可编程序控制器-第1章

可编程控制器原理及应用何正为TELQ：249325513本章要点：1.了解PLC的概念。2.了解PLC控制与继电控制的区别和联系。3.掌握根据继电控制原理图绘制PLC梯形图。4.了解PLC的硬件结构、软件组成以及物理结构。5.掌握PLC的工作原理。6.了解PLC的几种编程语言(梯形图、指令语句表、顺序功能图(SFC)等)。7.掌握FX2NPLC的I/O电路接口的使用。第1章初识PLC1.1.1PLC的定义简单的说，PLC就是一部小型的工业控制电脑。1.1PLC是什么？1.1.2PLC和单片机控制的区别和联系1.1.2.1单片机的发展历程计算机系统输出设备算术处理单元CU控制单元CU输入设备存储器CPUMPU高性能、高速度、大容量。如Intel80186、80286…P2、P3、P4…酷睿。即发展成PC。低功耗、多功能。将存储器(ROM、EPROM、SRAM等)、输入输出接口(UART、IIC、FPGA等)全部集成在一块电路中而成为SOC。即发展成单片机：MCS51、MCS96、AVR、ARM、TMS320。1.1.2.2PLC与单片机的联系1)PLC的核心控制器采用单片机，是建立在单片机上的智能产品。1)不同厂家的PLC具有相同的工作原理，类似的功能和指标，具有一定互换性，质量可靠；单片机功能千差万别、质量参差不齐、学习和维护困难。2)单片机可以构成各种应用系统，从微型到大型，PLC是单片机应用系统的特例。1.1.2.3PLC与单片机的区别2)单片机属元件级、抗干扰差、成本低；PLC属设备级、抗干扰强、成本相对高1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.1PLC控制是继电控制技术和计算机技术发展的产物

PLC就是为了代替继电控制而产生的。随着客户需求的多样化，多品种小批量的生产模式越来越普遍，对于客户微小变化的需求，如果采用继电控制成本会比较高。比如一台设备的需求量是200台，采用继电控制来设计这样一批设备，成本会比较高。即使设备一样，仅仅控制过程有微小变化，开发这样的新品种仍然同样需要重新再设计一遍，跟新生产一台设备差别不大。于是PLC控制的想法就萌芽了：如何在不改变设备的情况下，对控制过程进行改变，实现新产品的开发。在集成电路和软件设计大发展的环境下，PLC诞生了。PLC用电路来模拟继电控制的动作，用程序来设计控制过程。1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.2从继电控制电气原理图到PLC梯形图1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.2从继电控制电气原理图到PLC梯形图1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.2从继电控制电气原理图到PLC梯形图1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.2从继电控制电气原理图到PLC梯形图PLC等效电路图1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.2从继电控制电气原理图到PLC梯形图1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.2从继电控制电气原理图到PLC梯形图电机正反转电气原理图1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.2从继电控制电气原理图到PLC梯形图PLC实现电机正反转的控制电路接线图1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.2从继电控制电气原理图到PLC梯形图等效电路图1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.2从继电控制电气原理图到PLC梯形图I/O连接图1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.3梯形图的组成1.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.4三菱PLC梯形图的绘制规则1)输出线圈与右母线必须直接相连，不能有任何触点2)输出线圈不能与左母线直接相连规则1规则21.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.4三菱PLC梯形图的绘制规则3)触点不允许出现在梯形图的竖线中4)不允许出现双线圈规则3规则41.1.3PLC和继电控制的区别和联系1.1.3.4三菱PLC梯形图的绘制规则5)推荐画法1.1.4PLC的硬件结构1.1.4.1PLC的硬件结构图FX系列PLC硬件结构图1.1.4PLC的硬件结构1.1.4.2PLC组成硬件的功能介绍1)CPU1.1.4PLC的硬件结构1.1.4.2PLC组成硬件的功能介绍2)存储器1.1.4PLC的硬件结构1.1.4.2PLC组成硬件的功能介绍3)I/O单元常用IO单元：开关量输入单元分为直流输入单元和交流输入单元；开关量输出单元分为晶体管输出单元、双向晶闸管输出单元和继电器输出单元。直流输入电路1.1.4PLC的硬件结构1.1.4.2PLC组成硬件的功能介绍3)I/O单元交流输入电路1.1.4PLC的硬件结构1.1.4.2PLC组成硬件的功能介绍3)I/O单元晶题管输出电路1.1.4PLC的硬件结构1.1.4.2PLC组成硬件的功能介绍3)I/O单元双向晶闸管输出电路1.1.4PLC的硬件结构1.1.4.2PLC组成硬件的功能介绍3)I/O单元继电器输出电路1.1.5PLC软件组成1.1.6PLC主要性能指标1.1.7PLC物理结构1)整体式PLC将CPU、I/O接口及电源都装在一个箱体内，结构紧凑、体积小、价格低。1.1.7PLC物理结构2)模块式PLC将CPU、I/O接口及电源均做成模块，根据需要组装在框架上。组合方便、维修简单、费用较高。1.1.7PLC物理结构3)混合式PLC由基本单元(整体式PLC)、扩展单元和功能模块组成。应用灵活、价格适宜。中、小型PLC普遍采用。1.2.1PLC的特点1.2PLC能做什么？1.2.2PLC的应用领域1.3.1PLC的循环扫描工作方式1.3PLC怎么做？(工作原理)1.3.2PLC的工作模式1.3PLC怎么做？(工作原理)1)stop模式1.3.2PLC的工作模式1.3PLC怎么做？(工作原理)2)run模式1、内部处理(公共服务)2、通信服务3、输入处理4、程序处理5、输出处理1.3.3

