器。PLC是在继电器、接触器控制和计算机技术的基础上，逐渐发展起来的以微处理器为核心，集微电子技术、自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型控制装置。PLC具有通用性强、使用方便、适用范围广、可靠性高、编程简单、抗干扰能力强、易于扩展等特点，在建材、电力、机械制造、化工、交通运输等行业有着广泛的应用。典型PLC实物外形见图1-1。图1-1 典型PLC实物外形1.1 PLC的优势
早在PLC问世以前，继电器控制是工业控制领域的主导方式，结构简单、价格低廉、容易操作。但是，该控制方式适应性差，变更调整不够灵活，一旦任务和工艺发生变化，必须重新设计，还必须改变硬件结构。
现代生产设备和流水线控制必须适应多变的市场需求，固定的工作模式，简单的控制逻辑已不能满足社会生产的需求。为了弥补继电器控制系统中的不足，同时降低成本，更加先进的自动控制装置—可编程控制器（PLC）应运而生。
PLC控制系统通过软件控制取代了硬件控制，用标准接口取代了硬件安装连接。用大规模集成电路与可靠元件的组合取代线圈和活动部件的搭配。不仅大大简化了整个控制系统，而且也使得控制系统的性能更加稳定，功能更加强大。而且在拓展性和抗干扰能力方面也有了显著的提高。如图1-2所示为工业控制中继电器-接触器控制系统与PLC控制系统的效果对比。图1-2 继电器-接触器控制系统与PLC控制系统的效果对比
PLC不仅实现了控制系统的简化，而且在改变控制方式和效果时不需要改动电气部件的物理连接线路，只需要重现编写PLC内部的程序即可。下面通过不同控制方式的系统连接示意图的对比来了解PLC控制方式的优势特点和基本功能。
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采用继电器-接触器的控制系统是通过许多开关、控制按钮、继电器和接触器的连接组合来实现对两个电动机的控制。单从连接的线路来看，虽然电路功能比较简单，但线路连接已经感觉比较复杂。如图1-3所示为十分典型的采用继电器-接触器的控制系统连接示意图。图1-3 采用继电器-接触器的控制系统连接示意图
相比较而言，采用PLC进行控制管理，省略掉了许多接触器和继电器，控制按钮也采用触摸屏方式，线路连接更加简化，各输入、输出设备都通过相应的I/O接口连接，如图1-4所示为十分典型的采用PLC的控制系统连接示意图。若整个控制过程需要改造，只需将编制程序重新输入到PLC内部，输入、输出部件直接通过I/O接口即可实现增减。无论是系统的连接、控制还是改造、维护，都十分简便。图1-4 采用PLC的控制系统连接示意图
下面通过不同控制方式的实用案例（三相交流感应电动机的控制）的对比来了解PLC控制方式的优势特点和基本功能。
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例如，采用继电器进行控制的三相交流感应电动机控制电路见图1-5。图1-5 采用继电器控制的三相交流感应电动机控制电路（电阻器式降压启动）
图中灰色阴影的部分即为控制电路部分，合上电源总开关，按下启动按钮SB1，交流接触器KM1线圈得电，其常开触点KM1-2接通实现自锁功能；同时常开触点KM1-1接通，电源经串联电阻器R、R、12R为电动机供电，电动机降压启动开始。3
当电动机转速接近额定转速时，按下全压启动按钮SB2，交流接触器KM2的线圈得电，常开触点KM2-2接通实现自锁功能；同时常开触点KM2-1接通，短接启动电阻器R、R、R，电动机在全压状态123下开始运行。
当需要电动机停止工作时，按下停机按钮SB3，接触器KM1、KM2的线圈将同时失电断开，接着接触器的常开触点KM1-1、KM2-1同时断开，电动机停止运转。
如果需要改变电动机的启动和运行方式的时候，就必须将控制电路中的接线重新连接，再根据需要进行设计、连接和测试，由此引起的操作过程繁杂、耗时。
而对于PLC控制的系统来说，仅仅需要改变PLC中的应用程序即可，下面我们也通过图示进行说明。采用PLC进行控制的三相交流感应电动机控制系统见图1-6。图1-6 采用PLC进行控制的三相交流感应电动机控制系统
