欧姆龙PLC入门课程

欧姆龙PLC入门课程第1页/共76页目录

PLC简介

PLC的组成及原理PLC控制与继电器控制的比较PLC编程及软件使用1234PLC应用系统开发举例5第2页/共76页一、PLC简介—PLC的定义PLC是英文ProgrammableLogicController的缩写，意为可编程逻辑控制器。国际电工委员会（IEC）对PLC的最新定义为PLC是一种数字元算操作电子系统，专为在工业环境下应用设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其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，并通过数字的、模拟的输入和输出，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易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。第3页/共76页1、按结构形式分类按硬件的结构形式不同，PLC可分为整体式和模块式。整体式PLC的CPU、存储器、I/O接口等都安装在一个箱体内，整体式PLC的结构简单，体积小，价格低。小型PLC一般采用整体式结构。造型线取芯机械手用PLC（整体式）整体式：一、PLC简介—PLC的分类第4页/共76页模块式PLC又称组合式PLC，它有一个总线基板，基板上有很多总线插槽，其中由CPU、存储器和电源构成一个模块通常固定安装在某个插槽中，其它功能模块可随意安装在其他不同的插槽内。模块式PLC配置灵活，可通过增减模块来组成不同规模的系统，安装维修方便，但价格较贵，大中型PLC一般采用模块式结构。模块式：造型线型板加热控制用PLC（C200H）一、PLC简介—PLC的分类第5页/共76页2、按控制规模分类I/O点数（输入/输出的端子数量）是衡量PLC控制规模的重要参数，根据I/O点数可将PLC分为小型、中型和大型三类。3、按功能分类根据PLC的功能强弱不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。分类I/O点数存储大小常见型号小型小于256点4K字以下CPM1A、CPM2A、CP1H、CP1L(都是整体式)中型256~20482~8K字C200H、CJ1M大型大于2048点8~16K字CV、CS1一、PLC简介—PLC的分类第6页/共76页可靠性高，抗干扰能力强大多数PLC的平均无故障运行时间可达几十万小时。通用性强，控制程序可变，使用方便程序可以随着工艺流程的改变而改变，无需大量改变PLC的硬件设备。功能强，适应范围广泛不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有AI/AO、通信、自检、记录显示等功能，可控制一个生产过程。编程简单，易学易用大多数PLC采用梯形图编程方式，梯形图语言的元件符号和表达方式与继电器控制电路非常接近，易于接受和掌握。系统设计、调试和维修方便PLC用软件来取代继电器控制系统中的大量电气元件，使控制柜的安装接线大量减少。另外，PLC的用户程序可以通过计算机软件进行仿真调试，减少了现场调试的工作量。一、PLC简介—PLC的特点第7页/共76页一、PLC简介—欧姆龙PLC第8页/共76页分类型号铸造车间小型CPM2A取芯机械手、砂处理负三米皮带、煤粉传送中型C200H-CPU42680缸体滚道、机械手、型板加热、缸体普链、推杆悬链CJ1M-CPU22下芯机大型CS1H-CPU67HGF总程序控制一、PLC简介—铸造车间常用PLC铸造车间常用PLC第9页/共76页输出设备输入设备I/O扩展单元

特殊功能单元主机输出单元输入单元

电源外设接口I/O扩展口存储器

系统程序存储器CPU

用户程序存储器盒式磁带机打印机EPROM写入器

上位计算机

PLC编程器可编程终端PT…整体式PLC的基本组成二、PLC组成及原理第10页/共76页

系统总线通信单元

控制系统现场过程CPU单元输出单元

编程器PLC或上位计算机……智能I/O单元输入单元模块式PLC的基本组成框图二、PLC组成及原理第11页/共76页输入并存储用户程序、显示输入内容和地址；检查、校验用户程序，发现错误即报警；执行用户程序、驱动外部输出设备动作；诊断故障、记忆故障信息并报警。CPU又称中央处理器，它是PLC的控制中心，它通过总线与存储器和各种连接口连接。存储器的功能是存储程序和数据，PLC通常配有ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器），ROM用来存储系统程序，RAM用来存储用户程序和程序运行时产生的数据。断电后RAM中的程序会丢失，所以RAM专门配有后备电池供电。存储器：CPU：二、PLC组成及原理第12页/共76页以CP1H为例介绍欧姆龙PLCPLC的硬件组成：二、PLC组成及原理第13页/共76页在CP1HPLC模块的左上角，内装有PLC内部数据保持所需的电池，这是一次性使用的电池，通常情况下可以使用5年。电源端子用来连接外部提供给PLC的工作电源；它的输入电压范围宽，抗干扰性能好。1、电池盒二、PLC组成及原理第14页/共76页在PLC的上部为输入端子连接排，左侧是PLC的输入电源接点。挨着的是输入信号的端子。

