PLC的類型繁多，功能和指令系統也不盡相同，但結構與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入、輸出接口、電源、編程器擴展器接口和外部設備接口等幾個主要部分組成。PLC的硬件系統結構如下圖所示：
1、主機
主機部分包括中央處理器（CPU）、系統程序存儲器和用戶程序及數據存儲器。CPU是PLC的核心，它用以運行用戶程序、監控輸入、輸出接口狀態、作出邏輯判斷和進行數據處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規定的各種操作，將結果送到輸出端，并響應外部設備（如編程器、電腦、打印機等）的請求以及進行各種內部判斷等。PLC的內部存儲器有兩類，一類是系統程序存儲器，主要存放系統管理和監控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統程序已由廠家固定，用戶不能更改，另一類是用戶程序及數據存儲器主要存放用戶編制的應用程序及各種暫存數據和中間結果。
2、輸入/輸出（I/O）接口
I/O接口是PLC與輸入/輸出設備連接的部件。輸入接口接受輸入設備（如按鈕、傳感器、觸點、行程開關等）的控制信號，輸出接口是將主機經處理后的結果通過功放電路去驅動輸出設備（如接觸器、電磁閥、指示閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點數即輸入/輸出端子數是PLC的一項主要技術指標，通常小型機有幾十個點，中型機有幾百個點，大型機將超過千點。
3、電源
 圖中電源是指為CPU、存儲器、I/O接口等內部電子電路工作所配置的直流開關穩壓電源，通常也為輸入設備提供直流電源。
4、編程器
編程器是PLC的一種主要的外部設備，用于手持編程，用戶可用以輸入、檢查、修改、調試程序或監示PLC的工作情況。除手持編程器外，還可通過適配器和專用電纜線將PLC與電腦聯接，并利用專用的工具軟件進行電腦編程和監控。
5、輸入/輸出擴展單元
I/O擴展接口用于將擴充外部輸入/輸出端子數的擴展單元與基本單元（即主機）連接在一起。
6、外部設備接口
此接口可將編程器、打印機、條碼掃描儀器等外部設備與主機相聯，以完成相應的操作。
二、PLC的工作原理
PLC是采用“順序掃描，不斷循環”的方式進行工作。即在PLC運行時，CPU根據用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執行用戶程序，直至程序結束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態的刷新等工作。
PLC的掃描一個周期必經輸入采樣、程序執行和輸出刷新三個階段。
PLC的輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序將所有暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態或輸入數據讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態寄存器中，即刷新輸入。隨即關閉輸入端口，進入程序執行階段。
PLC在程序執行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執行每條指令，經相應的運算和處理后，其結果再寫入輸出狀態寄存器中，輸出狀態寄存器中所有的內容隨著程序的執行而改變。
輸出刷新階段：當所有指令執行完畢，輸出狀態寄存器的通斷狀態在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅動相應輸出設備工作。
三、PLC的程序編制
編程元件
PLC是采用軟件編制程序來實現控制要求的。編程時要使用到各種編程元件，它們可提供無數個動合和動斷觸點，編程元件是指輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數器、通用寄存器、數據寄存器及特殊功能繼電器等。
PLC內部這些繼電器的作用和繼電接觸控制系統中使用的繼電器十分相似，也有“線圈”與“觸點”，但它們不是“硬”繼電器，而PLC存儲器的存儲單元。當寫入該單元的邏輯狀態為“1”時，則表示相應繼電器線圈得電，其動合觸點閉合，動斷觸點斷開，所以，內部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。
2、編程語言
所謂程序編制，就是用戶根據控制對象的要求，利用PLC廠家提供的程序編制語言，將一個控制要求描述出來的過程。PLC最常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言，且兩者常常聯合使用。
梯開圖（語言）
梯形圖是一種從繼電器接觸控制電路圖演變而來的圖形語言。它是借助類似于繼電器的動合、動斷觸點、線圈以及串、并聯等術語和符號，根據控制要求聯接而成的表示PLC輸入和輸出之間邏輯關系的圖形，直觀易懂。
梯形圖中常用圖形符號分別表示PLC編程元件的動斷和動合接點，  用 (  ) 表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號及標注的字母或數加以區別。
梯形圖的設計應注意到以下三點：
1、梯形圖按從左到右、自上而下的順序排列。每一邏輯行（或稱梯級）起始于左母線，然后是觸點的串、并聯接，最后是線圈與右母線相聯。
2、梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流，而是“概念電流”，從左流向右，其兩端沒有電源。這個“概念電流”，只是用來形象地描述用戶程序執行中應滿足線圈接通的條件。
3、輸入繼電器用于接收外部輸入信號，而不能由PLC內部其它繼電器的觸點來驅動。因此，梯形圖中只出現輸入繼電器的觸點，而不出現其線圈，輸出繼電器則輸出程序執行結果給外部輸出設備，當梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時，就有信號輸出，但不是直接驅動輸出設備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現。輸出繼電器的觸點也可供內部編程使用。
2）指令語句表
      指令語句表是一種用指令助記符來編制PLC程序的語言，它類似于計算機的匯編語言，但比匯編語言易懂易學，若干條指令組成的程序就是指令語句表。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號三部組成。

