PLC原理及应用

1、电 气 控 制 技 术主讲人：吕国芳主讲人：吕国芳 河海大学电气工程学院河海大学电气工程学院 2教学计划：教学计划： n本课程计划学时：48学时（3学分）n 2.5 学分课堂教学（上课12周） n 0.5 学分试验 （4-6个试验） l（上篇）电器控制l（下篇）PLC原理及应用3考核办法：考核办法： 平时成绩占 1/4期终测验成绩占 2/4试验评分占 1/44参考书目：参考书目：5. 可编程序控制器原理及程序设计 崔亚军 等编电子工业出版社2. 电器控制 李 仁 主编机械工业出版社1. 现代电气控制技术郑 萍 主编 重庆大学出版社3. 可编程序控制器应用技术 廖常初 等编重庆大学出版社 4.

2、可编程序控制器应用指南 易传禄 等编上海科普出版社5学习要求：学习要求：l熟练掌握断路器、隔离开关、接触器、热继电器、熔断器在电路中的 作用、特点、绘制符号、设计选型时要注意的重要技术参数。l熟练掌握行程开关、按钮开关在电路中的作用、绘制符号。 l灵活掌握电气设备简单的起停保控制线路 、 异步电机正 、 反转电气控制线路 、 异步电机“Y/”电气控制线路等，理解它们的设计思路，学会设计相应的电气控制电路。 l透彻了解PLC的特点、为提高其可靠性采取的一些措施。l熟练掌握PLC的组成、各主要部件的功能、PLC的工作原理（扫描工作过程、系统响应时间），了解三菱FX2N PLC编程元件的地址。l熟练

3、掌握梯形图使用的符号、概念、规则，学会自己设计PLC梯形图程序，掌握三菱三菱FX2N PLC的的基本指令。l熟练掌握PLC程序设计的功能表图法和其基本概念，学会用功能表图法设计PLC控制程序并能熟练地转化为梯形图。l掌握PLC控制系统的特点、判断一个控制系统是否需要由PLC来构成的特性以及PLC选型时应考虑的问题。l学会用PLC设计控制系统（包括PLC硬件、软件和电气控制回路）。 6下篇：PLC原理及应用 主讲人：吕国芳主讲人：吕国芳 河海大学电气工程学院河海大学电气工程学院7第一章：第一章：PLC概论概论 可编程序控制器(Programmable Controller)简称PC，为了避免同个

4、人计算机混淆，现在一般将可编程序控制器简称为PLC（Programmable Logic Controller）。 PLC从诞生至今已有40多年，发展势头异常迅猛，已经成为当代工业自动化领域中的支柱产品之一。特别是随着计算机技术和通信技术的发展，PLC的应用领域逐步扩大，应用前景十分看好。 8第一节：第一节：PLC的产生、现状和发展趋势的产生、现状和发展趋势 传统的控制系统（特别是1969年以前，那时PLC还未出现）中主要元件是各种各样的继电器，它可以可靠且方便地组成一个简单的控制系统。一一. PLC产生和发展过程产生和发展过程9例1-1：电机控制NRJCTAQACCLABCDHDCNKRKM

5、SB2SB1KMLUVWMHLKMKM图1-1 电机控制101. PLC的产生的产生 随着社会的进步，工业的发展，控制对象越来越多，其逻辑关系也越来越复杂，用继电器组成的控制系统就会变得非常庞大，从而造成系统的不稳定和造价昂贵。主要表现在：当某个继电器损坏、甚至继电器的某触点接触不良都会影响系统的运行；继电器本身并不太贵，但控制柜内元件的安装和接线工作量极大，造成系统价格偏高；产品需要不断地更新换代，生产设备的控制系统不断地作相应的调整。但对庞大的系统而言，日常维护已很难，再作调整难度更大。11解决问题的设想 鉴于以上问题，1968年美国通用汽车公司(General Motors)向传统的继电

6、器控制系统提出了挑战： 设想是否能用一种新型的控制器，引入这种控制器后可使庞大的系统减小，并且能方便地进行修改、调整。按照这个宗旨，该公司向外公开招标，提出如下十大指标： 12GE公司公开招标的十大指标：. 编程简单，可在现场改程序；. 维护方便，最好是插件式 ；. 可靠性高于继电器控制柜；. 体积小于继电器控制柜；. 成本低于继电器控制柜；13. 可将数据直接输入计算机 ；. 输入可以是市电(AC110v)；. 控制程序容量 4KB；. 输出可驱动市电2A以下的负荷，能直接驱动电磁阀 ；. 扩展时，原有的系统仅作少许更改。 14结果n这次招标引起了工业界的密切注视，吸引了不少大公司前来投标，

7、最后DEC公司一举中标，并于1969年研制成功第一台PC，当时命名为PC(Programmable Controller)。n这台PLC投运到汽车生产线后，取得了极为满意的效果，引发了效仿的热潮，从此PLC技术得以迅猛的发展。15二二. 国内外国内外PLC生产应用状况生产应用状况n应用状况应用状况n生产状态生产状态16三三. 发展趋势发展趋势n1. 超小型化、超大型化超小型化、超大型化n2. 功能全面化、标准化功能全面化、标准化n3. 模块化、智能化模块化、智能化n4. 通迅化、网络化通迅化、网络化n5. 编程语言化、编程工具多样化编程语言化、编程工具多样化n6. 功能外延化功能外延化增强外部

