PLC的基本构成和内部软元.ppt

FP系列PLC技术与应用 目 录 第1章 PLC基本组成和内部软元件 第2章 FP系列PLC的基本指令及其编程 第3章 FP系列PLC的高级指令及其编程 第4章 FP系列PLC通信与网络 第5章 FP WIN GR 软件的使用 Date1 1.1 PLC的基本组成 1.2 PLC的工作方式 1.3 FP-X系列PLC的内部软元件 第1章 PLC基本组成和内部软元件 Date2 PLC是一种在工业环境下使用、集 计算机技术、自动控制技术、通信技 术、过程控制于一体的电子装置，它 的基本结构与普通微机的结构相似， 主要由中央微处理器、存储器、输入/ 输出接口电路、电源等部分组成 。 1.1 PLC的基本 组成 Date3 图1-1 PLC结构示意图 Date4 1.1.1 中央微处理器（CPU） 1.1 PLC的基本 组成 CPU是PLC的控制中心，它由运算器、寄存器和 控制电路组成，集成在一个芯片中。它从输入接口 电路读入输入信号，按用户程序对输入信息进行数 字逻辑运算，并把运算的结果通过输出接口电路送 到输出设备，控制输出设备的运行。 CPU的一个重要的技术指标是它的运算速度。随 着计数器技术的发展，PLC的CPU运算速度已从原来 的执行一个指令需要几十到十几微秒减少到零点几 个微秒。 Date5 1.1.2 存储器 1.1 PLC的基本 组成 存储器是PLC用来存放系统程序、用户程序和数据的器 件，包括只读存储器ROM和随机读写存储器RAM两类。 只读存储器ROM是存储制造商编写的系统程序，具有开 机自检、工作方法选择、信息传递和对用户程序的解释功 能。 读写存储器RAM用来存放用户程序和数据。读出时RAM 的存储器内容不变；写入时，新写入的信息覆盖原信息， “以新换旧”。 一般来说存储器容量的大小，决定了PLC的性能。容量 越大，能容纳用户程序越多。例如某PLC的容量是33k步， 即是说该PLC能容纳用户编写33千步的程序。 Date6 1.1.3 输入接口电路 1.1 PLC的基本 组成 输入接口电路是PLC与外部输入设备（按钮、开关 、行程开关等）之间的连接部件。通过输入接口电路， 将从外部输入设备来的信号送到PLC。 图12 输入接口电路示意图 X0X7：R15.1k R23k X8：R15.6k R21k Date7 1.1.4 输出接口电路 1.1 PLC的基本 组成 输出接口电路是PLC与驱动对象（如接触器线圈、电 磁阀线圈、指示灯等）的连接部件。由于驱动对象不同， PLC的输出接口电路一般可分为继电器输出，晶体管输出 和晶闸管输出等三种形式。 Date8 （a）继电器输出 （b）晶体管输出（PNP） （c）晶体管输出(NPN) 图13 输出接口电路示意图 Date9 1.1.5 电源 1.1 PLC的基本 组成 PLC的电源部件一般采用开关稳压电源，是一个将 AC220V市电变成可供PLC各部分所需电压的装置。 为了防止及消除工业环境下的空间电磁干扰，PLC电 源采用了较多的滤波环节，具有过压和欠压保护，抗干扰 能力强。 Date10 1.1.6 FP-X系列PLC的控制单元 1.1 PLC的基本 组成 小型的PLC，一般都是整体封装，将CPU、存 储器、输入/输出（I/O）接口电路和电源部件等 集合在一个机壳内。 （a）松下FP-X系列PLC （b）三菱Q系列PLC 图14 整体和模块式结构的PLC Date11 FP-X系列PLC的型号为： AFPX 其意义为： 单元名称：C控制单元；E扩展单元 输入/输出(I/O)总点数 输出类型：R继电器输出；TNPN晶体管输出； PPNP晶体管输出 PLC供电方式：缺省AC供电；DDC供电 例如：型号AFPXC30R，为FP-X控制单元，I/O总点数30 ，继电器输出，AC220V供电。 型号AFPXC60TD, 为FP-X控制单元，I/O总点数60 ，NPN晶体管输出，DC供电。 Date12 图15 AFPX30R型PLC的面板示意图 Date13 图16 AFPXC30R的输入/输出接线端子 Date14 1.1.7 FP-X系列PLC的扩展单元 1.1 PLC的基本 组成 当输入/输出点数不够时，可以使用I/O扩展单元, 扩充I/O点数。扩展单元有16点、30点、继电器输出、 晶体管输出等多种，其输入/输出接线端子排列与图1 6相似，也需要输入端电源和输出端电源。扩展单元一 般通过专用的扩展电缆连接在控制单元的右方，可以连 接7台，最后还可以通过扩展FP0适配器再连接一台。 