西门子OP277-6操作员面板 

拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了PLC在现代工业中的地位。20世纪80年代初，PLC在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期PLC发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化；世界上生产PLC的国家日益增多，产量日益上升。这标志着PLC已步入成熟阶段。

20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展*快的时期，年增长率一直保持在30～40%。在这时期，PLC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，在某些应用上已取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

20世纪末期，PLC的发展特点是更加适应现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，PLC在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。

从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于PLC的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品PLC是在继电接触控制和计算机控制的基础上发展起来的一门应用技术，是一种专用于工业现场的智能控制器。因此，要学好PLC，掌握PLC应用技术，必然要涉及电气技术、计算机硬件和软件技术、工业通信网络技术等知识。

1.1 电气技术基础

电器是对电能的生产、输送、分配和应用起控制、调节、检测及保护等作用的工具之总称，如开关、熔断器、变阻器等。

为了便于讨论、突出共性，通常把能够按照外界指定信号手动或自动地接通和断开电路，实现对电路控制的电器称为控制电器，如熔断器、开关等。

很显然，由控制电器的定义可知，其功能是接通或断开

电器的输出。控制电器的输出只有通、断两种状态，其输入也只能有两种状态。因此，控制电器是一种双态元件。我们把控制电器接通电路的状态记作输出置“l”状态，断开电路记作输出置“0”状态，则控制电器可以被看成一种逻辑元件。CJl0、CJ12系列是早期全国统一设计的系列产品。CJ20系列交流接触器是全国统一设计的新型接触器，主要适用于交流50Hz、电压660V及以下、电流630A及以下的电气线路中，结构型式为直动式、立体布置、双断点结构。CJ20—63型及以上的交流接触器采用压铸铝底座，并以增强耐弧塑料底板和高强度陶瓷灭弧罩组成三段式结额定电压。接触器铭牌标注的额定电压是指主触点上的额定电压。常见的电压等级有：

直流接触器 220V、440V、660V。

交流接触器 220V、380V、500V。

② 额定电流。指主触点的额定电流。其中：

直流接触器 25A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。

交流接触器 5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A。

③ 线圈的额定电压。通常的电压等级有：过调节释放弹簧的松紧程度或调整铁心与衔铁间非磁性垫片的厚度来改变。一般继电器要求有低的返回系数，k值应在0.1～0.4之间；欠压继电器则要求有高的返回系数，k值应在0.6以上。

另外三个重要参数是灵敏度、吸合时间与释放时间。灵敏度是指使继电器动作所需的*小功率；吸合时间是指从线圈接受信号到衔铁完全吸合所需的时间；释放时间是指从线圈失电到衔铁完全释放所需的时间。其大小影响继电器的操作频率。PLC是按继电接触线路原理设计的，其等效的内部电器及线路与继电接触线路相同。由PLC定义可知，

护，它的结构及组成又与一般计算机有所区别。

1.2.1 PLC的组成

PLC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相似。按结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类。CPU在PLC中的作用类似于人体的神经中枢，它是PLC的运算、控制中心。一般由控制电路、运算器、寄存器等组成，通过地址总线、数据总线和控制总线与存储器、I/O接口电路连接。它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务：系统程序存储器。采用ROM或PROM芯片存储器，由生产厂家用来存放PLC的操作系统程序、用户指令解释程序和编译程序、系统诊断程序和通信管理程序等。这些程序与PLC的硬件组成和专用部件的特性有关，处理器在出厂时已经根据不同功能的PLC编写并固化在ROM内，用户不能访问和修改这部分程序存储器的内容。

② 用户程序存储器。用于存放用户经编程器输入的应用程序。一般采用EPROM或EEPROM存储器，现在采用Flash ROM，用户可擦除重新编程；其内容可由用户根据生产过程和工艺的要求进行修改。它的容量一般就代表PLC的标称容量。通常，小型机小于8KB，中型机小于50KB，而大型机可在50KB以上。

③ 工作数据存储器。工作数据是PLC运行过程中经常变化、需要随机存取的一些数据，这些数据一般不需要长久保留，因此采用随机存储RAM。在PLC的工作数据存储区，开辟有元件映像寄存器和数据表。元件映像寄存器用来存储PLC的开关量输入/输出和定时器、计数器、辅助继电器等内部继电器的ON/OFF状态。数据

它还用来存放A/D转换得到的数字和数学运算的结果等。

根据需要，部分数据在停电时用后备电池维持其当前值，在停电时可以保持数据的存储区域称为数据保持区。编程设备是可编程序控制器系统中*重要的外围设备，利用它可以输入、检查、修改、调试用户程序，也可以在线监视PLC的工作情况。

编程器可分为简易编程器和图形编程器两种。图形编程器可直接输入梯形图程序，操作方便，功能强，且可脱机编程，有液晶显示（GPC）的便携式和阴极射线（CRT）式两种，价格一般较高；简易编程器价格低，但功能较少，一般需将梯形图变为指令编码的形式输入，通常需联机工作。

目前，很多PLC都可以利用微型计算机作为编程工具，这时应配上相应的编程软件及接口。由于微机的强大功能，使PLC的编程和调试更为方便。模块相当于在温度传感器后面配置了变送器和A/D转换器，温度模块送给PLC的数据即是现场的实这部分的作用是接受被控设备的信息或操作命令等外部输入信息。输入接线端是PLC与外部的开关、按钮、传感器等输入设备连接的端口。每个端子可等效为一个内部继电器线圈，线圈号即输入接点号。这个线圈由接收到的输入端的外部信号来驱动，其驱动电源可由PLC的电源部件提供（如直流24V），也可由独立的交流电源（如交流110V）供给。每个输入继电器可以有无穷多个内部触点（常开、常闭形式均可），供设计这种方式因为是集中采集现场信息，虽然从理论上分析每个信息被采集的时间仍有先后差异，但它已很小，因此可以认为采集到的信息是同时的。同样对被控制对象的控制信息，也不采用形成一个输出就去改变一个被控对象的控制方法，而是先把它们存放在随机存储器的某个特定区域，称为输出映像区，对应等效工作电路的输出继电器接点。当用户程序扫描结束后，将所存被控对象的控制信息集中输出，改变被控对象的状态。对于那些在一个扫描周期内没有发生变化的变量