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1、任务1 认识PLC,任务2 CP1H 系列PLC硬件组成及接线,任务3 CX-Programmer编程软件的安装与使用,任务1 认识PLC,知识目标,1了解PLC产生的背景、定义、发展过程及其应用。 2掌握PLC的基本结构与类型、特点、分类及技术指标。,1能识别各厂家的PLC。 2能通过查阅资料，了解各厂家PLC的主要性能指标。,能力目标,工作任务,可编程控制器（Programmable Controller）简称PLC。它以微处理器为基础，是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。PLC具有体积小，功能强，程序设计简单、灵活通用等一系列优点，而且具有高可靠
2、性和较强的适应恶劣工业环境的能力，是实现工业生产自动化的支柱产品之一。因此，作为一名电气工程技术人员，必须掌握PLC及其控制系统的基本原理与应用技术，以适应当前电气控制技术的发展需要。,本任务的要求是初步认识PLC并达到以下目标: （1）直观了解PLC在工业自动化生产及生活中的应用。 （2）直观认识PLC，包括PLC的实物外形、品牌、种类、主要技术指标及特。 （3）比较PLC与继电器控制方式，直观认识PLC的控制形式。,相关知识,一、可编程控制器的产生和发展,可编程控制器问世以前，工业控制领域中是继电接触器控制占主导地位，这种控制结构的装置体积大、耗电多、可靠性差、使用寿命短、运行速度慢，特别
3、是对生产工艺多变的系统适应性差，一旦生产任务或工艺变化，就必须重新设计，并改变硬件结构，造成人力、物力及财力的严重浪费。,1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为适应汽车型号的不断翻新，想寻找一种办法，在汽车改型时以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统、降低成本、缩短时间，设想把计算机的完备功能、灵活性与通用性等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，做成一种能适应工业环境的通用控制装置。,1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，获得成功。从第一台PLC诞生，经过40多年的发展，现已发
4、展到第四代。,各代PLC的特点与应用,二、可编程控制器的定义,可编程控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。,它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。,三、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，易于掌握。 3组合灵活，使用方便。 4功能强，通用性好。 5开发周期短，成功率高。 6体积小，质量轻，功耗低。,四、可编程控制器的分类,1按结构
5、形式分类,（1）整体式PLC又称为单元式或箱体式PLC。 （2）模块式PLC又称积木式PLC。,2按I/O点数和存储容量分类,（1）小型PLC，I/O点数在256点以下。 （2）中型PLC，I/O点数在2562048点之间。 （3）大型PLC，I/O点数在2048点以上。,3按功能划分,（1）低档机。主要用于逻辑控制、顺序控制的单机控制系统。 （2）中档机。有较强的模拟量处理、数值运算及联网通信等功能。 （3）高档机。有带符号算术运算以及其他特殊功能运算。,五、可编程控制器的硬件组成,PLC硬件系统结构图,1中央处理单元（CPU）,（1）CPU的作用 1）接收并存储用户程序、数据等信息。 2）
