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1、红河学院电气控制与 PLC 技术教案1第六章第六章 可编程控制器硬件、软件及工作原理可编程控制器硬件、软件及工作原理授课章节授课章节6-1 可编程控制器的硬件及结构；6-2 可编程控制器 的分类；周次周次第 10 周 总第总第 19 次次课课教学目的和教学目的和 要求要求1、了解 PLC 的硬件及结构、功能特点；2、了解 PLC 分类、内设“软继电器”类型。重点难点重点难点内设“软继电器”类型是 PLC 应用“操作指令”通过软件来实现控制的基础。教学手段教学手段多媒体课堂教学，利用多媒体动画，并结合实际问题讲解教学时数教学时数1 学时教学过程和教学内容教学过程和教学内容备注备注6-1 可编程控
2、制器的硬件及结构可编程控制器的硬件及结构可编程控制技术涉及多学科技术领域：微型计算机技术各种硬件、软件技术自动化技术电子技术、 （经典及现代）控制理论、工程方法通信技术数据信息集成处理与高速传输交换、工控网（局网与工控网）及其现场总线技术、Interent 和 Ethernet 全面进入工业自动化领域；1、可编程序控制器是当今工业自动化的主流设备之一、可编程序控制器是当今工业自动化的主流设备之一2、可编程控制器的硬件及结构、可编程控制器的硬件及结构微处理器（CPU）：接收并存储用户程序和数据；诊断电源、PLC 工作状态及编程的语法错误；接收输入信号，送入数据寄存器并保存；运行时顺序读取、解释、
3、执行用户程序，完成用户程序的各种操作；将用户程序的执行结果送至输出端。系统存储器系统程序存储器+系统数据存储器：存放系统工作程序（监控程序） ；存放模块化应用功能子程序；存放命令解释程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放存储系统参数。红河学院电气控制与 PLC 技术教案5用户存储器RAM/EPROM/EEPROM：存放用户工作程序；存放工作数据输入单元带光电隔离电路：多种辅助电源类型：AC 电源 DC24V 输入、DC 电源DC24V 输入、DC 电源 DC12V 输入；接收开关量及数字量信号（数字量输入单元） ；接收模拟量信号（模拟量输入单元） ；接收按钮或开关命令（数字量输入单元） ；接
4、收传感器输出信号。输出单元带光电隔离器及滤波器：多种输出方式：晶体管、晶闸管、继电器；驱动直流负载（晶体管输出单元） ；驱动非频繁动作的交/直流负载（继电器输出单元） ；驱动频繁动作的交/直流负载（晶闸管输出单元） 。通讯及编程接口采用 RS-485 或 RS-422 串行总线：连接专用编程器（FX-20P、FX-10P） ；连接个人电脑（PC） ，实现编程及在线监控；连接工控机，实现编程及在线监控；连接网络设备（如调制解调器） ，实现远程通讯；连接打印机等计算机外设。I/O 扩展接口采用并行通讯方式：扩展 I/O 模块；扩展位置控制模块（如 F2-30GM） ；扩展通讯模块（如 FX-232
5、AW等） ；扩展模拟量控制模块（如 FX-2DA、FX-4AD 等） 。3、可编程控制器的编程工具、可编程控制器的编程工具（1） 、便携式简易编程器、便携式简易编程器 红河学院电气控制与 PLC 技术教案6（2）电脑软件组件编程）电脑软件组件编程4、可编程控制器内设、可编程控制器内设“软继电器软继电器”类型类型6-2 可编程控制器的分类可编程控制器的分类红河学院电气控制与 PLC 技术教案7FX0N 系列可编程序控制器（应用）：FX0N 系列可编程序控制器有 12 种基本单元、3 种扩展单元、7 种扩展模块，可组成 24-128 个 I/O 点的系统。该系列有 38 种 55 条功能指令，用户