Date15 图17 控制单元和扩展单元的连接 Date16 1.2 PLC的工作方式 1.2.1 PLC的图形符号 PLC运行时是以执行程序来对过程控制的。PLC 程序由指令或图形符号组成。其中的图形符号与电 工技术的触点、继电器、接触器的图形符号很相似 。 常开触点 常闭触点 线圈 梯形图:将这些图形符号连接起来并表示一定的逻辑关系 的图形。 图1-8 PLC的基本图形符号 Date17 1.2 PLC工作方式 1.2.1 PLC的图形符号 图19 PLC的梯形图与输入/输出等效电路 Date18 1.2.2 PLC的工作方式 每个扫描周期大致可以分为三个阶段：输入采样、 执行程序、输出刷新。 PLC是以一种循环扫描的方式工作的。 (1)输入采样阶段 PLC接通电源，将模式切换开关置PROG位置，输入用 户程序，下载之后，将模式切换开关置RUN位置，PLC首先 进行自检。然后开始程序扫描。 CPU首先访问输入接口电路，将等效输入线圈Xn的 ON/OFF信号读入到输入数据寄存器中。这些存放到输入数 据寄存器的数据，在本周期的程序执行过程中，即使外部 输入改变，也不会变化，一直到下一扫描周期到达，才会 重新读入输入信号的变化。 Date19 (2)执行程序阶段 在程序执行阶段，CPU按用户程序的顺序，从左到右， 从上到下顺序执行程序。在执行过程中根据用户程序的软 元件数据寄存器中各软元件的数值和输入数据寄存器Xn的 ON/OFF状态进行逻辑运算，记录各软元件的逻辑运算结果 ，并将输出继电器的逻辑运算结果ON/OFF状态写入到输出 数据寄存器中。 （3）输出刷新阶段 当执行到输出指令时，CPU发出从输出数据寄存器取出 输出继电器的ON/OFF状态的指令，并将其状态送到输出接 口电路，驱动外部负载。 然后又返回输入接口电路，采集等效输入线圈新的 ON/OFF状态，重新刷新输入数据寄存器的内容，再执行程 序，更新各软元件的逻辑运算结果，再输出，再刷新。 Date20 PLC扫描动作一周所需的时间称为一个扫描周期。扫描 周期的长短视每执行一个指令所需的时间以及用户程序所含 的指令步数而定。 例如，CPU执行一个指令所需的平均时间是10s,用户 程序为1000步，则扫描周期为10ms。 Date21 1.3 FP-X系列PLC的内部软元件 1.3.1 外部输入/输出继电器（X/Y，WX/WY） FP-X系列PLC的内部软元件包括输入继电器、输 出继电器、内部继电器、链接继电器、定时器、计数 器、数据寄存器、文件寄存器等。 输入继电器（X）是将外部设备如按钮、行程 开关、传感器的信号通过输入接线端子传送到PLC 的内部软元件。它有任意对常开/常闭触点供编程 用。 注意：注意：输入继电器的状态不能由内部软元件改变。 Date22 输出继电器(Y)是输出PLC的程序执行结果的内部 软元件，它通过输入接线端子驱动外部负载，如接触 器、继电器、电磁阀等动作。它有线圈和任意对常开/ 常闭触点供编程用。 注意：注意：在编程中不能出现双线圈现象。 输入/输出继电器的点数和编号由PLC的型号决定。 Date23 表11 FP-X控制单元的I/O编号 控制单元名称输入继电器X输出继电器Y FP-XC148点，X0X76点，Y0Y5 FP-XC3016点，X0XF14点，Y0YD FP-XC4024点，X0XF, X0X1716点，Y0YF FP-XC6032点，X0XF, X0X1F28点，Y0YD, Y0YD FP系列PLC的X/Y继电器编号由十进制数字（字） 和十六进制数字（位）组成。 X/Y 十六进制数1F 十进制数19 Date24 图110 控制单元和扩展单元的I/O编号 Date25 当输入/输出继电器（X/Y）用于数据传递等功能操作时， 可表示为“字”的形式，字的范围是WX0WX109,WY0 WY109。每个字由16位组成，如 WX0： （高位）XF,XE,XD,XC,XB,XA,X9,X8, X7,X6,X5,X4,X3,X2,X1,X0（低位） WX1： (高位) X1F,X1E,X1D,X1C,X1B.X1A,X19,X18, X17, X16,X15,X14,X13,X12,X11,X10（低位） WY2： （高位Y2F,Y2E,Y2D,Y2C,Y2B,Y2A,Y29,Y28, Y27,Y26,Y25,Y24,Y23,Y22,Y21,Y20（低位） Date26 1.3.2 内部继电器（R，WR） 内部继电器（R）用于程序内部的运算，R不 能用于驱动外部负载。