2、输入端子台用AC220V电源给PLC供电，L1、L2端用于连接AC100~240V的电源，输入端子台的输入端子为0CH、1CH两个通道，每个通道12个端子，编号分别为0.00~0.11和1.00~1.11。二、PLC组成及原理第15页/共76页分类信号源说明输入接口数字量输入外部的触点是通还是断，(0,1)。传感器、继电器、开关等。又称作开关量输入接口。模拟量输入传感器信号，如热电偶、压力传感器等，一般是0-5V、0-10V、0-20mA、4-20mA等弱电信号。PLC内部电路只能处理数字量，所以要将模拟量转换成数字量信号。输入接口：二、PLC组成及原理数字量输入和模拟量输入对比第16页/共76页开关量输入电路COM+5VLEDSR3R1AR2C→→T

内部电路滤波→→→→光电耦合外部开关输入点的状态显示输入点I公共端二、PLC组成及原理第17页/共76页开关量输入一般采用DC24V，开关量输入电路要求外部输入信号的元件为按钮开关、行程开关、舌簧开关、传感器、继电器触点、接触器触点等。当外部输入元件与电源正极导通，电流通过R1，光电耦合器内部LED、VD1（接口指示）到COM端形成回路，光电耦合器内部接收管接受外部元件导通的信号，传输到内部处理。二、PLC组成及原理第18页/共76页三线式PNP型传感器的接线，其输出为高电平。日式的PLC习惯是NPN型的信号连接。NPN型传感器要求公共端接24VDC+极；PNP型传感器则正好相反，要求公共端接24VDC－极。

二、PLC组成及原理第19页/共76页三线式NPN型传感器的接线，其输出为低电平。二、PLC组成及原理第20页/共76页用于连接输出设备，下图输出端子为100CH、101CH两个通道，每个通道有8个输出端子，编号分别为100.00~100.07和101.00~101.07。OMRONPLC整体型一体机的数字量IO点一般是以6：4的比例来分配输入和输出信号点的，比如20个IO点的PLC模块可以接12个点的输入信号，还可以接8个点的输出信号。3、输出端子台二、PLC组成及原理第21页/共76页输出接口：分类输出信号输出接口数字量输出采用继电器作为输出开关器件，线圈带电，继电器常开触点闭合。模拟量输出模拟量输出要通过D/A转换电路，将数字量转换成模拟信号输出。二、PLC组成及原理数字量输出和模拟量输出对比第22页/共76页可以驱动直流负载，也可以驱动交流负载，允许通过的电流大，但是响应时间长，通断频率低。COMLEDJ～R内部电路→→负载输出点的状态显示继电器KA

常开触点公共端输出点接触器的线圈，电磁阀，指示灯等。

采用继电器作为输出开关器件，当PLC内部电路产生电流流经继电器线圈KA时，继电器常开触点闭合，负载有电流通过。继电器输出电路：二、PLC组成及原理第23页/共76页3、USB端口：用来与计算机进行通信连接。4、模拟电位器：调节该电位器，可以使PLC的A642单元中的数据在0~255内变化。5、外部模拟量设定输入端：在该端输入0~10V电压，可使PLC的A643单元中的数据在0~255范围变化。6、DIP拨动开关：进行CPU相关功能的选择设置。二、PLC组成及原理第24页/共76页电源POWER：绿色工作RUN：绿色故障报错ERR/ALM：红色输出禁止INH：黄色存贮器数据操作BKUP：黄色USB端口通信中PRPHL：黄色下面的两位7段码可显示CPU单元的异常信息，或者模拟器操作的当前值，甚至还可以显示用程序编写相关的代码。如果故障报错ERR/ALM灯点亮，则2位的7段码中可以读到错误讯息。7、CPU工作状态指示灯：二、PLC组成及原理第25页/共76页8、存贮器盒它也是用来备份用户程序和PLC内部存贮器里的数据，可以COPY到另外的PLC中，或者作备份。在实际应用中作为可选件，供用户选择或者不选择使用。

二、PLC组成及原理第26页/共76页如果使用的是稍早产的PLC，一般是通过RS232串口用专用电缆，通过计算机进行程序设计，监测以及调试等等。PLC模块的中部有两个可选择的槽位，用来放置可选的串行通信板，增加CPU的串口通讯功能。

