高级工培训理论

高级维修电工培训

之可编程控制器培训人马运强电气工程系

1一、可编程控制器由哪几部分组成？硬件软件CPUI/O接口存储器电源编程器用户程序系统程序21）硬件组成输出部件中央处理单元（CPU）——控制器的核心输入部件（I/O部件）

连接现场设备与CPU之间的接口电路电源部件——为PLC内部电路提供能源存储器——存放用户程序和系统程序。编程器——编写PLC用户程序输出部件中央处理单元（CPU）——控制器的核心输入部件连接现场设备与CPU之间的接口电路电源部件——为PLC内部电路提供能源存储器——存放用户程序和系统程序。编程器——编写PLC用户程序整体结构的PLC-------各部分装在同一机壳内。 模块式结构的PLC------各部件独立封装，称为模块通过机架和总线连接而成，I/O的能力可按用户的需要进行扩展和组合32）FX2NPLC外观构成4①输入接口模块电路

输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有：

（1）利用光电耦合器提高抗干扰能力

（2）利用滤波电路提高抗干扰能力

5②开关量输出接口电路

⑴继电器输出接口：（有触点输出方式）响应速度慢、动作频率低，可驱动交流或直流负载，在输出量变化不频繁时使用。

⑵晶体管输出接口：（无触点输出方式）响应速度快、动作频率高，只能用于驱动直流负载，适用于输出量变化快的场合。

⑶晶闸管输出接口：（无触点输出方式）响应速度快、动作频率高，只能用于驱动交流负载，适用于输出量变化快的场合。6FX2N系列可编程控制器型号格式如下：

FX2N—□□

□

□-□系列名I/O总点数单元功能电源和输入输出类型特性输出类型R：继电器输出T：晶体管输出S：晶闸管输出M：基本单元E：输入输出混合扩展单元与扩展模块EX：输入专用扩展模块EY：输出专用扩展模块FX2N系列PLC的型号无标记：AC电源，DC输入D：DC电源，DC输入UA1/UL：AC电源，AC输入71、编程语言:PLC的梯形图编程方式和传统的继电器系统的编程方式非常接近，举例如下：常开触点常闭触点线圈二、编程基础82、用以上符号可完成基本逻辑控制&>=X0X1Y0X0X0X0X1X1X1X0Y0Y0Y0Y0X0Y09案例1、三相异步电机的全压启动的PLC控制继电器控制系统电路图施控元件被控对象如果用PLC控制怎么实现呢？10PLC控制系统电路图SB1SB2FRKMKMPLC通过程序的执行来实现以上的起动，自锁，停止电路，我们今后把这种典型电路叫做起保停电路。11检查CPU等内部硬件，对监视定时器（WDT）复位以及其它工作

与其它智能装置（如编程器、计算机等）实现通信

按顺序对所有输入端的状态进行采样，并存入相应寄存器对用户程序扫描执行，并将结果存入相应的寄存器将寄存器中与输出有关状态，转到输出锁存器，输出驱动外部负载

开机内部处理通讯服务输入处理程序执行输出处理PLC的扫描工作过程

12信号传递过程(从输入到输出)输入端输入电路输入映像寄存器输入刷新阶段---CPU从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输入映像寄存器；X0X1b.程序执行阶段--CPU从输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映像寄存器中；c.

紧接着的输出刷新阶段---将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递输出端子，从而控制外接器件动作。X0Y0Y0Y1元件映像寄存器读写输出锁存器输出电路输入端Y0Y1读写13

三、PLC的编程语言1.顺序功能图(SFC)---是一种顺序控制语言SFC程序的组成:步,转换,动作可转换为顺序控制梯形图SFC程序的工作原理:特定时间执行特定的程序步,并扫描相应的转换条件,当转换条件满足时,进入下个程序步,直到结束句142、梯形图梯形图构成:左母线,右母线逻辑行常开触点,常闭触点线圈X1X0X2X0Y1Y2Y1Y215梯形图编程注意事项:1)程序应按照自上而下,自左至右的顺序编程。2)编程时每个元件都要有标号，表示其地址。3)线圈不能直接和左母线相连，触点不能放在线圈的右侧，两个线圈不能串联。4)适当的安排程序步,以减少程序步数。串联多的电路应尽量放在上面,并联多的支路应靠近左母线。5)避免使用同一编号的线圈。6)输入输出触点和外部接线对应。163、功能块图(FBD)OR174、指令表LDX1ORY1ANIX0OUTYIX1X0X2X0Y1Y2Y1Y218

