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第一课题 PLC介绍一、实训的目的 通过对PLC的介绍，使学生了解PLC的特点、结构、以及PLC在工业自动控制领域中应用和地位。二、实训讲授的知识点一可编程控制器产生的历史背景 上世纪60年代，计算机技术已开始应用于工业控制。但由于计算机技术本身的复杂性，编程难度大，难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等原因，未能在工业控制中广泛应用。当时的工业控制，主要是以继电接触器组成的控制系统。1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车制造公司（GM），为适应汽车型号的不断更新，试图寻找一种新型的工业控制器，以尽可能减少重新设计和更换控制系统的硬件及接线、减少时间，降低成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种适合于工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用 “面向控制过程，面向对象”的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。即：硬件： 减少并相对稳定软件： 简单、灵活并随控制要求而变针对上述设想，通用汽车公司提出了这种新型控制器所必须具备的十大条件（GM10条）： 编程简单，可在现场修改程序 维护方便，最好是插件式 可靠性高于继电器控制柜 体积小于继电器控制柜 可将数据直接送入管理计算机 在成本上可与继电器控制柜竞争 输入可以是交流115V 输出可以是交流115V，2A以上，可直接驱动电磁阀 在扩展时，原有系统只要很小变更 用户程序存储器容量至少能扩展到4K字节1969年，美国数字设备公司（GEC）首先研制成功第一台可编程序控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。接着，美国MODICON公司也开发出可编程序控制器084。1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台可编程序控制器DSC-8。1973年，西欧国家也研制出了他们的第一台可编程序控制器。我国从1974年开始研制，1977年开始工业应用。二可编程控制器的划代 1第一代的PLC早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路，存储程序指令，完成顺序控制而设计的。主要用于逻辑运算和计时，计数等顺序控制，均属开关量控制。所以，英文称为Programmable Logic Controller，简称PLC，中文翻译为可编程序逻辑控制器。进入70年代，随着微电子技术的发展，PLC采用了通用微处理器，这种控制器就不再局限于当初的逻辑运算了，功能不断增强。因此，实际上应称之为PC可编程序控制器。2第二代的PLC80年代，随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，人们将微机技术应用到PLC中，使得它更多地发挥计算机的功能，在原来逻辑控制的基础上增加了运算、数据传送和处理等功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备。所以国外工业界在1980年以后正式将可编程序逻辑控制器更名为可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC。但鉴于它和个人计算机（Personal Computer）的简称容易混淆，所以现在仍把可编程控制器简称PLC，不过PLC的内涵已发生了很大的变化。3第三代的PLC90年代以后，以16位和32位微处理器构成的微机化PC得到了惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱设备。可编程序控制器一直在发展中，所以至今尚未对其下最后的定义。国际电工学会（IEC）曾先后于1982.11；1985.1和1987.2发布了可编程序控制器标准草案的第一，二，三稿。在第三稿中，对PLC作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，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、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、易于扩充其功能的原则设计”。三可编程控制器的特点及应用范围1可编程控制器系统的特点 为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，PLC机具有以下特点：（1） 可靠性高，抗干扰能力强 工业生产对控制设备的可靠性要求： 平均故障间隔时间长 故障修复时间（平均修复时间）短任何电子设备产生的故障，通常为两种： 偶发性故障。