1、.,1,東風(fēng)汽車股份有限公司 鑄造分公司 裝備科 孫超超,歐姆龍PLC入門,.,2,目錄,PLC簡介,PLC的組成及原理,PLC控制與繼電器控制的比較,PLC編程及軟件使用,1,2,3,4,PLC應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)舉例,5,.,3,一、PLC簡介PLC的定義,PLC是英文 Programmable Logic Controller的縮寫，意為 可編程邏輯控制器 。 國際電工委員會（IEC）對PLC的最新定義為 PLC是一種數(shù)字元算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，

2、控制各種類型 的機械或生產(chǎn)過程。 PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計。,.,4,1、按結(jié)構(gòu)形式分類 按硬件的結(jié)構(gòu)形式不同，PLC可分為 整體式 和 模塊式 。,整體式PLC的CPU、存儲器、I/O接口等都安裝在一個箱體內(nèi)，整體式PLC的結(jié)構(gòu)簡單，體積小，價格低。小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。,造型線取芯機械手用PLC（整體式）,整體式：,一、PLC簡介PLC的分類,.,5,模塊式PLC又稱組合式PLC，它有一個總線基板，基板上有很多總線插槽，其中由CPU、存儲器和電源構(gòu)成一個模塊通常固定安裝在某個插槽中，其它功能模塊可隨意安裝在其他不同的插槽

3、內(nèi)。模塊式PLC配置靈活，可通過增減模塊來組成不同規(guī)模的系統(tǒng)，安裝維修方便，但價格較貴，大中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。,模塊式：,造型線型板加熱控制用PLC（C200H）,一、PLC簡介PLC的分類,.,6,2、按控制規(guī)模分類 I/O點數(shù)（輸入/輸出的端子數(shù)量）是衡量PLC控制規(guī)模的重要參數(shù)，根據(jù)I/O點數(shù)可將PLC分為小型、中型和大型三類。,3、按功能分類 根據(jù)PLC的功能強弱不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。,一、PLC簡介PLC的分類,.,7,可靠性高，抗干擾能力強 大多數(shù)PLC的平均無故障運行時間可達幾十萬小時。 通用性強，控制程序可變，使用方便 程序可以隨著工藝流程的改變而

4、改變，無需大量改變PLC的硬件設(shè)備。 功能強，適應(yīng)范圍廣泛 不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有AI/AO、通信、自檢、記錄顯示等功能，可控制一個生產(chǎn)過程。 編程簡單，易學(xué)易用 大多數(shù)PLC采用梯形圖編程方式，梯形圖語言的元件符號和表達方式與繼電器控制電路非常接近，易于接受和掌握。 系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試和維修方便 PLC用軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中的大量電氣元件，使控制柜的安裝接線大量減少。另外，PLC的用戶程序可以通過計算機軟件進行仿真調(diào)試，減少了現(xiàn)場調(diào)試的工作量。,一、PLC簡介PLC的特點,.,8,一、PLC簡介歐姆龍PLC,.,9,一、PLC簡介鑄造車間常用PLC,鑄造車間常用

5、PLC,.,10,整體式PLC的基本組成,二、PLC組成及原理,.,11,模塊式PLC的基本組成框圖,二、PLC組成及原理,.,12,輸入并存儲用戶程序、顯示輸入內(nèi)容和地址； 檢查、校驗用戶程序，發(fā)現(xiàn)錯誤即報警； 執(zhí)行用戶程序、驅(qū)動外部輸出設(shè)備動作； 診斷故障、記憶故障信息并報警。,CPU又稱中央處理器，它是PLC的控制中心，它通過總線與存儲器和各種連接口連接。,存儲器的功能是存儲程序和數(shù)據(jù)，PLC通常配有ROM（只讀存儲器）和RAM（隨機存儲器），ROM用來存儲系統(tǒng)程序，RAM用來存儲用戶程序和程序運行時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。 斷電后RAM中的程序會丟失，所以RAM專門配有后備電池供電。,存儲器：,C

6、PU：,二、PLC組成及原理,.,13,以CP1H為例介紹歐姆龍PLC,PLC的硬件組成：,二、PLC組成及原理,.,14,在CP1H PLC模塊的左上角，內(nèi)裝有PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)保持所需的電池，這是一次性使用的電池，通常情況下可以使用5年。,電源端子用來連接外部提供給PLC的工作電源；它的輸入電壓范圍寬，抗干擾性能好。,1、電池盒,二、PLC組成及原理,.,15,在PLC的上部為輸入端子連接排，左側(cè)是PLC的輸入電源接點。挨著的是輸入信號的端子 。,2、輸入端子臺,用AC220V電源給PLC供電，L1、L2端用于連接AC100240V的電源，輸入端子臺的輸入端子為0CH、1CH兩個通道，每個通道