FX系列PLC编程元件的物理实质是：电子电路及存储器，称“软继电器”。其编号由

字母和数字组成

其中:输入继电器和输出继电器用八进制数字编号

其它均采用十进制数字编号

例如：四、PLC编程元件概述X0功能字母数字19可编程控制器的编程元件列表输入继电器X状态器S输出继电器Ｙ数据寄存器D辅助继电器M变址寄存器V/Z定时器T指针P/I计数器C常数（K/H）PLC编程元件功能及作用20◆

输入继电器是PLC用来接收用户输入设备发来的输入信号，可编程控制器输入接口的一个接线点对应一个输入继电器。

◆输入继电器线圈由外部输入信号所驱动，不能用指令来驱动，所以程序中绝对不可能出现输入继电器的线圈◆每个输入继电器的常开与常闭触点均可无数次使用1、输入继电器（X）◆FX2N系列的输入继电器采用八进制地址编号，X0～X267最多可达184点21◆输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载，PLC输出接口的一个接线点对应一个输出继电器。◆输出继电器线圈是由PLC内部程序驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载.◆

每个输出继电器在输出单元中都对应有一个常开硬触点，但在程序中供编程的输出继电器，不管是常开还是常闭触点，都可以无数次使用。

2、输出继电器（Y）◆输出继电器的地址编号也是八进制，Y0～Y267，最多可达184点。22

◆辅助继电器是PLC中数量最多的一种继电器，其作用相当于继电器控制系统中的中间继电器。

◆和输出继电器一样，其线圈由程序指令驱动，每个辅助继电器都有无限多对常开常闭触点，供编程使用。但是，其触点不能直接驱动外部负载，要通过输出继电器才能实现对外部负载的驱动。FX系列PLC的辅助继电器有：3、辅助继电器通用辅助继电器(M0-M499，共500个点)

断电保持辅助继电器(M500-M1023M1024-M3071共2572点)特殊辅助继电器(M8000-M8255，共256个点)23●通用辅助继电器和输出继电器一样，在PLC电源中断后，其状态将变为OFF。当电源恢复后，除因程序使其变为ON外，其它仍保持OFF

X0M0M0M024●保持用辅助继电器在PLC电源中断后，它具有保持断电前的瞬间状态的功能，并在恢复供电后继续断电前的状态25●特殊辅助继电器是具有某项特定功能的辅助继电器通常可分为两类：触点型和线圈型

●触点型

特殊辅助继电器的线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其触点。●线圈型特殊辅助继电器的线圈由用户控制，其线圈得电后，PLC作出特定动作。4、特殊辅助继电器26M8000----运行监视用特殊辅助继电器PLC运行时M8000得电，PLC停止时M8000失电27M8002----初始脉冲特殊辅助继电器M8002--只在PLC开始运行的第一个扫描周期内得电，其余时间均断电。常用M8002的触点作为一些继电器的初始化复位信号28M8011、M8012、M8013、M8014-------分别为产生周期为10ms、100ms、1s、1min脉冲的特殊辅助继电器（PLCRUN）例如：29以下为线圈驱动形,用户通过程序驱动其线圈,其线圈得电后起以下的作用:M8031----非保持型继电器、寄存器状态清除M8032----保持型继电器、寄存器状态清除M8033----RUN→STOP时，输出保持RUN前状态M8039----以D8039中指定的扫描时间工作30

5、定时器（T）●

PLC的定时器相当于电器系统中的通电延时时间继电器●定时器可提供无数对的常开、常闭延时触点供编程用●定时器中有一个设定值寄存器、一个当前值寄存器和一个用来存储其输出触点的映象寄存器（一个二进制位），这三个量使用同一地址编号。●定时器时可分为通用定时器、积算定时器二种。31●PLC定时器工作原理：定时器是根据时钟脉冲累积计数而达到定时的目的，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms，当所计数达到设定值时，其触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。设定值的范围：1～32767

32

100ms定时器T0～T199共200点每个设定值范围为0.1～3276.7s；10ms定时器T200～T245共46点每个设定值范围0.01～327.67s。通用定时器：

通用定时器不具备断电的保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。33通用定时器的动作过程34编号：FX0SFX1S

FX0NFX1NFX2N

（FX2NC）100msT0~T49T0~T62T0~T62T0~T19910msT24~T49T32~T62T32~T62T200~T2451ms----T63--35

