电气控制与PLC精品课程6

1、Date: 2022-5-28 Page: 1第六章 PLC的基本原理及组成Date: 2022-5-28 Page: 2一、工作方式一、工作方式 周期循环扫描周期循环扫描二、工作过程二、工作过程自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新几个外阶段。几个外阶段。三、扫描周期三、扫描周期 T =T =自检时间自检时间+ +读入一点时间读入一点时间输入点数输入点数+ +程序步数程序步数运运算速度算速度+ +输出一点时间输出一点时间输出点数。输出点数。第一节第一节 PLCPLC的基本原理的基本原理Date: 2022-5-28 Page: 3PLC的工作过程示意图的工作

2、过程示意图输 入 处 理程 序 处 理输 出 处 理输输入入端端子子输输入入映映像像寄寄存存器器执执行行用用户户程程序序输输出出端端子子输输出出映映像像寄寄存存器器输输入入信信号号输输出出信信号号内内部部存存储储器器刷刷新新输输入入端端子子输输入入映映像像寄寄存存器器执执行行用用户户程程序序输输出出端端子子输输出出映映像像寄寄存存器器输输入入信信号号输输出出信信号号内内部部存存储储器器刷刷新新输 入 处 理程 序 处 理输 出 处 理输输入入端端子子输输入入映映像像寄寄存存器器执执行行用用户户程程序序输输出出端端子子输输出出映映像像寄寄存存器器输输入入信信号号输输出出信信号号内内部部存存储储器

3、器刷刷新新输输入入端端子子输输入入映映像像寄寄存存器器执执行行用用户户程程序序输输出出端端子子输输出出映映像像寄寄存存器器输输入入信信号号输输出出信信号号内内部部存存储储器器刷刷新新Date: 2022-5-28 Page: 4一、型号及意义一、型号及意义 FX 特殊品种特殊品种输出形式输出形式单元类型单元类型I/O总点数总点数系列序号系列序号D DDCDC电源电源A1A1ACAC电源电源H H大电流输出扩展模块大电流输出扩展模块V V立式端子排的扩展模块立式端子排的扩展模块C C接插口输入输出方式接插口输入输出方式F F输入滤波器输入滤波器1ms 1ms 扩展模块扩展模块L LTTLTTL输

4、入扩展模块输入扩展模块S S独立端子（无公共端）扩展模块独立端子（无公共端）扩展模块R继电器输出T晶体管输出S晶闸管输出M基本单元基本单元E输入输出混合扩展单元输入输出混合扩展单元及扩展模块及扩展模块EX输入专用扩展模块输入专用扩展模块EY输出专用扩展模块输出专用扩展模块16256点点0、2、ON、2C、2Nv型号的命名方式型号的命名方式第二节第二节 PLCPLC的组成的组成Date: 2022-5-28 Page: 5一、型号及意义一、型号及意义16256点点M M表示基本单元表示基本单元E E表示扩展单元及扩展表示扩展单元及扩展 模块模块EXEX扩展输入单元扩展输入单元EYEY扩展输出单元

5、扩展输出单元Date: 2022-5-28 Page: 6一、型号及意义一、型号及意义DSDS24VDC24VDC，世界型，世界型ESES世界型（晶体管型为漏输出）世界型（晶体管型为漏输出）ESSESS世界型（晶体管型为源输出）世界型（晶体管型为源输出）v输出形式输出形式R R继电器输出继电器输出T T晶体管输出晶体管输出S S晶闸管输出晶闸管输出Date: 2022-5-28 Page: 7二、二、PLC硬件系统组成硬件系统组成外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电

6、磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器110V/220V市电PLC基本单元基本单元PLC系统结构示意图系统结构示意图Date: 2022-5-28 Page: 8FX 系列系列PLC的硬件配置图的硬件配置图Date: 2022-5-28 Page: 9FX 系列系列PLC的网络通信能力的网络通信能力Date: 2022-5-28 Page: 10v微处理器（微处理器（CPUCPU）接收并存储用户程序和数据；接收并存储用户程序和数据；诊断电源、诊断电源、PLCPLC工作状态及编程的语法错误；工作状态及编程的语法错误；接收输入信号，送入数据寄存器并保存；接收

