间高，如日本三菱公司的F1、F2系列PLC的平均无故障间隔时间长达30万小时，这是一般微机所不能比拟的。
（5）系统的设计、安装、调试工作量少
PLC用软件功能取代了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、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序很容易掌握，设计和调试梯形图所花的时间比设计继电器系统电路图花的时间要少得多。 （6）维修工作量小，维修方便
PLC的故障率很低，并且有完善的诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的指示灯或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因。用更换模块的方法可以迅速地排除PLC的故障。
（7）体积小，能耗低
以F1-40M型PLC为例，其外形尺寸为305×ll0×110mm，功耗小于25VA。由于体积小，PLC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化的理想的控制设备。
2.1.3PLC的应用领域
（1）开关量逻辑控制 （2）运动控制 （3）闭环过程控制 （4）数据处理 （5）通信联网
2.1.4PLC的常用编程语言
（1）梯形图
梯形图是一种图形语言，是目前PLC应用最广、最受电气技术人员欢迎的一种编程语言。在梯形图中仍沿用了继电器、线圈、常闭触点、常开触点、串并联等术语和图形符号，并增加了一些继电接触器控制中没有的符号，因此梯形图与继电接触器控制原理图相似，具有形象、直观、易懂等特点。。
（2）语句表
语句表语言，就是用表示PLC各种功能的助记符和相应的器件编号组成的程序表达方式。助记符语言比微机中使用的汇编语言直观易懂，编程简单。但不同厂家制造的PLC所使用的助记符和器件编号不尽相同，所以对于同一个梯形图来说，写成对应的语句表也不尽相同。
（3）功能块图
这种编程方法基本上沿用了半导体逻辑电路的逻辑图来表达，常用“与”门、“或”门、“非”门等符号，图的左边画输入，右边画输出，如图2-2所示。
（4）顺序功能图（又称状态转换图）
它将一个完整的控制过程分成若干步，各步具有不同动作，各步之间的转换有一定的条件，条件满足则上一步结束而下一步开始。它的作用是表达一个完整的顺序控制过程。
（5）结构文本（高级编程语言）
随着软件技术的发展，近年来为了增加PLC的运算功能和数据处理能力，完成比较复杂的控制，在许多大型PLC中已采用高级语言来编程，如BASIC语言、C语言等。
2.2PLC的结构和工作原理
2.2.1PLC的基本结构
PLC实际上是一种工业控制计算机。它的硬件结构与一般微机相似，主要由主机、I/O扩展机、外围设备三部分组成。
（1）主机
主机由CPU（微处理器）、存储器、输入／输出单元、电源等部分组成。 CPU是PLC的核心，其作用类似于人的大脑。它能够识别用户按特定格式输入的指令，并按照指令完成预定的控制任务。另外，它还能识别用户所输入的指令序列的格式和语法错误，还具有系统测试与诊断功能。
PLC的存储器有两种：系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序存储器主要用于存放系统正常工作所必须的程序，如系统诊断程序、键盘输入处理程序、指令解释程序、监控程序等。这些程序与用户无直接关系，已由厂家直接固化进EPROM中，不能由用户直接存取、修改。用户程序存储器主要存放用户程序（用户利用PLC的编程语言按不同控制要求所编制的控制程序或数据，这相当于设计继电器控制系统硬接线的控制电路图），可修改。
输入输出（I／O）单元是PLC与输入控制信号和被控制设备连接起来的部件，输入单元接收从开关、按钮、继电器触点和传感器等输入的现场控制信号，并将这些信号转换成CPU能接收和处理的数字信号。输出单元接收经过CPU处理过的输出数字信号，并把它转换成被控制设备或显示装置所能接收的电压或电流信号，以驱动接触器、电磁阀和指示器件等。根据输入信号形式的不同，可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。
电源单元的作用是把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。外部连
接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（直流5伏、±12伏、24伏），并为外部输入元件（如接近开关、）提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLC负载的电源由用户提供。电源组件内还装有备用锂电池，以保证在断电时保存必要的信息。
PLC还有各种外设接口电路，用于连接编程器或其他图形编程器、文本显示器、触摸屏、变频器等并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。
（2）I/O扩展机
每种PLC都有与主机相配的扩展模块，用来扩展输入、输出点数，以便根据控制要求灵活组合系统。PLC扩展模块内不设CPU，仅对I/O通道进行扩展，不能脱离主机独立实现系统的控制要求。
（3）外部设备
外部设备包括编程器、盒式磁带机、打印机、EPROM写入器、图形监控系统等。其中编程器是PLC必不可少的重要外围设备，由键盘、显示器、工作方式选择开关和外存储器接插口等部件组成，主要用于对用户程序进行输入、检查、调试和修改，并用来监视PLC的工作状态。
