PLC(可編程邏輯控制器)
一本通
一 PLC 的定義…………………………………………………1
二 PLC 的組成結構……………………………………………1
三 PLC 的分類…………………………………………………2
四 PLC 的工作原理……………………………………………3
五 PLC 編程——從菜鳥到高手………………………………4
六 PLC 應用中需要注意的問題——工作環境和抗干擾……22
七 西門子 SIMATIC S7-300/400 問答集錦…………………23
八 經典 PDF 推薦…………………………………………… 38一 PLC 的定義
在工業生產過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關
系進行連鎖保護動作的控制及大量離散量的數據采集。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣
控制系統來實現的。1968 年美國通用汽車公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美
國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電
氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller(PC)。
1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC
做了如下定義：
“PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程
序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指
令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關
的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”
個人計算機(簡稱PC)發展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程
序控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。
上世紀80年代至90年代中期是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時
期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC
逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的DCS系統。
二 PLC 的組成結構
從結構上分，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面
板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模
塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。
CPU的構成
CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統程序賦予
的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據，
并存入規定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯
誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規定的任務產生
相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。
在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理
解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執行指令。但工作節奏由震蕩信
號控制。運算器用于進行數字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲
運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。
CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，IO數量及軟件容量等，
因此限制著控制規模。
I/O模塊
1PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分(I/O)完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，
其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數
字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入(DI)，開關量輸出(DO)，模擬量輸
入(AI)，模擬量輸出(AO)等模塊。
常用的I/O分類如下：
開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管
隔離。
模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，
按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。
按I/O點數確定模塊規格及數量，I/O模塊可多可少，但其最大數受CPU所能管理的基本配置
的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。
電源模塊
PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工
作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為 24VDC）。
底板或機架
大多數模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯系，使CPU能訪
問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。
PLC系統的其它設備
編程設備：編程器是PLC開發應用、監測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系
統作一些設定、監控PLC及PLC所控制的系統的工作狀況，但它不直接參與現場控制運行。
小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。也就
是我們系統的上位機。
人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員
終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態軟件）充當人機界面非常普及。
三 PLC 的分類
1、小型PLC
小型PLC的I/O點數一般在128點以下，其特點是體積小、結構緊湊，整個硬件融為一體，除
了開關量I/O以外，還可以連接模擬量I/O以及其他各種特殊功能模塊。它能執行包括邏輯運
算、計時、計數、算術運算、數據處理和傳送、通訊聯網以及各種應用指令。
2、中型PLC
中型PLC采用模塊化結構，其I/O點數一般在256~1024點之間。I/O的處理方式除了采用一般
PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過程中，直接讀輸
入，刷新輸出。它能聯接各種特殊功能模塊，
通訊聯網功能更強，指令系統更豐富，內存容量更大，掃描速度更快。
3、大型PLC
一般I/O點數在1024點以上的稱為大型PLC。大型PLC的軟、硬件功能極強。具有極強的自診
斷功能。通訊聯網功能強，有各種通訊聯網的模塊，可以構成三級通訊網，實現工廠生產管理
自動化。大型PLC還可以采用三CPU構成表決式系統，使機器的可靠性更高。
2四 PLC 的工作原理
最初研制生產的PLC主要用于代替傳統的由繼電器接觸器構成的控制裝置，但這兩者的運行方
式是不相同的：
（1）繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼
電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。
（2）PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被
接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點
時才會動作。
為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時
間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不
同于一般微型計算機的運行方式---掃描技術。這樣在對于I/O響應要求不高的場合，PLC與繼
電器控制裝置的處理結果上就沒有什么區別了。
1、掃描技術
當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三
個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速
度重復執行上述三個階段。
（1）輸入采樣階段
在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區

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