PLC的基本原理与组成
PLC基本组成及工作原理
PLC基本组成及工作原理PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，是一种数字化电子计算机设备，广泛应用于工业自动化领域。
PLC主要用于对各种设备和生产线进行控制、监测和调度，具有高可靠性、稳定性和灵活性等优点。
本文将介绍PLC的基本组成及工作原理。
一、PLC的基本组成PLC主要由下面几个部分组成：1.中央处理器（CPU）：是PLC的核心部分，负责接收输入信号处理逻辑和输出信号。
CPU还包括内存、时钟、计时器和计数器等功能。
内存主要用于存储程序和数据，时钟用于记录时间，计时器和计数器用于计算时间和次数。
2.输入模块（IM）：负责将外部信号（如开关、传感器等）转化为电信号输入到PLC中进行处理。
输入模块一般包括接口电路、电隔离、信号调理和滤波等功能。
3.输出模块（OM）：负责将PLC输出信号转化为外部设备可以接受的信号。
输出模块一般包括接口电路、驱动电路和保护电路等功能。
5.外部设备：包括开关、传感器、执行机构和显示器等，用于与PLC 进行通信和控制。
二、PLC的工作原理PLC的工作原理主要包括输入信号检测、控制程序执行和输出信号控制三个部分。
1.输入信号检测：当外部设备产生信号（如开关按下、传感器检测到物体等），输入模块将其转化为电信号输入到PLC中。
PLC通过输入模块将输入信号转化为数字信号，并传输到中央处理器进行处理。
3.输出信号控制：根据中央处理器的控制指令，输出模块将PLC的输出信号转化为外部设备可以接受的信号。
输出信号可以控制执行机构（如电机、气缸等）的运行状态，也可以控制开关、指示灯等设备的状态。
PLC的工作过程是连续循环的，即不断地进行输入信号检测、控制程序执行和输出信号控制。
中央处理器根据程序中设定的扫描时间，定时扫描输入信号和控制条件，从而实现对各种设备和生产线的自动控制和监测。
三、PLC的应用领域PLC广泛应用于各种工业自动化领域，如制造业、电力工业、化工、物流和交通等。
plc的组成及工作原理
plc的组成及工作原理PLC（可编程逻辑控制器）的组成由以下几个主要部分构成：输入模块、中央处理单元（CPU）、输出模块和编程终端。
1. 输入模块：输入模块负责将传感器或开关等现场设备的信号转换成数字信号，以供PLC的CPU进行处理。
输入模块通常包含多个输入通道，每个通道可以接收一个输入信号。
2. 中央处理单元（CPU）：CPU是PLC的核心部分，负责处理输入信号、执行控制逻辑和生成输出信号。
它包含一个或多个处理器核心，以及内存、计时器、计数器等功能模块。
3. 输出模块：输出模块负责将CPU生成的数字信号转换成电流、电压或其他形式的输出信号，以驱动执行器或控制设备。
输出模块通常包含多个输出通道，每个通道可以产生一个输出信号。
4. 编程终端：编程终端是PLC的用户界面，用于编写、编辑和调试PLC程序。
它通常包含一个显示屏、键盘和其他输入设备，可以通过它来输入控制逻辑、参数和其他信息。
PLC的工作原理如下：1. 输入信号采集：PLC的输入模块从现场设备（如传感器、开关等）接收输入信号，并将其转换为数字信号。
这些数字信号被传送到CPU进行处理。
2. 控制逻辑执行：PLC的CPU根据预先编写的控制程序，对输入信号进行逻辑处理，并执行相应的控制操作。
控制逻辑可以包括布尔运算、计时器、计数器等。
3. 输出信号生成：根据控制逻辑的执行结果，PLC的CPU生成相应的输出信号。
输出信号通过输出模块被转换为相应的电流、电压或其他形式的信号，驱动执行器或控制设备。
4. 控制设备操作：输出信号被传送到执行器或控制设备，将其操作或控制。
这可以包括启动电机、控制阀门、开关灯光等。
通过以上的输入、处理和输出过程，PLC实现了对现场设备的自动化控制。
在运行过程中，PLC能够根据输入信号的变化实时地更新控制逻辑，并根据需要改变输出信号，从而实现对设备的精确控制。
PLC的基本组成和工作原理
PLC的基本组成和工作原理PLC（Programmable Logic Controller）是一种用于实现工业自动化控制的计算机控制系统。
其组成和工作原理如下。
1.基本组成PLC系统通常由中央处理器CPU、内存模块、输入模块、输出模块和通信模块组成。
-中央处理器（CPU）：是PLC系统的核心部件，负责执行控制程序并进行数据处理和逻辑运算。
-内存模块：用于存储程序代码、数据和中间结果等信息。
-输入模块：负责接收来自外部的传感器、开关等输入信号，并将其转换为数字信号供CPU处理。