图中灰色阴影的部分即为控制电路部分，在该电路中，若需要对电动机的控制方式进行调整，无需改变电路中交流接触器、启动/停止开关以及接触器线圈的物理连接方式，只需要将PLC内部的控制程序重新编写，改变对外部物理器件的控制和启动顺序即可。1.2 PLC及PLC控制系统的分类1.2.1 PLC的种类
随着PLC的发展和应用领域的扩展，PLC的种类越来越多。根据其内部结构的不同，PLC主要可以分成整体式PLC和组合式PLC两大类。（1）整体式PLC
整体式PLC是将CPU、I/O接口、存储器、电源等部分全部固定安装在一块或几块印制电路板上，使之成为统一的整体。如图1-7所示为整体式PLC的实物外形。这种PLC体积小巧，目前，小型、超小型PLC多采用整体式结构。图1-7 整体式PLC的实物外形（2）组合式PLC
如图1-8所示，组合式PLC的CPU、I/O接口、存储器、电源等部分都是以模块形式按一定规则组合配置而成（因此也称模块式PLC）。这种PLC可以根据实际需要进行灵活配置。中型或大型PLC多采用组合式结构。图1-8 组合式PLC的实物外形1.2.2 PLC控制系统的类型
依托计算机及现代电子技术的发展，大规模和超大规模集成电路已经应用到了PLC中，使得PLC的功能不断提升，PLC控制系统的组合形式也更加灵活。特别是计算机技术和通信技术的融合应用，使得PLC不仅可以应对单机控制模式，而且也可以实现集中控制和网络分布控制。（1）PLC单机控制模式
PLC单机控制模式是通过一台PLC只控制一部单独设备的控制方式。这种控制方式常应用于小型自动化生产加工设备中。
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PLC单机控制模式连接示意图见图1-9。图1-9 PLC单机控制模式连接示意图（2）PLC集中控制模式
PLC集中控制模式是通过一台PLC可以控制多部设备。工作时，每部被控设备都与PLC的I/O接口相连，由PLC统一进行控制。这种控制方式常用于多台设备或多条流水线作业的生产加工系统。
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PLC集中控制模式连接示意图见图1-10。图1-10 PLC集中控制模式连接示意图（3）PLC网络分布控制模式
PLC网络分布控制模式是通过网络互联系统，将多台具备网络通信功能的PLC进行连接，每台PLC都可控制多台被控设备。这种控制方式常用于大型的工业生产控制或监测管理系统。借助网络，PLC的控制范围可以无限扩大、延伸。同时，在整个网络控制系统中，上位计算机可以很好地完成监测数据的存储、处理和输出，并能够将控制过程以图形化的形式体现。如果用户需要，还可将实时结果通过打印机打印输出。为大型管理控制提供了非常人性化的技术支持。
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PLC网络分布控制模式连接示意图见图1-11。图1-11 PLC网络分布控制模式连接示意图1.3 PLC的强大功能
PLC的发展如此迅速，主要是因为具备了很多其他控制系统没有的技术优势。计算机技术、网络技术、通信技术的飞速发展，并且与PLC控制系统的紧密融合，使得PLC的应用领域得到进一步的急速扩展。（1）可编程、调试功能
PLC通过存储器中的程序对I/O接口外接的设备进行控制，存储器中的程序可根据实际情况和应用进行编写，一般可将PLC与计算机通过编程电缆进行连接，实现对其内部程序的编写、调试、监视、实验和记录。这也是区别于继电器等其他控制系统最大的功能优势。（2）通信联网功能
PLC具有通信联网功能，可以与远程I/O、与其他PLC之间、与计算机之间、与智能设备（如变频器、数控装置等）之间进行通信。（3）数据采集、存储与处理功能
PLC具有数学运算、数据的传送、转换、排序、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析、数据处理、模拟数据处理等。这些数据还可以与存储在存储器中的参考值进行比较，完成一定的控制操作，也可以将数据进行传输或直接打印输出。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（4）开关逻辑和顺序控制功能
