《可编程序控制器》教案.doc

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1、目 录目 录I第一章 可编程序控制器组成结构和工作原理1第一节 PLC的历史和定义1第二节 PLC的基本结构和工作原理3第三节 PLC的性能指标11第四节 PLC的分类、应用和发展13习 题 一14第二章 FP1系列PLC介绍18第一节 FP1的特点及系统构成18第二节 FP1面板简介20第三节 FP1的内部寄存器及I/O配置22习 题 二30第三章 松下PLC的编程工具32第一节 编程工具32第二节 PLC编程软件的基本操作和使用33第三节 PLC调试技术49第四节 PLC中的错误信息53习 题 三58第四章 PLC指令系统60第一节 编程语言60第二节 基本指令63第三节 高级指令70习

2、题 四72第五章 PLC的基本编程电路110第六章 PLC的编程技术117第一节 PLC控制系统的设计原则117第二节 PLC编程原则129第三节 PLC程序设计方法131第七章 PLC通信技术132第一节 通信基础知识132第二节 通信接口140第三节 通信协议146第八章 PLC实验部分156课题一 逻辑指令154课题二 定时器指令155课题三 计数器指令156课题四 电动机的自锁控制157实验五 连续与点动控制159课题六 电动机的正反转控制162课题七 电动机的顺序控制169课题八 电动机星三角降压起动控制175课题九 循环彩灯控制1182186第一章 可编程序控制器组成结构和工作原理

3、第一节 PLC的历史和定义一、PLC的历史和定义 1、PLC的历史20世纪60年代，由于小型计算机的出现和大规模生产及多机群控的发展，人们曾试用小型计算机来实现工业控制，代替传统的继电器-接触器控制系统。传统的继电器-接触器控制系统采用的是固定接线方式，一旦生产过程有所变动，就得重新设计线路连线安装，不利于产品的更新换代。但采用小型计算机实现工业控制价格昂贵、输入/输出电路不匹配、编程技术复杂。于是人们迫切需要研制一种新型的通用控制系统，以取代原来的继电器-接触器控制系统，使其既能保留继电器-接触器系统的优点，又能吸收当时的计算机技术，功能丰富，控制灵活，通用性强，少换设备，简化线路，缩短施工

4、周期，降低生产成本，可在恶劣的工业环境下运行。根据上述要求，在1968年美国通用汽车公司（GM）首先向世界公开招标，在标书中明确提出了如下10项招标要求：（1）编程简单，可在现场修改和调试程序。（2）维护方便，各部件最好采用插件方式。（3）可靠性高于继电器-接触器控制系统。（4）设备体积要小于继电器-接触器控制系统。（5）数据可以直接送入管理计算机。（6）成本可与继电器-接触器控制系统相抗争。（7）输入量是115V交流电压。（8）输出量为115V交流电压，输出电流2A以上，能直接驱动电磁阀。（9）系统扩展时，原系统只需要进行很小的改动。（10）用户程序存储器容量能扩展到4KB。 结果美国数字设

5、备公司（DEC）中标，并于1969年研制出世界上第一台PLC（型号为PDP-14），在GM公司首先成功使用。初期的可编程控制器主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，所以称之为可编程序控制器（Programmable Controller）,简称PC，但是由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，同时因为早期的PC仅具有逻辑运算功能，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。 2、PLC的定义 可编程序控制器的出现，立即引起了各国的注意。日本于1971年引进了可编程序控制器技术，德国于1973年引进了可编程序控制器技术，我国于1973年开始研制可编程序控制器，197

6、7年应用到工业生产线上。随着生产PLC的国家越来越多，国际上需要对PLC这种装置下一个统一定义。1985年1月国际电工委员（IEC）会给PLC下的定义是：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计的。它采用可编程序的存储器，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指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，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设备，都应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设计。二、PLC的特点和传统的继电器-接触器控制系统相较，可编程控制器主要具有如下优点：1、编程简单，维护方便。国际电工委员会（IE