-输出模块：负责将CPU处理后的数字信号转换为电流、电压等输出信号，控制执行器、驱动器等执行设备。
-通信模块：用于与其他PLC系统、计算机或设备进行数据交换和通信。
2.工作原理PLC系统的工作原理可以分为五个步骤：扫描输入、执行程序、更新输出、循环扫描和通信。
-扫描输入：将输入模块接收到的外部信号转换为数字信号，并存储在内存中。
这些外部信号通常来自传感器、开关等设备，如温度传感器、按钮开关等。
-执行程序：CPU根据存储在内存中的控制程序进行逻辑运算和数据处理。
控制程序通常由用户通过编程语言编写，用于实现控制逻辑和算法。
-更新输出：根据CPU执行程序的结果，将输出信号存储在内存中。
输出模块将内存中的数字信号转换为电流、电压等输出信号，控制执行设备的执行器、驱动器等，如电机、电磁阀等。
-循环扫描：PLC系统以循环的方式不断扫描输入、执行程序和更新输出的过程，实现对工业控制系统的持续监测和控制。
-通信：PLC系统可以通过通信模块与其他PLC系统、计算机或设备进行数据交换和通信，实现远程监测和控制。
PLC系统的工作原理可以通过一个简单的例子来说明。
假设有一个自动灯控系统，根据光照强度自动控制灯的开关。
传感器将光照强度转换为输入信号，并将其传递给PLC系统的输入模块。
CPU执行存储在内存中的控制程序，判断光照强度是否低于设定值。
如果低于设定值，则CPU更新内存中的输出信号。
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理PLC是Programmable Logic Controller的简称，中文翻译为可编程逻辑控制器。
它是一种用于自动控制工业过程的数字计算机系统。
PLC由硬件和软件两部分组成，下面将详细介绍PLC的组成和工作原理。
1.硬件组成：PLC的硬件主要包括中央处理器（CPU）、输入输出模块（I/O模块）、电源模块、通信模块以及其他辅助硬件。
-中央处理器（CPU）是PLC的核心，负责接收输入信号、执行程序指令并控制输出信号。
CPU通常具有高性能的微处理器，能够进行复杂的计算和逻辑判断。
-输入输出模块（I/O模块）负责与外部世界进行数据交换。
输入模块用于接收现场传感器、开关等设备的信号，输出模块用于控制执行机构、显示设备等。
-电源模块提供稳定的电源供电，确保PLC正常运行。
-通信模块可实现PLC与其他设备（如人机界面、计算机、远程监控系统等）之间的数据传输和通信。
-其他辅助硬件包括存储器、时钟模块、编程口等，用于存储程序、记录运行时间、与外部进行编程等功能。
2.软件组成：PLC的软件主要包括操作系统、开发环境和用户程序。
-操作系统是PLC的核心软件，用于管理硬件资源、执行程序指令、实现通信等功能。
- 开发环境提供PLC程序的开发、调试和维护工具。
常见的开发环境有LD（Ladder Diagram，梯形图）、FBD（Function Block Diagram，功能块图）、ST（Structured Text，结构化文本）等多种编程语言。
-用户程序是PLC的应用程序，由工程师根据控制需求编写。
用户程序根据输入信号的状态和逻辑关系，通过中央处理器进行逻辑判断并控制输出信号，实现自动化控制。
3.工作原理：PLC的工作原理主要分为输入端、处理端和输出端。
-输入端：PLC通过输入模块接收来自现场的输入信号，如开关状态、传感器信号等。
输入信号会被转换成数字信号，并传给中央处理器。
中央处理器会周期性地扫描输入信号，并将其存储在内部存储器中，以供后续的程序处理。
第二章 PLC的基本组成及工作原理
2.2 PLC的工作原理
继电器控制与 PLC控制的比较：
➢为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异， 考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在 100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小 于100ms。这样在对于I/O响应要求不高的场合， PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别 了。
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块
（1）输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生 的信号，转换成数字信号送入主机。
内内1
内
内
.