7、12個端子，編號分別為0.000.11和1.001.11 。,二、PLC組成及原理,.,16,輸入接口：,二、PLC組成及原理,數(shù)字量輸入和模擬量輸入對比,.,17,開關(guān)量輸入電路,光電耦合,外部開關(guān),輸入點的狀態(tài)顯示,輸入點 I,公共端,二、PLC組成及原理,.,18,開關(guān)量輸入一般采用DC24V，開關(guān)量輸入電路要求外部輸入信號的元件為按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、舌簧開關(guān)、傳感器、繼電器觸點、接觸器觸點等。 當(dāng)外部輸入元件與電源正極導(dǎo)通，電流通過 R1，光電耦合器內(nèi)部 LED、VD1（接口指示）到 COM 端形成回路，光電耦合器內(nèi)部接收管接受外部元件導(dǎo)通的信號，傳輸?shù)絻?nèi)部處理。,二、PLC組成及原理

8、,.,19,三線式PNP型傳感器的接線，其輸出為高電平。,日式的PLC習(xí)慣是NPN型的信號連接。NPN型傳感器要求公共端接24VDC+極；PNP型傳感器則正好相反，要求公共端接24VDC極。,二、PLC組成及原理,.,20,三線式NPN型傳感器的接線，其輸出為低電平。,二、PLC組成及原理,.,21,用于連接輸出設(shè)備，下圖輸出端子為100CH、101CH兩個通道，每個通道有8個輸出端子，編號分別為100.00100.07和101.00101.07。 OMRON PLC 整體型一體機的數(shù)字量IO點一般是以6：4的比例來分配輸入和輸出信號點的，比如20 個IO點的PLC模塊可以接12個點的輸入信號

9、，還可以接8個點的輸出信號。,3、輸出端子臺,二、PLC組成及原理,.,22,輸出接口：,二、PLC組成及原理,數(shù)字量輸出和模擬量輸出對比,.,23,可以驅(qū)動直流負(fù)載，也可以驅(qū)動交流負(fù)載，允許通過的電流大，但是響應(yīng)時間長，通斷頻率低。,采用繼電器作為輸出開關(guān)器件，當(dāng)PLC內(nèi)部電路產(chǎn)生電流流經(jīng)繼電器線圈KA時，繼電器常開觸點閉合，負(fù)載有電流通過。,繼電器輸出電路：,二、PLC組成及原理,.,24,3、USB端口：用來與計算機進行通信連接。 4、模擬電位器 ：調(diào)節(jié)該電位器，可以使PLC的A642單元中的數(shù)據(jù)在0255內(nèi)變化。 5、外部模擬量設(shè)定輸入端：在該端輸入010V電壓，可使PLC的A643單

10、元中的數(shù)據(jù)在0255范圍變化。 6、DIP撥動開關(guān)：進行CPU相關(guān)功能的選擇設(shè)置。,二、PLC組成及原理,.,25,電源POWER：綠色 工作RUN：綠色 故障報錯ERR/ALM：紅色 輸出禁止INH：黃色 存貯器數(shù)據(jù)操作BKUP：黃色 USB端口通信中PRPHL：黃色 下面的兩位7段碼可顯示CPU單元的異常信息，或者模擬器操作的當(dāng)前值，甚至還可以顯示用程序編寫相關(guān)的代碼。如果故障報錯ERR/ALM燈點亮，則2位的7段碼中可以讀到錯誤訊息。,7、CPU工作狀態(tài)指示燈：,二、PLC組成及原理,.,26,8、存貯器盒 它也是用來備份用戶程序和PLC內(nèi)部存貯器里的數(shù)據(jù)，可以COPY到另外的PLC中，

11、或者作備份。在實際應(yīng)用中作為可選件，供用戶選擇或者不選擇使用。,二、PLC組成及原理,.,27,如果使用的是稍早產(chǎn)的PLC，一般是通過RS232串口用專用電纜，通過計算機進行程序設(shè)計，監(jiān)測以及調(diào)試等等。 PLC模塊的中部有兩個可選擇的槽位，用來放置可選的串行通信板，增加CPU的串口通訊功能。,9、RS-232端口和RS-422A/485端口,RS-232端口,RS-422A/485端口,二、PLC組成及原理,.,28,10、內(nèi)置模擬量輸入及輸出端子臺,外界的模擬量信號由模擬量輸入端子送入，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入PLC內(nèi)部電路處理； PLC內(nèi)部的數(shù)字量經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成模擬量信號

