PLC编程应用基础教学课件(杜从商1章)

1、20102010、1 1 国际电工委员会（国际电工委员会（IEC）定义：）定义： 是一种数字运算操作的电子系统，专为在工是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用设计。它采用可编程的存储器，用来存储执业环境下的应用设计。它采用可编程的存储器，用来存储执行逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指行逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入令，并通过数字或模拟的输入/输出接口，控制各种类型的机输出接口，控制各种类型的机器设备或生产过程。器设备或生产过程。 是一种易与工业控制系统连成一个整体且具有扩充功能的是一种易与工业控制系统连成一个整体且具有

2、扩充功能的设备，是一种具有通讯功能与可扩展输入设备，是一种具有通讯功能与可扩展输入/输出接口的输出接口的。 根据这个名字可以理解为它是一个可以编写程序来实现某些控制的机器；英文名为简称 世界第一台世界第一台PLC： 1969年由美国数字设备公司年由美国数字设备公司（DEC公司）研制成功。公司）研制成功。 19701980年：年：PLC的结构定型阶段。应用主要的结构定型阶段。应用主要面向机床、生产线。面向机床、生产线。 1980 1990年：年：PLC普及阶段。应用向顺序控普及阶段。应用向顺序控制的各个工业领域扩展。制的各个工业领域扩展。 1990 2000年：年：PLC的多功能与小型化阶段。的

3、多功能与小型化阶段。应用由顺序控制向现场控制拓展。应用由顺序控制向现场控制拓展。 2000年至今：年至今：PLC继续高性能与网络化阶段。应继续高性能与网络化阶段。应用面向全部工业自动化控制领域。用面向全部工业自动化控制领域。 PLCPLC的特点的特点 可靠性高：可靠性高：适应不同的工业环境，抗外部干扰强，无故障时间长适应不同的工业环境，抗外部干扰强，无故障时间长，系统程序与用户程序相对独立，不容易发生死机现象。，系统程序与用户程序相对独立，不容易发生死机现象。使用灵活：使用灵活：以基本单元加扩展模块的形式，能满足更多的接口需要以基本单元加扩展模块的形式，能满足更多的接口需要与多功能需要。与多功

4、能需要。编程容易：编程容易：编程语言面向电气工程人员，采用与继电器控制线路相编程语言面向电气工程人员，采用与继电器控制线路相似的梯形图（或顺序控制流程图）进行设计，简洁直观，易于理解和掌似的梯形图（或顺序控制流程图）进行设计，简洁直观，易于理解和掌握。握。安装、调试、维修方便：安装、调试、维修方便：只需进行输入只需进行输入/ /输出接口接线，外部连接输出接口接线，外部连接线少。有自诊断和动态监控功能，方便调试，可现场进行程序调整与修线少。有自诊断和动态监控功能，方便调试，可现场进行程序调整与修改。改。 PLC PLC从开始研制到成熟应用只有短短几十年，作为工业自动控制的核从开始研制到成熟应用只

5、有短短几十年，作为工业自动控制的核心器件，心器件，PLCPLC在工业自动控制领域应用之广、应用之普及，很大程度在于它在工业自动控制领域应用之广、应用之普及，很大程度在于它具备以下两个优势：一是有着强大的功能与很高的可靠性，二是它的程序具备以下两个优势：一是有着强大的功能与很高的可靠性，二是它的程序编写思路与继电器控制电路极为相似，容易为电气技术人员所掌握，因此编写思路与继电器控制电路极为相似，容易为电气技术人员所掌握，因此深受电气技术人员的欢迎。深受电气技术人员的欢迎。 PLCPLC应用领域很广应用领域很广, ,目前，目前，PLCPLC在国内外已广泛应用于在国内外已广泛应用于钢铁、石钢铁、石油

6、、化工、电力、建材、机械制油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐保及文化娱乐等各个行业中。最等各个行业中。最常见的电梯、交通灯、机械手、常见的电梯、交通灯、机械手、生产线等等。生产线等等。 用用PLCPLC作设备自动运行的顺序控制作设备自动运行的顺序控制 自动线的顺序控制自动线的顺序控制 物料包装线物料包装线电镀工作线电镀工作线工作检测线工作检测线各种自动化设备的单机各种自动化设备的单机与多机组的顺序控制与多机组的顺序控制 注塑机注塑机印刷机械印刷机械饮料灌装机饮料灌装机组合车床组合车床 PLC电梯控制电梯控制恒压供水系统控制恒压供水系