9、RS-232端口和RS-422A/485端口RS-232端口RS-422A/485端口二、PLC组成及原理第27页/共76页10、内置模拟量输入及输出端子台外界的模拟量信号由模拟量输入端子送入，经A/D转换模块转换成数字量送入PLC内部电路处理；PLC内部的数字量经过D/A转换模块转换成模拟量信号，从模拟量输出端子输出；带有模拟量输入切换开关，用来设置输入端子的输入形式（电压或电流输入）。4路模拟量输入2路模拟量输出二、PLC组成及原理第28页/共76页11、扩展模块连接端口用来增加扩展输入输出模块，整体机型的PLC主机和扩展模块都有扩展连接端口，通过连接电缆连接，以便扩充输入输出的信号点，或者增加特殊功能的专用模块。这就是CP1H的扩展连接，最多可连接7个扩展单元，可以扩展IO点到320个。通过扁平线缆将这些模块与PLC联系在一起，我们可以把扩展模块当作PLC本身的IO点使用。

特殊模块：高速计数器单元，模拟量输入输出单元，总线单元，网络单元，等等。这些模块不同于数字量的IO输入输出单元，它本身是一个独立的系统，有自己的CPU，存储器，和与外界相连的端口；对于组合式PLC，智能单元通过总线，在CPU单元协调管理下独立进行工作；对于整体式PLC，则通过扩展接口与主机联接。

二、PLC组成及原理第29页/共76页二、PLC组成及原理PLC的工作过程第30页/共76页读读读写写

执行用户程序I/O刷新I/O刷新PLC执行用户程序的过程：01001100.000.000.01100.00输入端子输入电路用户输入设备输入映像寄存器输出电路输出端子元件映像寄存器输出锁存器用户输出设备二、PLC组成及原理第31页/共76页首先了解一下继电器控制回路的常用电气元件。交流接触器工作原理：当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，产生的磁场使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心，使主触点闭合，电路接通。主触点一般是常开接点，而辅助接点一般有两对，常开触点和常闭触点线圈铁芯衔铁1、接触器弹簧三、PLC控制与继电器控制的比较第32页/共76页接触器与继电器的区别：2、继电器使用位置说明接触器主回路连接设备的电源供电用继电器二次回路（控制回路）没有主触点，做控制和扩展点用三、PLC控制与继电器控制的比较第33页/共76页同样是有一组常开触点和一组常闭触点，一般用在继电器控制回路中。3、限位开关接触式限位开关三、PLC控制与继电器控制的比较第34页/共76页4、时间继电器上图为时间继电器接线图欧姆龙H3CR系列时间继电器三、PLC控制与继电器控制的比较第35页/共76页断路器、空气开关三、PLC控制与继电器控制的比较第36页/共76页继电器控制回路1、电机起保停控制电路三、PLC控制与继电器控制的比较第37页/共76页继电器控制和PLC控制符号对照

物理继电器PLC继电器常开常闭

触点线圈PLC控制将如何表示呢？先了解下梯形图符号：三、PLC控制与继电器控制的比较第38页/共76页0.00100.00PLC控制0.01100.00SB2KM继电器控制SB1KM线圈线圈常开触点常开触点常闭触点常闭触点KH0.02两种控制的梯形图比较：三、PLC控制与继电器控制的比较第39页/共76页物理继电器PLC继电器连接方式需硬接线连接用程序软连接触点个数有限无限控制功能改变继电器的接线改变PLC的用户程序改变在使用上PLC继电器更为便捷。两种控制中继电器的区别：三、PLC控制与继电器控制的比较第40页/共76页KMQFUKH

M3~SB1SB2KHKM

继电器控制接线PLC控制外部接线输入设备PLC~SB1SB2KHKM输出设备

欲改变控制功能：主回路都相同接线对比继电器控制要改变控制电路的实际接线PLC控制外部接线不变，改变用户程序输出设备KM三、PLC控制与继电器控制的比较第41页/共76页PLC控制的动作过程

等效电路图：SB1SB2ST公共端公共端输入部分输出端子输入端子用户程序输出部分主电路KMFUKHM3~Q~KM100.00PLCCOM0.000.000.010.02≈0.00100.000.010.02100.00COM0.010.02PLC~SB1SB2KMST0.000.010.02100.00COMCOM三、PLC控制与继电器控制的比较第42页/共76页~KM线圈通电SB1闭合0.00闭合接点闭合KMFUKHM3~QKM通电KM通电触点闭合电动机转触点闭合PLCCOM0.000.000.010.02≈0.00100.000.010.02100.00COM100.000.010.02SB2STPLC~SB1SB2KMST0.000.010.02100.00COMCOM三、PLC控制与继电器控制的比较第43页/共76页~KM线圈断电0.01断开接点断开KMFUKH