PLC的开关逻辑和顺序功能是其应用最为广泛的领域，是用以取代传统继电器的组合逻辑控制、定时、计数、顺序控制等。既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。（5）运动控制功能
PLC使用专用的运动控制模块，对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制。例如机床、机器人、电梯等。（6）过程控制功能
过程控制是指对温度、压力、流量、速度等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。另外，为了使PLC能够完成加工过程中对模拟量的自动控制，还可以实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。过程控制一般在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。1.4 PLC技术的应用案例
1968年，美国通用汽车公司（GM）为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降低成本，缩短开发周期，提出了研制新型逻辑顺序控制装置的设想。
1969年，美国数据设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器，并成功地应用在GM公司的生产线上。这一时期PLC主要功能是实现顺序控制，只能进行逻辑运算，故被称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。该控制系统用计算机代替继电器和控制盘；用程序代替硬件接线；输入/输出电平可与外部装置直接连接；结构易于扩展。
70年代后期，随着微电子、计算机和通信技术的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制领域，真正成为计算机工业控制装置。
PLC控制系统器件体积小、耗能低、功能强大、适应性强、可靠性高，关键是系统的设计、安装、调试简单易行，后期检修和维护方便，已被广泛应用于钢铁、石化、机械制造、汽车装配、电力、轻纺等众多行业。
中国PLC工业控制的应用发展相对较晚，直到20世纪70年代才相续引进了PLC控制系统及生产线，但是后续普及应用还是比较迅速的，进入90年代，PLC的应用已经进入了社会生产的各个领域。
目前，PLC已经成为生产自动化、现代化的重要标志。众多电子器件生产厂商都投入到了PLC产品的研发中，PLC的品种越来越丰富，功能越来越强大，应用也越来越广泛，无论是生产、制造还是管理、检验，都可以看到PLC的身影。（1）PLC在电子产品制造设备中的应用
PLC在电子产品制造设备中应用主要用来实现自动控制功能。PLC在电子元件加工、制造设备中作为控制中心，使元件的输送定位驱动电机、加工深度调整电机、旋转电机和输出电机能够协调运转，相互配合实现自动化工作。
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PLC在电子产品制造设备中的应用见图1-12。图1-12 PLC在电子产品制造设备中的应用（2）PLC在自动包装系统中的应用
在自动包装控制系统中，产品的传送、定位、包装、输出等一系列都安一定的时序（程序）进行动作，PLC在预先编制的程序控制下，由检测电路或传感器实时监测包装生产线的运行状态，根据检测电路或传感器传输的信息，实现自动控制。
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PLC在自动包装系统中的应用见图1-13。图1-13 PLC在自动包装系统中的应用（3）PLC在自动检测装置中的应用
用以检测所生产零件弯曲度的自动检测系统中，检测流水线上设置有多个位移传感器，每个传感器将检测的数据送给PLC，PLC即会根据接收到的测量数据进行比较运算，得到零部件弯曲度的值，并与标准进行比对，从而自动完成对零部件是否合格的判定。
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PLC在自动检测装置中的应用见图1-14。图1-14 PLC在自动检测装置中的应用（4）PLC在纺织机械中的应用
