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1、项目六 电动机正反转PLC控制系统,【学习目标】 1了解可编程控制器的产生过程、特点、应用领域及发展趋势. 2掌握PLC的基本结构、工作原理和常用的编程语言。 3掌握三菱FX2N系列的PLC的软元件和主要技术指标 4会操作三菱系列PLC的编程软件及仿真软件。 5会进行电动机正反转控制系统的PLC的硬件和软件设计。 6掌握自动往返、电动机的Y-、抢答器等等PLC控制系统的硬件和软件设计。 7 .掌握电动机基本环节PLC控制系统的安装调试技能。,项目六 电动机正反转PLC控制系统,一、项目导入,案例：电动机正反转控制系统,硬件设计,软件设计：梯形图,二、相关知识,（一）PLC基础知识 1可编程控制
2、器的产生 60年代末，美国汽车制造业竞争，各厂家生产汽车型号 不断更新加工线也改变重新配置控制系统，68年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM）设想： 计算机功能完善、灵活、通用 继电器简单、方便；且编程和输入简单化取代原继电器控制装置。 69年，美国数字设备公司（DEC），研制出第一台PLC，并在通用汽车公司（GM）生产线上装配试用成功很快发展。 9171年日本生产PLC 1973年德、英、法 我国1974年,2可编程控制器的特点,1）可靠性高、抗干扰能力强 2）编程简单，使用方便：梯形图 3）功能强、 速度快，精度高，有逻辑运算，定时，计数等功能， 4） 通用性好：许多PC制成模块式，
3、可灵活组合 5）V小，G轻，功能强，消耗底，环境适应性强，不需专门机房和空调 但：目前PLC价格还较高，高、中档PLC使用需具有一定计算机知识价廉应用是实现机,3可编程控制器的分类,（1）按PLC I/O点数分： （2）按PLC结构分： (3)按PLC功能：,4可编程控制器的应用和发展,1） PLC应用： 用于逻辑控制：顺序控制 最基本用途： 运动控制：机器人、电梯、机械手 闭环控制：工业自动化过程控制： 数据处理：加减乘除 通信联网： （2）发展： 速度、容量、组网 超小型和大型,（二）PLC的基本结构、编程语言、工作原理,1硬件组成 以微处理器为核心的结构：硬件和软件,（1）输入单元,作用
4、：是连接可编程控制器与其它外设之间的桥梁。对输入信号进行滤波、隔离、电平转换等，把输入信号安全、可靠地传送给CPU。 生产设备的控制信号通过输入模块传送给CPU。 常用的输入信号：按钮、位置开关、开关或电位器、传感器、变送器 原理 按SB发光二极管导通（LED灯亮）在发光激励下，光电二极管导通驱动内部电路通断 采用了滤波和光电隔离 RC滤波 一个输入单元一个输入继电器一个输入点,（1）输入单元,（2）输出单元。,开关量输出单元用于连接继电器、接触器、电磁阀线圈，是PLC的主要输出口，是连接PLC与控制设备的桥梁。CPU运算的结果通过输出单元模块输出。输出单元模块通过将CPU运算的结果进行隔离和
5、功率放大后来驱动外部执行元件。输出单元类型很多，但是它们的基本原理是相似的。PLC有3种输出方式：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。图5-8为PLC的3种输出电路图。,（2）输出单元。,三种输出方式： 继电器输出：a) 线圈与触头已完全分离，故不再需要隔离措施，用于开关速度要求不高且又需要大电流输出 2A负载能力，响应10ms 晶体管输出：b) 使用光电偶合器驱动开关晶体管要求快速开断或动作频繁，响应0.2ms。 晶闸管输出：,（2）输出单元,三种输出方式：,三种输出方式：,2软件系统,（1）软件分类：系统软件和应用软件 （2）应用软件常用的编程语言 梯形图、指令表、功能图以及高级语言 PL