7、C）在规定PLC的编程语言时认为，主要的程序组织语言是顺序执行功能表，功能表的每个动作和转换条件可以运用梯形图编程。PLC采用面向用户的梯形图符号与定义和常见的继电器-接触器控制系统中的继电器梯形图符号完全相类似，电气工程技术人员很容易掌握，用起来得心应手，这种轻而易举的编程风格是PLC能迅速推广应用的一个重要因素。由于PLC采用软件编程来完成控制任务，所以随着要求的变化对程序的维护也显得十分方便。2、接线简单，成本降低。PLC实现了硬件软化，在需要大量中间继电器、时间继电器和计数器的场合，PLC无需增加硬件设备，利用微处理器及存储器的功能，就可以很容易地完成，并大大减少了复杂的接线，从而降低

8、了成本，使产品具有很强的竞争力。3、可靠性高，抗干扰能力强。由于采用了大规模集成电路和计算机技术，因此可靠性高，抗干扰能力强，坚固耐用和密封性好，MBTF（平均无故障时间）约为5万小时，可经受1000V/1us的矩形脉冲干扰，所以PLC特别适合在恶劣的工业环境下运行。4、模块化组合，灵活方便。现在的PLC多采用模块化组合，而且多种多样，这使得用户可以针对不同的控制对象灵活组合和扩展，以满足不同的工业控制需要。5、维修方便，施工周期短。PLC具有完善的监控功能，内部工作状态、通信状态、I/O点的状态及异常状态均有醒目的显示，维修人员可以及时准确地发现和排除故障，大大缩短了维修时间。6、通信功能强

9、，高度网络化。采用适配器、RS-232/RS-422/RS-485等多种通信接口、C-NET网络，并采用多种功能的编程语言和先进指令系统，如Basic等高级语言，能轻松实现PLC之间以及PLC与管理计算机之间的通信，形成多层分布控制系统成整个工厂自动化网络，使通信更方便快捷。第二节 PLC的基本结构和工作原理一、PLC的基本结构PLC采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、RAM、ROM和专门设计的输入/输出接口电路、编程器等组成。1、中央处理器CPUCPU是可编程序控制器的核心部件，它由大规模或超大规模集成电路微处理器所构成。早期低档的PLC一般采用Z80A芯片，现在绝大多数的PLC一般采用

10、MCS51/96系列芯片，也有一些公司的PLC采用位片式微处理器CPU。PLC的内部结构如图1-2-1所示，逻辑结构如图1-2-2所示。CPU通过地址总线、数据总线和控制总线与存储单元、输入/输出（I/O）接口电路相连接，发挥着大脑指挥的作用。CPU的主要功能：（1）读入现场信号；（2）控制存储和解决用户逻辑；（3）执行各种运算程序；（4）输出运算结果；（5）执行系统诊断程序； 输入接口中央处理器 存储器输入输出数据存储 输出接口控制总线地址总线电源单元数据总线开关量传感器继电器触点行程开关模拟量输入编程单元地址总线控制总线图1-2-1 PLC内部结构照明电磁装置电动机其他执行装置或接触器（6

11、）与外部设备计算机通信等。图1-2-2 PLC逻辑结构示意图2、存储器（ROM/RAM）存储器具有存储记忆功能，主要用于存储系统程序、应用程序、逻辑变量、和其他一些信息，它一般有ROM和RAM两种类型。（1）只读存储器ROMROM具有一旦写入便不可更改的特点，这种特点使得厂家常用ROM来存放非常重要的PLC系统程序。系统程序一般包括检查程序、翻译程序，监控程序3个部分。1）检查程序PLC加电后，首先由程序检查PLC各部件操作是否正常，并将检查结果显示给操作人员。2）翻译程序将用户键入的控制程序变换成由微电脑指令组成的程序，然后再执行，还可以对用户程序进行语法检查。3）监控程序相当于总控程序。根

12、据用户的需要调用相应的内部程序，例如用编程器选择PROGRAM程序工作方式，则总控程序就调用“键盘输入处理程序”，将用户键入的程序送到RAM中。若用编程器选择RUN运行工作挡时，则总控程序将启动程序。（2）随机存储器RAM RAM的特点一般用户的程序保存在RAM中，但用户在将电脑中已编好的PLC程序下载到PLC机器中时，原来的程序会被现在下载的程序所替代，所以用户应注意保存，而如果不再写入，则下载到PLC中的程序可以随意读出而不被破坏。表1-2-1列出了ROM和RAM的作用区别。表1-2-1 ROM和RAM作用比较 PLC程序分类提供对象存储地方系统程序厂家提供固化到ROM中，只能读应用（用户

