可编程控制器理论

1、可编程控制器理论 中职国培机械与制造专业1PLC基础知识本章要点 专题1PLC概述 专题2PLC的组成与工作原理 专题3PLC的编程语言与编程方法专题4FX2N系列PLC的型号、安装与接线 专题5FX-20P-E手持编程器使用 专题6SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的使用 专题7GX-Developer编程软件的使用 第1章 PLC的基础知识 2PLC基础知识PLC概述 :PLC的定义可编程控制器(Programmable Controller)个人电脑(Personal Computer) 为了避免混淆，将最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做：PLC (Programmable Log

2、ic Controller)国际电工委员会(International Electrical Committee)： “PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”3PLC基础知识PLC概述 :PLC控制系统与继电器接触器控制系统的比较 组成的器件不同触点的数量不同控制方法不同 工作方式不同 4PLC基础知识PLC概

3、述 :常用的PLC简介 美国的PLC产品 欧洲的PLC产品 日本的PLC产品 我国的PLC产品 5PLC基础知识PLC概述 :PLC的应用领域 开关量逻辑控制 模拟量控制 运动控制 数据处理 通讯及联网 6PLC基础知识PLC的组成与工作原理 :PLC的组成 硬件系统 7PLC基础知识PLC的组成与工作原理 :PLC的组成 软件系统 1.系统程序（或称为系统软件）2.用户程序（或称为应用软件） 8PLC基础知识PLC的组成与工作原理 :PLC的工作原理 运行模式三个阶段 1. 输入处理阶段 （或称输入采样阶段 ）2.程序执行阶段 3.输出处理阶段 （或称输出刷新阶段 ）9PLC基础知识PLC的

4、组成与工作原理 :PLC的工作原理 运行模式三个阶段 输出刷新阶段 程序执行阶段 输入采样阶段 输入端子输入映象寄存器元素映象寄存器输出锁存器输出端子扫描周期X0Y0读出写入（M0）（Y0）读出读出输入刷新 元件刷新 写入用户输入设备 用户输出设备 10PLC基础知识PLC的编程语言与编程方法 :PLC的编程语言 梯形图（Ladder Diagram）指令表（Instruction List）顺序功能图（Sequential function chart） 功能块图（Function block diagram） 11PLC基础知识PLC的编程语言与编程方法 :PLC的编程语言 梯形图（Lad

5、der Diagram）指令表（Instruction List）母线触点编程线圈（ Y0 ）（ Y1 ）X0X1X2X3M0Y0(a) 梯形图LD X0AND X1LD X2ANI X3ORBOUT Y0LDI M0AND Y0OUT Y1(b) 指令表12PLC基础知识PLC的编程语言与编程方法 :PLC的编程语言 顺序功能图（Sequential function chart）步1步2动作1动作2转换条件1转换条件2转换条件3有向连线转换初始步13PLC基础知识PLC的编程语言与编程方法 :PLC的编程语言 功能块图（Function block diagram）ORTest1Test2

6、ANDSW1%IX3SRS1 Q1RResetStart14PLC基础知识PLC的编程语言与编程方法 :PLC的编程方法 经验法 解析法图解法技巧法计算机辅助设计 15PLC基础知识PLC的型号、安装与接线 :型号 FX2N001R48M系列名称输入输出点数基本单元内部电源、内部输入输出、CPU及存储器输出形式：R-继电器输出（有触点，可带交直流负载）S-双向晶闸管输出（无触点，带交流负载）T-晶体管输出（无触点，带直流负载）16PLC基础知识PLC的型号、安装与接线 :安装及接线 电源接入及端子排列 输入口器件的接入输出口器件的接入通讯线的连接 17PLC基础知识FX-20P-E手持编程器使

7、用:组成与面板布置 指令键数据键元件符号键18PLC基础知识FX-20P-E手持编程器使用:工作方式选择 OFFLINE MODE PROGRAM CHECK DATA TRANSFER PARAMETER XYM. .NO. CONV. BUZZER LEVEL LATCH CLEAR 七种工作方式19PLC基础知识FX-20P-E手持编程器使用:指令的读出 根据步序号读出 根据指令读出 根据元件读出 根据指针读出 四种方式20第四周第2章FX2N系列PLC基本指令的应用 21PLC基本指令的应用 本章要点 项目1 三相异步电动机的点动运行项目2三相异步电动机的连续运行 项目3三相异步电动机