由于外界恶劣环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。这类故障，不会引起系统部件的损坏，一旦环境条件恢复正常，系统也随之恢复正常。但对PC而言，受外界影响后，内部存储的信息可能被破坏。 永久性故障。由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。如果在PLC上增加一些诊断措施和适当的保护手段，在永久性故障出现时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，就能降低PLC的平均修复时间。为此，各PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使PLC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PLC具有了很强的抗干扰能力。硬件措施：主要模块均采用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。屏蔽对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰；滤波对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或型滤波网络，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响；电源调整与保护对微处理器这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响；隔离在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，减少故障和误动作；各I/O口之间亦彼此隔离；采用模块式结构这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障，能迅速更换，使系统恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障的原因。软件措施： 有极强的自检及保护功能。故障检测软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等。以便及时进行处理；信息保护与恢复当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息。一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。所以，PLC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉；设置警戒时钟WDT（看门狗）如果程序每次循环扫描执行时间超过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即报警；加强对程序的检查和校验一旦程序有错，立即报警，并停止执行；对程序及动态数据进行电池后备停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会丢失。 PLC出厂试验项目中，有一项就是抗干扰试验。它要求能承受幅值为1000V，上升时间1nS，脉冲宽度为1S的干扰脉冲。一般平均故障间隔时间可达几十万上千万小时，组成系统亦可达45万小时甚至更长时间。（2）通用性强，使用方便PLC具有功能齐备的各种硬件装置，可以组成能满足各种控制要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以满足控制要求。因此，PLC除应用于单机控制外，还广泛用于工厂自动化系统中。（3）功能强，适应面广现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。（4）编程简单，容易掌握目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形图语言编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工人很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。PLC在执行梯形图程序时，通过用户指令解释程序将它翻译成汇编语言执行（PC内部增加了解释程序），与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。（5）减少了控制系统设计及施工的工作量由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场调试的工作量。由于PLC的低故障率及很强的监控功能、模块化设计等，使维修也极为方便。（6）体积小、重量轻、功耗低PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，体积小，重量轻，功耗低。