7、统控制自动售货机自动售货机 L2L2L1L1灯亮灯亮:投币不足投币不足灯亮灯亮:无币找零无币找零灯闪灯闪:无货无货取物口取物口退币按钮退币按钮退币口退币口购物选择按钮购物选择按钮投币口投币口5 5角角5 5元元1 1元元2.52.5元元3 3元元3.5元1.51.5元元自动售货机自动售货机电梯运行方向控制要求电梯运行方向控制要求 1 1、根据最早输入的呼梯信号，、根据最早输入的呼梯信号，判断电梯是上行还是下行。判断电梯是上行还是下行。 定向分轿厢内指令定向和轿厢定向分轿厢内指令定向和轿厢外呼梯定向。外呼梯定向。 2 2、同向先执行方式：、同向先执行方式： 电梯在收到多个呼梯信号时，电梯在收到多

8、个呼梯信号时，采用首个呼梯信号定向，同向的信采用首个呼梯信号定向，同向的信号先执行；一个方向的任务全部执号先执行；一个方向的任务全部执行完毕后再换向。行完毕后再换向。 3 3、一个方向的任务执行完毕后、一个方向的任务执行完毕后换向时，依据最远站响应的原则。换向时，依据最远站响应的原则。 4 4、系统具有同向顺路搭客的、系统具有同向顺路搭客的载车功能。载车功能。 4321四四层层电电梯梯模模型型 用户用水的多少是用户用水的多少是经常变动的，因此，供经常变动的，因此，供水不足或供水过剩的情水不足或供水过剩的情况经常发生。而用水与况经常发生。而用水与供水间的不平衡集中地供水间的不平衡集中地反映到供水

9、的压力上；反映到供水的压力上；用水多而供水少，则压用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水的则压力大。保持供水的压力恒定，可使供水与压力恒定，可使供水与用水保持平衡，即用水用水保持平衡，即用水多时供水也多，用水少多时供水也多，用水少时供水也少。时供水也少。通过控制通过控制系统实现流量从系统实现流量从0 0到最大到最大之间变化时保持水压恒之间变化时保持水压恒定。定。达到供水合理、节达到供水合理、节能的目的。能的目的。恒压供水系统恒压供水系统 驱动驱动步进电动机或伺服电动机作步进电动机或伺服电动机作单轴与多轴位置、速度单轴与多轴位置、速度的平滑与高精度控制

10、的平滑与高精度控制X-YX-Y加工机加工机X-YX-Y封装机封装机转盘式的定位加工机转盘式的定位加工机X-YX-Y定位加工机定位加工机 驱动驱动步进电动机或伺服电步进电动机或伺服电动机作动机作单轴与多轴位置、速度单轴与多轴位置、速度的平滑与高精度控制的平滑与高精度控制对在工作过程中连续变化的温度、压力、流量等物理量作调节对在工作过程中连续变化的温度、压力、流量等物理量作调节 将一个具有将一个具有PID控制能力的控制能力的PLC用于过程控制，当控制过程中某个变用于过程控制，当控制过程中某个变量出现偏差时，量出现偏差时，PID控制算法会计算出正确的输出，把变量保持在设定值控制算法会计算出正确的输出

11、，把变量保持在设定值上。上。PID算法一旦适应了工艺，就不管工艺发生什么样混乱而保持设定值。算法一旦适应了工艺，就不管工艺发生什么样混乱而保持设定值。从而实现闭环控制功能。从而实现闭环控制功能。 用用PLCPLC作过程控制作过程控制把顺序控制的把顺序控制的PLC与计算机数值控制（与计算机数值控制（CNC）设备结合。）设备结合。数控机床（数控机床（CNC）机械加工中心机械加工中心 用用PLCPLC作数据处理作数据处理 通信和联网通信和联网柔性制造（柔性制造（FMSFMS）系统）系统集集 散散 系系 统统 PLC与与PLC间、间、PLC与上级计算机间采用光与上级计算机间采用光纤通信、多级传递。纤通