它的作用相当于继电接触 电路的中间继电器。有线圈和任意对常开/常闭触 点供编程用。 图111 内部继电器在程序中的作用 （1）内部继电器的意义和编号 注意：注意：在编程中不能出现双线圈现象。 Date27 内部继电器分为保持型和非保持型两类。 内部继电器的编号: WR0：RF,RE,RD,RC,RB,RA,R9,R8,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,R0 WR9: R9F,R9E,R9D,R9C,R9B,R9A,R99,R98,R97,R96,R95,R94, R93,R92,R91,R90 表12 几种FP机型的内部继电器的字和点数 机型非保持型保持型 FP0R0R9F(160点)R100R62F（848点） FP1R0R9F(160点)R100R62F(848点) FPR0R89F(1440点)R100R97F(128点) FP-XR0R199F(3200点)R2000R255F(896点) FP2R0R199F(3200点)R2000R252F(848点) FP10SH/FP2SHR0R499F(8000点)R5000R886F(6192点) Date28 （2）特殊内部继电器 FP系列PLC的特殊内部继电器编号从WR900WR910,每一 位都有特定的意义，供编程和通信之用。 图112 特殊内部继电器R901C的使用 Date29 继电器编号名称意义 R9009进位标志（CY）发生运算结果上溢或下溢，该标志被置位 R900A标志执行比较指令，若大于，则置位 R900B标志执行比较指令，若等于，则置位 R900C标志执行比较指令，若小于，则置位 R9010常开继电器始终处于ON状态 R9011常闭继电器始终处于OFF状态 R9013初始脉冲继电器（ON）运行开始的第一个周期为ON,之后为OFF R9014初始脉冲继电器（OFF）运行开始的第一个周期为OFF,之后为ON R9015步进程序初始脉冲（ON）启动步进梯形图时，仅在第一个扫描周期为ON R90180.01秒时钟脉冲继电器以0.01秒为周期的连续脉冲 R90190.02秒时钟脉冲继电器以0.02秒为周期的连续脉冲 R901A0.1秒时钟脉冲继电器以0.1秒为周期的连续脉冲 R901B0.2秒时钟脉冲继电器以0.2秒为周期的连续脉冲 R901C1秒时钟脉冲继电器以1秒为周期的连续脉冲 R901D2秒时钟脉冲继电器以2秒为周期的连续脉冲 R901E1分时钟脉冲继电器以1分为周期的连续脉冲 表13 几个常用的特殊内部继电器 Date30 1.3.3 链接继电器（L） 链接继电器L是用于网络PC-link的继电器。当 多台PLC共同使用MEWNET网时，链接继电器可以被 共享。 表14 链接继电器的编号 机型编号 FPL0L63F（ 1024点） FP-XL0L127F（ 2048点） FP2L0L127F（ 2048点） FP10SH/ FP2 SH L0L639F（ 10240点 ） Date31 每一个链接继电器都有一个线圈和任意对常开/常 闭触点供网络编程用。 (a) 网络主站激励L0 （b）网络从站对L0响应 图113 链接继电器工作示意图 Date32 TML：以0.001秒为单位的定时器, TMR：以0.01秒为单位的定时器, TMX：以0.1秒为单位的定时器, TMY：以1秒为单位的定时器。 图114 定时器动作原理 定时器(T) 功能通常与接触继电控制电路的通电 延时时间继电器的功能相似，它是以时间脉冲累积计 时的。 1.3.4 定时器（T） Date33 表15 定时器/计数器的编号 机型定时器编号计数器编号 FP0T0T99（100点）C100C143(44点) FP1T0T99（100点）C100C127(28点) FPT0T1007（1008点）C1008C1023(16点) FP-XT0T1007（1008点）C1008C1023(16点) FP2T0T999（1000点）C1000C1023(24点) FP10SH/FP2SHT0T2999（3000点）C3000C3071(72点) 定时器指令由三部分构成： TMX 5, K 100 定时器的设定值，K(十进制)，H(十六进制) 定时器编号 定时器类型 Date34 在定时器编程时要注意： （1）如在同一程序中使用不同类型的定时器，不能使用 同一定时器编号。 （2）用十进制数做定时器的设定值，其取值范围是K1 K32767。定时器的延时时间 由定时器类型和设定值而定 。例如，对TMX定时器，设定值为K100，则该定时器设 定的延时时间 是0.110010秒。定时器的设定值还可以 用字存储器来设定。 （3）对每一个定时器，还有一个与定时器编号相同的设 定值寄存器SV和经过值 寄存器EV。例如，对定时器T5,则 它的设定值寄存器为SV5，经过值 寄存器为EV5。设定值寄 存器SV记录设 定值的大小，经过值 寄存器EV记录定时器运 行过程中的经过值 。 Date35 图115 图114的时序图 FP系列PLC的定时器是减法运算定时器。当PLC上电， 模式开关切换到RUN,设定值被传送到设定值寄存器SV5 ，SV5=100。当X0闭合，SV5的值送到经过值寄存器为 EV5，EV5=100。此后每经过1个脉冲时间（本例是0.1秒 ），EV5减1，直到EV5的值等于零，T5的触点动作。图 中，T5的常开触点闭合，驱动Y2。当X0断开，定时器复 位，EV5的值回复到设定值100，T5常开触点断开，Y2失 电。 Date36 1.3.5 计数器（T） FP系列PLC的计数器是减法运算计数器。计数器 有计数触发端、复位端、驱动端等。 图116 计数器原理图 Date37 在计数器编程时要注意： （1）计数器的编号及范围，要根据所使用的计数器而 定。 （2）如用十进制数做计数器的设定值，其取值范围是 K1K32767。计数器的设定值还可以用字存储器来设定 。 （3）对每一个计数器，都有一个与计数器编号相同的 设定值寄存器SV和经过值寄存器EV。例如，对C1008,则 它的设定值寄存器为SV1008，经过值寄存器为EV1008。 (4)计数器有计数触发端、复位端和驱动端。 （5）表15所示的计数器都是保持型的，使用时要注 意复位。 Date38 图117 计数器的动作原理 当PLC上电，模式开关切换到RUN,设定值被传送到设 定值寄存器SV1008，SV1008=20。当复位端X1断开， SV1008的值被预置到经过值寄存器EV1008，EV1008=20。 此后，每当计数触发端X0由OFF变为ON一次，EV1008的值 减1，直到EV1008的值为零，计数器C1008的触点动作，驱 动Y5。 在计数过程中，任何时候复位端X1由OFF变为ON, 经过值寄存器被复位清零。 Date39 1.3.6 数据寄存器(DT) 1.数据寄存器DT 数据寄存器（DT）是存放处理数据的存储区。每个数 据寄存器由一个字（16位二进制数）组成。当要存放32 位二进制数据，将两个相邻的数据寄存器作为一组使用 ，低16位数据寄存器被指定，则高16位数据寄存器自然 确定。 图1-18 数据寄存器的组成 Date40 图119 向数据寄存器写入数据 意义：当X0接通，将“源”十进制数1234传送给“目标”DT0。 表16 数据寄存器的编号 机型数据寄存器编号特殊数据寄存器编号 FP0（C32）DT0DT6143, （T32C）DT0DT16383 DT90000DT90111 FP1（C24/C140）DT0DT1659, （C56/C72）DT0DT6143 DT9000DT9069 FPDT0DT32764DT90000DT90259 FP-X（C30/C40/C60）DT0DT32764DT90000DT90373 FP2DT0DT5999DT90000DT90255 FP10SH/FP2SHDT0DT10239DT90000DT90511 Date41 2.特殊数据寄存器 特殊数据寄存器有着特殊的用途。它不能用MV 指令写入数据。FP系列PLC从DT90000以后的数据寄 存器是特殊数据寄存器。 主要功能： 作为工作状态寄存器 作为错误状态存储寄存器 作为时钟/日历寄存器 作为高速计数器和模拟控制板卡存储寄存器。 数据寄存器存储数据分为保持型和非保持型两种。 通常保持区的首址默认值是K0,也可以通过系统寄存器 的No.8地址来设定保持区的首址。 Date42 1.3.7 链接数据寄存器(LD) 链接数据寄存器LD是用于网络存放PC-link数 据的寄存器。当多台PLC共同使用MEWNET网时，链接 数据寄存器可以被共享。 当每个数据被写入一个PLC的链接数据寄存器 LDn时，这个数据同时也被写入MEWNET网中其它PLC 的具有相同编号的链接数据寄存器LDn中。 机型编号 FPLD0DL127（128字） FP-XL