7、输入信号，送入数据寄存器并保存；运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户 程序的各种操作；程序的各种操作；将用户程序的执行结果送至输出端。将用户程序的执行结果送至输出端。 二、二、PLC硬件系统组成硬件系统组成Date: 2022-5-28 Page: 11v系统存储器系统存储器系统程序存储器系统程序存储器+系统数据存储器系统数据存储器存放系统工作程序（监控程序）；存放系统工作程序（监控程序）；存放模块化应用功能子程序；存放模块化应用功能子程序；存放命令解释程序；存放命令解释程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放存

8、储系统参数。存放存储系统参数。二、二、PLC硬件系统组成硬件系统组成Date: 2022-5-28 Page: 12v用户存储器用户存储器RAM/EPROM/EEPROM存放用户工作程序；存放用户工作程序；存放工作数据。存放工作数据。二、二、PLC硬件系统组成硬件系统组成Date: 2022-5-28 Page: 13v输入单元输入单元带光电隔离电路带光电隔离电路多种辅助电源类型：多种辅助电源类型：ACAC电源电源DC24VDC24V输入输入 DCDC电源电源DC24VDC24V输入输入 DCDC电源电源DC12VDC12V输入输入接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收开关量及数字量信

9、号（数字量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收传感器输出信号。接收传感器输出信号。Date: 2022-5-28 Page: 14v输入单元输入单元带光电隔离电路带光电隔离电路多种辅助电源类型：多种辅助电源类型：ACAC电源电源DC24VDC24V输入输入 DCDC电源电源DC24VDC24V输入输入 DCDC电源电源DC12VDC12V输入输入接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收模拟量

10、信号（模拟量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收传感器输出信号。接收传感器输出信号。Date: 2022-5-28 Page: 15v输入单元输入单元带光电隔离电路带光电隔离电路多种辅助电源类型：多种辅助电源类型：ACAC电源电源DC24VDC24V输入输入 DCDC电源电源DC24VDC24V输入输入 DCDC电源电源DC12VDC12V输入输入接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收

11、按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收传感器输出信号。接收传感器输出信号。Date: 2022-5-28 Page: 16v输入单元输入单元带光电隔离电路带光电隔离电路多种辅助电源类型：多种辅助电源类型：ACAC电源电源DC24VDC24V输入输入 DCDC电源电源DC24VDC24V输入输入 DCDC电源电源DC12VDC12V输入输入接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收传感器输出信号。接收传感器输

12、出信号。Date: 2022-5-28 Page: 17v输出单元输出单元带光电隔离器及滤波器带光电隔离器及滤波器多种输出方式多种输出方式：晶体管：晶体管 晶闸管晶闸管 继电器继电器驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动非频繁动作的交驱动非频繁动作的交/ /直流负载（继电器输出单元）；直流负载（继电器输出单元）；驱动频繁动作的交驱动频繁动作的交/ /直流负载（晶闸管输出单元）。直流负载（晶闸管输出单元）。Date: 2022-5-28 Page: 18v输出单元输出单元带光电隔离器及滤波器带光电隔离器及滤波器多种输出方式多种输出方式：晶体管：晶体管 晶闸管晶闸管

13、继电器继电器驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动非频繁动作的交驱动非频繁动作的交/ /直流负载（继电器输出单元）；直流负载（继电器输出单元）；驱动频繁动作的交驱动频繁动作的交/ /直流负载（晶闸管输出单元）。直流负载（晶闸管输出单元）。Date: 2022-5-28 Page: 19v输出单元输出单元带光电隔离器及滤波器带光电隔离器及滤波器多种输出方式多种输出方式：晶体管：晶体管 晶闸管晶闸管 继电器继电器驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动非频繁动作的交驱动非频繁动作的交/ /直流负载（继电器输出单元）；直流负载（继电器输出单元