8、故障检测能力增强外部故障检测能力17第二节：第二节：PLC的定义及其术语的定义及其术语 n1. 定义 可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境条件下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在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、模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。 18NEMA 1987年作的定义n 美国电气制造协会（NEMA）1987年作的定义如下：“它是一种带有指令存储器、数字或模拟I/O接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。”192. PLC PC 之争nP

9、C (Programmable Controller)nPC (Personal Computer)nPLC (Programmable Logic Controller)203. 常用术语 n点数点数 指能够输入 / 输出开关量、模拟量的总个数。一般是4或8的倍数。 n扫描周期扫描周期 是指PLC执行系统监控程序、用户程序、I/O刷新一次所用的时间。它直接反映PLC的响应速度，因此是PLC的重要指标之一，其单位是ms/kw (kb)。 21n 梯形图梯形图 是PLC用户编程时最常用的一种图形编程方法，是表示I/O点之间逻辑关系的一种图。它实质上是变相的继电器控制逻辑图，形式和规范非常相似，其

10、目的是为了让工厂技术人员不必懂计算机，就可使用(设计、阅读)它。 KA1X1 X2X0X2X3Y0Y0Y0Y1X3 Y1图1-2 梯形图HL1SB2KRSB1Y0梯形图 22第三节：第三节：PLC特点特点 PLC之所以能适应工业环境，并能够得以迅猛的发展，是因为它具有如下特点： n可靠性高、抗干扰能力强 n易学易用，深受技术人员欢迎 n功能完善、组合灵活、适用性强 n减少了工作量，维护方便，容易改造 n体积小、重量轻、环境要求低 n功耗少、成本低、水平高 23一、可靠性高、抗干扰能力强 n故障原因设备故障原 因外部环境、温度、灰尘、有害气体的影响由I/O线、电源线等引入的干扰振动、冲击引起的器

11、件损坏等辐射干扰电磁干扰存储器信息的丢失、出错内部元器件的老化、失效程序错误运行进入死循环24解决方法n硬件硬件n常规手段常规手段 ：优质元器件 ，合理的系统结构 n隔离隔离 ：I/O电路光电隔离，无电气回路的联接点 n滤波滤波 ：对供电系统及输入回路采用模拟量滤波和数字滤波n屏蔽屏蔽 ：导电、导磁性能良好的材料 ，防电磁波辐射的干扰 n增强电源的适应性增强电源的适应性 ：开关电源 n采用模块式结构采用模块式结构 ：一旦某模块有故障，能迅速更换25解决方法解决方法n软件软件n设置警戒时钟设置警戒时钟WDT (看门狗看门狗) n系统软件对用户软件自动进行检查系统软件对用户软件自动进行检查 n掉电

12、保护掉电保护 n自检自检 26二易学易用，深受技术人员欢迎 n PLC采用与继电器控制逻辑图非常接近的“梯形图”进行编程，这种编程方法既具备传统控制线路的易懂易编，清晰直观优点，又顾及了多数电气技术人员的读图习惯和微机应用水平，易于被大众接受，因此受到普遍欢迎，为不熟悉电子电路、不懂计算机软硬件的人从事计算机控制提供了方便。n为进一步优化编程，PLC还针对实际问题设计了诸如步进顺控指令、移位指令、鼓形控制器等功能性指令，减少编程工作量，加快了开发速度。27三功能完善、组合灵活、适用性强 n至今，PLC已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外

13、，现代的PLC还具有数字量及模拟量的输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序检测、功率驱动、联网通信、人机对话、自检、记录和显示等功能，使控制系统的水平大大提高，功能更加完善。可用于各种数字控制领域。n近年来PLC的各种扩充单元、功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，可以方便地适应不同的控制对象，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。28四减少了工作量，维护方便，容易改造 n由于PLC是采用软件编程来实现控制功能的，相对传统的继电器控制采用硬接线来实现，就大大减少了控制设备外部的接线，减少了设计、施工的工

14、作量，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时，PLC能事先进行摸拟调试并且具有很强的监视功能，所以系统的调试、检修、维护的工作量也大大减少。n更重要的是同一PLC控制系统，针对生产工艺或工序改变，可不变或少变硬件，只改控制程序即可适合。故PLC除应用于单机控制外，还在柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMC)、工厂自动化(FA)中被大量采用。29 PLC结构紧密、坚固、体积小巧、功能齐全，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备，能直接投运在恶劣的工作环境。而一般PLC的功能若用继电器来实现，需用3至4个1.8m高的大继电器控制柜。30六功耗少、成本低、水平高 n 由于PLC功

15、能的强大(一台PLC相当于3至4个大控制柜)，使得控制系统的直接费用大量降低。n 由于PLC具有易修改性、高可靠性、易扩展性、易维护性，大大降低了日常运行的检修、维修工作量，降低了今后改造的成本。n 由于PLC安装调试方便，开发、调试周期短，从而降低了设计、开发、安装、调试的工作量，故减少了工资费用。n 由于PLC靠软件编程实现控制功能，硬件及其备件均具有通用性，也减少了采购的时间和费用。n 由于体积小、功能强，所以占地少、耗电小(仅为继电器柜的几十分之一)，每年节省的电费就可将投资收回。n 由于PLC实质上是一种专用工控计算机，实现了智能控制，从而使得控制水平上了新台阶，并且具有联网功能，很