12、信、多级传递。I/O模块按功能各自放置在生模块按功能各自放置在生产现场作分散控制，用现场总线组成网络构成集产现场作分散控制，用现场总线组成网络构成集中管理信息的分布式实时控制网络系统。中管理信息的分布式实时控制网络系统。为为PLC内部提供工作电源，同时内部提供工作电源，同时也为外部元件提供一个容量不大的也为外部元件提供一个容量不大的DC24V电源。电源。中央处理器，负责指挥中央处理器，负责指挥信号与数据的接收与处理、程序执信号与数据的接收与处理、程序执行，输出控制等系统工作。行，输出控制等系统工作。系统系统存储器，内部固存储器，内部固化了厂家的系统化了厂家的系统管理程序与用户管理程序与用户指令

13、解释程序，指令解释程序，不能删改。不能删改。存储器存储器系统程序（系统程序（ROMROM）（已固化）（已固化）用户程序（用户程序（RAMRAM）（可修改）（可修改）输入接口输入接口（I I）输出接口输出接口（O O）编程器编程器计算机、编程软件；人机界面；手编器计算机、编程软件；人机界面；手编器电源电源中央处理器中央处理器（CPUCPU）用户控制元件用户控制元件用户执行元件用户执行元件 用户用户存储器，用于存存储器，用于存储用户编写的程储用户编写的程序，可由用户根序，可由用户根据控制需要进行据控制需要进行删改。删改。用于连接各类用于连接各类开关、按钮和传感开关、按钮和传感器等，接受外来元器等，

14、接受外来元件如开关、按钮、件如开关、按钮、传感器输入的接通传感器输入的接通或断开的开关量信或断开的开关量信号，或电位器、传号，或电位器、传感器等数值连续变感器等数值连续变化输入的模拟量信化输入的模拟量信号（需要进行模拟号（需要进行模拟量与数字量的变量与数字量的变换）。换）。用于连接用于连接指示灯、接触指示灯、接触器线圈、电磁器线圈、电磁阀线圈等执行阀线圈等执行元件，输出元件，输出PLC的程序指的程序指令驱动执行元令驱动执行元件。件。存储器存储器系统程序（系统程序（ROMROM）（已固化）（已固化）用户程序（用户程序（RAMRAM）（可修改）（可修改）输入接口输入接口（I I）输出接口输出接口（

15、O O）编程器编程器计算机、编程软件；人机界面；手编器计算机、编程软件；人机界面；手编器电源电源中央处理器中央处理器（CPUCPU）用户控制元件用户控制元件用户执行元件用户执行元件 7 7、目前国内常见的、目前国内常见的PLCPLC品牌品牌目前，在我国设备上较多使用的目前，在我国设备上较多使用的PLCPLC主要有主要有德德的产品，的产品，美美也有产品在也有产品在我国使用。由于不同公司产品的程序指令各有不同，因此每应用任何一种我国使用。由于不同公司产品的程序指令各有不同，因此每应用任何一种不同公司的不同公司的PLCPLC产品，都需要进行使用前的学习。产品，都需要进行使用前的学习。日日本本三三菱菱

16、日日本本欧欧姆姆龙龙日日本本松松下下德德国国西西门门子子8、目前常用的三菱、目前常用的三菱PLC型号型号FX2NFX1NQ系列系列FX3U9、PLC型号说明型号说明三菱（三菱（PLC）其中一种型号其中一种型号（输入（输入24点，点，输出输出24点）点）E：扩展设备：扩展设备R：继电器输出（有接点、交流、直流负载两用）：继电器输出（有接点、交流、直流负载两用）T：晶体管输出（无接点、直流负载用）：晶体管输出（无接点、直流负载用）S：三端双向可控硅开关元件输出（无接点，交流负：三端双向可控硅开关元件输出（无接点，交流负 载用）载用） 10、三菱、三菱PLC（ FX2N48MR）基本单元的面板结构）