在纺织机械中有多个电机驱动的传动机构，互相之间的转动速度和相位都有一定的要求。通常，纺织机械系统中的电动机普遍采用通用变频器控制，所有的变频器则统一由PLC控制。工作时，每套传动系统将转速信号通过高速计数器反馈给PLC，PLC根据速度信号即可实现自动控制，使各部件协调一致工作。
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PLC在纺织机械中的应用见图1-15。图1-15 PLC在纺织机械中的应用1.5 PLC的基本组成和工作原理1.5.1 PLC的基本组成
PLC属于精密的电子设备，从功能电路上讲，主要是由输入电路、运算控制电路、输出电路等构成的。输入电路的作用是将被控对象的各种控制信息及操作命令转换成PLC输入信号，然后送给运算控制电路分；运算控制电路以内部的CPU为核心，按照用户设定的程序对输入信息进行处理，然后由输出电路输出控制信号，这个过程实现算术运算和逻辑运算等多种处理功能；输出电路由PLC输出接口和外部被控负载构成，CPU完成的运算结果由PLC输出接口提供给被控负载。其中，输入部分和输出部分都具备人机对话功能。
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不同的电路功能需要借助不同的电路和内部程序协作完成，如图1-16所示为典型PLC电路结构及协同工作原理示意图。图1-16 典型PLC电路结构及协同工作原理示意图
PLC的硬件电路主要是由CPU模块、存储器、编程接口、电源模块、基本I/O接口电路五部分组成。
●CPU模块是PLC的核心，CPU的性能决定了PLC的整体性能。不同的PLC配有不同的CPU，主要承担着将外部输入信号的状态写入输入存储器中，然后将处理结果送到输出映像寄存器中。CPU常用的微处理器有通用微处理器、单片微处理器和位片式微处理器。
●存储器主要是存储用户程序，由只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）两大部分构成。系统程序存放在ROM中，用户程序和中间运算数据存放在RAM中，
●编程接口通过编程电缆与编程设备（计算机）连接，电脑通过编程电缆对PLC进行编程、调试、监视、试验和记录。
●基本I/O接口电路可以分为PLC输入电路和PLC输出电路两种，现场输入设备将输入信号送入PLC输入电路，经PLC内部CPU处理后，由PLC输出电路输出送给外部设备。
●PLC内部配有一个专用开关式稳压电源，为PLC内部电路提供多路工作电压。
PLC软件系统和硬件电路共同构成PLC系统的整体。PLC软件系统又可分为系统程序和用户程序两大类。
●系统程序是由PLC制造厂商设计编写的，用不不能直接读写和更改，一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。
●用户程序是用户根据控制要求，按系统程序允许的编程规则，用厂家提供的编程语言编写的程序。1.5.2 PLC的工作原理
PLC是一种以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，是专门为大中型工业用户现场的操作管理而设计，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的整机工作原理示意图如图1-17所示。图1-17 PLC的整机工作原理示意图
其中，CPU（中央处理器）是PLC的控制核心，它主要由控制器、运算器和寄存器三部分构成。通过数据总线、控制总线和地址总线与I/O接口相连。
PLC的程序是由工程技术人员通过编程设备（简称编程器）输入的。目前，PLC的编程有两种方式：一种是通过PLC手持式编程器编写程序，然后传送到PLC内。另一种是利用PLC通信接口（I/O接口）上的RS232串口与计算机相连，然后，通过计算机上专门的PLC编程软件向PLC内部输入程序。
编程器或计算机输入的程序输入到PLC内部，存放在PLC的存储器中。通常，PLC的存储器分为系统程序存储器、用户程序存储器和工作数据存储器。
用户编写的程序主要存放在用户程序存储器中，系统程序存储器中主要用于存放系统管理程序、系统监控程序以及对用户编制程序进行编译处理的解释程序。
