1. PLC基础认知：什么是PLC、三菱FX系列家族谱、PLC的工作原理（扫描周期）、输入输出映像区
各位同学，咱们今天正式开课。第一节课，我不打算上来就扔一堆指令表，那太枯燥了。咱们先聊聊PLC到底是个什么东西，它怎么工作的。你把这些底层逻辑搞明白了，后面学什么指令都顺手。
1.1 什么是PLC？
PLC，全称是可编程逻辑控制器。说白了，它就是一台专门为工业环境设计的“小电脑”。
你想想看，我们家里的电脑能打游戏、能办公。PLC呢？它只干一件事——控制机器。比如让电机转起来、让气缸推出去、让传送带停下来。
它跟普通电脑最大的区别在哪？
- 皮实耐造：工厂里灰尘大、温度高、震动强。普通电脑早罢工了，PLC照样跑。我记得有一次在水泥厂调试，粉尘厚得能写字，PLC愣是没出过毛病。
- 实时性高：你按下一个急停按钮，PLC必须在几毫秒内响应。电脑要是卡个几秒，机器可就撞了。
- 编程简单：不用学C++、Python。梯形图跟电路图似的，电工师傅看两眼就能上手。
核心定义：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，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，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
1.2 三菱FX系列家族谱
三菱FX系列，可以说是国内工控圈的老面孔了。我入行那会儿，用的最多的就是FX1N和FX2N。现在虽然出了很多新型号，但核心思想一脉相承。
咱们按时间线捋一捋：
| 系列 | 定位 | 特点 | 我个人的看法 |
|---|---|---|---|
| FX1S | 入门级 | 体积小，I/O点数少（10-30点），适合简单控制 | 现在基本淘汰了，但做小设备偶尔还能见到 |
| FX1N | 经济型 | 扩展性好，最多128点，带定位功能 | 经典款，我当年用它做过几十台包装机 |
| FX2N | 标准型 | 功能全面，支持模拟量、通信、高速计数 | 曾经的王者，现在被FX3U取代了 |
| FX3U | 高性能型 | 运算速度快，容量大，支持以太网 | 目前主流，性价比很高，我推荐新手直接学这个 |
| FX3G | 紧凑型 | 介于FX1N和FX3U之间，带USB口 | 适合做小型设备，编程方便 |
| FX5U | 新一代 | 基于iQ-F平台，支持结构化编程 | 未来趋势，但老项目还是FX3U多 |
选型建议：如果你刚入门，我建议从FX3U开始学。为什么？因为市面上存量最大，资料最多，你遇到问题随便一搜就有答案。FX5U虽然新，但很多老工程师还在观望。
1.3 PLC的工作原理——扫描周期
好，接下来是重点中的重点。PLC是怎么工作的？它不像我们人脑可以同时想好几件事。PLC是“一根筋”，它按顺序一步一步来。
这个顺序，就叫扫描周期。
一个扫描周期分三步：
- 输入采样：PLC先把所有输入点的状态（比如按钮按没按、传感器通没通）读进来，存到内存里。
- 程序执行：CPU从上到下、从左到右执行你的梯形图程序。注意！这时候它用的数据是第一步采样进来的，不是实时变化的。
- 输出刷新：程序跑完了，把结果一次性送到输出端。比如让继电器吸合、让指示灯亮起。
然后，再回到第一步，循环往复。
关键点：整个扫描周期内，输入信号只在第一步被读取一次。程序执行过程中，即使外部输入变了，PLC也“看不见”，要等到下一个周期才更新。
为什么会这样？我举个例子你就明白了。
假设你有一个急停按钮，接在X0上。程序里写的是：如果X0=ON，就停止电机。
如果PLC是实时响应的，程序执行到一半时，你按了急停，CPU可能正在处理别的指令，等它反应过来，电机已经多转了0.1秒。这在高速设备上可能就出事故了。
所以PLC采用“批量处理”的方式：先统一拍照（输入采样），再统一计算（程序执行），最后统一行动（输出刷新）。这样保证了确定性——每个周期内的行为都是可预测的。
避坑指南：我曾经遇到一个学员，他写了个程序，用M0自锁控制一个输出。结果发现输出有时候不动作。查了半天，原来是他在程序里既用了M0的常开触点，又用了M0的常闭触点，而且顺序搞反了。因为PLC是逐行扫描的，同一个周期内，前面的指令改了M0，后面的指令读到的已经是新值了。这就是“扫描周期”带来的影响。
1.4 输入输出映像区
刚才提到了，PLC在输入采样阶段把信号存到内存里。这个内存区域，就叫输入映像区。对应的，输出刷新阶段用的区域叫输出映像区。
你可以这么理解：
- 输入映像区：相当于一个“快照”，记录着每个输入点的状态（ON或OFF）。程序只能读它，不能写它。
- 输出映像区：相当于一个“草稿本”，程序可以反复修改它。但最终只有扫描周期结束时的结果，才会真正送到物理输出点。
举个例子：
// 梯形图逻辑（示意）
// 网络1
LD X0 // 读输入映像区中的X0
OUT Y0 // 写输出映像区中的Y0
// 网络2
LD X1 // 读输入映像区中的X1
OUT Y1 // 写输出映像区中的Y1程序执行时，X0和X1的值来自输入映像区（第一步采样的结果）。Y0和Y1的值先写到输出映像区，等程序跑完，再统一送到物理输出点。
实用技巧：有时候我们需要在一个扫描周期内多次读取同一个输入点。比如检测一个脉冲信号。这时候，你可以用中间继电器M来“锁存”这个信号。我习惯的做法是：
// 上升沿检测
LD X0
AND M0 // 上一个周期的状态
OUT M1 // 上升沿标志（仅ON一个扫描周期）
LD X0
OUT M0 // 保存当前状态，供下一周期使用这样就能可靠地捕捉到X0从OFF变ON的瞬间，哪怕它只ON了很短的时间。
总结一下今天的内容：
- PLC是工业专用电脑，皮实、实时、易编程。
- 三菱FX系列从FX1S到FX5U，各有定位。新手推荐FX3U。
- PLC按扫描周期工作：输入采样→程序执行→输出刷新。
- 输入输出映像区是PLC的“内存快照”，程序读写的是映像区，不是物理点。
嗯，第一节课就到这里。这些概念你吃透了，后面学指令、写程序，就不会觉得PLC是个黑盒子了。下一节我们开始讲位元件和字元件，那是编程的基础砖块。