16、易构成综合控制系统。31第二章：PLC的组成及工作原理的组成及工作原理 PLC由三个基本部分组成： 输入部分 逻辑处理部分 输出部分 图2-1 PLC的基本组成框图逻辑处理输出接口输入接口MSBKA1RtHLKA232第一节：第一节： PLC的组成CPU开关量I/O接口RAM 、 ROM 模拟量I/O接口EPROM/ E2ROM通迅接口编程器电源图2-2 PLC组成的原理框图PLC由5个主要部件组成： CPU 存储器 I/O部分 编程器编程器 电源33第二节：第二节：PLC主要部件功能主要部件功能 一、CPU n通用微处理器通用微处理器 n单片微处理器单片微处理器 n位片式微处理器位片式微处理

17、器34二、存储器n系统程序存储器系统程序存储器 n用户程序存储器用户程序存储器 n数据表存储器数据表存储器 (I/O映像存储器映像存储器) n高速暂存储器高速暂存储器 35 PLC的I/O部分，因用户的需求不同有各种不同的组合方式 1)开关量I/O模块2)模拟量I/O模块3)数字量I/O模块4)高速计数模块5)精确定时模块6)快速响应模块7)中断控制模块8)PID模块9)位置控制模块10)轴向定位模块11)通信模块。 以下我们详细介绍三、 I/O部分361.1.开关量开关量I/O模块模块(部分部分) 开关量输入模块的作用：开关量输入模块的作用： 接收现场设备的状态信号、控制命令等，如限位开关、

18、操作接收现场设备的状态信号、控制命令等，如限位开关、操作按钮等，并且将此开关量信号转换成按钮等，并且将此开关量信号转换成CPUCPU能接收和处理的数字量信能接收和处理的数字量信号。号。 开关量输出模块的作用：开关量输出模块的作用： 将经过将经过CPUCPU处理过的结果转换成开关量信号送到被控设备的控处理过的结果转换成开关量信号送到被控设备的控制回路去，以驱动阀门执行器、电动机的启动器和灯光显示等设备。制回路去，以驱动阀门执行器、电动机的启动器和灯光显示等设备。开关量开关量I/OI/O模块的特性模块的特性 仅有通、断两种状态；用发光二极管在面板上显示。仅有通、断两种状态；用发光二极管在面板上显示

19、。 输入电压等级输入电压等级 、 464464点点/ /模块；模块； 外部引线连接在模块面板的接线端子上；外部引线连接在模块面板的接线端子上； （有些模块使用插座型端子板，在不拆去外部连线的情况下，可迅速地更换模块，（有些模块使用插座型端子板，在不拆去外部连线的情况下，可迅速地更换模块，便于安装、检修）便于安装、检修） 37开关量输入模块的几种型式开关量输入模块的几种型式（1 1） 开关量输入模块开关量输入模块(a) AC220V输入 (IA222) ininC OM0.15uf680k AC220V910内部电路680(b) DC24V输入 (ID212) 内部电路0.01ufininDC2

20、4VCOM1.8K 3K(d) AC/DC24V输入 (ID212) 内部电路0.01ufininAC/DC24V输入电路COM1.8K 3K(c) 无压接点输入 (ID001)0.01ufininDC24V内 部 电源COM 内部电路1.8K 3K输入电路38开关量输入模块开关量输入模块的主要技术指标 输入电压：指PLC外接电源的电压值。 输入点数：指输入模块开关量输入的个数。 AC 频率：指输入电压的工作频率，一般为5060Hz。 输入电流：指开关闭合时，流入模块内的电流。 一般为510mA。 输入阻抗：指输入电路的等效阻抗。 ON 电压：指逻辑“1”之电压值，开关接通时为“1”。 OFF

21、电压：指逻辑“0”之电压值，开关断开时为“0”。 OFFON的响应时间：指开关由断通时，导致内部逻辑 由“0”“1”的变化时间。 ONOFF的响应时间：指开关由通断时，导致内部逻辑 由“1”“0”的变化时间。 内部功耗：指整个模块所消耗的最大功率。 39n继电器输出n晶体管输出n可控硅输出（2）开关量输出模块）开关量输出模块每个输出点均有：LED发光管、隔离元件（光电管 / 继电器)、功率驱动元件输出保护电路40继电器输出J+1000.02uf负载(a) 继电器输出J4124v负载(b) 晶体管输出晶体管输出420.01uf470(c) SSR/可控硅输出负载可控硅输出43输出模块的主要技术指

22、标有：输出模块的主要技术指标有： 1)工作电压：指输出触点所能承受的外部负载电压。 2)最大通断能力 ：指输出触点在一定的电压下，能通过的最大电流 。3)漏电流 ：指当输出点断开时(逻辑“O”)，触点所流过的最大电流。4)回路数 ：等于公共点的个数。独立式模块，等于输出点数。5)接通压降6)OFFON响应时间 7)ONOFF响应时间8) 内部功耗同输入模块 44输出模块按外部接线方式分有： n汇点式：输出有1个公共点，各输出点属同一个回路，共用1个电源。n独立式：输出无公共点，各输出点回路不同，可以使用不同电压等级的电源。 (a) 汇点式(b) 独立式图2-5开关量输出模块接线方式COM452