用户程序执行扫描过程1.3PLC怎么做？(工作原理)输入处理：将外部输入电路状态集中读入输入映像寄存器。程序处理：对用户程序(梯形图)按先左后右、先上后下逐步执行程序指令。病根据执行结果不断刷新映像寄存器。输出处理：将内部输出元件状态集中转存到输出锁存寄存器，并通过外部电路驱动实际负载。1.3.3

用户程序执行扫描过程1.3PLC怎么做？(工作原理)PLC工作时信息的传递过程1.3.4PLC的循环扫描的特点1.3PLC怎么做？(工作原理)1)循环扫描的特点

避免了继电控制系统触点竞争和时序失配问题，可靠性高、抗干扰能力强。但存在响应滞后，输出不及时的问题。2)输入输出滞后时间最长两个扫描周期。3)扫描周期在RUN工作模式下，执行一次从内部处理到输出处理五个阶段扫描操作所需的时间。扫描周期一般在100ms内，超过200ms的程序需要优化。PLC编程语言：指令语句表(最基本的编程语言)、梯形图、顺序功能图(SFC)、功能块图和结构文本语言1.4PLC的编程语言1.4.1

指令语句表1.4PLC的编程语言1.4.2

梯形图1.4PLC的编程语言1.4.3

顺序功能图1.5FX2NPLC介绍1.5.1

型号识别1.5FX2NPLC介绍1.5.2

扩展单元1.5FX2NPLC介绍1.5.3

特殊模块1.5FX2NPLC介绍1.5.4

基本性能指标1.5FX2NPLC介绍1.5.5

电源接线1.5FX2NPLC介绍1.5.5.1

电源接入示意图DC24V——对外输出24V直流电源三种用途：给输入端子X供电用、给扩展模块供电用、其他需要24V直流电源的地方。1.5FX2NPLC介绍1.5.5.2

通信口接线1.5FX2NPLC介绍1.5.5.3

扩展接口接线1.5FX2NPLC介绍1.5.6

输入输出元件1.5FX2NPLC介绍1.5.7

输入口编址例如：输入点数X27不够用，新增扩展输入单元的编址从X30开始，不能跳跃到X50。1.5FX2NPLC介绍1.5.8

无源信号输入输入模块接线一般采用汇点式(全部输入元件拥有一个公共端COM)。1.5FX2NPLC介绍1.5.8

有源信号输入NPN型传感开关接入1.5FX2NPLC介绍1.5.8

有源信号输入PNP型传感开关接入对FX2N，PNP型传感开关必须附带电源才能接入。1.5FX2NPLC介绍1.5.9

输出口编址输出模块的接线采用分组汇点式(每组输出元件拥有一个公共端)。原因：输出需求的多样化。COM1：Y0-Y3；COM2：Y4-Y7；COM3：Y10-Y13；COM4：Y14-Y17；COM5：Y20-Y27。1.5FX2NPLC介绍1.5.10

输出方式继电器输出PLC的可