14、）；驱动频繁动作的交驱动频繁动作的交/ /直流负载（晶闸管输出单元）。直流负载（晶闸管输出单元）。Date: 2022-5-28 Page: 20v输出单元输出单元带光电隔离器及滤波器带光电隔离器及滤波器多种输出方式多种输出方式：晶体管：晶体管 晶闸管晶闸管 继电器继电器驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动非频繁动作的交驱动非频繁动作的交/ /直流负载（继电器输出单元）；直流负载（继电器输出单元）；驱动频繁动作的交驱动频繁动作的交/ /直流负载（晶闸管输出单元）。直流负载（晶闸管输出单元）。Date: 2022-5-28 Page: 21v通讯及编程接口通讯及编

15、程接口采用采用RS-485RS-485或或RS-422RS-422串行总线串行总线连接专用编程器（连接专用编程器（FX-20PFX-20P、FX-10PFX-10P）；连接个人电脑（连接个人电脑（PCPC），实现编程及在线监控；），实现编程及在线监控；连接工控机，实现编程及在线监控；连接工控机，实现编程及在线监控；连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯；连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯；连接打印机等计算机外设。连接打印机等计算机外设。二、二、PLC硬件系统组成硬件系统组成Date: 2022-5-28 Page: 22vI/OI/O扩展接口扩展接口采用并行通讯方式采用并行通讯方式

16、扩展扩展I/OI/O模块模块；扩展位置控制模块（如扩展位置控制模块（如F2-30GMF2-30GM）；）；扩展通讯模块（如扩展通讯模块（如FX-232AWFX-232AW等）；等）；扩展模拟量控制模块（如扩展模拟量控制模块（如FX-2DAFX-2DA、FX-4ADFX-4AD等）。等）。Date: 2022-5-28 Page: 23三、三、PLC软件系统组成软件系统组成系统监控程序系统监控程序 运行管理运行管理 生成用户元件生成用户元件系统内部自检系统内部自检管理程序管理程序 解释程序解释程序标准程序模块、系统调用标准程序模块、系统调用用户程序用户程序自动化系统控制程序自动化系统控制程序数据

17、表格数据表格软件系统软件系统Date: 2022-5-28 Page: 24四、数据结构四、数据结构v十进制数（十进制数（DEC:DECimal number），常用于：），常用于：定时器定时器/计数器的设定值；计数器的设定值；辅助继电器（辅助继电器（M）、定时器（）、定时器（T）、计数器（）、计数器（C）、状）、状态（态（S）等软元件的地址号；）等软元件的地址号；应用指令的数值型操作数及指令动作常数（应用指令的数值型操作数及指令动作常数（K）。）。v十六进制数（十六进制数（HEX:HEXdecimal number） 与十进制数一样，用于指定应用指令的数值型操作与十进制数一样，用于指定应用指

18、令的数值型操作数及指令动作常数（数及指令动作常数（H）。）。Date: 2022-5-28 Page: 25四、数据结构四、数据结构v二进制数（二进制数（BIN:BINary number） PLC内部数据类型，通过外设进行监视时，各软元件内部数据类型，通过外设进行监视时，各软元件的数值自动变换为十进制数或十六进制数。的数值自动变换为十进制数或十六进制数。v八进制数（八进制数（OCT:OCTal number）用于输入继电用于输入继电器和输出继电器的软元件编号。器和输出继电器的软元件编号。输入继电器用输入继电器用X00X07、X10X17、X20X27等八进制等八进制格式进行编号；格式进行编号