23、.2. 模拟量模拟量I/O模块模块 模拟量I/O模块常用的有：A/D、D/A、热电偶 / 热电阻输入等几种模块。 常用的有TTL电平I/O模块、拨码开关输入模块、LED/LCD/CRT显示控制模块、打印机控制模块等。 465.5. 精确定时模块精确定时模块 精确定时模块是智能模块，能脱离PLC进行精确的定时，定时时间到后会给出信号让PLC检测。 47四、编程工具编程工具 n简易编程器n图形编程器 n用专用编程软件在个人计算机(PC)上实现编程功能 48五、电源电源 电源是PLC最重要的部分之一，是正常工作的首要条件。当电网有强烈波动遭强干扰时，输出电压要保持平稳。因此在PLC的电源中要加入许多

24、稳压抗扰措施，如浪涌吸收器、隔离变压器、开关电源技术等。 49第三节：PLC的工作原理 与其它计算机系统一样，PLC的CPU以分时操作方式处理各项任务，程序要按指令逐条执行，PLC的输入、输出就有时差。整个PLC的程序执行时问有多长？输入 / 输出的响应时间有多大？我们要很好地应用PLC，就必须对这些有清楚的认识50一、PLC的工作过程 PLC是采用循环扫描方式工作的，其循环过程为：1.内部处理2.通迅服务3.输入刷新4.执行用户程序5.输出刷新。 内部处理通迅服务图2-6 PLC工作流程图输入刷新执行用户程序输出刷新RUN？NY51举例I/O状态表点 状态X00 0Y00 0Y01 0Y02

25、 0Y00Y01Y02输入端子输出端子KA3HLKA1KA2Y00Y01Y02Y01X00Y01用户程序LD Y01OUT Y00LD X00OUT Y00LD Y01OUT Y02I/O刷新程序执行图2-7 扫描过程示意图X00SB152已知，第0扫描周期中：I/O点状态被刷新为: X00 (0) 0 Y00 (0) 0 Y01 (0) 0 Y02 (0) 0用户程序是按梯形图， 从头开始由左右，由上下，逐条执行，每个扫描周期程序执行的结果是： Y00 ( N )= Y01 ( N-1 ) Y01 ( N )= X00 ( N ) Y02 ( N )= Y01 ( N ) 状态分析Y00Y0

26、1Y02Y01X00Y0153 由前面分析知：Y00 ( N )= Y01 ( N-1 ) Y01 ( N )= X00 ( N ) Y02 ( N )= Y01 ( N ) 周期号X00 Y00 Y01 Y0200000112130400111111 0 00 0 0状态表X00在后面的扫描周期中，呈现出右表中的状态：若第0扫描周期中，I/O点状态被刷新为:X00 (0) 0Y00 (0) 0 Y01 (0) 0Y02 (0) 054二、扫描周期的计算方法 扫描周期的长短，对PLC系统的性能有一定的影响，例如较长的扫描时间对I/O响应时间，对系统运行的精确性均会产生不利的影响。 扫描时间ms

27、产生的不利影响10内部0.01s时钟脉冲不起作用100内部0.1s时钟脉冲不起作用200内部0.2s时钟脉冲不起作用6500超过WDT定时值，迫使CPU停机55扫描周期的计算公式：扫描周期（T）= 内部处理时间 + 通信服务时间 + 输入刷新时间 + 用户程序时间+ 输出刷新时间56n内部处理时间：是固定的（2.6ms）。 n通信服务时间：如有，也是固定的外设部件：0.8mS（MAX）网络模块：8 mS（MAX）n输入刷新时间：将接在输入端子上元件的状态读入，并保存在“输入状态表” (I/O映像存储器)中所耗费的时间。 （ 0.07 mS / 8点 ）n用户程序时间：取决于程序的长度和指令的种

28、类 n输出刷新时间：将“输出状态表” (I/O映像存储器)中的内容输出到接口电路中所耗费的时间。（ 0.04 mS / 8点 ）n 以OMRON C200H PLC为例57 例1 C200H PLC配置：4个8点输入模块+2个16点输入模块O、 5个8点输出模块+2个16点输出模块、程序5K个地址(且仅使用LD、OUT指令，其执行时间分别为0.75、1.13s)解：当编程器要在上面运行时： T = 2.6+0.8 + (0.75+1.13) / 2 5.120 + 0.07 8 + 0.04 9 = 9.1 ms 若没有外设： T = 2.6 + (0.75+1.13) / 25.120 +

29、0.07 8 + 0.049 = 8.3 ms 58三、系统响应时间 PLC系统的响应时间是指输入信号有效后，到输出元件动作所需要的时间。所以系统响应时间的长短与系统的扫描周期、输入响应时间、输出响应时间有关。 例如图2-8，如当SB接通有效后，直到与Y00对应的输出元件有效输出的时间即为该系统的响应时间 X00Y00Y00X00图2-8 描述系统响应时间接线原理图SB591. 系统最小响应时间 若PLC在一次输入刷新前，输入点能建立起有效输入信号；该信号通过输入刷新进入I/O状态表；经扫描周期中程序的处理，得到的输出结果存入I/O状态表；经输出刷新， 将I/O状态表中的信号刷新到输出点；直到

