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第1章PLC基础

一、PLC的产生与发展

1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司(GM公司)为了适应生产工艺不断

更新的需要，提出要用一种新型的工业控制器取代继电器-接触器控制装置，并要求把计算

机控制的优点（功能完备，灵活性、通用性好）和继电器-接触器控制的优点（简单易懂、

使用方便、价格便宜）结合起来，设想将继电接触器控制的硬接线逻辑转变为计算机的软件

逻辑编程，且要求编程简单、使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握其使用技术。第二年，

美国数字设备公司(DEC公司)研制出了第一台可编程序控制器，并在美国通用汽车公司

的自动装配线上试用成功，取得满意的效果，可编程序控制器自此诞生。

PLC的定义有许多种，国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程序控制器是一

种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可编程序的存储器，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的指令，并通过数

字的或模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外

围设备，都应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。

二、PLC的特点与应用领域

1．PLC的特点

1）抗干扰能力强、可靠性高

2）控制系统结构简单、使用方便

3）功能强大、通用性好

2．PLC的应用领域

1）逻辑控制

2）运动控制

3）过程控制

4）工业控制网络分级系统

3．PLC的分类与主要产品

1）PLC的分类

根据PLC可扩展的输入输出点数，可以将PLC分为小型、中型和大型三类。小型PLC

的输入输出点数在256点以下；中型PLC的输入输出点数在256～2048个点；大型的PLC

的输入输出点数在2048点以上。

按PLC的结构分类，PLC可分为整体式和模块式。整体式PLC将电源、CPU、存储器、

I/O系统都集中在一个小箱体内，小型PLC多为整体式PLC；模块式PLC是按功能分成若

干模块，如电源模块、CPU模块、连接模块、输入模块、输出模块等，再根据系统要求，

组合不同的模块，形成不同用途的PLC，大中型的PLC多为模块式PLC。

2）PLC的主要产品

表1部分PLC生产厂家及主要产品

4．PLC的一般结构及基本工作原理

1）PLC的一般结构

各种PLC的组成结构基本相同。它主要由CPU、电源、存储器和输入输出接口电路等

组成。

（1）中央处理单元（CPU）

中央处理器单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通过地址总线、

数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC

的核心，它不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。

(2)存储器

PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放PLC的系统程

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序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC一般均采用可电擦除的EPROM存

储器来作为系统存储器和用户存储器。

（3）输入输出接口单元

PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号送入CPU；PLC

的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以

便控制接触器线圈等电器的通、断电。PLC的输入输出接口电路一般采用光电耦合隔离技

术，可有效地保护内部电路。

PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路的延迟时间

比较短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于在油雾，

粉尘的恶劣环境下使用。

图1直流输入电路

输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。

继电器输出的优点是电压范围宽、导通压降小、价格便宜，既可以控制直流负载，也可

以控制交流负载