6、C梯形图中是一种以图形符号及图形符号在图中相互关系表示控制关系的编程语言。由继电器控制电路演变过来。,指令表语言,与汇编语言类似 用一系列操作指令组成的语句表将控制流程描绘出来。 序号 操作码 操作数 0 LD XO 1 OR Y0 2 AN I X1 3 OUT Y0 4 END,3基本工作原理,PLC的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的，可以简单地描述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。但个人计算机与PLC的工作方式有所不同，计算机一般采用等待命令的工作方式 如常用的键盘扫描或I/O扫描方式，当键盘有健按下或I/O口有信号输 入时则中断转入相应的子程序。而PLC在确定
7、了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描的工作方式。系统工作任务理及应用程序执行都是循环扫描的工作方式。 PLC对用户程序的执行过程是： 通过CPU的周期性的循环扫描的作方式。,3基本工作原理,1、输入处理： 2、程序执行： 3、输出处理： 特点：集中采样，集中输出工作方式。串行工作方式。 优：从根本上提高了系统的抗干扰能力，系统可靠性增强 缺：一定程度降低了系统响应速度，既存在I/O滞后现象,（三）三菱FX2N系列PLC的编程器件,1三菱FX2N系列PLC的编程器件概述 可编程控制器用于工业控制，其实质是用程序表达控制过程中事物间的逻辑或控制关系。而就程序来说，这种关系必须
8、借助机内器件来表达，这就要求在可编程控制器内部设置具有各种各样功能的，能方便地代表控制过程中各种事物的元器件。这就是编程器件。 可编程控制器的编程器件从物理实质上来说是电子电路及存储器。具有不同使用目的的元件其电路有所不同。考虑工程技术人员的习惯，用继电器电路中类似名称命名。称为输入继电器、输出继电器、辅助（中间）继电器、定时器、计时器等。为了明确它们的物理属性，称它们为“软继电器”。从编程的角度出发，我们可以不管这些器件的物理实现，只注重它们的功能，像在继电器电路中一样使用它们,2三菱FX2N系列PLC编程器件简介,（1）输入继电器 X 作用：专门用来接受外部敏感元件或开关发来的信号，PLC
9、输入端相连。 等效电路： （X0X267）,(2)输出继电器 Y,1)作用： 将PLC的输出信号送给输出模快，再驱动外部负载，它有一对常开触点（硬触点）与PC的输出端子相连，有一定的负载能力。 2)编号 （Y0Y267）,2三菱FX2N系列PLC的编程器件,（3）辅助继电器 M 相当于中间继电器（中间状态的暂存作用，也称内部标志位） 通用辅助继电器（M0M499） 断电保持辅助继电器（M500M1023） 特殊辅助继电器（M8000M8255） PLC内有256个特殊辅助继电器，这些特殊辅助继电器各自具有特定的功能,2三菱FX2N系列PLC的编程器件,M8000为运行监视用，当PLC运行，M8
10、000接通。 M8002为初始化脉冲，在PLC运行瞬间，M8002发一单脉冲。 M8012为产生100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器。 M8013为产生1s时钟脉冲的特殊辅助继电器。,（4）定时器：,相当与时间继电器，用于延时控制，是对内部时钟累计时间 有16 bit的当前值寄存器以及一个状态位bit（T-bit） 1）常规定时器T0T245: 100ms定时器T0T199 ，共200点，每个设定值范围为（0.13276.7）s；10ms定时器T200T245，共46点，每个设定值范围为（0.01327.67）s,2）积算定时器T246T255: 100ms积算定时器T250T255共6点，每个