30、内部输出元件 (J , SSR , T)给出有效的输出为止。这种响应时间为系统最小响应时间。60最小响应时间 = 输入响应时间 + 输出响应时间 + 1个周期的扫描时间 。 I刷新 系统用户程序扫描周期扫描周期 输入响应延时 输出响应延时最小响应时间外输入(SB)输入点(100)输出元件(a) 最小响应时序 O刷新最小响应时序612. 系统最大响应时间 若在输入刷新刚完成后，输入点才建立起有效的输入信号，则必须：在下一周扫描周期的输入刷新时才能将这一信号写入I/O状态表；经扫描周期中程序的处理，得到的输出结果存入I/O状态表；经输出刷新， 将I/O状态表中的信号刷新到输出点；直到内部输出元件

31、(J , SSR , T)给出有效的输出为止。这种响应时间为系统的最大响应时间。 62最大响应时间 = 输入响应时间 + 输出响应时间 + 2个周期的扫描时间输入点(100) 输入响应延时输出元件 输出响应延时最大响应时间(b) 最大响应时序I刷新 系统用户程序扫描周期扫描周期O刷新最大响应时序63输入响应时间为1.5ms ；输出响应时间15ms ；扫描周期10ms。 系统最小响应时间 = 1.5 + 15 + 1 10= 26.5 ms 系统最大响应时间 = 1.5 + 15 + 2 10= 36.5 ms 例如：64其响应延迟时间可长达2个多扫描周期，可达几十ms。以上分析表明： 从外部输

32、入触点动作有效到内部输出元件(继电器、晶体管、可控硅)的有效输出。这点对一般的应用场合无关紧要；但是，在某些特殊应用场合，这么大的延时是不允许的！此时，应考虑选用智能化的快速响应I/O模块，或选用更高速的PLC机型。65第四节：三菱FX2N PLC简介及编程元件的地址 一、FX2N系列PLC名称体系、种类 n基本单元F X 2 N - M - 系列名称1、I/O点数基本单元2、输出形式（R、S、T） 3、其它区分1 基本单元 66F X 2 N - E - 扩展单元系列名称1、I/O点数基本单元2、输出形式（R、S、T） 3、其它区分1 F X N - E 系列名称扩展单元1、I/O点数基本单

33、元2、输出形式（R、S、T） n扩展模块 扩展单元67FX2N-422-BD 422通讯板 FX2N-8AV-BD 容量适配器FX2N-485-BD 485通讯板 FX2N-CNV-BD FX0N用适配器连接板FX2N-232-BD 232通讯板 n扩展规则 a种扩展方式 FX2N基本单元A种扩展方式：FX2N用扩展单元、扩展模块、特殊模块 FXON用扩展模块、特殊模块 (不能接FXON用的扩展单元) 特殊扩展模块68B种扩展方式：FX1、FX2 用的扩展单元、扩展模块、特殊单元、特殊模块FX2N -CNV- IF型 转换电缆 FX2N基本单元 FX2N基本单元的右侧，可以按 “a种扩展方式”

34、 或 “b种扩展方式” 进行扩展。但是，用“b种扩展方式”时，一定须用FX2N-CNV-IF型转换电缆；且一旦用了 “ b种扩展方式 ” 之后，就不能再用 “ a种扩展方式 ” 的扩展设备了。 b种扩展方式69 二、FX2N 系列PLC性能规格 项 目FX2N系列运算控制方式存储程序反复运算方式（专用LSI）、中断命令输入输出控制方式批处理方式（执行END指令时），但是，有I/O刷新指令程序语言符号语言 + 梯形图 （可用SFC表示）程序存储器最大存储容量16K，（含注释文件寄存器最大16K），有键盘保护功能程序存储器内置存储器容量8K步，RAM（内置锂电池后备）电池寿命：约5年，使用RAM卡

35、盒约3年（保修期1年）可选存储卡盒RAM 8K（也可自配16K） / EEPROM 4K，8 K / 16K / EPROM 8k（也可匹配16K）步不能使用带有实时锁存功能存储卡盒70项 目FX2N系列指令种类顺控步进梯形图顺控指令27条，步进梯形图指令2条应用指令128种 298条运算处理速度基本指令0.08s/指令应用指令1.52 数100s / 指令I/O点数输入点数（有扩展模块时）X000 X267 184点(8进制编号)输入点数（有扩展模块时）Y000 Y267 184点(8进制编号)I/O总点数（有扩展模块时）256点71项 目FX2N系列辅助继电器* 一般用M 0 M 499

36、500点* 保持用M 500 M1023 524点* 保持用M1024 M3071 2048点 特殊用M8000 M8255 156点状态寄存器 初始化S 0 S 9 10点* 一般用S 10 S 499 500点* 保持用S500 S 899 400点* 信号用S900 S 999 100点72项 目FX2N系列定时器（限时） 100msT 0 T 199 200点 （0.1 3276.7 秒）10msT 200 T 245 46点（0.01 327.67秒）* lms累积型T 264 T 249 4点 （0.001 32.767秒）* 100ms累积型T 250 T 255 6点 （0.1

37、 3276.7秒 ）73项 目FX2N系列计数器* 16位向上C 0 C 99 100点（0 32767计数器）* 16位向上C 100 C199 100点（0 32767计数器）* 32位双向C 200 C 219 20点（-2,147,483,648+2,147,483,647计数器）* 32位双向C 220 C 234 15点（-2,147,483,648+2,147,483,647计数器） * 32位高速双向C235 255中的 6点（响应频率参见5-3项）7475第五节：OMRON C200H数据通道 C200H PLC用户数据区的分类采用继电器的命名法，共分为9大类。 对各区的访问