由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例，其外型尺寸仅为305110110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA，还具有很好的抗振、适应环境温度、湿度变化的能力。三菱FX系列PLC，与其超小型品种F1系列相比，面积为其47%,体积为其36%，输入输出可达24128点，在系统配置上更加灵活方便。2可编程控制器的应用范围 随着 PLC 功能的不断完善，性能价格比的不断提高， PLC 的应用面也越来越广。目前， PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电子、机械制造、汽车、船舶、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等各行各业。 （1）顺序控制 PLC 取代传统的继电器构成顺序控制系统，是PLC最广泛的应用领域。 PLC 可用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制，如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、包装生产线、电镀流水线及电梯控制等。 （2）运动控制 PLC 制造商目前已提供了拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。在多数情况下， PLC 把描述目标位置的数据送给模块，模块移动一轴或数轴到目标位置，当每个轴移动时，位置控制模块保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。 运动的编程可用 PLC 的编程语言完成，通过编程器输入。操作员用手动方式把轴移动到某个目标位置，模块就得知了位置和运动参数，之后可用编辑程序来改变速度和加速度等运动参数，使运动平滑。 位置控制模块比 CNC 装置体积更小，价格更低，速度更快，操作更方便。 （3）过程控制 PLC 能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。 PID（Proportional-Integral-Derivative） 模块的提供使 PLC 具有闭环控制功能，即一个具有 PID 控制能力的 PLC 可用于过程控制。当控制过程中某个变量出现偏差时，PID 控制算法会计算出正确的输出，把变量保持在设定值上。 PID 算法一旦适应了工艺，就不管工艺混乱而保持设定值。 （4）数据处理 随着PLC技术的发展，已把支持顺序控制的 PLC 和计算机数值控制 (CNC) 的设备紧密地结合了起来。著名的日本 FANUC 公司推出的System10、11、12 系列，已将 CNC 控制功能作为 PLC 的一部分。为了实现 PLC 和 CNC 设备之间内部数据自由传递，该公司采用了窗口软件。通过窗口软件，用户可以独自编程，由 PLC 送至 CNC 设备使用。同样，美国 GE 公司的 CNC 设备新机种也使用了具有数据处理的 PLC 。东芝的 TOSNUC600 也将 CNC 和PLC 组合在一起，预计今后几年 CNC 系统将变成以 PLC 为主体的控制和管理系统。 （5）通信和联网 为了适应国外近几年来兴起的工厂自动化（FA）系统、柔性制造系统（FMS）及集散控制系统（DCS）等发展的需要，必须发展 PLC 之间、 PLC 和上位计算机之间的通信功能。作为实时控制系统，不仅 PLC 数据通信速率要求高，而且要考虑出现停电、故障时的对策等。日本富士电机公司开发的 MICREX-F 系列就是一例，其中处理器多达 16 台，输入 / 输出点数达 3200 个之多。 PLC 之间、 PLC 和上位计算机之间都采用光纤通信，多级传递。I/O 模块按功能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网络联结构成集中管理信息的分布式网络系统。四可编程控制器的发展趋势1国外PLC发展概况PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前，世界上有200多个厂家生产PLC，著名的美国：AB通用电气公司、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等公司；德国：西门子公司；法国：TE 施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。2技术发展动向（1）产品规模向大、小两个方向发展大：I/O点数达14336点、32位微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。（2）PLC在闭环过程控制中应用日益广泛（3）不断加强通讯功能（4）新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。（5） 编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。