2024年2月20日发(作者：)
三菱PLC难点重点讲座
1。主控与跳转指令的区别：
主控（MC）和主控复位MCR指令：其实就是相当于一个总开关控制 MC 到 MCR 之间的电路，当接通时正常运行之间的程序，当未接通时，其之间除积算型元件或被SET/RST的元件外所有输出就为OFF，因为它们的总开关断开了。
跳转指令CJ：跳步时这段程序根本没执行（除正在工作的T63和高速计数器外）。
好了，只要记住关键的是：
主控指令相当于执行了一个总开关关断的情况下的程序，而跳转指令是暂时不执行某段程序。
BCD吗有多种形式,我们常说的是8421码,其实就是把二进制数转换成十进制数,然后按十进制数每一位用4位二进数表示.比如123的二进制数为 0111 1011,转换成BCD码后为0001 0010 0011.那么BCD码有什么用呢?主要就是为了显示用的方便而已,其它好象还真没什么用途.
SMOV:这个指令在传送的过程中是按BCD码传送的,但最后还是自动的转换成二进制码.
为了防止输入噪声，PLC的输入端有RC数字滤波器，滤波时间常数为10ms.但：
1。当X0-X7用作高速计数输入、速度检测指令SPD、中断输入时，其自动设置为50us.
2.使用刷新和滤波调整指令REFF时，X0-X17的滤波时间由指令参数设置为：0-60ms.
另外注意，这里说的滤波是PLC内部电路设计的，所以外部一般就不需要加阻容滤波电路了。
PLC的功能绝不是简单的I/0逻辑关系，要是用好了高级的功能程序，他不比单片机差呀。
PLC的功能绝不是简单的I/0逻辑关系，要是用好了高级的功能程序，他不比单片机差呀。
PLC的功能绝不是简单的I/0逻辑关系，要是用好了高级的功能程序，他不比单片机差呀。
三菱的“位” 是相对于“字"和”双字“来说的。位元件占用一个存储字节单位（或者说占用1个存储基本位），这类的编程元件有输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M、状态继电器S；字元件占用16个存储（或者说占用16个存储基本位），这类元件如数据存储器D、计数器C和常数K、H；以此类推，双字含义是指占用32个存储字节（即32个基本存储单位）.
下面的解释在前面第三讲编程元件中有，请查看。
1．位元件
FX系列PLC有4种基本编程元件，为了分辨各种编程元件，给它们分别指定了专用的
字母符号：
x：输入继电器，用于直接输入给PLC的物理信号。
Y：输出继电器，用于从PLC直接输出物理信号。
M(辅助继电器)和S(状态继电器)：PLC内部的运算标志。
上述的各种元件称为“位(bit)元件”，它们只有两种不同的状态，即ON和OFF，可
以分别用二进制数l和0来表示这两种状态。
2．字元件
8个连续的位组成一个字节(Byte)，16个连续的位组成一个字(Word)，32个连续的位组成一个双字(Double Word)。定时器和计数器的当前值和设定值均为有符号字，最高位(第15位)为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。有符号字可表示的最大正整数为32767.