 

一、概述
  本PLC可編程控制器實訓裝置集可編程邏輯控制器、編程軟件、仿真實訓教學軟件、實訓模塊、實訓實物、電氣實訓網孔板、電氣元器件模塊等于一體。在本裝置上，可直觀地進行PLC的基本指令訓練，多個PLC實際應用的模擬及實物控制訓練。裝置配備的主機采用應用廣泛的日本三菱FX系列（FX1N -40MR內置數字量輸入24路數字量 輸出16路）可編程控制器，配套SC-09通信編程電纜、三相鼠籠異步電機，并提供實訓所需的+24V/1A、+5V/1A直流電源。
    本PLC可編程控制器實訓裝置適合高職院校、職業學校、技校的機電設備安裝與維修、機電技術應用、電氣運行與控制、電氣技術應用、電子電器應用與維修等專業和非機電類專業的《可編程控制器技術》、《電氣及PLC控制技術》、《PLC及其應用》的實訓。也適合技工學校、職業培訓學校、職教中心、鑒定站的PLC實操、技能鑒定考核。

二、技術性能
1、輸入電源：三相四線（或三相五線）～380V±10% 50Hz
2、工作環境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃)
3、裝置容量：＜500VA
4、重 量：＜110Kg
5、外形尺寸：1680mm×750mm×1600mm
6、安全保護：具有漏電壓、漏電流、過載保護裝置

三、實訓裝置的基本配置及功能
1、實訓控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構）：掛放實訓模塊，內置滑槽，模塊在實訓屏上可任意移位。
2、實訓桌：鋼木結構，桌面為防火耐磨材料制作，具有放置工具抽屜、鍵盤托、顯示器擱板。
3、網孔板：具有知識產權的網孔實訓板，結構巧妙，實訓時電氣元件不需螺絲固定，只需一插一拉即可牢牢固定在網孔板上，省時省力，靈活快捷。
4、控制柜：
（1）交流電源控制單元
三相四線380V交流電源經空氣開關后給裝置供電，電網電壓表監控電網電壓，設有帶燈保險絲保護，控制屏的供電由鑰匙開關和啟停開關控制，同時具有漏電告警指示及告警復位。
提供三相四線380V、單相220V電源各一組，由啟停開關控制輸出，并設有保險絲保護。
（2）定時器兼報警記錄儀
定時器兼報警記錄儀，平時作時鐘使用，具有設定時間、定時報警、切斷電源等功能；還可自動記錄由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警次數。
（3）直流電源、直流電壓/電流表、邏輯輸出及指示等
直流電壓：0～10V可調輸出；直流電流：4～20mA；直流數字電壓表/電流表；電壓表量程0～200V、輸入阻抗為10MΩ、精度0.5級；電流表量程0～200 mA、精度0.5級；同時設有邏輯電平輸出（點動、自鎖）、邏輯電平指示、LED數碼管、方向指示器、八音盒、直流24V繼電器、信號轉換座若干。
（4）主機實訓組件
配置三菱FX1N-40 mR主機，集成數字量I/O（24路數字量輸入16路數字量輸出）、RS-422通信口、SC-09通信編程電纜（也可選用其他品牌主機，價格另儀）。

5、實訓模塊組件

 

