可編程控制器原理及應(yīng)用何正為TELQ：249325513本章要點(diǎn)：1.了解PLC的概念。2.了解PLC控制與繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系。3.掌握根據(jù)繼電控制原理圖繪制PLC梯形圖。4.了解PLC的硬件結(jié)構(gòu)、軟件組成以及物理結(jié)構(gòu)。5.掌握PLC的工作原理。6.了解PLC的幾種編程語(yǔ)言(梯形圖、指令語(yǔ)句表、順序功能圖(SFC)等)。7.掌握FX2NPLC的I/O電路接口的使用。第1章初識(shí)PLC1.1.1PLC的定義簡(jiǎn)單的說(shuō)，PLC就是一部小型的工業(yè)控制電腦。1.1PLC是什么？1.1.2PLC和單片機(jī)控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.2.1單片機(jī)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸出設(shè)備算術(shù)處理單元CU控制單元CU輸入設(shè)備存儲(chǔ)器CPUMPU高性能、高速度、大容量。如Intel80186、80286…P2、P3、P4…酷睿。即發(fā)展成PC。低功耗、多功能。將存儲(chǔ)器(ROM、EPROM、SRAM等)、輸入輸出接口(UART、IIC、FPGA等)全部集成在一塊電路中而成為SOC。即發(fā)展成單片機(jī)：MCS51、MCS96、AVR、ARM、TMS320。1.1.2.2PLC與單片機(jī)的聯(lián)系1)PLC的核心控制器采用單片機(jī)，是建立在單片機(jī)上的智能產(chǎn)品。1)不同廠家的PLC具有相同的工作原理，類似的功能和指標(biāo)，具有一定互換性，質(zhì)量可靠；單片機(jī)功能千差萬(wàn)別、質(zhì)量參差不齊、學(xué)習(xí)和維護(hù)困難。2)單片機(jī)可以構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，從微型到大型，PLC是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的特例。1.1.2.3PLC與單片機(jī)的區(qū)別2)單片機(jī)屬元件級(jí)、抗干擾差、成本低；PLC屬設(shè)備級(jí)、抗干擾強(qiáng)、成本相對(duì)高1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.1PLC控制是繼電控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物

PLC就是為了代替繼電控制而產(chǎn)生的。隨著客戶需求的多樣化，多品種小批量的生產(chǎn)模式越來(lái)越普遍，對(duì)于客戶微小變化的需求，如果采用繼電控制成本會(huì)比較高。比如一臺(tái)設(shè)備的需求量是200臺(tái)，采用繼電控制來(lái)設(shè)計(jì)這樣一批設(shè)備，成本會(huì)比較高。即使設(shè)備一樣，僅僅控制過(guò)程有微小變化，開發(fā)這樣的新品種仍然同樣需要重新再設(shè)計(jì)一遍，跟新生產(chǎn)一臺(tái)設(shè)備差別不大。于是PLC控制的想法就萌芽了：如何在不改變?cè)O(shè)備的情況下，對(duì)控制過(guò)程進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的開發(fā)。在集成電路和軟件設(shè)計(jì)大發(fā)展的環(huán)境下，PLC誕生了。PLC用電路來(lái)模擬繼電控制的動(dòng)作，用程序來(lái)設(shè)計(jì)控制過(guò)程。1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.2從繼電控制電氣原理圖到PLC梯形圖1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.2從繼電控制電氣原理圖到PLC梯形圖1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.2從繼電控制電氣原理圖到PLC梯形圖1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.2從繼電控制電氣原理圖到PLC梯形圖PLC等效電路圖1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.2從繼電控制電氣原理圖到PLC梯形圖1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.2從繼電控制電氣原理圖到PLC梯形圖電機(jī)正反轉(zhuǎn)電氣原理圖1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.2從繼電控制電氣原理圖到PLC梯形圖PLC實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制電路接線圖1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.2從繼電控制電氣原理圖到PLC梯形圖等效電路圖1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.2從繼電控制電氣原理圖到PLC梯形圖I/O連接圖1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.3梯形圖的組成1.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.4三菱PLC梯形圖的繪制規(guī)則1)輸出線圈與右母線必須直接相連，不能有任何觸點(diǎn)2)輸出線圈不能與左母線直接相連規(guī)則1規(guī)則21.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.4三菱PLC梯形圖的繪制規(guī)則3)觸點(diǎn)不允許出現(xiàn)在梯形圖的豎線中4)不允許出現(xiàn)雙線圈規(guī)則3規(guī)則41.1.3PLC和繼電控制的區(qū)別和聯(lián)系1.1.3.4三菱PLC梯形圖的繪制規(guī)則5)推薦畫法1.1.4PLC的硬件結(jié)構(gòu)1.1.4.1PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖FX系列PLC硬件結(jié)構(gòu)圖1.1.4PLC的硬件結(jié)構(gòu)1.1.4.2PLC組成硬件的功能介紹1)CPU1.1.4PLC的硬件結(jié)構(gòu)1.1.4.2PLC組成硬件的功能介紹2)存儲(chǔ)器1.1.4PLC的硬件結(jié)構(gòu)1.1.4.2PLC組成硬件的功能介紹3)I/O單元常用IO單元：開關(guān)量輸入單元分為直流輸入單元和交流輸入單元；開關(guān)量輸出單元分為晶體管輸出單元、雙向晶閘管輸出單元和繼電器輸出單元。直流輸入電路1.1.4PLC的硬件結(jié)構(gòu)1.1.4.2PLC組成硬件的功能介紹3)I/O單元交流輸入電路1.1.4PLC的硬件結(jié)構(gòu)1.1.4.2PLC組成硬件的功能介紹3)I/O單元晶題管輸出電路1.1.4PLC的硬件結(jié)構(gòu)1.1.4.2PLC組成硬件的功能介紹3)I/O單元雙向晶閘管輸出電路1.1.4PLC的硬件結(jié)構(gòu)1.1.4.2PLC組成硬件的功能介紹3)I/O單元繼電器輸出電路1.1.5PLC軟件組成1.1.6PLC主要性能指標(biāo)1.1.7PLC物理結(jié)構(gòu)1)整體式PLC將CPU、I/O接口及電源都裝在一個(gè)箱體內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低。1.1.7PLC物理結(jié)構(gòu)2)模塊式PLC將CPU、I/O接口及電源均做成模塊，根據(jù)需要組裝在框架上。組合方便、維修簡(jiǎn)單、費(fèi)用較高。1.1.7PLC物理結(jié)構(gòu)3)混合式PLC由基本單元(整體式PLC)、擴(kuò)展單元和功能模塊組成。應(yīng)用靈活、價(jià)格適宜。中、小型PLC普遍采用。1.2.1PLC的特點(diǎn)1.2PLC能做什么？1.2.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域1.3.1PLC的循環(huán)掃描工作方式1.3PLC怎么做？(工作原理)1.3.2PLC的工作模式1.3PLC怎么做？(工作原理)1)stop模式1.3.2PLC的工作模式1.3PLC怎么做？(工作原理)2)run模式1、內(nèi)部處理(公共服務(wù))2、通信服務(wù)3、輸入處理4、程序處理5、輸出處理1.3.3