至于它的作用就是在编程时让PLC知道应该将它存在什么位置，比如X输入继电器，PLC执行扫描输入I端子时会将对应的输入继电器X的信号（要么为0，要么为1）送入输入暂存继电器进行保存，这个输入暂存继电器也是位元件；如果是指令MOV K7 D0，则是将二进制数（0000 0000 0000 0111）送入D0内存放，D0内的数字被上述二进制数覆盖。
PLC的位移及步进指令及应用
一、移位指令简介
移位指令用于字或多个位（BIT）字中二进制数依次顺序左移或右移。有多种多样的移位指令：
简单左移：执行一次本指令移一次位。移位时用0移入最低位。原最低位的内容，移入次低位……依次类推，最高位的内容移出，或移入进位位（而原进位位的内容丢失）。有的PLC可设为，每次可移多个位。
简单右移：与左移不同的只是它为右移，先把进位位的内容移入字的最高位，原最高位的内容移入次高位……依次类推，原最低位的内容丢失，或移入进位位（而原进位位的内容丢失）。有的PLC可设为，每次可移多个位。
循环左移：它与简单左移不同的只是它的进位位的内容不丢失，要传给00位，以实现循环。
循环右移：与循环左移不同的是00的内容不丢失，传给进位位，原进位的值传给第15位，以实现循环右移。
还有可设定输入值的移位，如左移，不是都用0输入给最低位，而是可设定这个输入的值。
还有可逆移位指令，由用控制字，控制左还是右移，并可实现多字移位。
除了二进制的位（bit）移位，还有数位（digit）移位，可左移，也可右移。移位的对象可以多个字。
还有字移位，以字为单位的移，执行一次本指令移一个字。移时0000移入起始地址（最小地址），起始地址的原内容移入相邻的较高地址，……最高地址（结束地址）的内容丢失。多次执行本指令，可对从起始到结束地址的内容清零。
等等。
图a中St是移位开始通道，Ed是移位终了通道，P是移位脉冲输入，R是复位输入，S是移位信号输入。当P从OFF到ON时，而R又为OFF，则从St到Ed间的各个位（BIT），依次左移一位，并把S的值（OFF或ON）赋值给St的最低（00）位，Ed的最高（15）位溢出；但如R复位输入ON，移位禁止，并St到Ed各通道清零。
图b中SHL之后加DW为双字，即4个字节移位，EN为此指令执行条件。其输入为ON，才能执行本指令，否则，不执行。IN是进行移位的双字，OUT是移位结果输出的双字，N是每执行一次本指令将移位的位（BIT）数。每次移位时，除了移位双字各位值相应左移，并用0填入无值移入的位。
图c中S是移位源，D是移位的输出， n1为指定源及输出位（BIT）数。n2是指定执行一次本指令将移位的位（BIT）数。本指令的输入为ON，才能执行本指令，否则，不执行。每次移位时，除了移位指定的各位值相应左移，并用0填入无值移入的位。
模拟量是连续量，多数是非电量。而PLC只能处理数字量、电量。为此，一般讲：
要有传感器，以把模拟量转换成电量，如果这电量不是标准的，还需要有变送器、以把电量变换为标准的电信号，如4到20 毫安、1 到5伏、0 到 10 伏 等等；
要有模拟量（A）到数字量（D）转换的模拟量输入单元（模块），以把这些标准的电信号变换成数字信号；
要有数字量（D）到模拟量（A）转换的模拟量输出模块，以把PLC处理后的数字量变换成模拟量；
要有执行器，根据模拟量的大小执行相应的模拟输出控制动作。
当然，如同处理逻辑量一样，PLC的CPU、内存、相应的程序等也是必需的。只是这里多了以上提到的信号的采集、转换、变换及执行等环节。
所以，一个完整的模拟量PLC控制，一般讲，其过程是：
用传感器采集信息，并把它变换成标准电信号，进而送给模拟量输入模块；
模拟量输入模块把标准电信号转换成CPU可处理的数字信息；
CPU按要求对此信息进行处理，产生相应的控制信息，并传送给模拟量输出模块；
模拟量输出模块得到控制信息后，经变换，再以标准信号的形式传给执行器；
执行器对此信号进行放大和变换，产生控制作用，施加到受控对象上。
要弄清的是，这里“基于信息采集和处理”的信息，可能是调节量，也可能是干扰量。
如为调节量，则要用反馈控制。它是一种模拟量最基本的控制方式。它依据系统的实际输出与预期输出间的偏差来进行控制，以期逐步缩小这一偏差。至于产生偏差的原因，它是不理睬的。
如信息为干扰量，也可用前馈控制。它基于扰动补偿原理，根据扰动的情况作相应控制。
从图知，它的传感器监测的是扰动量。PLC程序根据扰动量、控制量与调节量间的关系产生相应的控制量，进而再通过模拟量输出单元、执行器作用到被控对象上，其目的是在干扰量作用于系统的同时，这个控制量也作用于该系统，以补偿干扰对系统的不利影响。可知，这里的信息流是开路的，所以前馈控制又称开环控制。
开环控制使系统在偏差即将发生之前就注意纠正偏差，这是它的优点。但要弄清有多少扰动量，以及它与调节量间的关系，即控制量随扰动变化的规律，是不易的。这也是它用得不多的原因。
以上讨论的是完整的模拟量控制过程，是较复杂的。既有模入（AI），又有模拟出（AO）。有时，为了简单，可不用那么完整的模拟量控制。如有的只用模入，而输出用逻辑量（DO）。如控制电炉温度，简单的办法是，不停地读入温度值，并与设定值比较。如实际温度小于设定值，则控制一个逻辑量ON，用其使加热器得电。反之，如实际温度大于设定值，则控制这个逻辑量OFF，用其使加热器失电。再如，也可能不用模入，而用逻辑量入（DI），但用模拟量输出。再就是，由于脉冲技术的发展，模拟量控制也可运用有关脉冲控制技术。
某中央空调冷冻水泵采用变频节能调速运行，利用PT100温度传感器，经FX2N-4AD转换并计算出冷冻机进出口温差，再经FX2N-2DA模块输出，一路调节冷冻水泵速度，另一路为4-20ma电流，控制调节阀的开度实现大温差、小流量运行。
设高温输入接CH1，低温输入接CH2（PT100），FX2N-2DA分别接变频器和调节阀。
大家讨论一下，如何进行编程？