100ms定时器定时范围为0.1～3276.7s

10ms定时器定时范围为0.01～327.67s

1ms定时器定时范围为0.001～32.767s36【编程练习】：按下启动按钮,使第一台电机起动,过5秒后,第二台电机自动起动,按下停止按钮,控制两台电机同时停止,试设计梯形图。X0X1Y0Y0T0K50T0X1Y1Y137基本原理注：16位增计数器分为通用型和保持型两种6、16位增计数器38FX0SFX1S

FX0NFX1NFX2N

（FX2NC）普通C0-C13C0-C15C0-C15C0-C15C0-C99保持C14-C15C16-C31C16-C31C16-C199C100-C19916位增计数器编号39助记符语言类似于计算机汇编语言，用一些简洁易记的文字符号表达PLC的各种指令。同一厂家的PLC产品，其助记符语言与梯形图语言是相互对应的，可互相转换。助记符语言常用于手持编程器中，梯形图语言则多用于计算机编程环境中

FX2N系列PLC共有27条基本指令，供设计者编制语句表使用，它与梯形图有严格的对应关系。

五、助记符语言401、LDLDIOUT指令LD:电路开始的常开触点指令。LDI:电路开始的常闭触点指令。OUT:线圈输出指令。X0M0X1T0K100LDX01OUTM02LDIX13OUTT0SPK1041M0Y0X0T0M02、触点的串并联指令ANDANIORORIAND：常开触点串连指令。ANI：常闭触点串连指令。OR：常开触点并联指令。ORI：常闭触点并联指令0LDX01ORM02ANIT03OUTM04OUTY042案例1

用指令表的方法设计完成三相异步电动机的单向启动和停止。程序步指令元件0LDX01ORY02ANIX13ANIX24OUTY0433、ANB和ORBANB:多触点电路块串联指令.ORB:多触点电路块并联指令.并联或串联的电路块的起始点用LD或LDI指令.Y6X1X0X2X3Y6X4X7ORBORANB0LDX01ORX12LDX23ANIX34LDIX45ANDY66ORB7ORX78ANB9OUTY6444、LDP,LDF,ANDP,ANDF,ORP,ORFLDP、ANDP、ORP上升沿检测触点指令.LDF、ANDF、ORF下降沿检测触点指令.可用于XYMTCSX2X3Y0X2X3Y00LDPX21ORFX32OUTY0一个扫描周期45案例2：编写程序完成用一个开关控制一台电动机的启动和停止。X0Y0M0M0Y0M0Y0程序步指令元件0LDPX01OUTM02LDM03ANIY04LDIM05ANDY06ORB7OUTY0X0Y0思考：此处如果不用X0的上升沿，还能完成上述任务吗？46PLS:上升沿微分输出指令.PLF:下降沿微分输出指令.只用于Y和M.PLSM0PLFM1X0X0X0M0M1一个扫描周期5、PLS,PLF指令0LDX0PLSM0LDX0PLFM1476、SET和RST指令SET:置位指令RST:复位指令SETY0RSTY0X1X0X0X1Y00LDX0SETY0LDX1RSTY048PLSM0PLFM1X0X0SETY0RSTY0M1M0X0M0M1Y0分析下列程序所完成的任务，画出时序图。49案例3

用SET、RST指令设计完成三相异步电动机的单向启动和停止。SETY0RSTY0X1X0X2输入IPLC输出OPLCSB2启动X0KM1Y0SB3停止X1FR过载X20LDX0SETY0LDX1ORX2RSTY0启保停电路的另外一种设计方法507、MPSMRDMPPMPS：进栈指令MRD：读栈指令MPP：出栈指令Y0Y1Y2X0M0X2T0MRDMPSMPPM10LDX01MPS2ANDM03OUTY04MRD5ANDX26OUTY17MPP8LDT09ORM110ANB11OUTY2

51MPSMRDMPP用法演示528、主控及主控复位指令MC、MCRMC：主控指令MCR：主控复位指令X0MCN0M100M0Y0Y1X2MCRN0X4Y3Y2T0M1000LDX01MCN0SPM1004LDM05OUTY06LDX27OUTY18LDT09OUTY210MCRN011LDX412OUTY3539、取反指令INV

该指令用于运算结果的取反。当执行该指令时，将INV指令之前存在的如LD、LDI等指令的运算结果反转

0LDX0INVOUTY05410、NOP空操作

①该指令是一条无动作、无目标元件占一个程序步的指令。

②空操作指令使该步序作空操作。用NOP指令替代已写入指令，可以改变电路。

③在程序中加入NOP指令，在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。

④执行完清除用户存储器的操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。5511、程序结束指令END