17、基本单元的面板结构INOUT（输入指示灯）（输入指示灯）（输出动作指示灯）（输出动作指示灯） 可在脱离负载的状态下，通可在脱离负载的状态下，通过观察输入过观察输入/输出指示灯的发光输出指示灯的发光情况对程序进行判断。情况对程序进行判断。LN24+X3X1X5 X7 X10 X13 X15 X17X25X24X26COMX0 X2X6X4X10 X12 X14 X16 X20 X22 X24X27PLC输入端用输入端用Xn表示，用表示，用8位数制标注，（位数制标注，（X0X7、 X10X17）。）。Y0COM1Y1 Y3COM2Y7Y5COM3Y11 Y13COM4Y15 Y17Y23Y21Y2

18、6Y2Y4 Y6Y10Y12Y14 Y16 Y20 Y22 Y24COM5Y25 Y27PLC输出端用输出端用Yn表示，用表示，用8位数制标注，（位数制标注，（Y0Y7、 Y10Y17）。）。内置内置RUN/STOP开关开关输入程序时置输入程序时置STOP；程序运行时置程序运行时置RUN；通信插座：通信插座：连接手编器、计算连接手编器、计算机的通信接口机的通信接口POWERRUNBATT。VPROGECPUE（电源指示）（电源指示）（运行指示）（运行指示）（电池电压下降指示）（电池电压下降指示）（程序出错指示闪烁）（程序出错指示闪烁）（CPU出错指示闪烁）出错指示闪烁）11、训练器材、训练器材

19、电源模块电源模块交通灯交通灯邮件分拣邮件分拣送料装车送料装车自动售货自动售货自动扶梯自动扶梯无塔供水无塔供水PLCPLC模块模块按钮、开关模块按钮、开关模块天塔之光天塔之光电机控制电机控制水塔供水水塔供水液体混合液体混合由实验模块组成的实训设备示意图由实验模块组成的实训设备示意图+24V+24V0V0VAC220V0AC220V02A2ADC24V2ADC24V2ASA1SA1FUFUU UV VW WN NQFQFSA2SA2380V380V电源电源220V220V电源电源电源总开关电源总开关220V220V电源开关电源开关使用说明：使用说明： QF QF为空气开关，设有为空气开关，设有短路

20、与过载保护，作实训装短路与过载保护，作实训装置的电源总控制。置的电源总控制。 PLCPLC工作电源（工作电源（L L、N N）可接交流可接交流220V220V电源插座。用电源插座。用SA2SA2开关控制。开关控制。 直流直流24V24V电源用插接孔电源用插接孔连接输出，最大工作电流为连接输出，最大工作电流为2A2A。用开关。用开关SA1SA1控制，并设有控制，并设有短路保护的熔断器。短路保护的熔断器。 PLCPLC训练设备的电源模块简图训练设备的电源模块简图SA1SA1SA0SA0SA2SA2SA3SA3SA4SA4SA6SA6SA7SA7SA5SA5C C开关插孔开关插孔开关开关SB0SB0

21、SB1SB1SB2SB2SB3SB3按钮插孔按钮插孔按钮按钮符号说明：符号说明：连接结插接孔开关按钮常开按钮插孔常闭按钮插孔公共插孔（公共点）（公共点）（公共点）（公共点）PLCPLC训练设备的开关按钮模块简图训练设备的开关按钮模块简图 计算机与编程软件计算机与编程软件 1 1、用、用PLCPLC实现控制的基本工作步骤实现控制的基本工作步骤 理解实训任务的内容与控制要求。理解实训任务的内容与控制要求。 画制画制PLCPLC的的I/OI/O接线图或接线图或I/OI/O分配表。分配表。 根据根据PLCI/OPLCI/O接线图或接线图或I/OI/O分配表完成分配表完成PLCPLC与外接输入与外接输入

22、元件和输出元件的接线。元件和输出元件的接线。 根据控制要求，用计算机编程软件编写梯形图程序根据控制要求，用计算机编程软件编写梯形图程序或指令程序；并将编写好的或指令程序；并将编写好的PLCPLC程序从计算机传送到程序从计算机传送到PLCPLC。 将负载送电，执行程序，将程序调试到满足任务的将负载送电，执行程序，将程序调试到满足任务的控制要求。控制要求。常开按钮旋转开关（常开触点）常闭按钮开关（常开触点）开关（常闭触点）旋转开关（常闭触点）位置开关（常开触点）位置开关（常闭触点）传感器常开触点磁性开关常开触点S1S2SB1SB2SA1SA2SA3SA4SQ1SQ2X0X1X2X3X4X5X6X7