（6）发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。（7）追求软硬件的标准化3国内发展及应用概况我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段：顺序控制器（19731979）一位处理器为主的工业控制器（19791985）八位微处理器为主的可编程序控制器（1985以后）。在对外开放政策的推动下，国外PLC产品大量进入我国市场，其中部分是随成套设备进口的，如宝钢一、二期工程就引进了500多台套，石化行业的集散控制系统中则广泛使用PLC。现在，PLC在国内的各行各业也有了广泛的应用，技术含量也越来越高。五可编程控制器的硬件构成1可编程控制器基本组成可编程控制器一般由中央处理单元（CPU）、存储器（ROM/RAM）、输入/输出单元（I/O 单元）、编程器、电源等主要部件组成，如图1-1所示。2中央处理器 (CPU) CPU是可编程控制器的核心，它按系统程序赋予的功能指挥可编程控制器有条不紊地进行工作，其主要任务是：（1）接收、存储用户程序和数据，并通过显示器显示出程序的内容和存储地址。（2）检查、校验用户程序。对输入的用户程序进行检查，发现语法错误立即报警，并停止输入；在程序运行过程中若发现错误，则立即报警或停止程序的执行。（3）接收、调用现场信息。将接收到现场输入的数据保存起来，在需要数据的时候将其调出、并送到需要该数据的地方。（4）执行用户程序。PLC进入运行状态后，CPU 根据用户程序存放的先后顺序，逐条读取、解释并执行程序，完成用户程序中规定的各种操作，并将程序执行的结果送至输出端口，以驱动可编程控制器的外部负载。（5）故障诊断。诊断电源、可编程控制器内部电路的故障，根据故障或错误的类型，通过显示器显示出相应的信息，以提示用户及时排除故障或纠正错误。不同型号可编程控制器的 CPU 芯片是不同的，有的采用通用 CPU 芯片，如 8031 、 8051 、 8086 、 80826 等，也有采用厂家自行设计的专用 CPU 芯片（如西门子公司的 S7-200 系列可编程控制器均采用其自行研制的专用芯片）， CPU 芯片的性能关系到可编程控制器处理控制信号的能力与速度， CPU 位数越高，系统处理的信息量越大，运算速度也越快。图1-1 可编程控制器基本结构框图3. 存储器 可编程控制器的存储器可以分为系统程序存储器、用户程序存储器及工作数据存储器等三种。（1）系统程序存储器系统程序存储器用来存放由可编程控制器生产厂家编写的系统程序，并固化在 ROM 内，用户不能直接更改。它使可编程控制器具有基本的智能。能够完成可编程控制器设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏，很大程度上决定了 PLC 的性能，其内容主要包括三部分：第一部分为系统管理程序，它主要控制可编程控制器的运行，使整个可编程控制器按部就班地工作；第二部分为用户指令解释程序，通过用户指令解释程序，将可编程控制器的编程语言变为机器语言指令，再由 CPU 执行这些指令；第三部分为标准程序模块与系统调用程序，它包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序，如完成输入、输出及特殊运算等的子程序，可编程控制器的具体工作都是由这部分程序来完成的，这部分程序的多少决定了可编程控制器性能的强弱。 （2）用户程序存储器 根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务，用规定的可编程控制器编程语言编写的各种用户程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同，可以是 RAM （有用锂电池进行掉电保护）， EPROM 或 EEPROM 存储器，其内容可以由用户任意修改或增删。目前较先进的的可编程控制器采用可随时读写的快闪存储器作为用户程序存储器。快闪存储器不需后备电池，掉电时数据也不会丢失。 （3）工作数据存储器 工作数据存储器用来存储工作数据，即用户程序中使用的 ON/OFF 状态、数值数据等。 在工作数据区中开辟有元件映像寄存器和数据表。其中元件映像寄存器用来存储开关量 / 输出状态以及定时器、计数器、辅助继电器等内部器件的 ON/OFF 状态。数据表用来存放各种数据，它存储用户程序执行时的某些可变参数值及 A/D 转换得到的数字量和数学运算的结果等。在可编程控制器断电时能保持数据的存储器区称数据保持区。用户程序存储器和用户存储器容量的大小，关系到用户程序容量的大小和内部器件的多少，是反映 PLC 性能的重要指标之一。 4. 输入 / 输出接口输入/ 输出接口是PLC 与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开关量输入信号。另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模拟量输入信号。