6、存储器（EEPROM）容量为 2000 步。 FX0N系列有较强的通信功能，可与内置 RS-232C 通信接口的设备通信，使用 FX0N-485ADP模块，与计算机可实现 1：N（最多 8 台）的通信。FX0N 备有 8 位模拟量输入输出模块 FX0N-3A（2 路输入，1 路输出） ，可以与三菱公司的 A 系列可编程控制器联网，内附 2 点模拟定时器。使用 FX0N-232ADP 通信适配器，可与有 RS-232C 接口的设备通信。FX2N 系列可编程序控制器（应用）：FX2N 系列可编程序控制器功能最强、速度最高。基本指令执行时间高达 0.08us/条，用户存储器容量可扩展到 16K，I/
7、O 点可扩展到 256 个，有 5 种模拟量输入/输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、4 种位置控制模块、多种 RS-232C/RS-422/RS-485 串行通信模块或功能扩展板，及模拟定时器功能扩展板，可实现模拟量控制、位置控制和联网通信等功能。FX2N 有 3000 多点辅助继电器、1000 点状态、200 多点定时器、200 点 16 位加计数器、35 点 32 位加/减计数器、8000 多点 16 位数据寄存器、128 点跑步指针、15 点中断指针供使用。FX2N 有 128 种功能指令，具有中断输入处理、修改输入滤波器时间常数、数学运算、逻辑运算、浮点数运算、数据检索、数据排序
8、、PID 运算、开平方、三角函数运算、脉冲输出、脉宽调制、ASCII 码输出、BCD 与 BIN的转换、串行数据传送、校验码、比较触点等功能指令。内装实时钟，有时钟数据比红河学院电气控制与 PLC 技术教案8第六章第六章 可编程控制器硬件、软件及工作原理可编程控制器硬件、软件及工作原理较、加减、读出/写入指令，可用于时间控制。FX2N 系列还有矩阵输入、10 键输入、16 键输入、数字开关、方向开关、7 段显示器扫描显示、示教定时器等指令。授课章节授课章节6-3 可编程控制器的工作原理；6-4 可编程控制器的 软件（16 基本指令）周次周次第 10 周 总第总第 20 次次课课教学目的和教学目
9、的和 要求要求1、理解并掌握 PLC 的工作原理、等效电路、三个批处理工作过程；2、掌握 16 基本 指令的意义及应用编程。重点难点重点难点1、PLC 的工作原理、等效电路、三个批处理工作过程；2、左母线的理解、指令的灵 活应用教学手段教学手段多媒体课堂教学，利用多媒体动画，并结合实际问题讲解教学时数教学时数2 学时教学过程和教学内容教学过程和教学内容备注备注红河学院电气控制与 PLC 技术教案106-3 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理一、一、PLC 控制系统的等效电路控制系统的等效电路 二、二、PLC 控制器的工作流程控制器的工作流程 小型 PLC 工作过程有两大特点：一是
10、周期性扫描，二是集中批处理。三、小型三、小型 PLC 的三个批处理工作过程的三个批处理工作过程 四、四、PLC 对输入对输入/输出的处理规则输出的处理规则1、输入采样扫描到的信号状态，集中写进去的，在本扫描周期中， 它不随外部 输入信号的变化而变化。 2、输出映象寄存器的状态由用户程序中输出指令的执行结果来决定。 3、输出锁存器中的数据在输出刷新阶段，从输出映象寄存器中写进去的。 4、输出端子的输出状态，是由输出锁存器中的数据确定的。 5、执行用户程序时所需的输入、输出状态，上从输入映象寄存器和输出映象寄存 器中读出的。红河学院电气控制与 PLC 技术教案116-4 可编程控制器的软件可编程控
11、制器的软件一、数据结构一、数据结构十进制数（十进制数（DEC:DECimal number） ，常用于：，常用于：定时器/计数器的设定值；辅助继电器（M） 、定时器（T） 、计数器（C） 、状态（S）等软元件的地址号；应用指令的数值型操作数及指令动作常数（K） 。十六进制数（十六进制数（HEX:HEXdecimal number）：）：与十进制数一样，用于指定应用指令的数值型操作数及指令动作常数（H） 。二进制数（二进制数（BIN:BINary number）：）：PLC 内部数据类型，通过外设进行监视时，各软元件的数值自动变换为十进制数或十六进制数。八进制数（八进制数（OCT:OCTal n