13、）程序用户编写写入到RAM中，可修改3、输入/输出接口电路输入/输出接口电路是PLC与控制设备联系的交通要道。用户设备需输入PLC的各种控制信号，如操作按钮、限位开关、选择开关、传感器输出模拟量或开关量等，通过输入接口电路将这些信号转换成PLC的CPU能够接受和处理的信号。输出接口电路将PLC中的CPU送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电动机等被控设备的执行元件。(1)输入接口电路1）光电耦合电路 光电耦合电路的关键器件是光电耦合器，一般由发光二极管和光电三极管组成。采用耦合电路与现场输入信号相连是为了防止现场的强电干扰进入PLC。当在耦合电路的输入端加上变

14、化的电信号时，发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号，光电三极管在光信号的照射下导通，导通程度与光信号的强弱有关。2）微电脑的输入接口电路微电脑的输入接口电路一般由数据输入寄存器、选通电路、中断请求逻辑电路构成，这些电路在一个芯片上，现场的输入信号通过光电耦合送到输入数据寄存器，然后通过数据总线送给CPU。（2）输出接口电路一般采用光电耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断。常见有以下3种类型。 1）继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的大功率直流、交流负载。 2）晶闸管输出型：为无触点输出方式，用于接通或

15、断开开关频率较高的大功率交流负载。 3）晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的小功率直流负载。4、电源部件电源是PLC的能源供给中心，电源的好坏直接影响PLC的功能和可靠性，电源部件通常将交流电源转换成PLC需要的直流电。目前大部分PLC采用开关式稳压电源供电，PLC的供电可分为220V或110V交流电，部分机型也提供24V直流电源。5、编程器编程器作为PLC的基本组成部分之一，用于用户程序的编制、调试和运行监控。目前使用的编程器一般有三种：（1）手编程器 它一般只相当于一个常用的计算器大小，具有编辑、检索和修改程序、进行系统设置、内存监控等功能，使用时与PLC主机相连，

16、编程完毕就可以拔下，不但使用方便，而且一台手编程器可供多台主机使用。手编程器的缺点是屏幕太小，只能采用助记符语言编程，而且必须在线联机编程，一般适用于小型机。（2）专用编程器 它是一台专用的计算机，可在屏幕上用梯形图编程，而且可以离线脱机编程。它的功能比较完善，能够监视整个程序的运行，还可以对挂在PLC网络上的各个分站进行监控和管理。但其价格较昂贵，且要有专门的机房，一般适用于大、中型机。（3）使用计算机编程 现在，许多PLC的生产厂家都开发了专门的编程软件，只要将PLC与装有专用编程软件的计算机通过RS-232通信口相连接，就可以在计算机上采用各种编程语言编程并实现各种功能。二、PLC的工作

17、原理 1、工作原理 （1）PLC控制系统与微机控制系统的区别步序01234指令ST X0OR Y0AN/ X1OT Y0ED图1-2-3 PLC的循环扫描PLC的工作原理与微机不同，微机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式，当有键按下时或有I/O口变化，则转去执行相应的子程序，若无则继续扫描等待。而PLC则采用“循环扫描”的工作方式，从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，如图1-2-3所示，每一个循环称为一个扫描周期。（2）PLC控制系统与继电器-接触器控制系统的区别继电器-接触器控制系统是“并行工作”的，也就是说按同时执行的

18、方式工作，只要形成电流通路，就可能有几个电器同时动作。而PLC是以反复扫描的方式工作，它是循环连续地逐条执行程序，任一时刻它只能执行一条指令，这就是说，PLC是“串行工作”的，这种串行工作方式可以避免继电器-接触器控制系统的触点竞争和时序失配问题。总之，PLC的基本工作原理可以概括成“循环扫描，串行工作”，这是PLC区别于单片机、继电器-接触器控制系统的最大特点之一。2、扫描周期可编程控制器在运行工作状态时，执行一次扫描操作所需要的时间称为扫描周期。一个扫描周期可分为5个阶段。 （1）自诊断阶段每次执行用户程序前，都要执行故障自诊断程序。自诊断内容为I/O部分、存储器、CPU等，如果诊断发现异