12、，從模擬量輸出端子輸出； 帶有模擬量輸入切換開關(guān)，用來設(shè)置輸入端子的輸入形式（電壓或電流輸入）。,4路模擬量輸入 2路模擬量輸出,二、PLC組成及原理,.,29,11、擴展模塊連接端口 用來增加擴展輸入輸出模塊，整體機型的PLC主機和擴展模塊都有擴展連接端口，通過連接電纜連接，以便擴充輸入輸出的信號點，或者增加特殊功能的專用模塊。,這就是CP1H的擴展連接，最多可連接7個擴展單元，可以擴展IO點到320個。通過扁平線纜將這些模塊與PLC聯(lián)系在一起，我們可以把擴展模塊當(dāng)作PLC本身的IO點使用。 特殊模塊：高速計數(shù)器單元，模擬量輸入輸出單元，總線單元，網(wǎng)絡(luò)單元，等等。這些模塊不同于數(shù)字量的IO輸

13、入輸出單元，它本身是一個獨立的系統(tǒng)，有自己的CPU，存儲器，和與外界相連的端口；對于組合式PLC，智能單元通過總線，在CPU單元協(xié)調(diào)管理下獨立進行工作；對于整體式PLC，則通過擴展接口與主機聯(lián)接。,二、PLC組成及原理,.,30,二、PLC組成及原理,PLC的工作過程,.,31,讀,讀,讀,寫,寫,執(zhí)行用戶程序,PLC執(zhí)行用戶程序的過程：,二、PLC組成及原理,.,32,首先了解一下繼電器控制回路的常用電氣元件。,交流接觸器工作原理： 當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流會產(chǎn)生磁場，產(chǎn)生的磁場使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引動鐵心 ，使主觸點閉合，電路接通。 主觸點一般是常開接點，而輔助接點一般有兩對，常開觸

14、點和常閉觸點,線圈,鐵芯,銜鐵,1、接觸器,彈簧,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,33,接觸器與繼電器的區(qū)別：,2、繼電器,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,34,同樣是有一組常開觸點和一組常閉觸點，一般用在繼電器控制回路中。,3、限位開關(guān),接觸式限位開關(guān),三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,35,4、時間繼電器,上圖為時間繼電器接線圖,歐姆龍H3CR系列時間繼電器,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,36,斷路器、空氣開關(guān),三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,37,繼電器控制回路,1、電機起保?？刂齐娐?三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,38,繼電器控制和PLC控制符號對

15、照,PLC控制將如何表示呢？先了解下梯形圖符號：,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,39,兩種控制的梯形圖比較：,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,40,在使用上PLC繼電器更為便捷。,兩種控制中繼電器的區(qū)別：,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,41,KM,KH,KM,繼電器控制接線,PLC控制外部接線,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,欲改變控制功能：,主回路都相同,接線對比,輸出設(shè)備,KM,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,42,PLC控制的動作過程,等效電路圖：,SB1,公共端,公共端,輸出端子,輸入端子,主電路,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,43,三、PLC控制與繼電器控制的

16、比較,.,44,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,45,低液位,高液位,水位到達高限位時，水泵啟動，向外抽水；水位達到低限位，電機停轉(zhuǎn)。,電路由選擇開關(guān)SW控制手動啟動和自動啟動，接觸器KM是電機電源輸送的執(zhí)行器件；KM得電時，電機供電回路接通。當(dāng)選著手動啟動時，直接用啟動按鈕SB2和停止按鈕SB1控制電機運行的；那么自動時，根據(jù)限位（在這里是HL高液位啟動電機，LL低液位停止電機）延時后對電機控制操作。,2、自動排水繼電器控制回路,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,46,對于這樣一個簡單的電氣控制回路，如果再增加一臺泵或是更多的控制機構(gòu)，電氣回路會變復(fù)雜，同時占用電柜體積，經(jīng)濟投入也

17、會更大；更重要的是，安裝、調(diào)試、維修也會變得麻煩。,而采用PLC控制，主回路接線不變，編寫用戶程序就可以了；特別是復(fù)雜的控制邏輯，繼電器控制實現(xiàn)是很困難的。,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,47,用PLC替代繼電器控制,同電氣控制回路一樣，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器、電磁線圈、接觸器、繼電器、控制閥等等。這在PLC中通常稱為I/O點，它是用端子的形式與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備進行連接的，PLC在使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運行。,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,48,當(dāng)把這些輸入元件以及執(zhí)行元件用電氣方式連接到PLC里，并向PLC提供控制電源，再

