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1、第一、二讲任务一 PLC基本知识与操作任务引入本任务通过PLC控制电动机点动运行的例子来学习PLC的基本知识和操作技能。根据点动控制要求编写的PLC控制程序如图2.2所示。图2.2（a）为程序梯形图，图2.2（b）为程序指令表，PLC程序指令表由程序步、指令助记符和软元件号（或参数）构成。图2.2 PLC点动控制程序程序梯形图中的左、右两条竖线分别称为左母线和右母线，常开触点X000（即X0，以下类同）与左母线连接，线圈Y0与右母线连接，X0和Y0构成一行程序。可以将左、右母线看成“电源线”，当常开触点X0闭合时，便有“电流”从左母线经过X0流向线圈Y0，称为线圈Y0通电；当常开触点X0分断时
2、，线圈Y0断电。分析系统控制功能时，必须将图2.1所示控制线路与图2.2所示程序相结合。当按下点动按钮SB时，PLC的输入继电器X0与输入公共端COM接通，称为输入继电器X0通电，程序梯形图中X0常开触点闭合，输出继电器Y0线圈通电。PLC内部硬件继电器Y0常开触头闭合，接通Y0端与输出公共端COM1，使接触器KM线圈通电（电压220V），主电路中KM常开触头闭合，电动机通电启动。当松开点动按钮SB时，输入继电器X0断电，程序梯形图中X0常开触点分断，输出继电器Y0线圈断电。PLC内部硬件继电器Y0常开触头分断，接触器KM线圈断电，主电路中KM常开触头分断，电动机断电停止。相关知识一、什么是P
3、LCPLC是可编程逻辑控制器（Programmable logic Controller）的简称，具有逻辑和运算控制等功能，由PLC组成的控制系统与继电器控制系统相比较，具有以下特点：（1）继电器控制系统采用接线逻辑，而PLC控制系统采用编程逻辑，可以在不改变硬件的情况下通过修改程序来改变控制功能。（2）继电器控制系统使用众多的中间继电器、时间继电器等，而PLC控制系统使用“软继电器”，硬件大大减少，安装工程量小，维护方便，可靠性高。PLC作为新型工业控制器，与普通计算机一样，主要由CPU、存储器、输入/输出端口和电源等部分组成。CPU是PLC的逻辑运算和控制指挥中心，在系统程序的控制下，协调
4、系统工作。存储器用来存储程序和数据，ROM存储器中固化着系统程序，RAM存储器中存放用户程序和工作数据，在PLC断电时由锂电池供电。输入/输出端口是PLC与外部设备交换控制信号的窗口。二、三菱FX系列PLC三菱FX2N-48MR产品的内部结构如图2.3所示。1. FX系列PLC基本单元的型号FX系列PLC的基本单元型号由字母和数字组成。2. 状态指示灯POWER：电源指示，当交流220V电源接通时灯亮。RUN：运行指示，PLC处于程序运行方式时灯亮。BATT.V：电池电压下降指示，电源电压过低或内部锂电池电压不足时灯亮。PROGE：由于忘记设置定时器、计数器的值，电路不良使程序存储器的内容有变
5、化时，该指示灯闪烁。CPUE：当PLC内部混入导电性异物，外部异常噪声传入而导致CPU失控时，或者当运算周期超时200ms时，该指示灯亮。IN LED：当外部输入电路接通时，对应的IN LED亮。OUT LED：当PLC内部输出继电器通电动作时，对应的OUT LED亮。3. 交流电源输入端子L、N、：分别接交流电源相线、零线和接地线。FX2N系列PLC的额定电压为AC 100V240V，电压允许范围为AC 85V264V。4. +24V输出电源端子+24： 24V直流电源正极。为外部传感器供电，FX-32以下型号可输出250mA电流，FX-48可输出460mA电流。COM：24V电源负极，也是