M3~QKM通电KM断电触点断开电动停转触点断开PLCCOM0.000.000.010.02≈0.00100.000.010.02100.00COM100.000.010.02SB2STPLC~SB1SB2KMST0.000.010.02100.00COMCOMSB2闭合三、PLC控制与继电器控制的比较第44页/共76页低液位高液位水位到达高限位时，水泵启动，向外抽水；水位达到低限位，电机停转。电路由选择开关SW控制手动启动和自动启动，接触器KM是电机电源输送的执行器件；KM得电时，电机供电回路接通。当选着手动启动时，直接用启动按钮SB2和停止按钮SB1控制电机运行的；那么自动时，根据限位（在这里是HL高液位启动电机，LL低液位停止电机）延时后对电机控制操作。2、自动排水继电器控制回路三、PLC控制与继电器控制的比较第45页/共76页对于这样一个简单的电气控制回路，如果再增加一台泵或是更多的控制机构，电气回路会变复杂，同时占用电柜体积，经济投入也会更大；更重要的是，安装、调试、维修也会变得麻烦。而采用PLC控制，主回路接线不变，编写用户程序就可以了；特别是复杂的控制逻辑，继电器控制实现是很困难的。三、PLC控制与继电器控制的比较第46页/共76页用PLC替代继电器控制

同电气控制回路一样，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器、电磁线圈、接触器、继电器、控制阀等等。这在PLC中通常称为I/O点，它是用端子的形式与工业现场的器件或设备进行连接的，PLC在使用时只需将现场的各种设备与相应的I/O端相连接，即可投入运行。输入元件SW，SB1，SB2；FR，HL，LL输出元件接触器KM控制逻辑电路由接触器的辅助触点KM，热继电器触点FR，以及时间继电器KT，中间继电器KA连成了控制逻辑电路三、PLC控制与继电器控制的比较第47页/共76页当把这些输入元件以及执行元件用电气方式连接到PLC里，并向PLC提供控制电源，再通过编程软件编制出相关的控制逻辑，PLC同样可以实现上述的控制功能。下图是用欧姆龙编程软件编写的梯形图，梯形图编程语言适合对继电器线路熟悉的人员使用。三、PLC控制与继电器控制的比较第48页/共76页四、PLC编程及软件使用要让PLC实现控制功能，须编写控制程序，并将程序写入PLC。编程方式有手持编程器和计算机编程软件，在此我们将以CX—Programmer编程软件为例进行讲解。软件的主窗口介绍：

第49页/共76页在使用CX—Programmer软件编程时，需先建立一个工程文件，程序及相关内容都包含在该文件中。新建工程的操作步骤如下：单击工具栏上的新建按钮，出现下图所示对话框。四、PLC编程及软件使用第50页/共76页当程序编写完成以后，需要对梯形图进行“编译”，单击工具栏上“编译”按钮即可，编译完成后在输出窗口会显示编译信息，如果程序有错误，输出窗口将会出现提示，双击错误提示，光标会自动移动到程序出错位置。编译

传送

连接PLC到计算机——用通信电缆连接；进入在线工作方式——点击工具栏上“在线工作”按钮；四、PLC编程及软件使用第51页/共76页下载程序——将计算机中编写的程序传送至PLC的过程；在下载程序时应保持在线工作方式，可执行菜单命令“PLC→传送→到PLC”。上载程序——将PLC中的程序传送至计算机的过程。上载程序时也应保持在线工作方式，可执行菜单命令PLC→传送→从PLC”。在线监视

如果想了解程序在PLC的运行效果，可使用在线监视功能。执行菜单命令“PLC→操作模式→运行”；执行菜单命令“PLC→监视→监视”。进入在线监视状态后，程序中的一些元件和连线上出现绿色标记，代表这些元件和连线在运行时是导通的。四、PLC编程及软件使用第52页/共76页输入指令