19、常，则停机显示出错；若正常，则转入下一个阶段。这一阶段的工作类似于电脑开机时的自检。（2）通信请求阶段自诊断结束后，PLC检查是否有编程器、计算机等通信请求。若有，则接受来自编程器、计算机送来的各种命令、程序和数据等，并将显示的状态、数据、出错信息等发送给编程器或计算机显示；若无，则直接转入第三阶段。（3）输入采样阶段 在此阶段PLC将对各个输入端进行扫描，并将结果送到输入状态寄存器中。（4）程序执行阶段 输入采样结束后，PLC将按图1-2-3的方式逐条执行用户程序。（5）输出刷新阶段自诊断阶段通信请求阶段输入采样阶段程序执行阶段输出刷新阶段图1-2-4 PLC扫描工作过程 当执行完用户程序后

20、，PLC将存储输出状态寄存器中的结果转换成被控设备所能接受的电压或电流信号，以驱动被控设备，这就是输出刷新阶段。PLC的扫描工作过程可参见图1-2-4。 如用户程序事先已经写入，一般通信请求阶段可以忽略，则一个扫描周期通常为：T=读入一点的时间输入点数+扫描速度程序步数+输出一点时间输出点数+故障诊断时间。扫描周期T是PLC的重要指标之一，从上面的等式可见，影响PLC扫描周期的主要因素是执行程序的长短和CPU执行指令的速度。第三节 PLC的性能指标虽然市场上各厂家PLC产品的技术性能指标不同，且各有特色，但主要性能通常是由以下几种指标进行综合描述的。1、输入/输出点数（I/O点数）输入/输出点

21、数是指PLC外部输入、输出端子数。这是PLC最重要的一项性能指标。选用PLC作为工控设备时，要考虑的一个因素就是I/O点数，I/O点数越多，价钱就越贵，但同时要考虑到扩展性。2、扫描速度PLC的扫描速度一般以执行一步指令的时间来衡量，单位为us/步，如以执行1000步指令所需的时间来计，则以ms/千步为单位，扫描速度越快，扫描周期越短。3、内存容量在PLC中，程序指令是按“步”而论，一“步”占一个地址单元，一个地址单元占用两个字节（2B=2Byte），一个1000步的程序，占内存为2000B（以下我们提到的表示程序容量的“步”即为“2B”）。4、指令条数这是衡量PLC软件功能强弱的主要指标，P

22、LC具有的指令种类及条数越多，则其软件功能越强，编程越灵活，越方便。如FP1的指令有192条，除能进行一般的逻辑运算、算术运算、定时、计数外，还可以进行8位、16位、32位数据传输和变换。控制指令包括：中断控制指令、子程序调用指令、跳转指令等等，此外还有许多特殊功能指令，如脉冲输出、高速计数、输入延时滤波，凸轮控制、步进控制等指令。FP0，FP机型的指令更丰富，丰富的指令可以为用户提供极大的方便。5、内部寄存器PLC中有许多“通用寄存器”、“专用寄存器”、“索引寄存器”、“辅助寄存器”等内部寄存器，用以存放变量状态、中间结果、定时计数、索引等数据，它可给用户提供许多特殊功能，并简化整个系统的程

23、序设计。因此，内部寄存器的多少也是衡量PLC硬件强弱的主要指标之一。6、高级模块除主控模块外，PLC还可以配接各种高级模块，主控模块主要实现基本控制功能，而高级模块则主要实现一些特殊的专门功能，如A/D和D/A转换模块、高速计数模块、位置控制模块、PID控制模块、远程通信模块等。高级模块的配置反映了PLC功能的强弱，是衡量PLC产品档次的一个重要标志。第四节 PLC的分类、应用和发展一、PLC的分类1、按输入/输出点数（I/O点数）和内存容量分类I/O点数在64点以下，内存容量在2K以下的称为超小型机；I/O点数在65128点之间，内存容量在24K之间的为小型机；I/O点数在129512点之间