18、通過編程軟件編制出相關(guān)的控制邏輯，PLC同樣可以實現(xiàn)上述的控制功能。 下圖是用歐姆龍編程軟件編寫的梯形圖，梯形圖編程語言適合對繼電器線路熟悉的人員使用 。,三、PLC控制與繼電器控制的比較,.,49,四、PLC編程及軟件使用,要讓PLC實現(xiàn)控制功能，須編寫控制程序，并將程序?qū)懭隤LC。編程方式有手持編程器和計算機編程軟件，在此我們將以CXProgrammer 編程軟件為例進行講解。,軟件的主窗口介紹：,.,50,在使用CXProgrammer 軟件編程時，需先建立一個工程文件，程序及相關(guān)內(nèi)容都包含在該文件中。新建工程的操作步驟如下： 單擊工具欄上的新建按鈕，出現(xiàn)下圖所示對話框。,四、PLC編程

19、及軟件使用,.,51,當(dāng)程序編寫完成以后，需要對梯形圖進行“編譯”，單擊工具欄上 “編譯”按鈕即可，編譯完成后在輸出窗口會顯示編譯信息，如果程序有錯誤，輸出窗口將會出現(xiàn)提示，雙擊錯誤提示，光標(biāo)會自動移動到程序出錯位置。,編譯,傳送,連接PLC到計算機用通信電纜連接； 進入在線工作方式點擊工具欄上“在線工作”按鈕；,四、PLC編程及軟件使用,.,52,下載程序?qū)⒂嬎銠C中編寫的程序傳送至PLC的過程； 在下載程序時應(yīng)保持在線工作方式，可執(zhí)行菜單命令“PLC傳送到PLC”。 上載程序?qū)LC中的程序傳送至計算機的過程 。 上載程序時也應(yīng)保持在線工作方式，可執(zhí)行菜單命令PLC傳送從PLC”。,在線監(jiān)視

20、,如果想了解程序在PLC的運行效果，可使用在線監(jiān)視功能。 執(zhí)行菜單命令“PLC操作模式運行”； 執(zhí)行菜單命令“PLC監(jiān)視監(jiān)視”。 進入在線監(jiān)視狀態(tài)后，程序中的一些元件和連線上出現(xiàn)綠色標(biāo)記，代表這些元件和連線在運行時是導(dǎo)通的。,四、PLC編程及軟件使用,.,53,輸入指令,一、常開觸點 相當(dāng)于繼電器電路中的常開按鈕 二、常閉觸點 相當(dāng)于繼電器電路中的常閉按鈕,首先了解下歐姆龍常用指令：,四、PLC編程及軟件使用,.,54,輸出指令,一、線圈 相當(dāng)于繼電器電路中的接觸器 二、鎖存指令KEEP,KEEP,R,置位端,復(fù)位端,R:繼電器,置位端接通時， R接通并保持 復(fù)位端接通時， R被復(fù)位斷開,四、

21、PLC編程及軟件使用,.,55,如圖A，當(dāng)輸入繼電器0.00接通時，輸出繼電器100.00接通并自鎖；當(dāng)常閉觸點0.01斷開時，輸出繼電器才斷開。,0.00,100.00,0.01,100.00,圖A,四、PLC編程及軟件使用,.,56,如圖B，當(dāng)置位輸入邏輯0.00接通時，輸出繼電器100.00接通并鎖存，直到復(fù)位 輸入邏輯0.01接通時，輸出繼電器100.00才斷開。,0.00,0.01,圖B,KEEP,100.00,四、PLC編程及軟件使用,.,57,可見圖A的程序與圖B的程序在控制功能上完全一樣。為了能清楚地表示出各繼電器的先后動作關(guān)系，常用波形圖來表示。其波形圖如下。,0.00,0.