内
输入n
内
COM
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块
（2）输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以 驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电 器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。
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。 （ 3 ）接收现场数据。 （ 4 ）执行用户程序。 （ 5 ）故障诊断。
注意：PLC通常以字而不是以字节为单位存储和处理数 据。
描述PLC性能的几个术语
位：二进制的一位，仅有1、0 数字：4位二进制数构成一个数字 字节：2个数字或8位二进制数构成一个字节 字：两个字节构成一个字。
• 继电器输出特点：低速大功率， 用于用于直流、交流负载（隔离、功率放大）。
• 晶体管集电极输出特点：高速小功率， 用于直流负载。
• 双向可控硅（晶闸管的一种）输出特点：高速大功率， 用于交流负载。
2.1 PLC的基本组成
3)输入/输出模块-继电器输出
继电器输出
PLC
内
内
部
部
电
电J
PLC基本组成和工作原理
PLC基本组成和工作原理PLC（可编程逻辑控制器）是现代工业自动化控制系统中必不可少的设备。
它由CPU、存储器、输入/输出模块、通信模块和电源等主要组成部分构成。
PLC通过逻辑程序对输入信号进行处理，并根据程序逻辑控制输出信号，以实现对控制对象的控制。
其工作原理主要是通过循环扫描的方式对输入信号进行采集、处理并更新输出信号。
PLC的基本组成包括以下几个方面：1.CPU（中央处理器）：CPU是PLC的核心部件，负责控制整个系统的操作。
它接收输入信号并根据预设的程序逻辑对输入信号进行处理，并输出相应的控制信号。
2.存储器：PLC中的存储器用于存储程序、数据和操作系统等信息。
其中，程序存储器用于存放用户编写的程序，数据存储器用于存储输入和输出数据，操作系统存储器用于存储操作系统的运行代码。
3.输入/输出模块：输入/输出模块用于将外部信号转换为PLC能识别的电平信号，并将PLC的输出信号转换为可用于控制外部设备的电平信号。
输入模块将外部设备的开关、传感器等输入信号转换为数字信号，输出模块将PLC的输出信号转换为电平信号，以驱动外部设备。
4.通信模块：通信模块使PLC能够与其他设备进行通信，例如与上位机、人机界面等设备进行数据交换和通信。
5.电源：电源为PLC提供所需的电能，确保其正常工作。
PLC的工作原理如下：1.输入信号采集：PLC通过输入模块采集外部设备的输入信号，如传感器、开关等。
输入模块将这些信号转换为数字信号，以便PLC能识别和处理。
2.逻辑处理：CPU接收到输入信号后，根据预设的程序逻辑进行处理。
在这个过程中，PLC可以进行条件判断、逻辑运算、计算等操作，以便生成相应的控制信号。
3.输出信号生成：通过逻辑处理后，CPU将根据程序逻辑生成相应的输出信号。
输出信号可以是开关、继电器等电信号形式。
4.输出信号驱动：输出信号通过输出模块转换为可用于控制外部设备的电平信号，如继电器的开关状态、驱动电机等。
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用于自动化控制系统的电子设备，它能够根据预先编写的程序来控制工业过程中的各种设备和机器。
PLC的组成及工作原理是了解和掌握PLC技术的基础，下面将详细介绍PLC的组成和工作原理。
一、PLC的组成PLC主要由以下几个组成部分构成：1.中央处理器（CPU）：负责执行用户编写的程序，控制PLC的运行。
CPU通常由一个或多个微处理器组成，具有高速运算和处理能力。
2.存储器：包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储用户编写的程序，数据存储器用于存储程序执行过程中的数据。
3.输入模块：负责将外部信号转换为PLC能够理解的信号。
输入模块通常包括接收开关、传感器等设备，用于检测外部环境的状态。
4.输出模块：负责将PLC输出的信号转换为外部设备能够接受的信号。
输出模块通常包括继电器、电磁阀等设备，用于控制外部设备的运行。
5.通信接口：用于与其他设备进行通信，如人机界面、上位机等。
通信接口可以实现PLC与其他设备之间的数据交换和远程控制。
6.电源模块：为PLC提供稳定的电源供应，保证PLC的正常运行。
二、PLC的工作原理PLC的工作原理可以简单概括为输入、处理和输出三个步骤。
1.输入阶段：输入模块将外部信号转换为PLC能够理解的信号，并传输给CPU。