23、X10X11COM外接控制和信号元件外接控制和信号元件PLC内部的输入继电器内部的输入继电器X0X4X5X6X7X10X11X1X2X3PLCPLC输入继电器的接线端子输入继电器的接线端子PLCPLC PLC PLC输入端是输入端是由内部多个输入由内部多个输入继电器（继电器（X X）组）组成。用于接受与成。用于接受与PLCPLC输入端相接输入端相接的外接元件的指的外接元件的指令信号。令信号。 1 1）输入继电器只提供常开触）输入继电器只提供常开触点与常闭触点供用户使用。点与常闭触点供用户使用。2 2）每一个输入继电器有无数）每一个输入继电器有无数个常开触点和常闭触点。个常开触点和常闭触点。3

24、3）输入继电器的触点状态是）输入继电器的触点状态是由其所接的外部元件的开关状由其所接的外部元件的开关状态（断开或闭合）或输入的数态（断开或闭合）或输入的数字信号（字信号（1 1或或0 0）所决定的（若）所决定的（若是模拟量输入，则应先把它转是模拟量输入，则应先把它转变为数字量再输入）。变为数字量再输入）。PLC输入继电器用输入继电器用Xn表示，表示， 用用8位数制标注位数制标注+24V常开按钮旋转开关（常开触点）常闭按钮开关（常开触点）开关（常闭触点）旋转开关（常闭触点）位置开关（常开触点）位置开关（常闭触点）传感器常开触点磁性开关常开触点S1S2SB1SB2SA1SA2SA3SA4SQ1SQ

25、2X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11COM外接控制和信号元件外接控制和信号元件PLC内部的输入继电器内部的输入继电器X0X4X5X6X7X10X11X1X2X3PLCPLC输入继电器的接线端子输入继电器的接线端子PLCPLC 可以与输可以与输入继电器入继电器（X X）连接）连接的硬元件主的硬元件主要有各种要有各种开开关、按钮、关、按钮、传感器和接传感器和接近开关等近开关等LN24+X3X1X5X7X10X13X15X17X25X24X26COMX0X2X6X4X10X12X14X16X20X22X24X27FXFX2N2N48MR48MR PLCPLC基本单元输入继电器（基本单元输入

26、继电器（X X）的数量）的数量FX2N48MR PLCFX2N48MR PLC基本单元基本单元有输入继电器（有输入继电器（X X）2424个个: : （若加装（若加装I/OI/O接口的扩展模块，可达到接口的扩展模块，可达到256256个）个）PLC输出继电器用输出继电器用Yn表示，表示， 用用8位数制标注位数制标注PLCPLC的输出端的输出端是由内部多个是由内部多个输出继电器输出继电器（Y Y）组成的。）组成的。用于向接在用于向接在PLCPLC输出端的输出端的执行元件发出执行元件发出控制信号。控制信号。 1 1）每个输出继电器都提供）每个输出继电器都提供1 1个个线圈及与线圈地址相同的无数线圈

27、及与线圈地址相同的无数个常开触点与常闭触点给用户个常开触点与常闭触点给用户使用。使用。2 2）当线圈被驱动时，该线圈对）当线圈被驱动时，该线圈对应的触点也会相应动作。而接应的触点也会相应动作。而接在这个输出继电器的执行元件在这个输出继电器的执行元件就会同时被驱动。就会同时被驱动。PLCPLC输出继电器的接线端子输出继电器的接线端子PLCPLC内部的输出继电器内部的输出继电器 外接执行元件外接执行元件PLCPLC输出继电器的接线端子输出继电器的接线端子PLCPLC内部的输入继电器内部的输入继电器Y0COM1Y1Y3COM2Y7Y5COM3Y11 Y13COM4Y15 Y17Y23Y21Y26Y2