冷冻水系统的控制方案采用定温差控制方法，将冷冻水的送回水温差控制在4.5～5℃。PLC通过温度传感器及温度模块将冷冻水的出水温度和回水温度读入内存，根据回水和出水的温差值来控制变频器的转速，从而调节冷冻水的流量，控制热交换的速度。温差大，说明室内温度高，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度以增加流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度以降低流量，减缓热交换的速度，达到节能的目的。
冷却水系统的控制方案也采用定温差控制方法，因为冷却水系统定温差控制的主机性能明显优于冷却水出水温度控制，将冷却水的进出水温差控制在4.5～5℃。PLC通过温度传感器及温度模块将冷却水的出水温度和进水温度读入内存，根据出水和进水的温差值来控制变频器的转速，调节冷却水的流量，控制热交换的速度。因此，对冷却水来说，以出水和进水的温差作为控制依据，实现出水和进水的恒温差控制是比较合理的。温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，加大冷却水的循环速度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，应降低冷却泵的转速，减缓冷却水的循环速度，达到节能的目的。
这里以冷却水泵为例介绍中央空调控制系统的设计：冷却水泵M1的主回路电气原理图：
1）中央空调控制（冷却水泵）系统FX2N-48MR型PLC接线图如下：
2）中央空调控制（冷却水泵）系统的I／O分配：
根据系统控制要求，选用F940GOT-SWD触摸屏，触摸屏和PLC输入、输出分配如下：
X0：变频器报警输出信号。 M0：冷却泵起动按钮。 M1：冷却泵停止按钮。
M2：冷却泵手动加速。 M3：冷却泵手动减速。 M5：变频器报警复位。
M6：冷却泵M1运行。 M7：冷却泵M2运行。 M10：冷却泵手／自动调速切换；
Y0：变频运行信号(STF)。 Y1：变频器报警复位。 Y4：变频器报警指示。
Y6：冷却泵自动调速指示。 Y10：冷却泵M1变频运行。 Y11：冷却泵M2变频运行。
数据寄存器：D20 为冷却水回水温度。 D21 为冷却水出水温度。
D25 为冷却水出回水温差。 D1001为变频器运行频率显示。
D1010为D／A转换前的数字量。
3）触摸屏画面制作：(a) 触摸屏首页画面 (b) 触摸屏操作画面 (c) 触摸屏监视画面
4）编制程序、控制程序主要由以下几部分组成：
①冷却水出进水温度检测及温差计算程序：CH l通道为冷却水进水温度（D20），CH2通道为冷却水出水温度（D21），D25为冷却水出进水温差。冷却水出进水温度检测及温差计算程序如下：
②D / A转换程序：进行D / A数模转换的数字量存放在数据寄存器D1010中，它通过FX2N-2DA模块将数字量变成模拟量，由CH l通道输出给变频器，从而控制变频器的转速以达到调节水泵转速的目的。D / A转换程序如下：
③手动调速程序如下：
④自动调速程序如下
⑤变频器、水泵启停报警的控制程序：变频器的启、停、报警、复位，冷却泵的轮换及变频器频率的设定、频率和时间的显示等均采用基本逻辑指令来控制。变频器、水泵启停报警的控制程序如下：
第一讲PLC 的基本概念
可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic
Controller）， 简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。
一、PLC 的由来
在60 年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969 年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：
1．编程方便现场可修改程序；
2．维修方便采用模块化结构；
3．可靠性高于继电器控制装置；
4．体积小于继电器控制装置；
5．数据可直接送入管理计算机；
6．成本可与继电器控制装置竞争；
7． 输入可以是交流115V；
8．输出为交流115V 2A 以上能直接驱动电磁阀接触器等；
9．在扩展时原系统只要很小变更；
10．用户程序存储器容量至少能扩展到4K。
1969 年，美国数字设备公司（DEC） 研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通
用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971 年，已经成功地应用于食品饮料冶金造纸等工业。
这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971 日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974 年开始研制，于1977年开始工业应用。
二、PLC 的定义
PLC 问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association） 经过四年的调查工作，于1984 年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller），并给PC 作了如下定义
“PC 是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC 之功能着，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。”
以后国际电工委员会（IEC）又先后颁布了PLC 标准的草案第一稿，第二稿，并在1987 年2 月通过了对它的定义：