19、；输出继电器用输出继电器用Y00Y07、Y10Y17、Y20Y27等八进制等八进制格式进行编号。格式进行编号。Date: 2022-5-28 Page: 26四、数据结构四、数据结构vBCD码（码（BCD:BINary Code Decimal）用二进用二进制形式表示的十进制数，常采用制形式表示的十进制数，常采用8421BCD码。码。常用常用BCD码编码开关将码编码开关将BCD码数据送入码数据送入PLC；PLC常以常以BCD码格式将输出数据送数码显示器显示。码格式将输出数据送数码显示器显示。v浮点数据（标绘值）浮点数据（标绘值）二进制浮点数常用于高精度浮点运算；二进制浮点数常用于高精度浮点运算

20、；十进制浮点数用于实施监视。十进制浮点数用于实施监视。Date: 2022-5-28 Page: 27v输出继电器（输出继电器（Y）输出继电器采用输出继电器采用八进制八进制编号，有内部触点和外部输出触编号，有内部触点和外部输出触点（继电器触点、双向可控硅、晶体管等输出元件）之点（继电器触点、双向可控硅、晶体管等输出元件）之分，由程序驱动。分，由程序驱动。在在PLCPLC内部，外部输出触点与输出端子相连，向外部负内部，外部输出触点与输出端子相连，向外部负载输出信号，且一个输出继电器只有一个常开型外部输载输出信号，且一个输出继电器只有一个常开型外部输出触点。出触点。输出继电器有无数个内部常开和常闭

21、触点，编程时可随输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，编程时可随意使用。意使用。五、软元件（逻辑元件）五、软元件（逻辑元件）Date: 2022-5-28 Page: 28v辅助继电器（辅助继电器（M）由内部软元件的触点驱动由内部软元件的触点驱动, ,常开和常闭触点使用次数不常开和常闭触点使用次数不限，但不能直接驱动外部负载限，但不能直接驱动外部负载, ,采用采用十进制十进制编号。编号。通用辅助继电器通用辅助继电器M0M0M499M499（500500点）点）掉电保持辅助继电器掉电保持辅助继电器M500M500M1023M1023（524524点）点）特殊辅助继电器特殊辅助继电器M8000M8

22、000M8255M8255（256256点）点） 只能利用其触点的特殊辅助继电器只能利用其触点的特殊辅助继电器可驱动线圈的特殊辅助继电器可驱动线圈的特殊辅助继电器通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例，可通过外设设定参数进行调整。五、软元件（逻辑元件）五、软元件（逻辑元件）Date: 2022-5-28 Page: 29&只能利用其触点的特殊辅助继电器只能利用其触点的特殊辅助继电器1M8000M8000：运行监控用，：运行监控用，PLCPLC运行时运行时M8000M8000接通。接通。1M8002M8002：仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助：仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电

23、器。继电器。1M8012M8012：产生：产生100ms100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器。时钟脉冲的特殊辅助继电器。&可驱动线圈的特殊辅助继电器可驱动线圈的特殊辅助继电器1M8030M8030：锂电池电压指示灯特殊继电器。：锂电池电压指示灯特殊继电器。1M8033M8033：PLCPLC停止时输出保持特殊辅助继电器。停止时输出保持特殊辅助继电器。1M8034M8034：禁止全部输出特殊辅助继电器。：禁止全部输出特殊辅助继电器。1M8039M8039：定时扫描特殊辅助继电器。：定时扫描特殊辅助继电器。Date: 2022-5-28 Page: 30v状态（状态（S）状态是对工序状态是对工序步进

24、型步进型控制进行简易编程的内部软元件，控制进行简易编程的内部软元件，采用采用十进制十进制编号。与步进指令编号。与步进指令STLSTL配合使用；配合使用；状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用；状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用；状态不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。状态不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。状态同样有通用状态和掉电保持用状态，其比例分配可状态同样有通用状态和掉电保持用状态，其比例分配可由外设设定。由外设设定。五、软元件（逻辑元件）五、软元件（逻辑元件）Date: 2022-5-28 Page: 31v输入继电器（输入继电器（X） 在在PLCP