当用户编写的程序存入后，CPU会向存储器发出控制指令，从系统程序存储器中调用解释程序将用户编写的程序进行进一步的编译，使之成为PLC认可的编译程序。
存储器中的工作数据存储器是用来存储工作过程中的指令信息和数据的。通过控制及传感部件发出的状态信息和控制指令通过输入接口（I/O接口）送入到存储器的工作数据存储器中。在CPU控制器的控制下，这些数据信息会从工作数据存储器中调入CPU的寄存器，与PLC认可的编译程序结合，由运算器进行数据分析、运算和处理。最终，将运算结果或控制指令通过输出接口传送给继电器、电磁阀、指示灯、蜂鸣器、电磁线圈、电动机等外部设备及功能部件。这些外部设备及功能部件即会执行相应的工作。
在整个工作过程中，PLC中的电源始终为各部分电路提供工作所需的电压。确保PLC工作的顺利进行。
由此可见，PLC作为全新型的工业控制装置，有效地将传感控制技术、计算机控制技术和通信技术融合在一起，用软件编程逻辑代替了硬件布线逻辑，拓展了功能、提升了效率、增强了系统的控制能力和抗干扰能力，并有效地降低了故障发生的几率。目前，以成为工业自动化发展不可缺少的实用技术核心。1.5.3 PLC循环扫描的工作方式
PLC的工作方式采用不断循环的顺序扫描工作方式（串行工作方式）。CPU从第一条指令开始执行程序，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。如此周而复始不断循环。当然，整个过程是在系统软件控制下进行的，顺次扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理（用户程序按先后顺序存放），然后顺序向输出点发出相应的控制信号。整个过程可以大体分为以下多个阶段。（1）初始化
PLC接通电源后，市电电压经内部电路处理后为PLC整机供电。系统首先执行自身的初始化操作，包括硬件、软件的初始化和其他设置的初始化处理。（2）自诊断处理
自诊断处理的检查对象包括CPU、电池电压、程序存储器、I/O和通信等，若发现异常，马上传递出错代码，特别是出现致命错误时，CPU立刻进入“STOP”（停止）方式，所有的扫描停止。PLC每扫描一次，执行—次自诊断检查。（3）通信处理
PLC自诊断处理完成后，先检查有无通信任务，如有则调用相应进程，完成PLC之间、或PLC与其他设备的通信处理，并对通信数据作相应处理。例如：PLC与外部编程器、显示器、打印机等是否有通信信息需要传递。PLC每扫描一次，执行一次通信处理。（4）输入信息处理
将输入端子导入的外部输入信息存入映像寄存器中。PLC每扫描一次，执行一次输入信息处理。（5）用户程序执行
用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按照序号顺序排列。从首地址开始按自上而下、从左到右的顺序逐条扫描执行，并从输入映像寄存器中“读入”输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件（软继电器）的当前状态，然后，根据指令要求执行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。（6）输出信息处理
所有指令执行完毕后，进入输出信息处理阶段。将运算处理完毕的结果信息存入输出映像寄存器中，并进一步传输至外部被控设备。PLC每扫描一次，执行一次输出信息处理。
至此，一个扫描过程完毕，这整个工作周期称为扫描周期。为了确保控制能正确实时地进行，在每个扫描周期的作业时间必须被控制在一定范围内。通常用PLC执行1KB指令所需时间来说明其扫描速度，一般为零点几毫秒到上百毫秒。PLC运行正常时，程序扫描周期的长短与CPU的运算速度、与I/O点的情况、与用户应用程序的长短及编程情况等有关。1.6 PLC典型产品介绍
目前，PLC在全世界的工业控制中被大范围采用。PLC的生产厂家不断涌现，推出的产品种类繁多，功能各具特色。其中，美国的AB公司、通用电气公司，德国的西门子公司，法国的TE公司，日本的欧姆龙、三菱、富士等公司，都是目前市场上非常主流且极具有代表性的生产厂家。目前国内也自行研制、开发、生产出许多小型PLC，应用于更多的有各类需求的自动化控制系统中。
目前，在世界范围内（包括国内市场），松下、西门子、欧姆龙、三菱的产品占有率较高、普及应用较广，下面大致介绍一下这些典型PLC的功能特点、相关参数以及系统配置。1.6.1 松下PLC