38、C200H PLC采用通道的概念寻址，即将各个区都划分为若干个连续的通道，每个通道包含16位(bit)，数据区用2个字母标识(I/O继电器区除外)，通道号用2-4个数字标识，有些区可按继电器(即按位)寻址，在通道号后面再加上2位数(0015)标识继电器(位号)，这样数据区的任一通道、任一继电器(或位)均可用通道号或继电器号唯一表示。 76序号区域名称标识字母通 道 号寻址方式1I/O继电器区 000-029CH bit R/W 2内部辅助继电器区 IR030-250CH bit R/W3专用继电器区SR251-255CH bit4暂存继电器区TRTR0-TR7(只有8位)bit R/W5保持继

39、电器区 HRHR00-HR99CH bit R/W 6辅助存贮继电器区ARAR00-AR27CH bit 7链接继电器区 LRLR00-LR63CH bit R/W8定时/计时继电器区TCTC000-TC511CH9数据存贮区DMDM0000-DM0999 (读/写)DM1000-DM1999 (只 读)CHCH77第三章：三菱三菱FX2N PLC指令系统指令系统 78第一节：编程语言简介一、梯形图 它是由原继电器控制系统演变而来，与电气逻辑控制原理图非常相似，形象、直观实用，是PLC的主要编程语言，绝大多数PLC均具有这种编程语言，下一节将对此作重点介绍。79二、助记符 助记符也称语句表达式

40、，它与计算机的汇编语言很相似，但比汇编语言简单得多。PLC简易编程器没有梯形图编程功能，必须把梯形图翻译成助记符指令后再输入PLC。微型、小型PLC常采用这种方法，故助记符也是一种用得最多的编程语言。助记符是用若干个容易记忆的字符来代表PLC的某种操作功能。各PLC生产厂家使用的助记符不尽相同。 80三、布尔表达式 它是一种找出输入量、辅助量(内部元件)、输出量之间关系，用布尔表达式或逻辑方程表达出来的编程方法。现今有少部分PLC采用这种编程方法，它配有专用的布尔表达式编程器。 布尔表达式编程法也是一种较好的编程方法，若没有专用编程器，采用此法先找出系统的布尔表达式组，然后再转换成梯形图编程。

41、 81四、功能块图 ( Function block diagram ) 这是一种建立在布尔表达式之上的图形语言。实质上是一种将逻辑表达式用类似于“与”、“或”、“非”等逻辑电路结构图表达出来的图形编程语言。 这种编程语言及专用编程器也只有少量PLC机型采用。例如西门子公司的S5系列PLC采用STEP编程语言，它就有功能块图编程法。82五、功能表图 ( Function chart ) 也称顺序功能表图 (Sequence Function chart )，简称SFC 。 它是一种位于前述4种编程语言之上的一种图形语言，用来编制较为复杂的顺序控制程序。对较复杂的控制系统用梯形图作程序设计，存在

42、如下问题： 1.设计方法很难掌握且设计周期长 2.装置投运后维护、修改困难。 83n根据功能表图的原理设计PLC程序，通过CRT终端，直接使用功能表图输入控制要求，这种PLC的工作原理已不象小型机那样，程序从头到尾循环扫描，而只扫描那些与当前状态有关的条件，从而减少了扫描时间，提高了PLC的运行速度。 2.用功能表图描述PLC所要完成的控制功能，然后再据此利用具有一定规则的技巧画出梯形图。这种用法，因为有功能表图易学易懂、描述简单清楚、设计时间少等优点。 六、高级语言 功能表图在PLC编程过程中有2种用法：84第二节：梯形图使用的符号、概念及注意事项 前面曾讲过，梯形图与继电器逻辑图的设计思想

43、是一致的，具体表达方式有点区别。PLC的梯形图使用的是“软元件”(I点、O点、内部辅助继电器、计数器等)。是PLC 存储器中的某一位，由软件(用户程序)实现逻辑运算，使用和修改灵活方便。靠硬接线组成逻辑运算的继电器控制线路是无法与之相比的。 85一、梯形图中的符号、概念 n母线：梯形图的两侧各有1垂直的公共母线(Bus bar) ，母线之间是触点和线圈 n触点 ：PLC内部的I/O继电器、辅助继电器、特殊功能继电器、定时器、计数器、移位寄存的常开/闭触点，都用表3-2所示的符号表示，通常用字母数字串或 I/O地址标注。触点实质上是存储器中某1位，其逻辑状态与通断状态间的关系见表 俗称名称符 号

44、说 明常开触点1为触点“接通”，0为触点“断开”常闭触点1为触点“断开”，0为触点“接通”继电器线圈1为线圈“得电”激励，0为线圈“失电”不激励863.3. 继电器线圈继电器线圈 对PLC内部存储器中的某一位写操作时，这一位便是继电器线圈，用表3-2中的符号表示，通常用字母数字串，输出点地址，存储器地址标注，线圈一般有输出继电器线圈、辅助继电器线圈。它们不是物理继电器，而仅是存储器中的1 bit。一个继电器线圈在整个用户程序中只能使用一次(写)，但它还可当作该继电器的触点在程序中的其它地方无限次引用(读)，既可常开，也可常闭。继电器线圈放置在梯形图的右侧。 874.4. 能流能流 能流是梯形图