12、umber）用于输入继电器和输出继电器的软元件编号。输入继电器用 X00X07、X10X17、X20X27 等八进制格式进行编号；输出继电器用 Y00Y07、Y10Y17、Y20Y27 等八进制格式进行编号。BCD 码（码（BCD:BINary Code Decimal）用二进制形式表示的十进制数，常采用8421BCD 码。常用 BCD 码编码开关将 BCD 码数据送入 PLC；PLC 常以 BCD 码格式将输出数据送数码显示器显示。浮点数据（标绘值）：浮点数据（标绘值）：二进制浮点数常用于高精度浮点运算；十进制浮点数用于实施监视。二、可编程序控制器的基本指令二、可编程序控制器的基本指令编程语
13、言：编程语言：继电符号语言（梯形图） 、指令表；SFC 状态图创建创建“软电气接线图软电气接线图”的编程指令：的编程指令： 三菱 FX2N系列 PLC 具有基本逻辑指令 20 条，步进顺控指令 2 条，功能指令 128 条 (具有中断输入处理、修改输入滤波器时间常数、数学运算、逻辑运算、浮点数运算、数 据检索、数据排序、PID 运算、开平方、三角函数运算、脉冲输出、脉宽调制、ASCII 码输出、BCD 与 BIN 的转换、串行数据传送、校验码、比较触点等功能指令。内装实 时钟，有时钟数据比较、加减、读出/写入指令，可用于时间控制。)介绍指令的红河学院电气控制与 PLC 技术教案12可可编程控制
14、器应用编程控制器应用技术的理念：技术的理念：每写出一条指令就等于（创建）联接了一个对应的电气元件，不同的指令就是不同的电气元件和不同的联接方式，可组成电气工程上所需要的各种复杂程度的控制系统(控制电路)。工作原理（工作原理（动画演示：Flash 多媒体教学资源库）：）：例：用 PLC 实现控制抢答器的设计。 控制任务：设计一个四组智力竞赛抢答控制程序。基本的功能强调 PLC接线红河学院电气控制与 PLC 技术教案13控制要求为： （1）当某竞赛者抢先按下按钮，显示器（图 2-59 七段数码管） 能及时显示该组号码，并使蜂鸣器发出响声，同时锁住抢答器 使其他组按下的按键无效。 （2）抢答器有置位
15、、复位按钮，主 持人按下置位按钮后才能重新抢答。 1进行 PLC 输入输出 I/O 分配： 外接电器输入端 子外接电器输出端 子机内其他器件第一组抢答按钮 SB1第二组抢答按钮 SB2第三组抢答按钮 SB3第四组抢答按钮 SB4主持人置位控制按钮SB5主持人复位控制按钮SB6X1X2X3X4X5X6蜂鸣器七段数码管显示 A 段七段数码管显示 B 段七段数码管显示 C 段七段数码管显示 D 段七段数码管显示 E 段七段数码管显示 F 段七段数码管显示 G 段Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7辅助继电器M1辅助继电器M2辅助继电器M3辅助继电器M4辅助继电器M5PLC 实现控制抢答器的设计（动画演示
16、：组态王 6.53 教学软件系统）例 1 用 PLC 实现料斗上料生产线的控制。料斗上料生产线示意图如图所示。控制任务：料斗由三相异步电动机M1 拖动卷扬机进行提升，料斗提升到上限位后自动翻斗卸料，翻斗时撞击SQ1，随即料斗下降，降至下限位撞击SQ2 后停 20s 加料，同时启动皮带运输机(由三相异步电动机 M2 拖动)向料斗加通过例题说明几条基本指令即可完成很多控制任务七段数码管红河学院电气控制与 PLC 技术教案14第六章第六章 可编程控制器硬件、软件及工作原理可编程控制器硬件、软件及工作原理料，20s 加料到时限后皮带运输机停自行停止工作，料斗则自动上升如此循环。要求：（1）工作方式设置为自动循环工作方式；（2）有必要的电气保护和联锁保护；（3）自动循环时应按任务所述的顺序工作，料斗可以停在爬梯的任意位置，启动时可以使料斗随意从上升或下降的状态开始运行。 （4）料斗拖动应有电磁制动抱闸。完成本例编程按以下步骤进行。1进行 PL