6、输入端口的公共端子。5. 输入接口电路三菱PLC的输入端用字母X表示，采用八进制（X0X7，X10X17），FX2N系列PLC最多可扩展184个输入端。输入接口电路用来接收外部开关量输入信号，其外部接线与内部电路如图2.6所示，按钮SB接在X0端和COM端之间。内部电路的主要器件是光电耦合器（简称光耦），光耦可以提高PLC的抗干扰能力和安全性能，进行高低电平（24V/5V）转换。输入接口电路的工作原理如下：当按钮SB未闭合时，光耦发光二极管不导通，光敏三极管截止，放大器输出高电平信号到内部数据处理电路，X0 LED指示灯灭；当按钮SB闭合时，光耦发光二极管导通，光敏三极管导通，放大器输出低电平
7、信号到内部数据处理电路，X0 LED指示灯亮。6. 输出接口电路三菱PLC的输出端用字母Y表示，采用八进制（Y0Y7，Y10Y17），FX2N系列PLC最多可扩展到184个输出端，输入/输出总点数在256以内。输出端的作用是控制外部负载，负载串接在外部电源、输出端Y和输出公共端（COM1，COM2）之间。输出接口电路有继电器、晶体管和晶闸管三种形式， （1）继电器输出。继电器输出可以接交直流负载，由于继电器开关速度低，只能满足低速控制需要，适用于对电动机的控制。继电器输出接口电路的工作原理如下：当内部电路输出为“1”时，继电器线圈通电，继电器的常开触头闭合，负载通电；当内部电路输出为“0”时，
8、继电器线圈断电，其触头分断，负载断电。（2）晶体管输出。晶体管输出只能接直流负载，开关速度高，适合高速控制或通断频繁的场合，如输出脉冲信号或控制数码显示等。晶体管输出接口电路的工作原理如下：当内部电路输出为“1”时，光耦发光二极管有电流通过发光，光电三极管饱和导通，负载通电；当内部电路输出为“0”时，光耦发光二极管没有电流通过不发光，光电三极管截止，负载断电。（3）晶闸管输出。晶闸管输出只能接交流负载，开关速度较高，适合高速控制的场合。晶闸管输出接口电路的工作原理同晶体管输出。7. 状态开关PLC有程序运行（RUN）和程序停止（STOP）两种工作状态，两种工作状态既可以通过状态开关转换，也可以
9、在编程时由编程软件转换。当把状态开关拨到RUN位置时，程序运行指示灯亮，PLC处于程序运行状态。当把状态开关拨到STOP位置时，程序运行指示灯灭，PLC处于程序停止状态，程序停止状态用于计算机与PLC相互传送程序。8. RS-422通信接口三菱PLC采用RS-422串行通信接口，可用于PLC与计算机或其他设备通信，以实现对PLC编程和控制。第三、四讲任务一 PLC基本知识与操作三、LD、LDI、OUT、END指令LD、LDI、OUT、END指令的助记符、逻辑功能等指令属性见表2.3。表2.3 LD、LDI、OUT、END指令助记符逻辑功能电路表示操作元件程序步LD取常开触点状态常开触点与左母线
10、连接X、Y、M、S、T、C1LDI取常闭触点状态常闭触点与左母线连接X、Y、M、S、T、C1OUT线圈输出驱动线圈输出Y、M、S、T、C不定END程序结束无1任务实施一、连接PLC点动控制线路PLC点动控制线路如图2.1所示，由主电路和控制电路组成，使用工具及器材见1. 断开电源，连接如图2.1所示PLC点动控制电路。点动按钮SB连接PLC输入端X0，接触器KM线圈连接输出端Y0。2. 按图2.8所示用SC-09编程电缆连接计算机串行口COM1和PLC通信口RS-422，并将计算机串行口和PLC编程软件的波特率均设置为9 600bps。接线注意事项：（1）要认真核对PLC的电源规格。不同厂家、
