PLC(可编程逻辑控制器)
一本通
一 PLC 的定义…………………………………………………1
二 PLC 的组成结构……………………………………………1
三 PLC 的分类…………………………………………………2
四 PLC 的工作原理……………………………………………3
五 PLC 编程——从菜鸟到高手………………………………4
六 PLC 应用中需要注意的问题——工作环境和抗干扰……22
七 西门子 SIMATIC S7-300/400 问答集锦…………………23
八 经典 PDF 推荐…………………………………………… 38一 PLC 的定义
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关
系进行连锁保护动作的控制及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气
控制系统来实现的。1968 年美国通用汽车公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美
国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电
气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller(PC)。
1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC
做了如下定义：
“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程
序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指
令，并能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。PLC及其有关
的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”
个人计算机(简称PC)发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程
序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。
上世纪80年代至90年代中期是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时
期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC
逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
二 PLC 的组成结构
从结构上分，PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面
板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模
块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
CPU的构成
CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予
的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，
并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错
误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生
相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理
解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信
号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储
运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，
因此限制着控制规模。
I/O模块
1PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，
其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数
字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI)，开关量输出(DO)，模拟量输
入(AI)，模拟量输出(AO)等模块。
常用的I/O分类如下：
开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管
隔离。
模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，
按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置
的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。
电源模块
PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工
作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为 24VDC）。
底板或机架
大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访
问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。
PLC系统的其它设备
编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系
统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。
小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就
是我们系统的上位机。
人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员
终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。
三 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。
2四 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：
（1）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。
（2）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

"PLC一本通"通常指的是全面介绍 Programmable Logic Controller（可编程逻辑控制器）技术的一本教程或参考书籍。这本书可能是电气工程、自动化控制或者工业控制领域的入门指南，内容涵盖了PLC的基本原理、结构、工作方式、编程语言（如梯形图、语句表、功能块图等）、常用指令集、应用实例、硬件选型与安装调试、网络通信以及高级功能等方面的知识。通过阅读这样一本"一本通"式的书籍，读者可以从基础到深入地学习和理解PLC在工业生产过程中的关键作用及其在各类自动化控制系统中的实际应用。