可编程序控制器是机电一体化系统的控制环节的一个专用控制器。早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路，采用存储程序指令完成顺序控制而设计的。它仅具有逻辑运算、计时、计数等顺序功能。所以通常将其称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。
一、PLC的特点
随着科技的迅猛发展，可编程序控制器的功能不断增强，已经大大超出逻辑功能，如可以接收各种数字、模拟信号，进行逻辑运算、函数运算、浮点运算等。故目前被称为PC即可编程序控制器（Programmable Controller）。但有时为了与个人电脑PC（Personal Computer）相区别，仍然将它称为PLC。
PLC易于装入机械设备内部，是实现机电一体化较理想的控制设备。其特点主要表现在结构紧密、坚固、体积小；编程简单、使用方便；具备很强的抗干扰能力等。它与数控技术、工业机器人一起，被称为机械工业自动化的三大支柱。
二、PLC的基本组成
不同型号的可编程序控制器，其内部结构和功能不尽相同，但主体结构形式大同小异，都是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成（图2-3-1）。输入信号由按钮开关、行程开关、继电器触点及接近开关等各种开关装置产生，通过接口进入PLC。逻辑部分处理输入部分所取得的信息，并按照被控对象实际的动作要求做出反应。输出部分可驱动许多装置如线圈、继电器、电动机及指示灯等。
1、PLC硬件组成框图
图2-3-2是PLC的原理框图。由图可见，PLC实质上是一种专用计算机，它的硬件系统由主机、I/O扩展接口及外部设备组成。按功能可将其分为中央处理器、存储器、I/O模块、电源、编程器及其它外围设备。下面简单介绍内部主要部件的功能。
（1）CPU（Central Process Unit）
CPU是PLC的核心部分，在PLC中的作用相当于人体的神经中枢。它是PLC的运算、控制中心，用来实现逻辑运算、算术运算并对全机的输入、输出等进行控制。
（2）存储器
包括系统程序存储器和用户存储器，用以存放程序或数据。常用的存储器有CMOS RAM，EPROM和EEPROM等。
（3）输入/输出组件（I/O模块）
I/O模块是CPU与现场I/O装置或其它外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O模块和各种用途的I/O组件供用户选用。
（4）电源模块
PLC配有开关式稳压电源的电源模块，除用来对PLC的内部电路供电外，还可以向外提供直流电源。
（5）编程器
编程器用于用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和参数。它经过接口与CPU连接，完成人——机对话连接。
（6）外围设备
PC也可以配选其它设备，例如磁带机、打印机、EPROM写入器、显示器等。
2、PLC的主要逻辑部件
（1）继电器逻辑
PC一般为用户提供输入继电器、输出继电器和内部继电器等。输入继电器输入给PLC现场信号；输出继电器具备一对物理接点，可以串接在负载回路中，接入负载回路的元件有继电器、晶体管和晶闸管等；内部继电器与外界没有联系，仅作运算的中间结果使用。继电器具有“1”、“0”两种状态，能提供逻辑与、逻辑或、逻辑非等逻辑运算。
（2）定时器逻辑与计数器逻辑
PLC一般采用硬件定时中断、软件计数的方法来实现定时逻辑功能。定时器包括定时条件、定时语句、定时当前值及定时继电器四部分。计数器由软件来实现，一般采用递减计数。包括复位信号、计数信号、记忆单元、当前值及计数继电器等四部分。除了这三种逻辑外，PLC还有触发器逻辑、移位寄存器即数据寄存器等。其功能在相应章节介绍。
三、PLC的工作过程
1、PLC采用周期循环扫描的工作过程
PLC采用分时分批周期扫描的工作方式。用户程序通过编程器或其他输入设备存放在PLC的用户存储器中。当PLC开始运行时，CPU根据系统监控程序的规定顺序，通过扫描，完成各输入点的状态采集或数据输入采集、用户程序的执行、各输出点状态更新、编程器键入响应和显示更新、CPU自检等功能。PLC典型的扫描机制为同步扫描。
2、PLC采用集中采样、集中输出的工作方式
在输入采样阶段，PLC先扫描所有输入端子，并将信号存入对应的输入映像寄存器。在程序执行阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，其内容保持不变直到下一个扫描周期的输入采样。在程序执行阶段，根据梯形图扫描原则，PLC从左至右，先上后下的顺序逐句扫描。完成后，进行相应的运算，结果存入映像寄存器。在输出刷新阶段，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态（接通/断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存寄存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。
四、PLC的编程语言
PLC利用编程语言编制不同的控制程序以适应不同的工业控制要求。程序编制好后，可由编程器送入、检查、修改或读出。PLC编程语言主要有梯形图LAD（Ladder Diagram）、语句表STL（Statement List）、功能图FCP（Function Chart Programming）、逻辑方程式或布尔代数式BLP（Boolean Logic Programming）等。
1、梯形图
梯形图类似于继电器控制电路图，它是用代替PLC逻辑元素的各种图形符号连接而成。这些符号包括母线、常开接点、常闭接点、继电器线圈等。连接形式主要有并联连接、串联连接等（如图2-3-3）。对应语句如表2-3-1。
表2-3-1
步
指令
元素
说明
0
1
2
3
4
5
6
7
8
LD
AND
AND
OUT
LD
OR
OR
OUT
END
A
B
C
M
D
E
F
Y
取于母线
元素串
元素串
驱动线圈
取于母线
元素并
元素并
驱动线圈
结束
2、语句表
语句表类似于计算机的汇编语言的形式，它是用指令的助记符来编程的。不同的PLC，语句表使用的助记符也不同，以F系列PLC为例，图2-3-3对应的语句表见表2-3-1。
3、功能图
利用功能图来表达一个顺序控制过程时，程序设计条理清晰，阅读起来也容易理解。将功能图改写成步进梯形图，应用步进指令STL，即可进行编程。图2-3-4是一个状态转移图及将其改成步进梯形图和相应编程的简单例子（详见步进梯形图章节）。
4、布尔代数式
它实质上是逻辑方程式，常见逻辑有“与”、“或”、“非”。对应于图2-3-3的布尔代数式为：
M=A·B·C
Y=D+E+F
四、F1系列PLC简介
（一）常用元器件
F1系列PLC由日本三菱公司生产。它属于整体式结构，体积小，成本低，安装方便，可直接装入机床或电控柜中，是机电一体化系统的控制器。
F1系列PLC具有丰富的指令系统，既可以实现复杂控制操作，又易于编程。
主要元器件见表2-3-2
表2-3-2 FXON—60MR常见元件
