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1、三菱PLC触摸屏和变频器应用技术,主编 曹菁,1)了解PLC的产生、特点、应用和发展状况等。 2)掌握PLC的基本结构和工作原理。 3)熟悉FX2N系列PLC的软元件，掌握主要软元件的功能和应用注意事项。 4)了解PLC的各种编程语言的特点。 5)掌握SWOPC-FXGP/WIN-C和GX Developer编程软件的基本操作，熟悉软件的主要功能。 1)能熟练操作SWOPC-FXGP/WIN-C和GX Developer编程软件，完成程序的编写、下载、监测等操作。 2)能根据控制系统输入信号与输出信号的要求，熟练完成PLC的外部接线操作。,一、项目任务 二、相关知识点 三、思考与练习 一、项目
2、任务 二、相关知识点 三、项目实施 四、知识进阶 五、思考与练习 一、项目任务 二、相关知识点 三、项目实施,四、思考与练习 一、项目任务 二、项目分析 三、相关知识点 四、项目实施 五、知识进阶 六、思考与练习,一、项目任务,1)了解PLC的产生、特点、应用和发展状况等基本知识。 2)掌握PLC的基本结构和工作原理。 3)了解FX2N系列PLC的软元件，掌握主要软元件的功能和应用注意事项。 4)了解PLC的各种编程语言的特点。,二、相关知识点,1.PLC的产生 2.PLC的特点 3.PLC的应用 4.PLC的分类 5.PLC的发展 6.PLC的基本结构 7.PLC的工作原理 8.PLC的编程
3、语言 9.PLC的技术指标 10.FX2N系列PLC的软元件 11.三菱FX系列PLC型号说明,1.PLC的产生,1)编程方便，可在现场修改程序。 2)维护方便，最好是插件式结构。 3)可靠性高于继电器控制柜。 4)体积小于继电器控制柜。 5)成本可与继电器控制柜竞争。 6)数据可以直接输入管理计算机。 7)可以直接用交流115V输入。 8)通用性强，系统扩展方便，更动最少。 9)用户存储器容量大于4KB。 10)输出为交流115V，负载电流要求在2A以上，可直接驱动电磁阀和交流接触器等。,2.PLC的特点,PLC自问世以来不断发展，因此，对它下一个确切的定义是困难的，1987年2月，国际电工
4、委员会（IEC）颁布的草案中将PLC定义为：“PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计，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、算术运算等操作的指令并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关外围设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”由此可见，PLC实质上是一种面向用户的工业控制专用计算机，它的主要特点是： 1）可靠性高，抗干扰能力强。 2）适应性好，具有柔性。 3）功能完善，接口多样。 4）易于操作，维护方便。 5）编程简单易学。 6）体积小、重量轻、功耗低。,3.PL
5、C的应用,(1)开关量逻辑控制 这是PLC最基本的应用，即用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。 (2)模拟量过程控制 除了数字量之外，PLC还能控制连续变化的模拟量，如温度、压力、速度、流量、液位、电压和电流等模拟量。 (3)运动控制 大多数PLC都有拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。 (4)现场数据采集处理 目前PLC都具有数据处理指令、数据传送指令、算术与逻辑运算指令和循环移位与移位指令，所以由PLC构成的监控系统，可以方便地对生产现场数据进行采集、分析和加工处理。,3.PLC的应用,(5)通信联网、多级控制 PLC与PLC之间、PLC与上位计算机之
6、间通信，要采用专用通信模块，并利用RS232C或RS422A接口，用双绞线、同轴电缆或光缆将它们连成网络。,(1)开关量逻辑控制,这是PLC最基本的应用，即用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。如机床电气控制、电动机控制、注塑机控制、电镀流水线、电梯控制等。总之，PLC既可用于单机控制，也可用于多机群和生产线的控制。,(2)模拟量过程控制,除了数字量之外，PLC还能控制连续变化的模拟量，如温度、压力、速度、流量、液位、电压和电流等模拟量。通过各种传感器将相应的模拟量转化为电信号，然后通过A/D模块将它们转换为数字量送到PLC的CPU处理，处理后的数字量再经过D/A转换为模拟
7、量进行输出控制，若使用专用的智能PID模块，可以实现对模拟量的闭环过程控制。,(3)运动控制,大多数PLC都有拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。,(4)现场数据采集处理,目前PLC都具有数据处理指令、数据传送指令、算术与逻辑运算指令和循环移位与移位指令，所以由PLC构成的监控系统，可以方便地对生产现场数据进行采集、分析和加工处理。数据处理通常用于如柔性制造系统、机器人和机械手的控制系统等大、中型控制系统中。,(5)通信联网、多级控制,PLC与PLC之间、PLC与上位计算机之间通信，要采用专用通信模块，
8、并利用RS232C或RS422A接口，用双绞线、同轴电缆或光缆将它们连成网络。由一台计算机与多台PLC组成分布式控制系统，进行“集中管理，分散控制”，建立工厂的自动化网络。PLC还可以连接CRT（阴极射线管）显示器或打印机，实现显示和打印,4.PLC的分类,(1)按结构形式分类 根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类，如图2-1所示。 (2)按功能分类 根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档3类。 (3)按I/O点数分类 根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型3类。,(1)按结构形式分类 根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块
9、式两类，如图2-1所示。,图2-1 整体式PLC和模块式PLC,(2)按功能分类 根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档3类。,根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档3类。 1）低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。 2）中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂
10、控制系统。 3）高档PLC除具有中档PLC的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。,(3)按I/O点数分类 根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型3类。,1）小型PLCI/O点数小于256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量在4KB以下。其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、
11、数据处理和传送、通信联网及各种应用指令。例如，美国通用电气（GE）公司的GEI型；美国德州仪器公司的TI100；日本三菱电气公司的FX系列；日本立石公司（欧姆龙）的C20、C40，日本东芝公司的EX20、EX40，德国西门子公司的S7200，中外合资无锡华光电子工业有限公司的SR20/21。 2）中型PLCI/O点数为2562048点；双CPU，用户存储器容量为416KB。这种类型PLC一般采用模块化结构，I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式。它能联接各种特殊功能模块，通信联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。例如，德国西门子公司的J
12、P3S7300、SU5、SU6，中外合资无锡华光电子工业有限公司的SR400，日本立石公司的C500，GE公司的GE。JP 3）大型PLCI/O点数大于2048点；多CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量为16KB以上，具有极强的自诊断功能。通信联网功能强，有各种通信联网的模块，可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。例如，德国西门子公司的S7400，GE公司的GE，立石公司的C2000，三菱公司的K3等,5.PLC的发展,(1)国内外PLC发展应用概况 PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已
13、成为重要的产业之一。 (2)PLC技术发展趋势 PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由1位机发展为8位机，随着微处理器和微型计算机技术在PLC中的应用，现在的PLC产品已使用16位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多信道处理，通信技术使PLC的应用得到进一步的发展，未来PLC将朝两极化、多功能、智能化和网络化的模式方向发展。,6.PLC的基本结构,(1)中央处理器(CPU) 同一般的微型计算机一样，CPU是PLC的核心。 (2)存储器 存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。 (3)I/O单元 I/O(输入/输出)单元，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。 (4)电
14、源 PLC配有开关电源，以供内部电路使用。 (5)编程装置 编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。,6.PLC的基本结构,图2-2 整体式PLC组成框图,6.PLC的基本结构,图2-3 模块式PLC组成框图,(1)中央处理器(CPU) 同一般的微型计算机一样，CPU是PLC的核心。,同一般的微型计算机一样，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU随机型不同而不同，常用的有3类：通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器(如AMD29W等)。小型PLC大多采用8位通用微处
15、理器和单片微处理器；中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC大多采用高速位片式微处理器。 目前，小型PLC为单CPU系统，而中、大型PLC则大多为双CPU系统，甚至有些PLC中多达8个CPU。对于双CPU系统，一般一个为字处理器，通常采用8位或16位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的专用芯片。字处理器为主处理器，用于执行编程器接口功能，监视内部定时器，监视扫描时间，处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等；位处理器为从处理器，主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地满足实时控制要求。
16、 在PLC中，CPU按系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面： 1)接收从编程器输入的用户程序和数据。 2)诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。 3)通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据寄存器中。 4)从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。 5)根据执行的结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。,(2)存储器 存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。,存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序是由PLC的制造厂家编写的，和P
17、LC的硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供PLC运行的平台。系统程序关系到PLC的性能，而且在PLC使用过程中不会变动，所以是由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中，用户不能访问和修改。用户程序是由用户根据对生产工艺的控制要求而编制的应用程序，为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。 PLC使用以下几种物理存储器： 1)随机存取存储器（RAM）。 2)只读存储器（ROM）。 3)可擦除只读存储器（EPROM）。 4)电擦除只读存储器（EEPROM）。,