松下PLC是目前国内比较常见的PLC产品之一，其功能完善，性价比较高，如图1-18所示为松下PLC不同系列产品的实物外形图。松下PLC可分为小型的FP-X、FP0、FP1、FPS、FP-e系列产品；中型的FP2、FP2SH、FP3系列；大型的EP5系列等。图1-18 松下系列的PLC实物外形图
下面具体介绍松下PLC的主要功能特点。
●具有超高速处理功能，处理基本指令只需0.32μs，还可快速扫描。
●程序容量大，容量可达到32k步。
●具有广泛的扩展性，I/O最多为300点。还可通过功能扩展插件、扩展FP0适配器，使扩展范围更进一步扩大。
●可靠性和安全性可以保证，8位密码保护和禁止上传功能，可以有效地保护系统程序。
●通过普通USB电缆线（AB型）即可与计算机实现连接。
●部分产品具有指令系统，功能十分强大。
●部分产品采用了可以识别FP-BASIC语言的CPU及多种智能模块，可以设计十分复杂的控制系统。
●FP系列都配置通信机制，并且使用的应用层通信协议具有一致性，可以设计多级zPLC网络控制系统。
下面以松下PLC典型几款产品为例，详细了解一下相关参数和系统配置。（1）松下FP1系列PLC
松下FP1系列有C14、C16、C24、C40、C56、C72多种规格产品，虽然是小型机，但性价比却很高，该产品比较适合于中小型企业中。
FP1硬件配置除主机外，还可外加I/O扩展模块、A/D（模/数转换）、D/A（数/模转换）模块等智能单元。最多可配置几百点，机内有高速计数器，可输入频率高达10kHz的脉冲，并可同时输入两路脉冲，还可输出可调的频率脉冲信号（晶体管输出型）。
FP1有190多条功能指令，除基本逻辑运算外，还可进行+、–、×、÷四则运算。有8位、16位、32位数字处理功能，并能进行多种码制变换。FP1还有中断程序调用、凸轮控制、高速计数、字符打印、步进等特殊功能指令。
FP1监控功能很强，可实现梯形图监控、列表继电器监控、动态时序图监控（可同时监控16个I/O点的时序）等功能，具有几十条监控命令，多种监控方式。指令和监控结果可用日本、英国、德国、意大利四种文字显示。
FP1系列典型产品的主要性能参数见表1-1。表1-1 FP1系列PLC典型产品的主要性能参数（2）松下FPΣ系列PLC
FPΣ系列PLC保持机身小巧、使用简便的同时，加载了中型PLC的功能。采用通信模块插件大幅增强了通信功能，可以实现最大100Hz的位置控制；具有数据备份结构，可以对数据寄存器区进行完全备份，日历、时钟的数据也能由电池备份，I/O注释可以与程序一同写入，大幅提高了系统保存性；具有高速、丰富的实数运算功能；FPΣ型的PLC实现了PID控制的指令，可以进行自整，实现简便、高性能的控制；为了防止出厂后的意外改写程序或保护原始程序不被窃取，FPΣ还可以设置密码功能。（3）松下FP2/FP2SH系列PLC
FP2系列PLC有FP2-C1，FP2-C1D，FP2-C1SL，FP2-C1A等型号产品，外形结构紧凑，但保持了中规模PLC的功能，具有多种高功能单元，使得本系统能够从事诸如模拟量控制、联网和位置控制。FP2系列集多种功能于一体，具有优良的性能价格比，I/O点数基本结构最大768点，扩展结构最大1600点，使用远程I/O系统最大2048点。它的CPU单元配有一个RS232编程口，可直接与人机界面相连。此外还带有一个用于远程监控和通过调制解调器进行维护的高级通信接口。
FP2SH系列PLC的扫描时间为1ms/20k步，实现了超高速处理，它的程序容量最大为120k步，具有足够的程序容量。同时还配备了小PC卡，可用于程序备份或用作扩张数据内存，应用与大量数据进行处理的领域。此外，它内置注释和日历定时器功能。（4）松下FP3/FP10SH系列PLC
FP10SH系列PLC的特点如下：高速CPU；最多可控制2048个I/O点；可利用中继功能执行高优先级的中断程序；编程器可在程序中插入注释，便于后期的检查与调试；具有高精度定时功能/日历功能；具备16k步的大程序容量；288条方便指令功能；EPPROM写入功能；还有就是网络的连接及安装十分简便。1.6.2 西门子PLC