24、，内存容量在48K之间的为中型机；I/O点数在513896点之间，内存容量在1628K之间的为大型机；I/O点数在896点以上，内存容量在28K以上的称为超大型机。PLC的I/O点数越多，其存储量越大，功能越强，分类示意图如图1-4-1。16K4K64点128点512点896点超小型机小型机中型机大型机超大型机图1-4-1 PLC根据I/O点数和内存容量分类2K28K2、按结构形式分类所谓整体式就是将中央处理器、电源部件、输入和输出部件集中在配置在一起，具有结构紧凑、体积小、重量轻和价格低的特点，小型机一般采用此种结构。所谓模块式，是将PLC中的诸如中央处理器、电源模块、输入/输出模块等各部件

25、单独分开，使用时只需要将这些模块分别插入机架底座上，具有配置灵活、方便、便于扩展的特点，一般大中型机采用此种结构。所谓板式知识结构更加紧凑，体积更加小巧，价格也相对便宜，它适用于安装空间很小或成本要求很严的场合。3、按功能分类低档机一般具有逻辑运算、定时、计数等功能，可实现条件控制、定时、计数、顺序控制等，有些还具有模拟处理、算术运算功能，其应用面很广。中档机具有逻辑运算、算术运算、数据传送、数据通信、模拟量输入/输出等功能，可完成既有开关量又有模拟量的较为复杂的控制。高档机具有数据运算、模拟调节、联网通信、监控、记录、打印、中断控制、智能控制、远程控制等多方面功能，在大规模的过程中，可构成分

26、布式控制系统或整个工厂的自动化网络。二、PLC的应用及发展目前，PLC产品已成为控制领域中最常见、最重要的控制装置之一，它代表了当前电子程控技术的发展潮流，其应用已渗透到国民经济的各个领域，正发挥着日益明显的作用，因而在世界各国受到越来越高度的重视。1、PLC的发展方向（1）大型网络化 今后的PLC将具有DCS（计算机集散控制）系统的功能，网络化和强化通信能力将是PLC的一个重要发展趋势。（2）模块种类丰富 为了适应各种特殊功能的需要，各种智能模块将层出不穷。（3）更高的可靠性 一些特定的环境和条件将要求自动控制系统有更高的可靠性，因而自诊断技术、冗余技术、容错技术在PLC中将得到广泛应用。（

27、4）良好的兼容性 在保证产品质量的同时，各PLC生产厂家将进一步提高国际标准化的程度和水平，保证各厂家产品的相互兼容性。（5）小型化和低成本 小型PLC将具有更灵活的组合特性，能与其他机型连用，更利于实现机电一体化。（6）编程语言高级化 除现有的编程语言外，一些PLC增加了BASIC、C等编程语言。此外，将出现通用的、功能更强的组态软件，进一步改善开发环境和提高开发效率。2、PLC的应用可编程控制器是在继电器-接触器控制系统和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术及通信技术于一体的新型工业控制装置。PLC在工业控制领域中的主要应用场合如下：（1）

28、用于开关逻辑控制这是PLC最基本的应用范围。可用PLC取代继电器-接触器控制系统，如机床电气，电机控制中心等，也可取代顺序控制，如高炉上料、 电梯控制、货物存取、运输、检测、以及单机、多机群、生产线的自动控制。 （2）用于机械加工的数字控制 PLC和计算机控制装置组合成一体，可实现数字控制，组成数控机床。 （3）用于机器人控制 可用一台进行36轴的机器人控制。 （4）用于闭环过程控制 现代大型PLC都配有PID子程序或PID模块，可实现单回路、多回路的调节控制。 （5）用于组成多级控制系统 用计算机与PLC，多台PLC组成多级控制系统，从而实现工厂自动化网络控制。 目前，PLC已广泛应用于冶金