①END是一条无目标元件占一个程序步的指令。

②PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，若在程序最后写入END指令，则END以后的程序步就不再执行，直接进行输出处理。③在程序调试过程中，按段插入END指令，可以顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段，在确认处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。要注意的是在执行END指令时，也刷新监视时钟。56案例1：三相异步电机的正反转1、主电路和继电器控制电路上一页下一页本章首页57X0X1X2X3COMY0Y1COM~SB2SB3SB1KM1KM2KM2KM1FR2、外部接线图上一页下一页本章首页58X0X1X1X0Y0Y1Y0Y1X2Y1X2Y0X3X33、PLC梯形图上一页下一页过载保护本章首页59有时为了节省输入触点，对于热继电器过载保护，我们可以利用外部电路去完成。方法如下：上一页下一页本章首页60X0X1X2X3COMY0Y1COM~SB2SB3SB1KM1KM2KM2KM1FR4、调整后的外部接线图手动复位型热继电器上一页下一页本章首页615、调整后的PLC梯形图X0X1X1X0Y0Y1Y0Y1X2Y1X2Y0上一页下一页本章首页62项目一plc改造电机的星三角启动主电路上一页下一页本章首页63类别元件PLC元件作用类别元件PLC元件作用输入FRX0热继电器输出KM1Y1电动机主接触器SB1X1停止按钮KM2Y2三角型启动接触器SB2X2启动按钮KM3Y3星型启动接触器2、输入/输出分配表上一页下一页本章首页项目一plc改造电机的星三角启动主电路643、外部接线图上一页下一页本章首页项目一plc改造电机的星三角启动主电路654、PLC梯形图上一页下一页本章首页项目一plc改造电机的星三角启动主电路66项目二电动机定时循环正反转三相相异步电动机定时自动循环正反转控制正传维持5秒反转维持8秒。运行中可以停车！（1）画出PLC外部接线图（2）编写I/O分配表（3）画出梯形图67

PLC外部接线图

项目二电动机定时循环正反转68I/O分配表类别元件PLC元件作用类别元件PLC元件作用输入FRX0热继电器输出KM1Y1电机正转SB1X1停止KM2Y2电机反转SB2X2启动项目二电动机定时循环正反转69梯形图

项目二电动机定时循环正反转70项目三电机顺序启动、逆序停止

考核要求：（1）某一生产线的末端有一台三级皮带运输机，分别由M1、M2、M3三台电动机拖动（2）按下启动按钮，要求按5s的时间间隔，并按M1→M2→M3的顺序启动；（3）按下停止按钮，按5s的时间间隔，并按M3→M2→M1的顺序停止.（4）要有必要的短路、过载、连锁保护。71（1）画出PLC外部接线图（2）编写I/O分配表（3）画出梯形图项目三电机顺序启动、逆序停止

72PLC外部接线图项目三电机顺序启动、逆序停止

73项目三电机顺序启动、逆序停止

74顺序控制的设计方法

75一、顺序控制设计法和功能流程图

顺序控制：按照工艺过程预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，让生产过程的各个执行机构自动有序的进行操作。

系统工艺过程顺序功能图梯形图顺序控制法的思路以机械下面手为例来说明顺序功能图的绘制方法76例1：交通灯顺序控制1、交通灯可以化分为哪几步?2、每一步都做了什么事?3、由一步向另外一步转化时需要哪条些件?对于一个顺序控制我们需要首先分析下面三个问题77十字路口交通灯实验要求：

134625按钮下启动按钮SB1，十字路口交通灯连续运行，按下停止按钮，指示灯立即停止。78绘制流程图开始第1步南北绿亮启动第2步第3步第4步第5步第6步东西红亮T1定时T1定时到南北绿闪东西红亮T2定时南北黄亮东西红亮T3定时东西绿亮南北红亮T4定时东西绿闪南北红亮T5定时东西黄亮南北红亮T6定时T3T2T4T5T679顺序功能图的五要素步有向线段转换转换条件动作802）步的分类

①初始步：初始状态所对应的步，即系统等待命令的相对静止状态。用双线的方框表示。每个顺序功能图至少要一个初始步。一般初始步由M8002触点驱动。M0M800281

②活动步:当系统处于某步所在阶段时，该步处于活动的状态，其相对应的状态被执行。当此步变为不活动步时，该步对应的非存储形动作被停止执行。M0M8002M1M2X4X0Y0T0k30某一步变为活动步的两个条件:①该步的前级步为活动步；②相应的转换条件得到满足。Y0T0k30822、动作：某一步要向被控系统发出某些“命令”，