输入信号可以是开关状态、传感器检测结果等。
PLC通过扫描输入模块，不断地获取外部信号的状态。
2.处理阶段：CPU根据预先编写的程序对输入信号进行逻辑判断和运算。
程序通常由用户使用特定的编程语言编写，可以实现各种逻辑和算术运算。
CPU根据程序的指令，对输入信号进行处理，生成相应的输出信号。
3.输出阶段：输出模块接收CPU生成的输出信号，并将其转换为外部设备能够接受的信号。
输出信号可以控制继电器的开关状态、电磁阀的通断等。
PLC通过扫描输出模块，将输出信号传输给外部设备，实现对设备的控制。
PLC的工作原理可以看作是一个闭环控制系统，不断地接收输入信号、进行处理、生成输出信号，并实时监测和调整系统的运行状态。
PLC组成及工作原理
PLC组成及工作原理一、PLC的组成PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的电子设备。
它由以下几个主要部份组成：1. 中央处理器（CPU）：负责处理输入信号、执行用户程序以及控制输出信号。
CPU是PLC的核心部件，类似于计算机的大脑。
2. 输入模块：用于接收来自外部设备（如传感器、按钮等）的信号，并将其转换为数字信号，以供CPU处理。
3. 输出模块：用于将CPU处理后的信号转换为可控制外部设备（如机电、阀门等）的信号。
4. 电源模块：为PLC提供所需的电源电压。
5. 通信模块：用于与其他设备进行通信，如人机界面（HMI）、上位机等。
6. 存储器：用于存储用户编写的程序、数据以及系统参数。
二、PLC的工作原理PLC的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 输入信号采集：输入模块接收来自外部设备的信号，如按钮的开关信号、传感器的测量信号等。
2. 信号处理：输入模块将采集到的摹拟信号转换为数字信号，并将其发送给CPU进行处理。
3. 用户程序执行：CPU根据用户事先编写的程序进行逻辑运算和控制计算，包括判断条件、执行操作等。
4. 输出信号控制：CPU根据程序的执行结果，将控制信号发送给输出模块。
5. 输出设备控制：输出模块接收到CPU发送的控制信号后，将其转换为适合外部设备工作的信号，如机电的启停信号、阀门的开关信号等。
6. 反馈信号采集：输出模块还能采集到外部设备的反馈信号，如机电的运行状态、阀门的开闭状态等。
7. 通信与监控：PLC可以通过通信模块与其他设备进行数据交换，如与人机界面进行交互、与上位机进行数据传输等，以实现对整个系统的监控和控制。
三、案例分析以一个简单的水箱控制系统为例，来说明PLC的工作原理。
1. 输入信号采集：水位传感器将水箱内的水位信号转换为数字信号，并发送给PLC的输入模块。
2. 信号处理：输入模块将水位信号转换为PLC可处理的数字信号，并将其发送给CPU。
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Date: 2013-7-22
Page: 2
输入处理
输 入 端 子 输 入 映 像 寄 存 器
程序处理
执 行 用 户 程 序 内 部 存 储 器 刷 新
输出处理
输 出 映 像 寄 存 器 输 出 端 子 输 出 信 号
7-22
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八进制数（OCT:OCTal number）——用于输入继电 器和输出继电器的软元件编号。
输入继电器用X00~X07、X10~X17、X20~X27等八进制 格式进行编号； 输出继电器用Y00~Y07、Y10~Y17、Y20~Y27等八进制 格式进行编号。
Date: 2013-7-22
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编程设备
计算机 打印机等
通讯模块
功能模块
PLC系统结构示意图
Date: 2013-7-22 Page: 7
FX 系列PLC的硬件配置图
Date: 2013-7-22
Page: 8
FX 系列PLC的网络通信能力
Date: 2013-7-22
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二、PLC硬件系统组成
微处理器（CPU）
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输入单元——带光电隔离电路
多种辅助电源类型：AC电源DC24V输入
DC电源DC24V输入
DC电源DC12V输入 接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）； 接收模拟量信号（模拟量输入单元）； 接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；