28、Y4Y6Y10Y12Y14 Y16 Y20 Y22 Y24COM5Y25 Y27FX2N48MR PLCFX2N48MR PLC基本单元基本单元有输出继电器（有输出继电器（X X）2424个个: : 连接计算机连接计算机通过计算机进行程序的编写通过计算机进行程序的编写4 4、初步了解、初步了解PLCPLC的接线的接线接入电源接入电源AC220并接地并接地L E NL E N开关、按钮和传感器等接入输入执行元件接入输入执行元件输入继电器线端子输入继电器线端子接入输出执行元件接入输出执行元件指示灯、接触器线圈、电磁阀线圈等输出继电器接线端子输出继电器接线端子常开按钮旋转开关（常开触点）常闭按钮开关

29、（常开触点）开关（常闭触点）旋转开关（常闭触点）位置开关（常开触点）位置开关（常闭触点）传感器常开触点磁性开关常开触点S1S2SB1SB2SA1SA2SA3SA4SQ1SQ2X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11COMPLCLFU2FU1带漏电保护的断路器Y0Y1Y2Y3COM1Y4Y5Y6Y7COM2QS2AC220VAC220V指示灯接触器线圈接触器线圈电感线圈浪涌吸收器HL1KM1KM2KM2KM1+24V+24V0V0VRLEDLED灯电磁阀线圈M微型直流电动机SQ1HR蜂鸣器YVPLCPLC的的I/OI/O接线图接线图输入端（输入端（I I）接线）接线输出端（输出端（O O）接

30、线）接线LN24+X3X1X5 X7 X10 X13 X15 X17X25X24X26COMX0 X2X6X4X10 X12 X14 X16 X20 X22 X24X27Y0COM1Y1 Y3COM2Y7Y5COM3Y11 Y13COM4Y15 Y17Y23Y21Y26Y2Y4 Y6Y10Y12Y14 Y16 Y20 Y22 Y24COM5Y25 Y27PLCPLC（ FX2NFX2N）输入与输出点的接线示意图）输入与输出点的接线示意图PLC电源电源LNPE元件一端接元件一端接PLCPLC输入端的公共点（输入端的公共点（COMCOM）元件一端接元件一端接PLCPLC输入继电器接线端输入继电器接

31、线端电器阀的电源电器阀的电源DC24V+-L灯和继电器的电源灯和继电器的电源AC220V 元件一端接元件一端接PLCPLC输出输出继电器接线端继电器接线端元件一端接工作电源元件一端接工作电源N 梯形图是梯形图是PLCPLC的一种程序编写方式，它的一种程序编写方式，它具有逻辑性强、图形直观、执行过程可监具有逻辑性强、图形直观、执行过程可监控的特点。控的特点。 控制一个灯发光的控制一个灯发光的梯形图程序梯形图程序（Y0Y0启动与停启动与停止控制）止控制）控制一个灯闪烁的控制一个灯闪烁的梯形图程序梯形图程序SB1SB1按钮作启动控制按钮作启动控制SB2SB2按钮作停止控制按钮作停止控制KMKM继电器

32、线圈继电器线圈KMKM常开触点起自保持作用常开触点起自保持作用输入继电器输入继电器X0X0（软元件）作启动控制（软元件）作启动控制输入继电器输入继电器X1X1（软元件）作停止控制（软元件）作停止控制输出继电器输出继电器Y0(Y0(软元件）软元件）Y0Y0常开触点起自保持作用常开触点起自保持作用继电器线路图继电器线路图PLCPLC梯形图梯形图线路元件线路元件线路原理线路原理线路图线路图 按下按钮按下按钮SB1SB1，线圈，线圈KMKM通电；通电；KMKM常常开触点闭合自锁，线圈保持接通状开触点闭合自锁，线圈保持接通状态。态。 按下按钮按下按钮SB2SB2，线圈，线圈KMKM断电，同断电，同时时KMKM常开触点复位断开。常开触点复位断开。 当连接输入继电器当连接输入继电器X0X0的按钮接通时，输入的按钮接通时，输入继电器继电器X0X0接通，使连接输出继电器接通，使连接输出继电器Y0Y0的执行的执行器通电；此时输出继电器触点器通电；此时输出继电器触点Y0Y0同时接通，同时接通，使连接使连接Y0Y0的执行器保持接通。的执行器保持接通。 当连接输入继电器当连接输入继电器X1X1的按钮接