6、自诊断电源、存储器、I/O以及用户程序中存在的语法错误。 3）PLC投入运行后，执行用户程序。 （2）CPU的类型 1）单片机芯片，用于小型PLC。 2）通用微处理器芯片，用于中型PLC。 3）双极型位片式微处理器芯片，用于中大型PLC。 4）专用微处理芯片。,2存储器,（1）系统程序存储器 用于存放系统程序，其内容由制造商开发并固化在EPROM中，用户不能直接存取。系统程序存储器包括系统监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断程序等，与硬件共同作用决定该型PLC具备何种功能。 （2）应用软件存储器 又称为系统RAM存储区，它由三部分组成，包括I/O映像区（开关量I/O、模拟量I
7、/O）、各类编程软器件存储区以及用户程序与数据存储区（PLC技术指标中的存储量通常就是指该区域容量）。用于PLC运行中的各类信息的存取操作。,3输入、输出单元（I/O通道）,PLC在程序执行过程中要调用I/O映像区中各种输入的开关量或数字量信号，当程序全部执行完毕又要将I/O映像寄存器中各输出状态或数据传送到相应的输出装置，I/O映像寄存器所有信息的进出都要通过I/O通道。,4电源单元,PLC一般是由交流直接供电。因此，PLC内部一般都配置有一个高质量的开关电源(DC12V或DC24V)，除供内部电路工作外还可提供一定容量给外部传感器等输入装置使用。 当外部I/O模块或输入设备较多超出PLC内
8、部直流电源容量时,控制系统要求外配直流电源。,六、可编程控制器扩展系统的组成,1I/O扩展模块和扩展单元,2I/O特殊功能模块,用于增加I/O点数。模块或单元内包含输入接口电路、输出接口电路或兼具输入、输出接口电路。,该模块包括高密度I/O单元、模拟I/O单元温度传感单元、凸轮控制单元、PID单元、位置控制单元、高速技术单元和语音单元等。,3通信接口,4编程器及其他外围设备,一般PLC的CPU模块上至少有一个RS232通信口或是RS485通信口。,通过外设I/O接口可与编程器、打印机、图形监视器等外围设备相连。,七、可编程控制器的工作原理,PLC采用循环扫描的工作方式，工作过程分为输入刷新（读
9、输入）、用户程序执行、输出刷新（写输出）三个阶段（见下图）。整个过程进行一次所需要的时间称为扫描周期。,PLC三个阶段的工作过程,1输入刷新阶段,2用户程序执行阶段,3输出刷新阶段,PLC在输入刷新阶段，以扫描方式依次地读入所有输入信号的通/断状态，并将它们存入输入映像区。,PLC在程序执行阶段，按照先后次序逐条执行用户程序指令，根据用户程序进行逻辑运算，不断得到运算结果，并存入输出映像区，直到用户程序全部被执行完。,当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段，在此期间PLC根据输出映像区中的对应状态刷新所有的输出锁存电路，再经隔离驱动到输出端子，向外界输出控制信号，控制指示灯、电磁阀、接
10、触器等，这才是PLC 的实际输出。,八、可编程控制器的基本性能指标,1输入/输出（I/O）点数,I/O点数是指开关量输入/输出点数之和，对于整体式PLC，开关量输入点数通常是总点数的60%，开关量输出点数是总点数的40%。,2存储器容量,厂家在资料中给出的是用户程序存储器容量和数据存储器容量。用户程序存储器容量的大小决定了PLC可以容纳用户程序的长短和控制系统的水平，通常以字为单位，每个字由16位二进制数组成。 存储器容量，也可以采用以下公式估算出内部存储器的容量： 式中，M为内存字数；Km为每个节点所占内存字数；DI为数字（开关量）输入点数；DO为数字（开关量）输出点数；AI为模拟量输入通道
11、（路）数。,3扫描周期,扫描周期短（或者说扫描速度快）表示PLC系统运行速度快，允许扩大控制规模和提高控制系统的水平。通常用执行1K步程序所用的时间来表示扫描速度快慢。,4编程指令的种类和条数,编程指令的种类和条数是衡量PLC软件功能强弱的主要指标，指令种类和条数越多，软件功能也就越强，能适应更复杂的控制系统。 一般PLC的几种典型指令如下： （1）顺序输入指令、顺序输出指令、逻辑指令及程序控制指令。 （2）数据处理指令。 （3）数据运算指令。 （4）特殊指令。,5特殊I/O单元（高功能模块或智能模块）,6远程I/O单元（终端）和网络系统,特殊I/O单元大多具有自己的CPU、存储器和专用集成电