8、的正反转控制项目4两台电动机顺序起动逆序停止控制项目5Y-降压起动控制项目6五组抢答器控制22PLC基本指令的应用 三相异步电动机的点动运行项目预备知识一:基本指令 LD（取指令）:逻辑运算开始指令，用于与左母线连接的常开触点。LDI（取反指令）：逻辑运算开始指令，用于与左母线连接的常闭触点。LDP（取上升沿指令）：与左母线连接的常开触点的上升沿检测指令，仅在指定操作元件的上升沿（OFFON）时接通1个扫描周期。LDF（取下降沿指令）：与左母线连接的常开触点的上升沿检测指令，仅在指定操作元件的下降沿（ONOFF）时接通1个扫描周期。OUT（输出指令）：驱动线圈的输出指令，将运算结果输出到指定的

9、继电器。END（结束指令）：程序结束指令，表示程序结束，返回起始地址。23PLC基本指令的应用 三相异步电动机的点动运行项目预备知识二:编程元件 输入继电器（X） :专门用来接受PLC外部开关信号的元件 输出继电器（Y） :用来将PLC内部信号输出传送给外部负载（用户输出设备） 24PLC基本指令的应用 三相异步电动机的点动运行项目控制要求 25PLC基本指令的应用 三相异步电动机的点动运行I/O分配表与编程 输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件作用X000SB1起动按钮Y000KM运行用交流接触器26PLC基本指令的应用 三相异步电动机的点动运行I/O分配表与编程 （Y000）X

10、000 END LD X000OUT Y000END27PLC基本指令的应用 三相异步电动机的点动运行硬件接线 X000 Y000COM COMFX2N-48MRSB1KMFRFU220V24V28PLC基本指令的应用 三相异步电动机的连续运行 项目预备知识:基本指令 AND（与指令）:常开触点串联指令ANI（与非指令）：常闭触点串联指令ANDP（上升沿与指令）：上升沿检测串联连接指令ANDF（下降沿与指令）：下降沿检测串联连接指令OR（或指令）：常开触点并联指令ORI（或非指令）：常闭触点并联指令ORP（上升沿或指令）：上升沿检测并联连接指令ORF（下降沿或指令）：下降沿检测并联连接指令SE

11、T：置位指令或称自保持指令RST ： 复位指令或称解除指令29PLC基本指令的应用 项目预备知识:编程元件 辅助继电器（M） :通用辅助继电器断电保持辅助继电器 特殊辅助继电器 计数器（C） :16位加计数器32位加/减计数器三相异步电动机的连续运行 30PLC基本指令的应用 项目控制要求 三相异步电动机的连续运行 31PLC基本指令的应用 I/O分配表与编程 三相异步电动机的连续运行 32PLC基本指令的应用 I/O分配表与编程 LD X001OR Y000ANI X000OUT Y000END（Y000）X001 END X000Y000三相异步电动机的连续运行 33PLC基本指令的应用

12、硬件接线 X000 Y000X001COM COMFX2N-48MRSB1KMFRFU220V24VSB2三相异步电动机的连续运行 34PLC基本指令的应用 三相异步电动机的正反转控制 项目预备知识:基本指令 ORB（块或指令）：两个或两个以上的触点串联电路之间的并联。ANB（块与指令）：两个或两个以上的触点并联电路之间的串联。MPS ： 进栈指令MRD ：读栈指令MPP ：出栈指令35PLC基本指令的应用 编程的基本知识:编程实例 三相异步电动机的正反转控制 (a)LD X000MPSAND X001OUT Y001MPPOUT Y002LD X002MPSAND X003OUT Y003M

13、RDAND X004OUT Y004MPPAND X005OUT Y005(b)MRDMPP10011112341011MPSMPP（Y001）X000（Y002）（Y003）（Y004）（Y005）X001X002X003X004X005MPSMPP批MPSMRDMPP(c)36PLC基本指令的应用 项目控制要求 三相异步电动机的正反转控制 37PLC基本指令的应用 I/O分配表与编程 三相异步电动机的正反转控制 38PLC基本指令的应用 I/O分配表与编程 三相异步电动机的正反转控制 LD X001OR Y000ANI X000ANI X002ANI Y001OUT Y000（Y000）X