29、，矿山，机械，轻工，水泥，石油，化工，电力，汽车， 造纸，纺织，环保等国民经济的各行各业中，为自动化领域提供了一种有力的支持工具，在我国已取得了可观的经济效益和社会效益，被称为现代工业生产自动化领域的三大支柱（PLC，机器人，CAD/CAM）的首位，其发展前景和应用领域将更为广阔。习 题 一1-1 填空题（1）世界上第一台PLC_年诞生于_国。（2）现在大多数PLC的控制芯片主要采用_芯片。（3）在工作原理上，微机采用_工作方式,PLC采用_工作方式。（4）一个内存容量为500步的PLC，可推知其内存为_字节。（5） PLC的“内存容量”实际是指_的内存容量，它一般和_成正比。（6）PLC的“

30、扫描速度”一般指_的时间,其单位为_。（7）PLC的存储器可分为_存储器和_存储器两大部分，前者具有_的特点，后者具有_的特点。(8) PLC的输出接口电路有_、_、_输出三种输出方式。(9) 手编程器一般采用_语言编程。(9) PLC的一个工作周期包括五个阶段，分别为自诊断阶段、通信请求阶段、_阶段、_阶段和_阶段。1-2 选择题（1）PLC的用户存储器采用_。A：ROM B：EPROM C：有备用电池的RAM（2）对低速、大功率的负载，一般应选用_输出的输出接口电路；对高速、大功率的交流负载，一般应选用_输出的输出接口电路。 A：继电器 B：晶闸管 C：晶体管 (3) PLC采用_工作方式

31、。A：键盘扫描 B：循环扫描 C：I/O扫描 (4) 影响PLC扫描周期长短的主要因素是_和_。A：控制程序长短 B：CPU执行指令的速度 C：I/O口刷新的时间 (5) PLC使用最多的编程语言是_。A：助记符语言 B：流程图语言 C：梯形图语言 (6) 衡量PLC软件功能强弱的主要指标是_；衡量PLC硬件功能强弱的主要指标是_。A：内部寄存器的配置 B：扫描速度 C：指令条数1-3 判断题（1）手编程器可以离线脱机编程。（ ）（2）PLC在一个循环扫描周期内只有I/O刷新阶段与外设有联系，在其余大部分时间内都是与外设隔离的。（ ）（3）PLC的最大I/O点数并没有扩展的限制。（ ）（4）P

32、LC内部的“软继电器”并不是物理实体，其“触点”也没有使用数量和使用次数的限制。（ ）（5）在PLC梯形图中，同一标号的输出变量可以重复使用。（ ）（6）在PLC梯形图中，输出变量可以并联但不可以串联。（ ）1-4 简答题(1) 什么是PLC？PLC产生的原因是什么？(2) 与继电器控制系统相比、工业控制计算机相比，PLC控制系统主要有哪些优点？(3) PLC的主要特点是什么？有哪些主要的技术指标？(4) 大型、中型和小型PLC，其分类的主要依据是什么？(5) PLC有哪几种结构形式？最常见的是哪一种？(6) PLC主要有哪几部分组成？简述各部分的主要作用。(7) PLC的三种输出电路分别适用

33、于什么类型的负载？(8) 什么叫扫描周期，扫描周期主要由哪几部分组成？影响PLC扫描周期长短的因素是什么？(9) 在工作方式上，PLC与微机及其他控制设备的最大区别是什么？第二章 FP1系列PLC介绍第一节 FP1的特点及系统构成一、FP1的特点FP1是松下电工公司生产的小型PLC，具有体积小、功能完善、性能价格比高等优点，适用于单片机、小规模控制，已在机床、纺织机、电梯控制等中小控制领域得到了广泛的应用。FP1的主要特点： （1）程序容量最大可达5000步，数据区最多到6144字，有1008个内部继电器，144个定时/计数器。 （2）基本指令81条，高级指令111条。FP1具有丰富的指令，使

34、编程更为简捷、容易。可执行逻辑运算、算术运算、多种码转换，除能处理8位、16位数据外，还能处理32位数据，并具有中断、子程序调用、凸轮控制、高速计数、步进控制等特殊功能。 （3）完善的高级功能。机内所具有的高速计数器可输入频率高达10kHz的脉冲，并能同时输入两路脉冲，晶体管输出的FP1可以输出频率可调的脉冲信号，具有8个中断源；可捕捉到最小脉冲宽度0.5ms的输入脉冲；可调输入延时滤波功能使输入响应时间随外围设备调节，调节范围为1128ms；通过调节面板上的手动拨盘V0V3，可使特殊数据寄存器DT9040DT9043中的数值在0255变化，从而实现在外部进行输入设定。其强大的置位/复位控制功