用戶程序執(zhí)行掃描過(guò)程1.3PLC怎么做？(工作原理)輸入處理：將外部輸入電路狀態(tài)集中讀入輸入映像寄存器。程序處理：對(duì)用戶程序(梯形圖)按先左后右、先上后下逐步執(zhí)行程序指令。病根據(jù)執(zhí)行結(jié)果不斷刷新映像寄存器。輸出處理：將內(nèi)部輸出元件狀態(tài)集中轉(zhuǎn)存到輸出鎖存寄存器，并通過(guò)外部電路驅(qū)動(dòng)實(shí)際負(fù)載。1.3.3

用戶程序執(zhí)行掃描過(guò)程1.3PLC怎么做？(工作原理)PLC工作時(shí)信息的傳遞過(guò)程1.3.4PLC的循環(huán)掃描的特點(diǎn)1.3PLC怎么做？(工作原理)1)循環(huán)掃描的特點(diǎn)

避免了繼電控制系統(tǒng)觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配問(wèn)題，可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。但存在響應(yīng)滯后，輸出不及時(shí)的問(wèn)題。2)輸入輸出滯后時(shí)間最長(zhǎng)兩個(gè)掃描周期。3)掃描周期在RUN工作模式下，執(zhí)行一次從內(nèi)部處理到輸出處理五個(gè)階段掃描操作所需的時(shí)間。掃描周期一般在100ms內(nèi)，超過(guò)200ms的程序需要優(yōu)化。PLC編程語(yǔ)言：指令語(yǔ)句表(最基本的編程語(yǔ)言)、梯形圖、順序功能圖(SFC)、功能塊圖和結(jié)構(gòu)文本語(yǔ)言1.4PLC的編程語(yǔ)言1.4.1

指令語(yǔ)句表1.4PLC的編程語(yǔ)言1.4.2

梯形圖1.4PLC的編程語(yǔ)言1.4.3

順序功能圖1.5FX2NPLC介紹1.5.1

型號(hào)識(shí)別1.5FX2NPLC介紹1.5.2

擴(kuò)展單元1.5FX2NPLC介紹1.5.3

特殊模塊1.5FX2NPLC介紹1.5.4

基本性能指標(biāo)1.5FX2NPLC介紹1.5.5

電源接線1.5FX2NPLC介紹1.5.5.1

電源接入示意圖DC24V——對(duì)外輸出24V直流電源三種用途：給輸入端子X(jué)供電用、給擴(kuò)展模塊供電用、其他需要24V直流電源的地方。1.5FX2NPLC介紹1.5.5.2

通信口接線1.5FX2NPLC介紹1.5.5.3

擴(kuò)展接口接線1.5FX2NPLC介紹1.5.6

輸入輸出元件1.5FX2NPLC介紹1.5.7

輸入口編址例如：輸入點(diǎn)數(shù)X27不夠用，新增擴(kuò)展輸入單元的編址從X30開始，不能跳躍到X50。1.5FX2NPLC介紹1.5.8

無(wú)源信號(hào)輸入輸入模塊接線一般采用匯點(diǎn)式(全部輸入元件擁有一個(gè)公共端COM)。1.5FX2NPLC介紹1.5.8

有源信號(hào)輸入NPN型傳感開關(guān)接入1.5FX2NPLC介紹1.5.8

有源信號(hào)輸入PNP型傳感開關(guān)接入對(duì)FX2N，PNP型傳感開關(guān)必須附帶電源才能接入。1.5FX2NPLC介紹1.5.9

輸出口編址輸出模塊的接線采用分組匯點(diǎn)式(每組輸出元件擁有一個(gè)公共端)。原因：輸出需求的多樣化。COM1：Y0-Y3；COM2：Y4-Y7；COM3：Y10-Y13；COM4：Y14-Y17；COM5：Y20-Y27。1.5FX2NPLC介紹1.5.10

輸出方式繼電器輸出PLC的可