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。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。”
总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。
三、PLC 的特点
1． PLC 的主要特点
（1）高可靠性
1）所有的I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。
2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms。
3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。
4）采用性能优良的开关电源。
5）对采用的器件进行严格的筛选。
6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。
7）大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统,使可靠性更进一步提高。
（2）丰富的I/O 接口模块
PLC针对不同的工业现场信号，如：
• 交流或直流；
• 开关量或模拟量；
• 电压或电流；
• 脉冲或电位；
• 强电或弱电等。
有相应的I/O 模块与工业现场的器件或设备，如：
• 按钮
• 行程开关
• 接近开关
• 传感器及变送器
• 电磁线圈
• 控制阀
直接连接另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。
（3）采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC 以外绝大多数PLC 均
采用模块化结构PLC 的各个部件包括CPU 电源I/O 等均采用模块化设计由
机架及电缆将各模块连接起来系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合
（4）编程简单易学
PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式对使用者来说
不需要具备计算机的专门知识因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握
（5）安装简单维修方便
PLC不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行使用时只需将现
场的各种设备与PLC 相应的I/O 端相连接即可投入运行各种模块上均有运行和
故障指示装置便于用户了解运行情况和查找故障
由于采用模块化结构因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的
方法使系统迅速恢复运行
2．PLC 的功能
（1） 逻辑控制
（2） 定时控制
（3） 计数控制
（4） 步进（顺序）控制
（5） PID 控制
（6） 数据控制
PLC 具有数据处理能力
（七） 通信和联网
（八） 其它
PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT 模块。
四、PLC 的发展阶段
虽然PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC 也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：
1．早期的PLC（60 年代末—70 年代中期）
早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC 特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。
2．中期的PLC（70 年代中期—80 年代中后期）
在70 年代微处理器的出现使PLC 发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC 的中央处理单元（CPU）。
这样，使PLC 得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC 得应用范围得以扩大。
3．近期的PLC（80 年代中后期至今）
进入80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC 所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC 的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC
软、硬件功能发生了巨大变化。
五、PLC 的分类
1．小型PLC
小型PLC 的I/O 点数一般在128 点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体除了开关量I/O 以外，还可以连接模拟量I/O 以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。
2．中型PLC
中型PLC 采用模块化结构，其I/O点数一般在256～1024 点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC 通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。
3．大型PLC
一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC 还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。