14、001 END X000Y000X002Y001（Y001）X002X000Y001X001Y000LD X002OR Y001ANI X000ANI X001ANI Y000OUT Y001END39PLC基本指令的应用 硬件接线 三相异步电动机的正反转控制 X000 Y000X001 Y001X002 COM COMFX2N-48MRSB124VSB2SB3FU220VKM1KM2KM2KM1FR40PLC基本指令的应用 两台电动机顺序起动逆序停止控制 项目预备知识:编程元件T 通用定时器： 100ms通用定时器（T0T199）共200点 10ms通用定时器（T200T245）共46点 积

15、算定时器 ：1ms积算定时器（T246T249）共4点 100ms积算定时器（T250T255）共6点 41PLC基本指令的应用 知识进阶:几种延时控制 两台电动机顺序起动逆序停止控制 通电延时接通控制通电延时断开控制断电延时断开控制 断电延时接通控制通电延时接通断电延时断开控制 长时间延时控制 42PLC基本指令的应用 两台电动机顺序起动逆序停止控制 通电延时接通控制（M100）X001 END M100M100（T200 k500）T200（Y001）X0025sX001X002M100Y00143PLC基本指令的应用 两台电动机顺序起动逆序停止控制 通电延时断开控制（M100）X001

16、END M100M100（T0 k200）（Y001）X00220sX001X002M100Y001M100X001T044PLC基本指令的应用 两台电动机顺序起动逆序停止控制 断电延时断开控制 （M100）X001 END M100M100（T1 k50）（Y001）X0025sX001X002M100Y001Y001X001T1Y00145PLC基本指令的应用 两台电动机顺序起动逆序停止控制 断电延时接通控制（M100）X001 END M100（Y001）T04s(b)(a)X001X002M100Y001Y001T1X002（T0 k40）（M101）T0M101T1（T1 k20）2

17、s46PLC基本指令的应用 两台电动机顺序起动逆序停止控制 通电延时接通断电延时断开控制 X001 END M100M100（T2 k40）X0022s(b)(a)X001X002M100Y001Y001（M100）M100（T1 k20）T1SET Y001T2RST Y0014sT1T247PLC基本指令的应用 两台电动机顺序起动逆序停止控制 长时间延时控制 END 40min(b)(a)X001X001（T1 k24000）T1T1（T2 k24000）T2（T3 k24000）T3（Y001）40minT240minT3Y0012h48PLC基本指令的应用 项目控制要求 两台电动机顺序

18、起动逆序停止控制 49PLC基本指令的应用 I/O分配表与编程 两台电动机顺序起动逆序停止控制 50PLC基本指令的应用 梯形图与指令表 两台电动机顺序起动逆序停止控制 （M0）X001 END M0（Y001）M0M1X002（T0 k50）（Y002）T0Y002T1X000X002X000（M1）X002M1T1（T1 k100）LD X001OR M0ANI X002OUT M0OUT T0 K50LD M0OR M1ANI T1ANI X000LD T0OR Y002ANI X002ANI X000OUT Y002LD X002OR M1ANI T1OUT M1OUT T1 K100

19、END51PLC基本指令的应用 硬件接线 两台电动机顺序起动逆序停止控制 X000 Y001X001 Y002X002 COM COMFX2N-48MRSB124VSB2SB3FU220VKM1KM252PLC基本指令的应用 项目预备知识:编程指令（MC、 MCR） Y-降压起动控制 MC（主控指令）：用于公共串联触点的连接。执行MC后，左母线移到MC触点的后面3326+。其操作元件是Y、M。MCR（主控复位指令）：它是MC指令的复位指令，即利用MCR指令恢复原左母线的位置。53PLC基本指令的应用 项目控制要求 Y-降压起动控制 54PLC基本指令的应用 I/O分配表Y-降压起动控制 55P

20、LC基本指令的应用 梯形图 Y-降压起动控制 56PLC基本指令的应用 硬件接线 Y-降压起动控制 X001 Y001X002Y002 Y003 COM COMFX2N-48MRSB124VSB2FU220VKM1KM2KM357PLC基本指令的应用 项目预备知识:编程指令（PLS、 PLF、INV、NOP）五组抢答器控制 PLS（上升沿微分输出指令）：在输入信号的上升沿使得控制对象输出一个扫描周期的信号。PLF（下降沿微分输出指令）：在输入信号的下降沿使得控制对象输出一个扫描周期的信号。INV（取反转指令）：INV指令在梯形图中用一条与水平成45。的短斜线来表示，它将执行该指令之前的运算结果