序號	編號	控制對象實訓模塊	實訓教學目標
1	DB1	搶答器/音樂噴泉	通過對搶答系統中各組人員搶答時序的監視和控制，掌握條件判斷控制指令的編寫方法；通過對音樂噴泉控制系統中“水流”及音樂的循環控制，掌握循環指令的編寫方法。
2	DB2	裝配流水線/十字路口交通燈	通過對“生產流水線”順序加工過程及十字路口交通燈路況信號控制，掌握順序控制指令的編寫方法。
3	DB3	水塔水位/天塔之光	通過對“水塔水位”和“儲水池水位”變化過程的判斷，了解簡單邏輯控制指令的編寫方法。通過對天塔之光閃亮過程的移位控制，掌握移位寄存器指令的編寫方法。
4	DB4	自動送料裝車/四節傳送帶	通過對傳送帶啟停、傳送狀態的控制和對貨物在自動送料裝車系統中流向、流量的控制，掌握較復雜邏輯控制指令的編寫方法。
5	DB5	多種液體混合裝置	通過對“液體混合裝置”中不同液體比例及液體混合時攪拌時間的控制，掌握條件判斷指令及各種不同類型的定時器指令的編寫方法。
6	DB6	自動售貨機	通過對用戶投幣數目的識別和自動售貨機中各種“貨物”的進出控制，掌握各種計數器指令及比較輸出指令的編寫方法。
7	DB7	自控軋鋼機/郵件分揀機	通過對自控軋鋼機和郵件分揀機材料（“鋼錠“郵件”）來料數量、來料類別識別及對各種執行器（例如“電機”）啟停時序的控制，掌握數值運算指令及中斷指令的編寫方法。
8	DB8	機械手控制/自控成型機	通過對機械手停留“位置”及自控成型機各方向“液缸位置”的控制，掌握一個完整工業應用系統中的較簡單邏輯控制程序的編寫能力。
9	DB9	加工中心	通過對加工中心中各方向“電機”運行方向及“刀庫”進出刀、換刀過程的控制，掌握一個完整工業應用系統中的較復雜邏輯控制的編寫能力。
10	DB10	四層電梯	通過對一個完整的四層電梯模型的綜合控制，初步掌握PLC控制系統的分析、I/O分配、設計I/O接線圖、接線、編程、調試等工作過程的綜合知識。
11	DB11	步進電機/直線運動：（實物）步進電機系統由驅動電路、步進電機、刻度盤、指針等組成； 直線運動系統由電機、同步帶、光電傳感器、導軌、移動塊等組成。	通過利用PLC對步進電機及直線運動實物模塊的控制，初步了解步進電機方向、拍數的控制及直線運動檢測、定位控制。
12	DB1	典型電動機控制實操單元：交流接觸器3只；時間繼電器1只，3個按鈕，3只交流指示燈，熱繼電器2只，元器件安裝與網孔板配套的底座。	掌握一般強電系統的安裝和調試工作過程知識，實現PLC方式的電機典型運行控制；掌握安裝和調試PLC電氣控制系統的有關知識。
13	DB2	網孔板	學會電氣控制系統中各元器件的布局規劃、安裝、調試過程知識。

 6.三相鼠籠異步電機，交流380V/△ 1臺
　7.PLC仿真實訓軟件主要功能和特點
�。�1）通過FLASH虛擬環境實時顯示PLC的運行狀態
　（2）可以實現PLC虛擬接線，并對接線進行錯誤檢查
　（3）PLC編程訓練、PLC程序編寫測試等功能
�。�4）實現PLC運行模擬，對錯誤程序進行檢查
四、實訓項目
（一）PLC基本技能實訓
　1.PLC認知實訓（軟硬件結構、系統組成、基本指令練習、接線、編程下載等）
　2.典型電動機控制實操實訓（點動、自鎖、正反轉、星三角換接啟動等）
　3.PLC仿真實訓
（二）PLC模擬控制應用實訓
　4.數碼顯示控制（實物）
　5.搶答器控制（優先級、數值運算，具有聲效功能）
　6.天塔之光控制（閃爍、發射、流水型）
　7.音樂噴泉控制（具有聲效功能）
　8.十字路口交通燈控制
　9.水塔水位控制（自動/手動，自診斷）
　10.自動送料裝車系統控制
　11.四節傳送帶控制
　12.裝配流水線控制
　13.多種液體混合裝置控制
　14.自控成型機控制
　15.自控軋鋼機控制
　16.郵件分揀機控制
　17.自動售貨機控制
　18.機械手控制
　19.四層電梯控制（實物）
　20.加工中心控制（實物）
（三）PLC實物控制實訓
　21.直線運動位置檢測、定位控制（實物）
　22.步進電機運動控制（實物）  

名稱	型號	數量	單位	備注
PLC主機	三菱FX1N-40 mR	1	臺
通訊電纜	PC-PPI	1	條
實訓模塊	搶答器/音樂噴泉	1	塊
	裝配流水線/十字路口交通燈	1	塊
	水塔水位/天塔之光	1	塊
	自動送料裝車/四節傳送帶	1	塊
	多種液體混合裝置	1	塊
	自動售貨機	1	塊
	自控軋鋼機/郵件分揀機	1	塊
	機械手控制/自控成型機	1	塊
	加工中心	1	塊
	四層電梯	1	塊
	步進電機/直線運動	1	塊
	電動機控制實操單元	1	塊
	網孔板（350*550）	1	塊	具有知識產權
電機	交流380V三相鼠籠式異步電動機	1	臺
軟件	演示板原程序及三菱編程軟件	1	套
	組態軟件MCGS	1	套
	PLC仿真軟件	1	套
實驗臺	學生桌及控制屏	1	套
說明書	實驗指導	1	冊
連接線	實驗連接線50CM自鎖線	50	條
	15CM自鎖線	10	條
	系統排線	1	條
	Ф4電機安全疊加連線	30	條