六、PLC 的基本结构
PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示：
1．中央处理单元（CPU）
中央处理单元（CPU）是PLC 的控制中枢。它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据：检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误，当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步提高PLC 的可靠性，近年来对大型PLC 还采用双CPU 构成冗余系统，或采用三CPU 的表决式系统。这样，即使某个CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。
2．存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
（1） PLC 常用的存储器类型
1）RAM （Random Assess Memory）
这是一种读/写存储器（随机存储器）其存取速度最快由锂电池支持。
2）EPROM （Erasable Programmable Read Only Memory）
这是一种可擦除的只读存储器在断电情况下存储器内的所有内容保持不变。（在紫外线连续照射下可擦除存储器内容）
3）EEPROM（Electrical Erasable Programmable Read Only Memory）
这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。
（2） PLC 存储空间的分配
虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC的工作原理其存储空间一般包括以下三个区域：
系统程序存储区
系统RAM 存储区（包括I/O 映象区和系统软设备等）
用户程序存储区
1）系统程序存储区
在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM 中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC 的性能。
2）系统RAM 存储区
系统RAM 存储区包括I/O 映象区以及各类软设备，如：
逻辑线圈
数据寄存器
计时器
计数器
变址寄存器
累加器
等存储器
A．I/O 映象区 由于PLC 投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要一定数量的存储单元（RAM）以存放I/O 的状态和数据，这些单元称作I/O 映象区。
一个开关量I/O 占用存储单元中的一个位（bit），一个模拟量I/O 占用存储单元中的一个字（16 个bit）。因此整个I/O 映象区可看作两个部分组成：
开关量I/O 映象区
模拟量I/O 映象区
B．系统软设备存储区
除了I/O 映象区区以外，系统RAM 存储区还包括PLC 内部各类软设备（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC 断电时，由内部的锂电池供电，数据不会遗失；后者当PLC 断电时，数据被清零。
1） 逻辑线圈
与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM 存储区中的一个位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路中的继电器。另外，不同的PLC 还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。
2）数据寄存器
与模拟量I/O 一样，每个数据寄存器占用系统RAM 存储区中的一个字（16bits）。另外，PLC 还提供数量不等的特殊数据寄存器，具有不同的功能。
3） 计时器
4） 计数器
（3）用户程序存储区
用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不同类型的PLC，其存储容量各不相同。
3．电源
PLC 的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。
一般交流电压波动在±10%（±15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC 直接连接到交流电网上去。
七、PLC 的工作原理
最初研制生产的PLC 主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：
继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。
PLC 的CPU 则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点（包括其常开或常闭触点）不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。
为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms 以上，而PLC 扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式—扫描技术。这样在对于I/O 响应要求不高的场合，PLC 与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。