接收传感器输出信号。
Date: 2013-7-22
Date: 2013-7-22 Page: 24
五、软元件（逻辑元件）
状态（S）
状态是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元件， 采用十进制编号。与步进指令STL配合使用；
状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用；
状态不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。
状态同样有通用状态和掉电保持用状态，其比例分配可 由外设设定。
COM1
输入继电器
X0 X0
Y0
输出继电器
Y0
X0
常开触点 常闭触点
Y0 Y0
输入信号 输入端子
X0
输出负载 输出端子
Date: 2013-7-22
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五、软元件（逻辑元件）
输出继电器（Y）
输出继电器采用八进制编号，有内部触点和外部输出触 点（继电器触点、双向可控硅、晶体管等输出元件）之 分，由程序驱动。
十六进制数（HEX:HEXdecimal number）
与十进制数一样，用于指定应用指令的数值型操作 数及指令动作常数（H）。
Date: 2013-7-22
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四、数据结构
二进制数（BIN:BINary number）
PLC内部数据类型，通过外设进行监视时，各软元件 的数值自动变换为十进制数或十六进制数。
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五、软元件（逻辑元件）
定时器（T）
定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部1ms、10ms和100ms 时钟脉冲进行加计数，当达到用户设定值时，触点动作。 定时器可以用用户程序存储器内的常数k或H作为设定值，也 可以用数据寄存器D的内容作为设定值。
普通定时器（T0～T245）
EX—输入专用扩展模块 2C、2N
I/O总点数 0、2、ON、 EY—输出专用扩展模块 系列序号
Date: 2013-7-22
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一、型号及意义
I/O点数：16～256点
单元类型
M——表示基本单元 E——表示扩展单元及扩展 模块 EX——扩展输入单元 EY——扩展输出单元
Date: 2013-7-22
存放系统工作程序（监控程序）；
存放模块化应用功能子程序； 存放命令解释程序； 存放功能子程序的调用管理程序； 存放存储系统参数。
Date: 2013-7-22
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二、PLC硬件系统组成
用户存储器——RAM/EPROM/EEPROM
存放用户工作程序；
存放工作数据。
Date: 2013-7-22
扩展位置控制模块（如F2-30GM）；
扩展通讯模块（如FX-232AW等）； 扩展模拟量控制模块（如FX-2DA、FX-4AD等）。
Date: 2013-7-22
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三、PLC软件系统组成
运行管理 管理程序 系统监控程序 软件系统 用户程序 数据表格 生成用户元件 系统内部自检
解释程序
连接专用编程器（FX-20P、FX-10P）；
连接个人电脑（PC），实现编程及在线监控；
连接工控机，实现编程及在线监控；
连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯； 连接打印机等计算机外设。
Date: 2013-7-22
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I/O扩展接口——采用并行通讯方式 扩展I/O模块；
高速计数器C235～C255共21点，共享PLC上6个高速 计数器输入（X000～X005）。高速计数器按中断原则 运行。
Date: 2013-7-22 Page: 30
16位加计数器 通用型：C0~C99共100点 断电保持型：C100~C199共100点
X10 RST C0 X11 C0 C0 Y0 K10 设定值 也可以间接设定