一、常开触点相当于继电器电路中的常开按钮二、常闭触点相当于继电器电路中的常闭按钮首先了解下欧姆龙常用指令：四、PLC编程及软件使用第53页/共76页输出指令

一、线圈相当于继电器电路中的接触器二、锁存指令KEEPKEEPR置位端复位端R:继电器

置位端接通时，R接通并保持

复位端接通时，R被复位断开四、PLC编程及软件使用第54页/共76页如图A，当输入继电器0.00接通时，输出继电器100.00接通并自锁；当常闭触点0.01断开时，输出继电器才断开。0.00100.000.01100.00图A四、PLC编程及软件使用第55页/共76页如图B，当置位输入逻辑0.00接通时，输出继电器100.00接通并锁存，直到复位输入逻辑0.01接通时，输出继电器100.00才断开。0.000.01图BKEEP100.00四、PLC编程及软件使用第56页/共76页可见图A的程序与图B的程序在控制功能上完全一样。为了能清楚地表示出各继电器的先后动作关系，常用波形图来表示。其波形图如下。0.000.01100.00波形图断开接通图中高电平表示接通，低电平表示断开。由波形图可见，0.00接通，100.00立刻接通并保持，直到0.01接通时，100.00才断开。四、PLC编程及软件使用第57页/共76页微分指令分为上升沿微分指令DIFU和下降沿微分指令DIFD两种。

DIFU的功能：当逻辑条件从断到通时，产生一个扫描周期的脉冲。

DIFD的功能：当逻辑条件从通到断时，产生一个扫描周期的脉冲。0.010160001601微分指令波形图断开接通0.01DIFU01600DIFD01601微分指令梯形图四、PLC编程及软件使用第58页/共76页PLC有两种定时器：一是普通定时器TIM，即接通延时定时器，时基（定时时间的最小间隔）是0.1秒，最大定时时间为999.9秒。二是高速定时器TIMH，即接通延时定时器，时基是0.01秒，最大定时时间为99.9秒。这两种定时器的用法是一样的。

定时时间=设定值×时基，设定值用4位十进制数表示。四、PLC编程及软件使用0.01T0TIM000#100100.0010S＜10S第59页/共76页计数器指令有两种：单向计数器CNT和可逆计数器CNTR。单向计数器是计数输入端CP每接通1次（从OFF到ON）,计数值减1，当计数减到0时计数器的触点动作。当计数器的复位端R接通时，计数器被复位，其常开触点断开，常闭触点闭合，且计数值恢复到设定值。0.01C1CNT001#30.020.010.02100.01100.01001233四、PLC编程及软件使用第60页/共76页一、数据传送指令MOV传送指令是将源通道数据或常数传送到目的通道，传送后源通道的数据不变，源通道：执行指令时数据的来源通道。源通道可用输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器、保持继电器、数据存储器、常数、定时器和计数器等；目的通道：执行指令后放存结果的通道。目的通道可用输出继电器、内部辅助继电器、保持继电器、数据存储器等。0.01MOV001HR050.01001HR05@MOV当逻辑条件0.01接通时，每扫描一次，指令即被执行一次。若希望只执行一次，可用微分型指令。微分型四、PLC编程及软件使用第61页/共76页二、比较指令CMP比较指令用于比较两个通道中的数据大小，两个比较数均为4位十六进制数，范围0~FFFF,既可表示成立即数形式（比较数前加“#”）,也可放在通道中（比较数前无“#”即表示通道号）。0.01CMP#0020D0005四、PLC编程及软件使用第62页/共76页梯形图的编程规则

1.梯形图的每个梯级都是从左母线开始，以继电器线圈或功能指令结束。0.010.02100.030.040.010.020.04100.03正确0.010.02100.030.04错误四、PLC编程及软件使用第63页/共76页

2.两个或两个以上的继电器线圈不能串联使用，但可以并联使用0.010.02100.03100.040.010.02100.03100.04错误正确四、PLC编程及软件使用第64页/共76页

3.同一个线圈不能重复使用0.010.02100.000.03100.000.010.020.03100.00错误正确四、PLC编程及软件使用第65页/共76页

4.注意梯级的先后顺序100.00100.010.00100.000.00100.00100.00100.01不合理合理四、PLC编程及软件使用第66页/共76页

5.继电器线圈必须通过触点与左母线相连100.00P_On100.00常通标志不合理合理四、PLC编程及软件使用第67页/共76页

6.输入继电器不能作内部辅助继电器用，所有的输出继电器都可用作内部辅助继电器，且触点使用次数是无限的。0.010.021.00W1.00错误0.010.02正确四、PLC编程及软件使用第68页/共76页五、PLC应用系统开发举例明确系统的控制要求确定输入/输出设备，并为其分配合适的I/O端口绘制系统控制线路图编写PLC控制程序程序调试安装控制系统线路，并进行现场调试系统投入运行PLC应用系统开发流程：

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