45、中的“概念电流”，利用“电流”这个概念可帮助我们更好地理解和分析梯形图。假想在梯形图垂直母线的左、右两侧加上DC电源的正、负极，“概念电流”从左右流动，反之不行。 88二、梯形图使用应注意事项： n梯形图中的触点、线圈不是物理触点和线圈，而是存储器中的某1位。n用户程序的运算是根据PLC的I/O状态表存储器中的内容，而不是外部I/O开关的状态。 n梯形图中用户逻辑运算结果，可以立即被后面用户程序所引用。 n输出线圈只对应输出状态表存储器中的相应位，并不是用该编程元件直接驱动现场执行机构。该位的状态是通过输出刷新，输出到输出模块上，控制对应的输出元件(继电器、可控硅、晶体管)，是输出元件驱动现场

46、执行机构。nPLC内部辅助继电器线圈不能做输出控制用，它们只是PLC内部存储器中的一位，起中间暂存作用。 89n触点和线圈只能作水平元件用，不能作垂直元件用。n梯形图中能流总是从左到右流动。在两行触点的垂直短路线上，能流可上下，也可下上流动。图3-2中虚线那样的路径不会成为能流的流动路径，这点与继电器逻辑图有较大的差别。 n梯形图网络可由多个支路组成，每个支路可容纳多个编程元件。每个网络允许的支路条数、每条支路容纳的元件的个数，各PLC限制不一样。1234512341354123456(a) 错误的(b) 正确的图3-2 能流路径说明图3-1梯形图举例190第三节：三菱第三节：三菱FX2N P

47、LC指令指令 n分类：FX2N PLC的指令分为：基本顺控指令（基本指令）、功能指令。n基本指令表： LD取运算开始常开触点LDI取反运算开始常闭触点LDP取上升沿脉冲运算开始上升沿触点LDF取下降沿脉冲 运算开始下降沿触点XYMSTCXYMSTCXYMSTCXYMSTC91AND与ANI与非串联常闭触点ANDP与脉冲串联上升沿触点ANDF与脉冲（F）串联下降沿触点OR或并联常开触点ORI或非并联常闭触点ORP或脉冲 并联上升沿触点XYMSTCXYMSTCXYMSTCXYMSTCXYMSTCXYMSTCXYMSTC 串联常开触点92ORF或脉冲（F）ANB逻辑块与块串联ORB逻辑块或块并联OU

48、T输出线圈驱动指令SET置位保持指令RST复位复位指令PLS脉冲上升沿检测指令YMSTCSETYMSRSTYMSTCDPLSYM 并联下降沿触点93PLF脉冲（F） MC主控主控开始指令MCR主控复位主控复位指令MPS进栈进栈指令（PUSH）MRD读栈读栈指令MPP出栈出栈指令（POP 读栈且复位）INV反向运算结果的反向NOP无空操作程序清除或空格用END结束程序结束程序结束，返回0步PLFYMMCNYMMCRNMPSMRDMPPINV下降沿检测指令94二、基本指令概述nLD、LDI、 AND、ANI、 OR、ORI、 OUT、END 指令概要 助记符程序步 指 令0 LD X0001 OU

49、T Y0002 LDI X0003 AND X0014 OUT M05 ANI X0026 OUT Y0017 LDI X0018 OR X0029 ORI X00310 OUT Y00211 ENDX000X000 X001X002X001X002X003Y000M0Y001Y002END母线梯 形 图 程 序95nLDP、 ANDF、 ORP、ORF 指令概要 助记符程序步 指 令0 LDP X0001 OUT Y0002 LD X0003 ANDP X0014 OUT Y0015 OUT X0026 LD X0117 ORP Y0028 OUT Y0039 LDF X00310 OUT

50、Y00411 LD X01212 ANDF X00413 OUT Y00514 LD X01315 ORF X00516 OUT Y00617 ENDX000X000X001X011X002X003Y000LDF梯 形 图 程 序Y001Y002Y003Y004Y005Y006ENDX012X004X013X005ORFANDFORPLDPANDPLDF、 ANDP96n ANB、助记符程序步 指 令0 LD X0001 OR X0012 LD X0023 OR X0034 ANB5 OUT Y0006 LD X0047 AND X0058 LD X0069 AND X00710 ORB11

51、OUT Y00112 END梯 形 图 程 序X000X001X004Y000Y001ENDORBX002X003X005X006X007ORB指令概要97n SET、助记符程序步 指 令0 LD X0001 PLS M02 LD X0013 PLF M14 LD M05 SET M506 LD M17 RST M508 ENDX000梯 形 图 程 序ENDPLS M0PLF M1SET M50RST M50X001M0M1操作图SET输入(X000)一个扫描时间(PLS)RST输入(X001)M0M1M50SETRSTRST、PLS、PLF 指令概要98nI 执行INV指令之前 到INV指

52、令执行之的运算结果 后的运算结果 OFF ON ON OFF操作图OFFONY000X000OFFON助记符程序步 指 令0 LD X0001 IND2 OUT Y0013 ENDX000梯 形 图 程 序ENDY000INV 指令概要99n定时器、计数器指令 定时器有一般用和累计用两种。累计用定时器即使计数输入为OFF，也能存储当前值。计数器有16位向上计数和32位向上/向下计数用的两种。向上/向下计数器的计数方向由特殊辅助继电器M8200M8234的ON/OFF来指定的。定时器的设定值，可以用K常数直接指定，用数据寄存器（D）间接指定。但间接指定值必须事先写入数据寄存器里。定时器100助记