21、取反，它前面的运算结果如为0，则将其变为1，运算结果为1则变为0。NOP（空操作指令）：NOP为空操作指令，使该步序作空操作。58PLC基本指令的应用 项目控制要求 五组抢答器控制 五个队参加抢答比赛。比赛规则及所使用的设备如下。设有主持人总台及各个参赛队分台。总台设有总台灯及总台音响，总台开始及总台复位按钮。分台设有分台灯，分台抢答按钮。各队抢答必须在主持人给出题目，说了“开始”并同时按了开始控制钮后的10s内进行，如提前抢答，抢答器将报出“违例”信号（违例扣分）。10s时间到，还无人抢答，抢答器将给出应答时间到信号，该题作废。在有人抢答情况下，抢得的队必须在30s内完成答题。如30s内还没

22、答完，则作答题超时处理。灯光及音响信号所表示的意义是这样安排的：音响及某台灯：正常抢得音响及某台灯加总台灯：违例音响加总台灯：无人应答及答题超时在一个题目回答终了后，主持人按下复位按钮。抢答器恢复原始状态，为第二轮抢答做好准备。59PLC基本指令的应用 I/O分配表 五组抢答器控制 60PLC基本指令的应用 梯形图五组抢答器控制 61PLC基本指令的应用 梯形图 五组抢答器控制 62PLC基本指令的应用 硬件接线 五组抢答器控制 X000 Y000X001 Y001X002 Y002X005 Y005 X010 Y014COM COMFX2N-48MRSB124VSB2HL1SB0SB5SB6

23、HL2BLHL5HL624V63第四周第3章 顺序控制设计法的应用 64PLC顺序控制设计法的应用本章要点 项目1小车往复运动控制项目2自动门控制系统 项目3按钮式人行横道交通灯控制 项目4离心式选矿机的自动控制系统 项目5组合机床 65PLC顺序控制设计法的应用项目1 小车往复运动控制 项目控制要求:SQ0SB0：起动按钮小车SQ1SQ2设小车在初始位置时停在右边，限位开关SQ2为ON。按下起动按钮SB0后，小车向左运动，碰到限位开关SQ1时，变为右行；返回限位开关SQ2处变为左行，碰到限位开关SQ0时，变为右行，返回起始位置后停止运动。66PLC顺序控制设计法的应用项目1 小车往复运动控制

24、 项目预备知识:顺序控制设计法 用输入信号X控制代表各步的编程元件(例如辅助继电器M和状态继电器S)，再用它们控制输出信号Y。步是根据输出信号Y的状态来划分的。顺序控制设计法又称为步进控制设计法 67PLC顺序控制设计法的应用项目1 小车往复运动控制 项目预备知识:顺序功能图的组成要素 步1动作1转换条件1有向连线转换初始步动作2转换条件2步268PLC顺序控制设计法的应用项目1 小车往复运动控制 项目预备知识:单序列结构形式的顺序功能图 2cdeb345特点:没有分支，它由一系列按顺序排列、相继激活的步组成。每一步的后面只有一个转换，每一个转换后面只有一步 69PLC顺序控制设计法的应用项目

25、1 小车往复运动控制 项目预备知识:“起-保-停”电路实现的单序列的编程方法 Mi-1MiXiXi+1Mi+1YiYi+1Mi-1XiMiMi+1MiMiXi+1Mi+2Mi+1Mi+1MiYiYi+1Mi+170PLC顺序控制设计法的应用项目1 小车往复运动控制 项目实现:I/O（输入/输出）分配表 71PLC顺序控制设计法的应用项目1 小车往复运动控制 项目实现:功能图M1M2Y000X001X002M0M3M4Y001Y000Y001X002M8002X003左行右行右行起动X000左行72PLC顺序控制设计法的应用项目1 小车往复运动控制 项目实现:梯形图73PLC顺序控制设计法的应用

26、项目1 小车往复运动控制 项目实现:硬件接线X000 Y000X001 Y001X002 X003COM COMSQ0KM1FX2N-48MRSQ1SQ2KM2KM1KM2FU220V74PLC顺序控制设计法的应用项目1 小车往复运动控制 知识进阶:绘制梯形图注意事项两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔一个顺序功能图至少有一个初始步。顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环 。在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。 75PLC顺序控制设计法的应用项目2 自动门控制系统 项目控制要求:人靠近自动门时，