编程器有简易型和智能型两类。简易型编程器只能联机编程，且需将梯形图转化为助记符后才能送入。智能型编程器又称图形编程器，它既可联机编程，又可脱机编程，具有图形显示功能，可直接输入梯形图和通过屏幕对话，但价格较贵。现在也可在计算机上填加适当的硬件接口，利用生产厂家提供的编程软件包就可将计算机作为编程器使用，而且还可以在计算机上模拟调试。
PLC与打印机相连可将过程信息，系统参数等输出打印。当与监视器相连时可将控制过程图象显示出来。当PLC与PLC相连时，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。统的控制要求。
（4）外部设备
外部设备包括编程器、盒式磁带机、打印机、EPROM写入器、图形监控系统等。其中编程器是PLC必不可少的重要外围设备，由键盘、显示器、工作方式选择开关和外存储器接插口等部件组成，主要用于对用户程序进行输入、检查、调试和修改，并用来监视PLC的工作状态。
编程器有简易型和智能型两类。简易型编程器只能联机编程，且需将梯形图转化为助记符后才能送入。智能型编程器又称图形编程器，它既可联机编程，又可脱机编程，
具有图形显示功能，可直接输入梯形图和通过屏幕对话，但价格较贵。现在也可在计算机上填加适当的硬件接口，利用生产厂家提供的编程软件包就可将计算机作为编程器使用，而且还可以在计算机上模拟调试。
PLC与打印机相连可将过程信息，系统参数等输出打印。当与监视器相连时可将控制过程图象显示出来。当PLC与PLC相连时，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。
2.2.2PLC的工作原理
（1）PLC的等效电路
PLC的工作酷似一个继电器系统，其等效电路可分为三部分：输入部分、内部控制电路和输出部分。
①输入部分----这部分的作用是收集被控设备的信息或操作命令。输入端子外接行程开关、按钮等的触头，内连输入继电器线圈。输入继电器由外部信号通过输入端子驱动，可提供无限多对常开、常闭的软触点供内部使用。
②内部控制电路----由用户根据控制要求编制的程序所组成，其作用是按用户程序的控制要求对输入信号进行运算处理，判断哪些信号需要输出，并将得到的结果输出给负载。
③输出部分----这部分的作用是驱动外部负载，所以输出端子是PLC向外部负载输出信号的端子，其内连输出继电器（Q）的一对常开触点。输出继电器除提供一对常开触点驱动负载以外，还可以提供无数对常开、常闭触点供内部使用。
（2）PLC的周期工作方式
PLC是通过一种周期工作方式来完成控制的，每个周期包括输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
①输入采样阶段----PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的状态读入到输入状态寄存器中存储，这一过程称为采样。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，而且将在PLC执行程序时被使用。
②程序执行阶段----PLC按顺序对程序进行扫描，即从上到下、从左到右地扫描每条指令，并分别从输入状态寄存器和输出状态寄存器中获得所需的数据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入输出状态寄存器中保存。但这个结果在全部程序未执行完毕之前不会送到输出端口上。
③输出刷新阶段----在所有用户程序执行完毕后，PLC将输出映像寄存器中的内容送入输出锁存器中，通过一定的方式输出，驱动外部负载。
PLC重复执行输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段，每重复一次的时间称为一个扫描周期。PLC的一个扫描周期一般为40～100ms之间。
2.2.3PLC的分类
（1）按结构形式分：
整体式：将电源、CPU、I/O部件都集中在一个机箱内。 模块式：将PLC各部分分成若干个单独的模块。
（2）按I/O点数分：
小型PLC：I/O点数在256点以下，其中小于64为超小型或微型PLC。 中型PLC：I/O点数在256~2048点之间。
大型PLC：I/O点数在2048点以上，其中超过8192点为超大型PLC。 （3）按功能分：
低档机：具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能。 中档机：比低档机多了模拟量输入/输出、算术运算、数据传送比较等功能。 高档机：比中档机多了矩阵运算等特殊功能函数运算、通信联网等功能。
2.2.4PLC的主要技术指标
（1）I/O点数
可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的PLC大小的重要参数。
（2）存储容量
在PLC中，用户程序的存储容量有的是用编程的步数来表示，每编一条语句为一步；有的是以字为单位来计算，8位二进制数为一个字节，每1024个字节为1KB。目前大型PLC的存储容量是几百KB，最高可达几MB。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。
（3）扫描速度
PLC采用循环扫描方式工作，完成1次扫描所需的时间叫做扫描周期。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。目前大中型PLC的扫描速度可达0．2ms／KB左右。
（4）指令系统
指令系统是指PLC所有指令的总和。一般来讲，指令的种类和数量越多，功能就越强，因而指令多少是衡量PLC能力强弱的指标，决定了PLC的处理能力和控制能力。
（5）通信功能