22、01,100.00,波形圖,斷開,接通,圖中高電平表示接通，低電平表示斷開。由波形圖可見，0.00接通，100.00立刻接通并保持，直到0.01接通時，100.00才斷開。,四、PLC編程及軟件使用,.,58,微分指令分為上升沿微分指令DIFU和下降沿微分指令DIFD兩種。 DIFU的功能：當(dāng)邏輯條件從斷到通時，產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖。 DIFD的功能：當(dāng)邏輯條件從通到斷時，產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖。,0.01,01600,01601,微分指令波形圖,斷開,接通,0.01,DIFU 01600,DIFD 01601,微分指令梯形圖,四、PLC編程及軟件使用,.,59,PLC有兩種定時器： 一是普

23、通定時器TIM，即接通延時定時器，時基（定時時間的最小間隔）是0.1秒，最大定時時間為999.9秒。 二是高速定時器TIMH，即接通延時定時器，時基是0.01秒，最大定時時間為99.9秒。 這兩種定時器的用法是一樣的。 定時時間=設(shè)定值時基，設(shè)定值用4位十進制數(shù)表示。,四、PLC編程及軟件使用,0.01,T0,TIM,000,#100,100.00,10S,10S,.,60,計數(shù)器指令有兩種：單向計數(shù)器CNT和可逆計數(shù)器CNTR。 單向計數(shù)器是計數(shù)輸入端CP每接通1次（從OFF到ON）,計數(shù)值減1，當(dāng)計數(shù)減到0時計數(shù)器的觸點動作。當(dāng)計數(shù)器的復(fù)位端R接通時，計數(shù)器被復(fù)位，其常開觸點斷開，常閉觸點

24、閉合，且計數(shù)值恢復(fù)到設(shè)定值。,0.01,C1,CNT,001,#3,0.02,0.01,0.02,100.01,100.01,0,0,1,2,3,3,四、PLC編程及軟件使用,.,61,一、數(shù)據(jù)傳送指令MOV 傳送指令是將源通道數(shù)據(jù)或常數(shù)傳送到目的通道，傳送后源通道的數(shù)據(jù)不變，源通道：執(zhí)行指令時數(shù)據(jù)的來源通道。源通道可用輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、保持繼電器、數(shù)據(jù)存儲器、常數(shù)、定時器和計數(shù)器等；目的通道：執(zhí)行指令后放存結(jié)果的通道。目的通道可用輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、保持繼電器、數(shù)據(jù)存儲器等。,0.01,MOV,001,HR05,0.01,001,HR05,MOV,當(dāng)邏輯條件0.

25、01接通時，每掃描一次，指令即被執(zhí)行一次。 若希望只執(zhí)行一次，可用微分型指令。,微分型,四、PLC編程及軟件使用,.,62,二、比較指令CMP 比較指令用于比較兩個通道中的數(shù)據(jù)大小，兩個比較數(shù)均為4位十六進制數(shù)，范圍0FFFF,既可表示成立即數(shù)形式（比較數(shù)前加“#”）,也可放在通道中（比較數(shù)前無“#”即表示通道號）。,0.01,CMP,#0020,D0005,四、PLC編程及軟件使用,.,63,梯形圖的編程規(guī)則,1. 梯形圖的每個梯級都是從左母線開始，以繼電器線圈或功能指令結(jié)束。,0.01,0.02,100.03,0.04,0.01,0.02,0.04,100.03,正確,0.01,0.02,

26、100.03,0.04,錯誤,四、PLC編程及軟件使用,.,64,2. 兩個或兩個以上的繼電器線圈不能串聯(lián)使用，但可以并聯(lián)使用,0.01,0.02,100.03,100.04,0.01,0.02,100.03,100.04,錯誤,正確,四、PLC編程及軟件使用,.,65,3. 同一個線圈不能重復(fù)使用,0.01,0.02,100.00,0.03,100.00,0.01,0.02,0.03,100.00,錯誤,正確,四、PLC編程及軟件使用,.,66,4. 注意梯級的先后順序,100.00,100.01,0.00,100.00,0.00,100.00,100.00,100.01,不合理,合理,四、PLC編程及軟件使用,.,67,5. 繼電器線圈必須通過觸點與左母線相連,100.00,P_On,100.00,常通標(biāo)志,不合理,合理,四、PLC編程及軟件使用,.,68,6. 輸入繼電器不能作內(nèi)部輔助繼電器用，所有的輸出繼電器都可用作內(nèi)部輔助繼電器，且觸點使用次數(shù)是無限的。,0.01,0.02,1.00,W1.00,錯誤,0.01,0.02,正確,四、PLC編程及軟件使用,.,69,五、PLC應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)舉例,明確系統(tǒng)的控制要求,確定輸入/輸出設(shè)備，并為其分配合適的I/O端口,繪制系統(tǒng)控制線路圖,編寫PLC控制程序,程序調(diào)試,安裝控制系統(tǒng)線路，并進行現(xiàn)場調(diào)試,系統(tǒng)投入運行