35、能、口令保护功能、固定扫描时间设定功能、时钟/日历控制功能，可实现对外部对象的各种控制。 （4）具备强大的网络功能。FP1的网络功能很强，通过C-NET适配器、RS-485双绞线，可在1200m的范围内将32台PLC联网，借助MCGS、三维力控等组态软件能很轻松地实现上位机监控，监控的指令多达几十条，监控方式有梯形图监控、列表继电器监控、动态时序图监控等。二、系统构成FP1有C14C72多种规格，已形成系列化。FP1的系统主要有控制单元、扩展单元、智能单元、链接单元4种，由于FP系列的硬件结构、指令系统、性能指标、编程方法基本相同，本部分主要以FP1系列为例介绍日本松下电工公司PLC的系统构成

36、。（1）控制单元控制单元以字母C开头，FP1共有C14、C16、C24、C40、C56、C72等六种规格。在控制单元中，C后面跟的数字代表I/O点数之和，且I/O点数的分配一般遵循“输入点数大于或等于输出点数”的原则。如C14中，输入（I点数）为8点，输出（O点数）为6点，I点数大于O点数；而在C16中，I点数为8点，O点数为8点，I点数等于O点数。注意C14、C16只有标准型，C24以上的机型除有标准型外，还带有R232接口及日历/时钟功能的增强型（在后面标有“C”区别，即C40为标准型，C40C为增强型）。（2）扩展单元扩展单元以字母“E”开头，有E8，E16，E24，E40等四种规格。在

37、E8规格中，可将8个点数都用来作为输入或输出，也可用4个点作为输入点，4个点作为输出点，E16规格中也与此类似，E24和E40中，输入点数要比输出点数多8个点，用户可根据实际控制系统中的I/O点数选择。扩展单元一般只用于PLC的I/O点数不够的时候，其内部没有CPU。只有I/O接口电路、驱动电路，只能通过总线电缆同主机相连，一台FP1型PLC最多只允许接二级扩展单元，比如一台FP1-C72的小型机，通过二级扩展（两个E40单元），最多只能扩展到152点，达到中型机的规模，另外要注意，当用E8和E16作一级扩展时，第二级只能用E24或E40。（3）智能单元在工业控制中，除数字信号外，还有大量的温

38、度、湿度、压力、流量等模拟信号，这就需要A/D，D/A转换模块对他们进行信号转换。此外，高速计数模块、位置控制模块、PID控制模块、远程通信模块等都是PLC的智能单元。智能单元的配置反映了PLC功能的强弱，是衡量PLC产品档次高低的一个重要标志，在用PLC构成的实际控制系统中，用户应综合考虑功能、价格、维护、升级等因素来选购。（4）链接单元FP1链接单元的作用主要是将FP1和FP3，FP5等大中型PLC链接起来进行I/O信息交换，或者通过C-NET适配器、RS-485，RS-422和RS-232C等接口将PLC与计算机连接起来，建立PLC和计算机之间的通信联系。第二节 FP1面板简介下面以FP

39、1C40为例，结合图2-2-1所示，介绍松下FP1系列PLC的面板结构。1 存储器（EPROM）和主存储器（EEPROM）插座该插座用于连接EPROM和EEPROM两种存储器。2 备份电池座用于控制单元断电时保存信息，使用寿命一般为35年。3 运行监视指示灯（有4个）“RUN”灯亮，表示运行程序，而闪烁表示执行强制输入/输出指令。“PROG”灯亮，表示控制单元终止执行程序（如在编程）。“ERR”灯亮，表示发生自诊断错误（如备份电池电压不足）。“ALARM”灯亮，表示检测到异常情况或“WatchDog”定时器故障。4 电源端子给PLC提供电源，有交流电和直流电两种，分别提供交流电100240V和