27、红外感应器X000为ON，Y000驱动电动机高速开门，碰到开门减速开关X001时，变为低速开门。碰到开门极限开关X002时电动机停止转动，开始延时。若在0.5s内红外感应器检测到无人，Y002驱动电动机高速关门。碰到关门减速开关X003时，改为低速关门，碰到关门极限开关X004时电动机停止转动。在关门期间若感应器检测到有人，停止关门，T1延时0.5s后自动转换为高速开门 。X001X002X002X001X003X003X004X004X00076PLC顺序控制设计法的应用项目预备知识:选择序列结构形式的顺序功能图4cab5976108fde11选择序列的分支 选择序列的合并 项目2 自动门控

28、制系统 77PLC顺序控制设计法的应用项目预备知识:“起-保-停”电路实现的选择序列的编程方法 M2X004X002X003M3M5M4M1X001分支的编程方法项目2 自动门控制系统 78PLC顺序控制设计法的应用项目预备知识:“起-保-停”电路实现的选择序列的编程方法 合并的编程方法M4X003X001X002M1M3M2M5X004项目2 自动门控制系统 79PLC顺序控制设计法的应用项目实现:I/O（输入/输出）分配表 项目2 自动门控制系统 80PLC顺序控制设计法的应用项目实现:功能图M1M2Y000T0X001M0M3M4Y001M6Y002X004M8002X000有人X002

29、T0K5M5X003Y003高速开门低速开门X000X000T1T1K5高速关门低速关门高速关门时有人要进出低速关门时有人要进出项目2 自动门控制系统 81PLC顺序控制设计法的应用项目实现:梯形图项目2 自动门控制系统 82PLC顺序控制设计法的应用项目实现:硬件接线X000 Y000X001 Y001X002 Y002 X003 Y003X004COM COMFX2N-48MRSQ1SFU220VSQ2SQ3SQ4KM3KM1KM4KM2KM1KM3KM2KM4项目2 自动门控制系统 83PLC顺序控制设计法的应用知识进阶:仅有两步的闭环处理项目2 自动门控制系统 M4X003X001X0

30、02M1M3M2错误！正确84PLC顺序控制设计法的应用项目3 按钮式人行横道交通灯控制 项目控制要求:在正常情况下，汽车通行，即Y003绿灯亮，Y005红灯亮；当行人想过马路，就按按钮。当按下按钮X000（或X001）之后，主干道交通灯将从绿（5s）绿闪（3s）黄（3s）红（20s），当主干道红灯亮时，人行道从红灯亮转为绿灯亮，15 s以后，人行道绿灯开始闪烁，闪烁5 s后转入主干道绿灯亮，人行道红灯亮。85PLC顺序控制设计法的应用项目预备知识: 并行结构形式的顺序功能图项目3 按钮式人行横道交通灯控制 并行序列的分支 并行序列的合并 3486e597d1086PLC顺序控制设计法的应用项

31、目预备知识:“起-保-停”电路实现的并行序列的编程方法 项目3 按钮式人行横道交通灯控制 (b)(c)M1M2X001M3M4M5M6X002X003X004X005(a)Y002Y001Y003Y005Y004Y00687PLC顺序控制设计法的应用项目实现:I/O（输入/输出）分配表 项目3 按钮式人行横道交通灯控制 88PLC顺序控制设计法的应用项目实现:功能图项目3 按钮式人行横道交通灯控制 M0M1X000+X001M5M2M6T0T2T1Y003Y003Y005Y006Y003Y005M8002T0T1M3M4T2T4Y002Y001T2T3T3M7Y006T4主干道人行道绿灯5s3

32、s绿灯闪黄灯红灯红灯绿灯闪绿灯15s5s3s89PLC顺序控制设计法的应用项目实现:梯形图项目3 按钮式人行横道交通灯控制 90PLC顺序控制设计法的应用项目实现:硬件接线项目3 按钮式人行横道交通灯控制 X000 Y001X001 Y002 Y003 Y005 Y006COM COMFX2N-48MRSB124VSB224VHL3HL6HL2HL5HL1HL4HL7HL9HL8HL10105FU91PLC顺序控制设计法的应用知识进阶:以转换为中心的编程方法项目3 按钮式人行横道交通灯控制 M1M2X00192PLC顺序控制设计法的应用知识进阶:转换的同步实现项目3 按钮式人行横道交通灯控制 M3M5X010M4M693PLC顺序控制设计法的应用项目4 离心式选矿机的自动控制系统 项目控制要求:矿流断矿阀A冲矿阀C水离心选矿机尾矿分矿阀B精矿94PLC顺序控制设计法的应用项目预备知识: 编程元件S项目4 离心式选矿机的自动控制系