53、符程序步 指 令0 LD X0001 OUT T02 K1234 LD T05 OUT Y00010 LDX00111 OUT T212 D1X000梯 形 图 程 序T0Y000T0X001T2K123常数指定间 接 指定D1总线操作时序图X0接点计数输入T0 线圈T0 接点Y0线圈12.3秒101 计数器的设定值，可以用K常数直接指定，和用数据寄存器（D）间接指定。但间接指定值必须先写入数据寄存器。助记符程序步 指 令0 LD X0001 RST C03 LD X0014 OUT C05 K57 LD C08 OUT Y00010 LD X00111 OUT T212 D1X000梯 形

54、图 程 序Y000X001C 0常数指定间接指定X002C 2D1C 0K5RST C 0计数器102操作图X000接点OFFY000线圈X001接点计数输入C0 当前值C0 接点ON012345103第四章：PLC应用实例应用实例 本章所举实例中，PLC均采用三菱 FX2N系列可编程序控制器。例一：LD X0LD X3AND X1OUT C05OUT C04 D30 K30LD X4 LD X2OR X5RST C04RST C05 LD C04LDI C05OUT Y05OUT Y06 Y05Y06x00 x01x03x04x05x02C05K30C04C04RST C04RSTC05D3

55、0C05104例2：图4-3X001secT06X00K150(a)(b)C06K15RST C06Y04T11Y04X00T11Y04(a)K10图4-4 点动接收/去抖电路T11抖动引起一个扫描周期X00Y04(b)105例4：点动输出/脉冲输出 图4-5X00Y04M00T12Y04T12 K5M00(a)(b)X00M00T12Y040.5sec106例5：振荡电路 图4-6中，在X0 为ON期间，Y05为脉宽可调的振荡输出。 X00T14Y05T13Y05T14K10T13 K20(a)(b)X00T13T14Y05图4-61s2s 1s2s107例6：图4-7为一种自锁电路的2种编

56、程方法 Y00X02X03Y00X02X03(a)(b)图4-7SET Y00RST Y00108例7：按钮SB0SB66控制电机M1M6 ，控制要求见下表4-1，画出控制原理图和控制程序梯形图 M1M2M3M4M5M6SB1 SB2O SB3OOSB4OOOSB5OOOOSB6OOOO OSB0OOOOOO电机按钮X1Y1M2E+X0X5X6PLCY6Y2COMM6M1NL图4-8 电机连锁控制PLC接线原理图SB1SB0SB5SB6KM1KM2KM6109X10X0Y10X1Y1M1X2X3X4X5X6X2Y2 M2Y2X0X3X4X5X6X1X2Y3M3X3X0X4X5X6Y3X1X2Y

57、4M4X3X4X0X5X6Y4图4-9 X1X2Y5M5X3X4X0X6X5Y5X1X2Y6M6X3X4X0X5X6Y6END110例8： 用一个输出点指示事故、故障报警信号。用间断的信号表示事故（重要）发生，用连续的信号表示故障（次要）发生。设计程序梯形图。假设：n 采用事故（重要）优先的原则，即在故障报警时如果出现事故信号，将停止故障报警，改为事故报警。n 经过设定的时间(1min)后自动停止报警；在该时间内，如果操作人员按了“停止报警”按钮，将立即停止报警。 n I/O信号对应的地址见下：事故信号 ： X00 ； 故障信号： X02 ； “停止报警”按钮 ： X04 ； 报警器 ： Y0

58、 。 111M110M110M111T110M111M110T120M111M110M105M111M106T100X04M105M110T100X04停止报警X02X00K600K4K8PLS M110M111T100T110T120Y0ENDT110事故故障报警M105PLS M106 梯形图如图4-10所示，在事故、故障刚发生时(即图4-11中X00、X02的上升沿)，PLC指令使M105、M106的常开触点接通一个扫描周期，事故信号、故障信号将分别锁存在M110和M111中，M110或M111的常开触点闭合后开始报警，同时定时器T100定时1min，定时时间到时，T100的常闭触点断开

59、，使M110或M111线圈“断电”，停止报警。 图4-10 梯形图112 如果在1min内操作人员按了“停止报警”按钮，X04的常闭触点断开，也将使M110或M111复位，报警器停止报警。T110和T120用来产生接通0.4s、断开0.8s的信号。若仅出现故障信号，M111的常开触点和M110的常闭触点接通，Y0发出故障报警(连续的报警信号)。假设在故障出现期间又发生了事故(见图4-11)，在X00的上升沿，M105的常开触点、常闭触点分别接通、断开一个扫描周期，M105的一个扫描周期，使T100复位，T100将重新开始定时60s，与此同时，M110的常开触点接通，常闭触点断开，Y0的线圈将由

60、一直“通电”变为周期性地间断“通电”，由故障报警(连续的报警信号)变为事故报警(间断的报警信号)，从而满足了“事故报警优先”的要求。 113X00 事故信号X02 故障信号M105事故信号上升沿M106故障信号上升沿X04报警复位信号M111故障信号锁存Y0报警器输出60s图4-11 时序图114第五章：PLC程序设计的功能表图程序设计的功能表图方法方法 第一节： 概 述 功能表图 ( Function Chart ) 亦称顺序功能表图 ( Sequence Function Chart )，简称SFC。 经验法仅适用于简单的单一顺序问题的程序设计，且设计无一定的规律可循，对稍复杂的程序设计起