德国西门子（SIEMENS）公司的可编程序控制器SIATIC S5系列产品在中国的推广较早，在很多的工业生产自动化控制领域，都曾有过经典的应用。并且西门子（SIEMENS）公司还开发了一些起标准示范作用的硬件和软件。从某种意义上说，西门子系列PLC决定了现代可编程序控制器发展的方向。如图1-19所示为1996年西门子公司推出的西门子S7系列产品实物外形图，S7系列PLC包括小型OLC S7-200、中型OLC S7-300和大型OLC S7-400。图1-19 西门子S7系列的PLC实物外形图
●采用模块化紧凑设计，可按积木式结构进行系统配置，功能扩展非常灵活方便。
●以极快的速度处理自动化控制任务，S7-200和S7-300的扫描速度为0.37 μs指令。
●具有很强的网络功能，可以将多个PLC按照工艺或控制方式连接成工业网络，构成多级完整的生产过程控制系统，既可实现总线联网也可实现点到点通信。
●在软件方面，允许在Windows操作平台下，使用相关的程序软件包、标准的办公室软件和工业通信网络软件，识别C++等高级语言环境。
●编程工具更为开放，可使用普通计算机或笔记本电脑。
下面以典型西门子S-200系列、S-300系列为例，详细了解一下相关参数及性能配置。（1）西门子S-200系列小型PLC
西门子S-200系列小型PLC主要性能参数见表1-2。表1-2 西门子S-200系列小型PLC主要性能参数（2）西门子S-300系列中型PLC
西门子S-300系列中型PLC主要性能参数见表1-3。表1-3 西门子S-300系列小型PLC主要性能参数1.6.3 欧姆龙PLC
日本欧姆龙（OMRON）公司的PLC较早进入中国市场，开发了最大的I/O点数在140点以下的C20P、C20等微型PLC；最大I/O点数在2048点的C2000H等大型PLC，如图1-20所示为欧姆龙PLC系列产品的实物外形图。公司产品被广泛用于自动化系统设计的产品中。图1-20 欧姆龙的PLC实物外形
欧姆龙公司对可编程控制器及其软件的开发有自己的特殊风格。例如：C2000H大型PLC是将系统存储器、用户存储器、数据存储器和实际的输入输出接口、功能模块等，统一按绝对地址形式组成系统。它把数据存储和电器控制使用的术语合二为一。命名数据区为I/O继电器、内部负载继电器、保持继电器、专用继电器、定时器/计数器。
下面以典型欧姆龙CP1L型系列PLC为例，详细了解一下相关参数及性能配置。欧姆龙CP1L型系列PLC部分产品的主要性能参数见表1-4。表1-4 欧姆龙CP1L型系列PLC主要性能参数1.6.4 三菱PLC
三菱PLC在中国市场常见的系列产品有FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3U FR-FX2NC、FR-A、FR-Q等，如图1-21所示为三菱系列的PLC实物外形图。图1-21 三菱系列的PLC实物外形图
下面以部分典型系列为例，详细了解一下其功能特点、相关参数及性能配置。（1）三菱FX0N、FX2N系列PLC
三菱FX0N系列PLC可进行24～1281点灵活输入输出组合。在24/40/60典型的基本单元上，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。利用模拟输入2点、输出1点的FX0N～3A型模拟输入输出模块（8BIT），还可以进行模拟输入输出处理。使用FX0N～16NT型MELSCNET/MINI用接口，作为A系列的子站，进行联网。
三菱FX2N系列PLC属于超小型程序装置，是FX家族中较先进的系列。具有高速的处理速度，在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16～256点的灵活输入输出组合，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。还可在基本单元上连接单元或扩展，可进行16～256点的灵活输入输出组合。
主要性能参数见表1-5。表1-5 三菱FX0N、FX2N系列PLC主要性能参数（2）三菱FX1S系列PLC
三菱FX1S系列PLC属于集成型小型单元式PLC，主要性能参数详见表1-6。表1-6 三菱FX1S系列PLC主要性能参数
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