11、类型的PLC使用电源可能大不相同。FX2N系列PLC额定工作电压为交流100240V。交流电源必须接于专用端子上，如果接在其他端子上，就会烧坏PLC。（2）直流电源输出端24+，是为外部传感器供电，该端子不能与其他外部24V电源并接。（3）空端子“”上不能接线，以防损坏PLC。（4）接触器应选择线圈额定电压为交流220V或以下（对应继电器输出型的PLC）。（5）PLC不要与电动机公共接地。（6）在实习中，PLC和负载可共用220V电源；在实际生产设备中，为了抑制干扰，常用隔离变压器（380V/220V或220V/220V）为PLC单独供电。二、编写点动控制程序计算机配套相应的编程软件后，便可以
12、对不同类型或型号的PLC进行编程。编程软件可以使用梯形图或指令表编程，还可以对程序进行仿真测试或运行监控，存储和修改程序也非常方便。目前三菱PLC编程软件的较新版本为GX-Developer 8.86。1. 打开程序启动计算机，点击PLC编程软件GX-Developer 8.86的安装文件“setup.exe”，安装后单击桌面快捷图标“GX Developer”，进入编程软件初始界面.2. 创建新工程单击菜单栏“工程” “创建新工程”，出现如图2.10所示的对话框，按要求选择“PLC系列”、“PLC类型”和“程序类型”。例如，选择PLC系列为FXCPU，PLC类型为FX2N（C），程序类型默认
13、为梯形图逻辑。然后点击“设置工程名”，选择工程保存路径和工程名，点击“确定”。3. 梯形图程序编辑（1）点击标准工具栏的按钮或按F2功能键，进入写入模式。（2）点击梯形图符号工具栏的按钮或按F5功能键，出现如图2.12所示触点输入对话框，在对话框中输入X0后，点击确定按钮或按回车键。（3）点击梯形图符号工具栏的按钮或按F7功能键，出现如图2.13所示输出线圈对话框，在对话框中输入Y0后，点击确定按钮或按回车键。（4）梯形图输入完成界面如图2.14所示。（5）程序变换。此时编程界面为灰色，还必须进行变换。变换方法是点击菜单栏的“变换”，选择下拉菜单的“变换”即可，或者按F4功能键。4. 仿真测试
14、对于新设计的PLC程序，可以先进行仿真测试，测试结果符合控制要求后再写入PLC。点击菜单栏“工具”“梯形图逻辑测试启动”或者按梯形图符号工具栏的按钮，即可启动PLC仿真测试。程序写入完毕，“LADDER LOGIC TEST TOOL”对话框中的RUN为黄色，且光标为蓝色，表示程序已进入测试状态。点击鼠标右键，选择“软元件测试”，先在如图2.18所示的“软元件测试”对话框中填入待测试元件编号X0，然后点击“强制ON”按钮，则X0和Y0同时变成兰色，表明当X0状态为ON时，Y0状态也为ON；当X0状态为OFF时，Y0状态也为OFF，测试结果表明程序符合点动控制要求。5. 将点动程序写入PLC仿真
15、结束后，可把程序写入PLC。点击菜单栏“在线”“PLC写入”，选择程序+参数，并按执行按钮即可写入PLC，此时工作状态开关可在运行（RUN）状态，也可在停止（STOP）状态，按提示进行操作。6. 程序监控点击菜单栏“在线”“监视”“监视开始”，或按F3功能键进入程序监控状态，能从计算机屏幕上直观观察到软元件的工作状态，有助于分析和理解程序。三、操作步骤（1）按下按钮SB，输入继电器X0通电（X0 LED亮），输出继电器Y0通电（Y0 LED亮），交流接触器KM通电，电动机M通电运行。（2）松开按钮SB，输入继电器X0断电，（X0 LED熄灭），输出继电器Y0断电（Y0 LED熄灭），交流接触器KM断电，电动机M断电停止。知识扩展一、PLC的分类PLC按结构可分为整体式和模块式。整体式的PLC具有结构紧凑、体积小，价格低的优势，适合于常规电气控制。整体式的PLC也称为PLC的基本单元，在基本单元的基础上可以加装扩展模块以扩大使用范围。模块式的PLC是把CPU、输入接口、输出接口等做成独立的单元模块，具有配置灵活、组装方便的优势，适合于输入/输出点数差异较大的控制系统。PLC按输入/输出接口（I/O接口）点数的多少可分为微