1．扫描技术
当PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
（1） 输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
（2） 用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O 映象区或系统RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
（3）输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC 的真正输出。
比较下二个程序的异同：
程序1
程序2
这两段程序执行的结果完全一样但在PLC中执行的过程却不一样。
程序1 只用一次扫描周期，就可完成对%M4 的刷新；
程序2 要用四次扫描周期，才能完成对%M4 的刷新。
这两个例子说明：同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，也可以看到：采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。
一般来说，PLC 的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。
2．PLC 的I/O 响应时间
为了增强PLC 的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。
为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC 采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。
以上两个主要原因，使得PLC 得I/O 响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。
所谓I/O 响应时间指从PLC 的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其最短的I/O 响应时间与最长的I/O 响应时间如图所示：
最短I/O 响应时间：
最长I/O 响应时间：
八、PLC 的I/O 系统
1．I/O 寻址方式
PLC的硬件结构主要分单元式和模块式两种。前者将PLC 的主要部分（包括I/O 系统和电源等）全部安装在一个机箱内。后者将PLC 的主要硬件部分分别制成模块，然后由用户根据需要将所选用的模块插入PLC 机架上的槽内，构成一个PLC 系统。
不论采取哪一种硬件结构，都必须确立用于连接工业现场的各个输入/输出点与PLC 的I/O 映象区之间的对应关系，即给每一个输入/输出点以明确的地址确立这种对应关系所采用得方式称为I/O 寻址方式。
I/O寻址方式有以下三种
固定的I/O 寻址方式
这种I/O 寻址方式是由PLC 制造厂家在设计、生产PLC 时确定的，它的每一个输入/输出点都有一个明确的固定不变的地址。一般来说，单元式的PLC 采用这种I/O寻址方式。
开关设定的I/O 寻址方式
这种I/O 寻址方式是由用户通过对机架和模块上的开关位置的设定来确定的。
用软件来设定的I/O 寻址方式
这种I/O 寻址方式是有用户通过软件来编制I/O 地址分配表来确定的。
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PLC的类型
1．按生产厂家分有：
德国的西门子公司、美国的AB（Allen-Bradley）公司（现已被美国的Rockwell公司收购），美国GE公司与日本FANAC合资的GE-FANAC公司、法国的施耐德公司（原美国MODICON公司已被其收购）以及日本的欧姆龙（OMRON）公司、三菱公司、松下公司、东芝公司、富士公司、光洋公司、日立公司等等。
德国西门子公司：主流产品为 S7系列机，有S7200（小型）、S7300（中型）及S7400机（大型）。性能比S5大有提高。此外，还推出微型机Logo。
日本OMRON公司：主流产品为CS1H、CS1D（可双机热备）、CJ1H、CQM1H 、CP1H、CPM2A及 ZEN微型机。
日本三菱公司：主流产品为FX系列机、Q系列机及Alphi微型机。此外，在三菱公司Q系列高档机中，除了有常规的顺序控制CPU外，还推出运动控制CPU、过程控制CPU及PC（计算机）CPU，分别可进行运动控制、过程控制及信息处理。
美国AB（Allen-Bradley）公司主要为Logix系列机。如ControlLogix、FlexLogix、CompactLogix 、MicroLogix 及PicoLogix微型机。此外，还有软PLC（SoftLogix5 Controller），过程控制PLC（PPC Programable Process Controller），安全性（GuildPLC）PLC。
GE-FANAC有90-70机、90-30机。最近，还推出控制与信息处理能力有很大提升的可编程自动化控制器，即，PAC。
法国施耐德公司有：MODICON Quantun（大、超大型机）、MODICON Premiun（中型机）、 MODICON Compact（中、小型机、可用于较大的工作温度范围及有腐蚀气氛的场合） Momentun（中型机） 、MODICON Micro（小型机）、MODICON Naza（微型机）。
国内也有一些正在发展中的PLC厂家，相信在不太久的将来，会在世界PLC之林中一定有其位置的。
2．按控制规模分：
大致可分为微型机、小型机、中型机及大型机、超大型机。