40、直流电24V电源。5 方式选择开关（有3个）“RUN”（运行档）工作方式：当选择此方式时，控制单元运行程序。“REMOTE”（监控档）工作方式：当选择此方式时，可使用编程工具（FP编程器II或使用编程软件的计算机）改变PLC的工作方式为 “RUN”或“PROG”。“PROG”（编程档）工作方式：选择此方式时，可以编辑程序。若在“RUN”工作方式下编辑程序，则按出错处理，PLC鸣响报警。6 输出接线端子C24主机有8个输出端，编号为Y0Y7，其接地（COM）端各自独立。输出端子板为两头带螺丝可拆卸的板。带“.”标记的端子不能作为输出端子使用。7 I/O口标签和状态指示灯指示输入/输出的通断状态，

41、当某个输入触点闭合时，对应于这个触点编号的输入指示发光二极管点亮；当某个输出继电器接通时，对应于这个输出继电器编号的输出指示发光二极管点亮。8 I/O扩展单元接口插槽用此插槽可连接FP1扩展单元、智能单元（A/D、D/A转换单元）、链接单元等。9 输入接线端子输入信号电压范围为直流1224V。C24型主机有16个输入端，分为两组（共地），编号分别为X0X7、X8XF。输入端子板也为两头带螺丝可拆卸的板。带“.”标记的端子也不能作为输入端子使用。10 直流电源输出端子在FP1主机内部均配有一个供输入端使用的24V直流电源。11 编程工具连接插座（RS-422接口）此插座用于外接FP的外设专用电缆

42、连接编程工具，如FP编程器II或使用编程软件的个人计算机。12 波特率选择开关此开关用于PLC与外部设备进行通信时设定波特率用，可根据连到RS-422接口的外部设备，在19200bps和9600bps之间进行选择。13 可调输入电位器FP1-C14、C16型为一个，C24型有两个，FP1-C40机型及以上型有四个电位器（V0V3），分别对应特殊数据寄存器DT9040DT9043，可通过螺丝刀调节各电位器使得对应于主机内部DT9040DT9043的内容在0255之间变化。14 RS-232接口利用该接口能与计算机通信编程，也可连接智能操作板、条码阅读器和串行打印机外围设备（只有C24、C40、C

43、56、C72的C型机才配有）。第三节 FP1的内部寄存器及I/O配置一、FP1的内部寄存器掌握PLC的I/O分配，内部寄存器功能和配置方法，是正确使用PLC的重要前提。表2-3-1以FP1-C40为例，列出了其内部寄存器及I/O配置一览表。表2-3-1 FP1寄存器、I/O配置一览表功 能符号点 数编 号输入继电器X 208 X0X12F输出继电器Y 208 Y0Y12F内部寄存器（继电器）R 1008 R0R62F特殊寄存器 64 R9000R903F定时器T 100 T0T99计数器C 44 C100C143“字”输入继电器WX 13字 WX0WX12“字”输出继电器WY 13字 WY0W

44、Y12通用“字”内部继电器WR 63字 WR0WR62通用数据寄存器DT 6144字 DT0DT6143特殊(专用)数据寄存器 70字 DT9000DT9069设定值寄存器SV144字 SV0SV143经过值寄存器EV 144字 EV0EV143索引寄存器IVIY 十进制常数K K-32 768K32 767（16位）K-2 147 483 648K2 147 483 647（32位）十六进制常数H H0HFFFF（16位） H0HFFFFFFFF（32位）现对其说明如下：1、输入/输出继电器（X、WX/Y、WY）X、WX表示输入继电器，可以直接和输入端子传递信息。Y、WY表示输出继电器，可以直接和输出端子传递信息。X和Y按“位”寻址，而WX和WY是按“字”寻址。 输入继电器X的作用是将外部开关信号输入PLC以供编程使用。每个输入继电器的编程使用次数没有限制，因此可视每个输入“继电器”可提供无数对常开和常闭触点供编程使用。需要注意的是：输入继电器只能由外部信号来驱动，而不能由内部指令来驱动，而且其触点也不能直接输出去驱动执行元件。输出继电器Y的作用是将P