图 1-2 输入回路的连接I/O 点的作用是将I/O设备与PLC进行连接，使PLC与现场设备构成控制系统，以便从现场通过输入设备（元件）得到信息（输入），或将经过处理后的控制命令通过输出设备（元件）送到现场（输出），从而实现自动控制的目的。输入回路的连接如图1-2所示。输入回路的实现是将COM通过输入元件（如按钮、转换开关、行程开关、继电器的触点、传感器等）连接到对应的输入点上，再通过输入点X将信息送到PLC内部。一旦某个输入元件状态发生变化，对应输入继电器X的状态也就随之变化，PLC在输入采样阶段即可获取这些信息。输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。输出回路就是PLC的负载驱动回路，输出回路的连接如图1-3所示。通过输出点，将负载和负载电源连接成一个回路，这样负载就由PLC输出点的ON/OFF进行控制，输出点动作负载得到驱动。负载电源的规格应根据负载的需要和输出点的技术规格进行选择。图 1-3 输出回路的连接为适应控制的需要，PLC I/0具有不同的类别。其输入分直流输入和交流输入两种形式，如图1-4，图1-5所示；输出分继电器输出、可控硅输出和晶体管输出三种形式。继电器输出和可控硅输出适用于大电流输出场合，如图1-6所示；晶体管输出、可控硅输出适用于快速、频繁动作的场合。相同驱动能力，继电器输出形式价格较低。为提高PLC抗干扰能力，其输入、输出接口电路均采用了隔离措施。图 1-4 直流输入及隔离电路图 1-5 交流输入及隔离电路5电源 小型整体式可编程控制器内部有一个开关式稳压电源。电源一方面可为 CPU 板，I/O 板及扩展单元提供工作电源（5VDC ），另一方面可为外部输入元件提供24VDC（200mA ）。6扩展接口 扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连 , 使 PLC 的配置更加灵活。图 1-6 继电器输出及隔离电路7通信接口 为了实现“人机”或“机机”之间的对话， PLC 配有多种通信接口。 PLC 通过这些通信接口可以与监视器，打印机，其他的 PLC 或计算机相连。 当 PLC 与打印机相连时，可将过程信息，系统参数等输出打印；当与监视器 (CRT) 相连时，可将过程图象显示出来；当与其他 PLC 相连时，可以组成多机系统或连成网络，实现更大规模的控制；当与计算机相连时，可以组成多级控制系统，实现控制与管理相结合的综合系统。 8智能 I/O 接口 为了满足更加复杂的控制功能的需要， PLC 配有多种智能 I/O 接口。例如，满足位置调节需要的位置闭环控制模板，对高速脉冲进行计数和处理的高速计数模板等。这类智能模板都有其自身的处理器系统。 9编程器 它的作用是供用户进行程序的编制，编辑，调试和监视。 编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符（指令表）后，才能输入。它一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。智能型的编程器又称图形编程器。它可以联机，也可以脱机编程，具有 LCD 或 CRT 图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。也可以利用微机作为编程器，这时微机应配有相应的编程软件包，若要直接与可编程控制器通信，还要配有相应的通信电缆。10其他部件 PLC 还可配有盒式磁带机， EPROM 写入器，存储器卡等其他外部设备。六可编程控制器的系统程序系统程序又称系统监控程序，是由PLC制造者设计的，用于PLC的运行管理。系统监控程序分系统管理程序、用户指令解释程序和专用标准程序块等。1系统管理程序系统管理程序用于整个PLC的运行管理，管理程序又分为三部分：第一部分是运行管理，控制可编程控制器何时输入、何时输出、何时运算、何时自检、何时通讯等等，进行时间上的分配管理。第二部分进行存贮空间的管理，即生成用户环境，由它规定各种参数、程序的存放地址，将用户使用的数据参数存贮地址转化为实际的数据格式及物理存放地址。它将有限的资源变为用户可直接使用的元件。例如，它将有限个数的CTC扩展为几十至上百个用户时钟和计数器。通过这部分程序，用户看到的就不是实际机器存贮地址和PIO、CTC的地址了，而是按照用户数据结构排列的元件空间和程序存贮空间了。第三部分是系统自检程序，它包括各种系统出错检验、用户程序语法检验、句法检验、警戒时钟运行等。在系统管理程序的控制下，整个可编程控制器就能按步就班地正确工作了。2用户指令解释程序系统监控程序的第二部分为用户指令解释程序。任何计算机最终都是根据机器语言来执行的，而机器语言的编制又是很麻烦的。为此，在可编程控制器中采用梯形图编程，将人们易懂的梯形图程序变为机器能懂的机器语言程序，即将梯形图程序逐条翻译成相应的一串机器码，这就是解释程序的任务。事实上，为了节省内存，提高解释速度，用户程序是以内码的形式存贮在可编程控制器中的。用户程序变为内码形式的这一步是由编辑程序实现的，它可以插入、删除、检查、查错用户程序，方便程序的调试。3标准程序模块和系统调用系统监控程序的第三部分就是标准程序模块和系统调用，这部分是由许多独立的程序块组成的，各自能完成不同的功能，有些完成输入、输出，有些完成特殊运算等。