11、设定值范围为（0.13276.7）s；1ms积算定时器T246T249共4点，每个设定值范围为（0.00132.767）s,（4）定时器：,（5）计数器 C,FX2N系列PLC有内部计数器和高速计数器，内部计数器又分为16位递加和32位双向计数器。在此，我们只介绍16位递加内部信号计数器。 内部计数器是在执行扫描操作时对内部器件（如X、Y、M、S、T）的信号进行计数的计数器。其接通时间和断开时间应比PLC的扫描周期长。16位递加计数器，设定值为132767。其中C0C99 共100点是通用型，C100C199 共100点是断电保持型。,（5）计数器 C,如图是16位递加计数器，X11是计数输入
12、，X11每接通1次，计数器当前值加1，当计数器当前值为10，计数器C0输出触点接通。之后，即使输入X11再接通，计数器的当前值也保持不变。当复位输入X10接通时，执行RST指令，计数器当前值复位为0，输出触点复位。,(6)状态器S,状态器S是构成状态转移图的重要软器件，它与后述的步进顺控指令配合使用。常用的状态器有： （1）初始状态器S0S9共10点。 （2）回零状态器S10S19共10点。 （3）通用状态器S20S499共480点。 （4）保持状态器S500S899共400点。 （5）报警状态器S900S999共100点。,(7)数据寄存器D,数据寄存器是用于存储数值数据的软器件，其数值可通
13、过应用指令、数据存取单元(显示器)及编程装置读出与写入。这些寄存器都是16位(最高位为符号位，可处理数值范围为-32768+32768)，如将2个相邻数据寄存器组合，可存储32位(最高位为符号位，可处理数值范围为-2147483648+2147483648)的数值数据。数据寄存器有以下几类。 （1）通用数据寄存器(DOD199共200点) （2）断电保持数据寄存器(D200 D511共312点) （3）特殊数据寄存器(DS000D8255共256点),（四）三菱PLC主要技术指标,1三菱FX2N系列可编程控制器简介 日本三菱可编程控制器分为F、F1、F2、FX0、FX2、FX0N、FX0s、F
14、X2N 、FX2NC等几个系列，其中F系列是早期的产品，现已停产。FX2系列PLC是1991年推出的产品，是加强型的小型机，是整体式和模块式相结合的叠装式结构，有一个16位微处理器和一个专用逻辑处理器，其执行速度为0.48us/步，是目前运动速度最快的小型PLC之一。FX2N是三菱公司的近期产品，按叠装式配置，是日本高性能小型机中的代表作。三菱公司还生产A系列PLC，这是一种中大型模块式机种。,（1）型号命名方式,特殊品种类别：DDC电源；DC输入 A1AC电源，AC输入，2A/1点 输出方式：R继电器输出 S晶闸管输出 T晶体管输出 单元类型：M基本单元 E扩展单元,（2）FX2N系列PLC
15、的基本构成,FX系列PLC又分四个大类，即FX0、FX2、FX2c、FX2N系列，PLC是由基本单元、扩展单元及特殊功能单元构成的。基本单元包括CPU、存储器、I/O和电源是PLC的主要部分；扩展单元是扩展I/O点数的装置，内有电源；扩展模块用于增加I/O点数和改变I/O点数的比例，内部无电源，由基本单元和扩展单元供给。扩展单元和扩展模块内无CPU，必须与基本单元一起使用。特殊功能单元是一些特殊用途的装置。,2可编程控制器的主要性能指标,（1） 输入/输出点数,（2）应用程序的存储容量,（3）扫描速度,(五)可编程控制器的基本指令,1取指令及线圈驱动指令LD、LDI、OUT LD：（load）
16、取指令，用于动合触点与输入母线连接，即动合触点逻辑运算的起始。 LDI：（load inverse）取反指令，用于动断触点与输入母线连接。即动断触点逻辑运算的起始。 OUT：线圈驱动指令，也叫输出指令。,三菱FX2N系列PLC有基本指令27条，步进指令2条，功能指令298条。在此，首先介绍本课题中使用的21条基本指令。,0 LD X1 与母线相联 1 OUT Y1 驱动指令 2 LDI X2 与母线相联 3 OUT M10 驱动指令 4 OUT T2 驱动指令 SP K20 设定常数 7 LD T2 与母线相联 8 OUT Y2 9 END,2脉冲取指令LDP、LDF,LDP取脉冲上升沿:逻辑运算开始，与左