Date: 2013-7-22
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T10
驱动
Tx 加法计数器 相等 比较 器 Tx 触点动作
时钟脉冲
K、H或D 设定值
X0
T10 K123 T10 Y1
普通定时器的工作原理
Date: 2013-7-22 Page: 28
T250 X2
设定值K 1
计数器
X1
相等 比较器
Tx 触点动作
100ms时钟脉冲
接收并存储用户程序和数据；
诊断电源、PLC工作状态及编程的语法错误； 接收输入信号，送入数据寄存器并保存； 运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户 程序的各种操作； 将用户程序的执行结果送至输出端。
Date: 2013-7-22
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二、PLC硬件系统组成
系统存储器——系统程序存储器+系统数据存储器
0 Y0 X10 X11 8 9 10
C0当前值
1 2 3
4
5
6
7
16位计数器工作过程示意图
Date: 2013-7-22 Page: 31
32位双向计数器
有两种32位加/减计数器，设定值：-2147483648～ +2147483647。 通用计数器：C200～C219共20点 保持计数器：C220～C234共15点 计数方向由特殊辅助继电器M8200～M8234设定。 加减计数方式设定：对于C△△△，当M8△△△△ 接通（置1）时，为减计数器，断开（置0）时，为 加计数器。
Date: 2013-7-22
Page: 25
五、软元件（逻辑元件）
状态（S）
状态有五种类型：
初始状态S0～S9共10点 回零状态S10～S19共10点 通用状态S20～S499共480点 保持状态S500～S899共400点
报警用状态S900～S999共100点
Date: 2013-7-22
十进制浮点数用于实施监视。
Date: 2013-7-22
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五、软元件（逻辑元件）
输入继电器（X）
在PLC内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继 电器，采用八进制编号，用无数个常开和常闭触点。
输入继电器不能用程序驱动。
公共端
COM X0
电源
梯形图
X1 Y0
公共端
100ms定时器T0～T199共200点，设定范围0.1～3276.7s； 10ms定时器T200～T245共46点，设定范围0.01～327.67s。
积算定时器（T246～T255）
1ms定时器T246～T249共4点，设定范围0.001～32.767s； 100ms定时器T250～T255共6点，设定范围为0.1～3276.7s。
四、数据结构
BCD码（BCD:BINary Code Decimal）——用二进 制形式表示的十进制数，常采用8421BCD码。
常用BCD码编码开关将BCD码数据送入PLC； PLC常以BCD码格式将输出数据送数码显示器显示。
浮点数据（标绘值）
二进制浮点数常用于高精度浮点运算；
标准程序模块、系统调用
自动化系统控制程序
Date: 2013-7-22
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四、数据结构
十进制数（DEC:DECimal number），常用于：
定时器/计数器的设定值；
辅助继电器（M）、定时器（T）、计数器（C）、状 态（S）等软元件的地址号； 应用指令的数值型操作数及指令动作常数（K）。
第六章 PLC的基本原理及组成
第一节 PLC的基本原理 第二节 PLC的组成
Date: 2013-7-22
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第一节
PLC的基本原理
一、工作方式—— 周期循环扫描
二、工作过程——自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新 几个外阶段。
三、扫描周期
T =自检时间+读入一点时间×输入点数+程序步数×运 算速度+输出一点时间×输出点数。
通用辅助继电器M0～M499（500点）
掉电保持辅助继电器M500～M1023（524点）
特殊辅助继电器M8000～M8255（256点） 只能利用其触点的特殊辅助继电器
可驱动线圈的特殊辅助继电器
通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例，可通 过外设设定参数进行调整。