微型机控制的仅几点、十几点、几十点，如OMRON公司新推出的ZEN机，主机有8点、10点两种，还有扩展，最多可扩到34点。再如西门子的logo机，小的也仅能控制10点。还如三菱的alpha机，I/O点数分别有6、10及20等几种规格，而alphaXL的I/O点数分别有14、24两种规格。这些机型，有的还内嵌有简易的编程工具，很便于编程。由于它的价格低廉、使用方便、工作可靠、体积很小…而且，它的可输出电流比其它PLC都大，有的可达8安培。完全可成为新一代相应的继电器控制的替代品，也因此，有的则称其为可编程继电器（PLR）。
小型机控制点可达100多点，以至于更多。如OMRON公司的CPM2A、CP1H、CQM1H，则分别可达到120、320、512点。西门子公司的S7200机可也达一百多点。新推出S7-200 CN为中国版机型。当最大配置时，控制点数可达248路（西门子称I/O点为路）。三菱公司的FX2N最多点数也可达256点，而FX3UC机可达300多点。
中型机控制点数可达近500点，以至于以千点计。如OMRON公司CJ1H机可超过2000多点。德国西门子公司的S7300机最多可达512点（开关量），新推出的CPU318-2也可超过1000点（开关量）。此外，还可另加128路模拟量输入或输出。三菱的Q系列的基本型机，控制点数也可达2048点。
大型机控制点数一般在1000点以上。如OMRON公司的。CS1H机最大配置可达5000多点。三菱的Q系列的高档机，控制点数也可达8192点。
超大型机控制点数可达万点，以至于几万点、10几万点、几十万点。如美国GE公司的90-70机，其点数可达24000点，另外还可有8000路的模拟量。西门子的S7-417-4机，其控制点数可达128K 开关量输入、128K开关量输出，或8K的模拟量入及模拟量出。
应该讲，以上这种划分是不严格的，只是大致的，所介绍的情况也是会有变化的，目的只是帮助读者建立控制规模的概念，以便于日后便于进行系统配置及使用。
3．按结构特点分:
可分为箱体式与模块式。近期还出现有内插板式。
箱体式的PLC：把电源、CPU、内存、I/O系统都集成在一个小箱体内。一个主机箱体就是一台完整的PLC，就可用以实现控制。微型、小型机多为箱体式。
为了系统配置方便，有的主箱体还可增加内插选件，如通讯接口选件、内存选件、模拟量输入选件等，为要增强主箱体功能的用户提供方便。
此外，还有扩展箱体。扩展箱体外观与主箱体类似，但一般只有I/O系统及电源（有的没有，其电源可由主箱体提供）。有的另有其它功能。
如主箱体控制点数不符需要或功能不足，可再接扩展箱体。如接一个扩展箱体后，点数还不够，还可再接若干个扩展箱体。
模块式的PLC：它由具有不同功能的模块组成。其主要模块有，CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、通讯模块、机架…等等。大、中型机都是模块式的。
在结构上讲，由模块组合成系统有三种方法：
无底板，靠模块间接口直接相联，然后再固定到相应导轨上。OMRON公司的CQM1、CJ1 机就是这种结构，比较紧凑。西门子的S7_300也如此，只是它还要接线插头，如要单独固定时，还得另定购固定支架。
有底板，所有模块都固定在底板上。比较牢固，但底板的槽数是固定的，如3、5、8、10槽等等。槽数与实际的模块数不一定相等，配置时难免有空槽。这既浪费，又多占空间，以至于有时还得用占空单元，把多余的槽覆盖好。
用机架代替底板，所有模块都固定在机架上。这种结构比底板式的复杂，但更牢靠。用这种组合时，它的模块不用外壳，但有小面板，用组合后密封与信号显示。
内插板式: 为了适应机电一体化的要求，有的PLC制造成内插板式的，可嵌入到有关装置中。如有的数控系统，其逻辑量控制用的内置PLC，就可用这个内插板式的PLC代替。它有输入点、输出点，还有通讯口、扩展口及编程器口。PLC有的功能，它也都有。但它只是一个控制板，可很方便地镶嵌到有关装置中。
4．按其它特点分：
如按电源分有：用直流24伏的，交流220/110伏的。交流也还有宽幅，有的称任意的（从80到240伏均可）与非宽幅（220、110伏可选）。
如按内存分有：RAM加电池的，ROM的，闪烁内存的。有另加内存卡的，有不加的。等等。
如按功能分有：普通顺序控制功能的，过程控制功能的，即P（Programable）P（Process）C（Controllor），运动控制功能的，
即P（Programable）M（Motion）C（Controllor）。如按使用环境分有：合普通使用环境的，环境扩展型的C，可在高温或零下温度的环境下使用。如施耐德公司的TSX Compact型PLC，其允许工作温度范围为：-40℃到70℃。再如西门子的S7-300环境扩展型的-CPU模块，信号模块，接口模块和 ET 200M分布式I/O模块。所配置的系统，允许工作的温度范围为， -25℃ 到 +60℃，也适用于存在凝露，结冰和95％湿度的环境，并有更强的耐受振动和污染特性。它的S7-200机也推出了“宽温型”的产品，可在 -25℃
到 +70℃下正常工作。
-如按可靠性分有：普通的，冗余的及安全型PLC（GuardPLC）。
等等。随着这些新产品的出现，还可对PLC作不同的的分类。显然，对PLC作以上分类分析，目的是使读者对PLC有一个大致的、而又是比较全面的了解。
我国有不少的厂家研制和生产过PLC，但是还没有出现有影响力和较大市场占有率的
产品，目前我国使用的PLC几乎都是国外品牌的产品。
在全世界上百个PLC制造厂中，有几家举足轻重的公司。它们是美国Rockwell自动化
公司所属的A．B(Allen ＆ Bradly)公司、GE-Fanuc公司，德国的西门子(Siemens)公司和法国的施耐德(Schneider)自动化公司，日本的三菱公司和欧姆龙(OMRON)公司。这几家公司控制着全世界80%以上的PLC市场，它们的系列产品有其技术广度和深度，从微型PLC到有上万个I／O(输入，输出)点的大型PLC应有尽有。