可编程控制器的各种具体工作都是由这部分程序来完成的，这部分程序的多少，就决定了可编程控制器性能的强弱。整个系统监控程序是一个整体，它质量的好坏很大程度上影响了可编程控制器的性能。因为通过改进系统监控程序就可在不增加任何硬件设备的条件下大大改善可编程控制器的性能，所以国外可编程控制器厂家对监控程序的设计非常重视，实际售出的产品中，其监控程序一直在不断地完善。七可编程控制器用户程序用户程序是用户根据控制要求，用PLC编程的软元件和编程语言（如梯形图、指令表、高级语言、汇编语言等）编制的应用程序，其助记符形式随可编程控制器型号的不同而略有不同。用户通过编程器或PC机写入到PLC的RAM内存中，可以修改和更新。当PLC断电时被锂电池保持。用户程序是线性地存贮在监控程序指定的存贮区间内，它的最大容量也是由监控程序确定的。八可编程控制器用户工作环境用户环境是由监控程序生成的，它包括用户数据结构、用户元件区分配、用户程序存贮区、用户参数、文件存贮区等。1用户数据结构用户数据结构分为三类：第一类为bit数据，即逻辑量，其值为“0”或“1”，它表示触点的通、断；线圈的得电与失电；标志的ON、OFF状态等。第二类为字数据，其数制、位长、形式都有很多形式。为使用方便通常都为BCD码的形式。在F1、F2系列中，一般为3位BCD，双字节为6位BCD码。FX2、A系列中为4位BCD，双字节为8位BCD码。书写时若为十进制数就冠以K（例如K789）；若为十六进制数就冠以H（例如H789）。数据处理时还可选用八进制、十六进制、ASCII码的形式。在FX2系列内部，常数都是以原码二进制形式存贮的，所有四则运算（+，-，）和加1/减1指令等在PLC中全部按BIN运算。因此，BCD码数字开关的数据输入PLC时，要用BCDBIN转换传送指令。向BCD码的七段数码管或其它显示器输出时，要用BINBCD转换传送指令。但用功能指令如FNC 72（DSW）、FNC 74（SEGL）及FNC75（ARWS）时，BCD/BIN的转换由指令自动完成。由于对控制精度的要求越来越高，新型可编程控制器中开始采用浮点数，它极大地提高了数据运算的精度。第三类为字与bit的混合，即同一个元件有bit元件又有字元件。例如T（定时器）和C（计数器），它们的触点为bit，而设定值寄存器和当前值寄存器又为字。另外还有一些元件也属于此类。2元件（软元件）PLC的编程软元件实质上是存储器单元，每个单元都有惟一的地址。为了满足不同的功用，存储器单元作了分区，因此，也就有了不同类型的编程软元件。各种软元件有其不同的功能、有其固定的地址。元件的数量是由监控程序规定的，它的多少就决定了可编程控制器整个系统的规模及数据处理能力。每一种可编程控制器的元件数都是有限的。FX系列PLC部分元件的功能如下。1输入/输出继电器（X，Y）（1）输入继电器（X0X267） 作用：采集或接受外部信号。结构：常开触点，符号： ；常闭触点，符号： 。公共点：COM，电位为0V，相当于直流电源的负极。元件编号：按八进制编号。信号的采集方式：PLC的输入端子是从外部开关接收信号的窗口，它只能接受开关量信号和数据信号。接受开关量信号时，是使对应的输入继电器与公共点COM之间实现短接，则对应的输入继电器常开触点闭合，常闭触点断开，使程序发生相应的反应。其常开触点和常闭触点的使用次数不限，这些触点在PLC内可以自由使用。如图1-7所示。（a）图 PLC与开关量连接示意图 （b）图 信号采集的梯形图 图1-7 PLC采集开关量的接线图（2）输出继电器（Y0Y267） 作用：专门用来驱动外部负载。结构：线圈， ；常开触点，符号： ；常闭触点，符号： 。 公共点：COM1：Y0、Y1、Y2、Y3； COM2：Y4、Y5、Y6、Y7； COM3：Y10、Y11、Y12、Y13；COM4：Y14、Y15、Y16、Y17；COM5：Y20Y37。 PLC的输出端使用多个公共点的好处是：每个公共点单元自成一个体系，可独自驱动不同的负载；但当驱动的负载相同时，可将多个公共点并联，每个公共点可实现分流，避免过大的电流流过同一个公共点，烧毁该公共点。元件编号：按八进制编号。输出端的外加电压：交流电压小于250V，直流电压小于30V。输出继电器的驱动负载能力：灯负载100W/点；电阻性负载2A/点；电感性负载80VA/点。PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的外部输出触点（继电器触点，双向可控硅SSR，晶体管等输出元件）接到PLC的输出端子上。输出继电器的电子常开和常闭触点使用次数不限，其线圈由程序驱动，然而其外部输出触点（输出元件）与内部触点的动作有所不同。输入/输出继电器的功能如图1-8所示。图1-8 输入输出继电器2辅助继电器（M）作用：辅助继电器的线圈与输出继电器一样，由程序驱动。辅助继电器的电子常开和常闭触点使用次数不限，在PLC 内可以自由使用。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载必须由输出继电器驱动。在逻辑运算中经常需要一些中间