12、路（ASIC），在主机（CPU单元）的协调管理下，能够与主机并行工作而不受主机扫描周期的影响，从而使PLC能够完成复杂的高精度控制任务。 可见，特殊I/O单元种类的多少及功能的强弱是衡量PLC产品水平的重要指标。,所谓远程I/O单元，就是具有通信接口的I/O单元和特殊单元，这些单元通常称为终端，,任务实施,一、参观学校PLC实训室,参观学校PLC实训室，指出实训设备中PLC各部分的结构组成；认识手持编程器、通信电缆等；记录PLC的品牌及种类，并查阅相关资料，了解PLC的主要技术指标及特点（见下表）。,参观PLC实训室记录表,二、参观工业自动化企业,参观工业自动化生产程度较高的企业，了解电气自动
13、化在企业应用的现状及发展趋势，观察自动化设备的运行情况，听企业工程师讲解PLC在控制系统中所起的作用和地位（见下表）。,参观工业自动化企业记录表,三、比较继电器与PLC控制系统的特点,通过上网检索、到图书馆查阅资料等形式，比较继电器控制与PLC控制系统的性能区别（见表4）。,表4 PLC与继电接触器控制系统的比较,1欧洲的PLC产品,德国西门子（SIEMENS）公司、AEG公司和法国的TE公司是欧洲著名的PLC制造商。 西门子公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-300、S7-400、工业网络、HMI人机界面、工业软件等，目前常用的西门子S7系列。,知识拓展,德国西门子S7系列PL
14、C,2美国的PLC产品,美国有100多家PLC生产厂商，著名的有A-B（AlienBradley）公司、通用电气（GE）公司、莫迪康公司（施奈德）、西屋公司等。 其中，A-B公司是美国最大的PLC生产商，它的PLC5系列非常有名。其下有PLC5/10、PLC5/11、PLC5/250等多种型号。,美国A-B公司生产的PLC产品,3日本的PLC产品,日本的PLC产品在小型机领域颇具盛名，如欧姆龙、三菱、松下、富士、日立等，在世界小型机市场上，日本产品约占70%的份额。,欧姆龙C200系列,三菱FX3U系列PLC,知识目标,1掌握CP1H系列PLC的硬件组成及结构。 2掌握CP1H系列PLC内部软
15、元件类型及功能。 3掌握PLC的选型原则。,能力目标,1能识别CPIH PLC外部接线端子的名称及其含义。 2能完成PLC硬件电路的接线。,任务2 CP1H系列PLC硬件组成及接线,工作任务,如下图所示为启/停按钮控制1只灯的电路。电路控制过程为：按下启动按钮SB1，接触器KM线圈得电并自锁，时间继电器KT线圈同时得电延时，经过延时时间后，信号灯HL点亮；按下停止按钮SB2，接触器KM线圈、时间继电器KT线圈同时失电，且信号灯HL同时熄灭。,本任务要求根据CP1H PLC的输入/输出端子图，绘制PLC外部接线图，完成右图所示的电路功能，并完成PLC控制系统的外部接线。 返回38页 返回72页,
16、启/停按钮控制1只灯的电路图,任务分析,要完成本任务，首先要确定PLC的外部元件（即输入、输出元件），然后进行PLC机型的选择并进行I/O地址的分配。根据I/O地址分配情况，绘制PLC硬件接线图，进行电路安装和检测，最后把事先给定的梯形图下载到PLC中，并运行和调试系统，直到系统成功运行。,任务分析,上图中的按钮、接触器、信号灯都是PLC的外部元件，其中，启动按钮SB1和停止按钮SB2是输入元件，接触器KM1的线圈和信号灯HL是输出元件。要完成输入、输出元件的安装，即PLC硬件接线，就必须要熟悉PLC硬件实物、PLC硬件外部特征（包括各接线端子的名称、含义及所处位置）以及PLC硬件接线工艺等，这是PLC控制电路安装的必备知识。,一、 CP1H PLC的基本结构,CP1H CPU单元包括X（基本型）、XA（带内置模拟输入输出端子）、Y（带脉冲输入输出专用端子）3种类型。,相关知识,CP1H PLC主机总体结构图,二、输入/输出单元规格,1数字量（开关量）输入单元 X/XA型CPU单元的输入继电器占用0CH的位0011，1CH的位0011，共计24点。因为0CH/1CH的高位