25、LC内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继电器，采用电器，采用八进制八进制编号，用无数个常开和常闭触点。编号，用无数个常开和常闭触点。 输入继电器不能用程序驱动输入继电器不能用程序驱动。五、软元件（逻辑元件）五、软元件（逻辑元件）Date: 2022-5-28 Page: 32v状态（状态（S）状态有状态有五种五种类型：类型：初始状态初始状态S0S0S9S9共共1010点点回零状态回零状态S10S10S19S19共共1010点点通用状态通用状态S20S20S499S499共共480480点点保持状态保持状态S500S500S899S

26、899共共400400点点报警用状态报警用状态S900S900S999S999共共100100点点 五、软元件（逻辑元件）五、软元件（逻辑元件）Date: 2022-5-28 Page: 33v 定时器（定时器（T） 定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部1ms1ms、10ms10ms和和100ms100ms时钟脉冲进行加计数，当达到用户设定值时，触点动作。时钟脉冲进行加计数，当达到用户设定值时，触点动作。 定时器可以用用户程序存储器内的常数定时器可以用用户程序存储器内的常数k k或或H H作为设定值，也作为设定值，也可以用数据寄存器可以用数据寄存器D D的内

27、容作为设定值。的内容作为设定值。 普通定时器（普通定时器（T0T0T245T245）100ms100ms定时器定时器T0T0T199T199共共200200点，设定范围点，设定范围0.10.13276.7s3276.7s；10ms10ms定时器定时器T200T200T245T245共共4646点，设定范围点，设定范围0.010.01327.67s327.67s。 积算定时器（积算定时器（T246T246T255T255）1ms1ms定时器定时器T246T246T249T249共共4 4点，设定范围点，设定范围0.0010.00132.767s32.767s；100ms100ms定时器定时器T2

28、50T250T255T255共共6 6点，设定范围为点，设定范围为0.10.13276.7s3276.7s。五、软元件（逻辑元件）五、软元件（逻辑元件）Date: 2022-5-28 Page: 34加法计数器加法计数器设定值设定值K、H或或D触点动作触点动作TxTx时钟脉冲时钟脉冲驱动驱动T10K123X0T10Y1相等相等比较比较器器普通定时器的工作原理普通定时器的工作原理T10T10Date: 2022-5-28 Page: 35T250T250设定值K计数器计数器1100ms时钟脉冲X2X1触点动作触点动作Tx相等相等比较器比较器积算定时器的工作原理积算定时器的工作原理RSTT250K

29、345X1X2T250Y1T250Date: 2022-5-28 Page: 36v计数器（计数器（C） 计数器可分为通用计数器和高速计数器。计数器可分为通用计数器和高速计数器。16位通用加计数器，位通用加计数器，C0C199共共200点，设定值：点，设定值：132767。设定值。设定值K0与与K1含义相同，即在第一次计数时，含义相同，即在第一次计数时，其输出触点动作。其输出触点动作。32位通用加位通用加/减计数器，减计数器，C200C234共共135点，设定值：点，设定值：-2147483648+2147483647。高速计数器高速计数器C235C255共共21点，共享点，共享PLC上上6个

30、高速计个高速计数器输入（数器输入（X000X005）。高速计数器按中断原则运）。高速计数器按中断原则运行。行。五、软元件（逻辑元件）五、软元件（逻辑元件）Date: 2022-5-28 Page: 37&16位加计数器位加计数器1通用型：通用型：C0C99共共100点点 1断电保持型：断电保持型：C100C199共共100点点 16位计数器工作过程示意图位计数器工作过程示意图Date: 2022-5-28 Page: 38&3232位双向计数器位双向计数器1有两种有两种32位加位加/减计数器，设定值：减计数器，设定值：-2147483648+2147483647。通用计数器：通用计数器：C200C219共共20点点保持计数器：保持计数器：C220C234共共15点点 1计数方向由特殊辅助继电器计数方向由特殊辅助继电器M8200M8234设定。设定。1加减计数方式设定：对于加减计数方式设定：对于C，当，当M