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1、维修电工,主编：易小明 周新楠,模块六 PLC及其应用,【目的与要求】 通过对三菱FX2系列PLC基本单元的学习，熟悉PLC的基本结构与各部分的基本功能，掌握PLC的工作原理，并熟悉三菱FX2系列PLC的技术性能指标，掌握PLC输入/输出设备的接线，了解PLC技术应用的一般方法。,课题一 PLC基础,课题一 PLC基础,【相关知识】 可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，是在继电器控制技术和计算机控制技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术和通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。 一、PLC概述 (
2、一)PLC的特点 (二)PLC的种类 (三)PLC的基本结构 1.硬件系统 PLC硬件主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出单元、电源单元、编程器及其他外围设备组成，其结构框图如图6-1所示。,图6-1 PLC结构框图,课题一 PLC基础,图6-2 PLC输入接口电路,(1)中央处理单元(CPU) (2)存储器 (3)输入/输出(I/O)单元 1)输入单元由输入端子和输入电路组成，用来接收和采集外部信号(开关量如按钮、开关、限位等；模拟量如电位器、传感器、变送器等)，并将其转换成CPU能接收和处理的信号保存到存储器中，适时供CPU使用。输入单元有直流输入、交流输入和交直流输入三种类型。
3、PLC输入接口电路如图6-2所示。,课题一 PLC基础,图6-3 PLC的输出接口电路,2)输出单元由输出端子和输出电路组成，将PLC发出的输出信号，经输出电路、控制输出端子的接通和断开，以驱动外部负载。输出单元有继电器型、晶体管型、晶闸管型三种输出方式。PLC的输出接口电路如图6-3所示。 (4)PLC电源单元 (5)编程器 2.软件系统,课题一 PLC基础,二、PLC编程元件 PLC内部有许多具有不同功能的元件，实际上这些元件是由电子电路和存储器组成的，称为PLC软元件，并非实际的物理元件。 1.输入继电器(X) 输入继电器与PLC的输入端相连，是PLC接收外部开关信号的元件，如开关、传感
4、器等输入信号。输入继电器必须由外部信号来驱动，不能用程序驱动。输入继电器示意如图6-4左部所示。 2.输出继电器(Y) 输出继电器是PLC用来输送信号到外部负载的元件，输出继电器的外部输出触点接到PLC的输出端子上，驱动外部负载，如图6-4右部所示。 3.辅助继电器(M) 4.状态器(S) 5.定时器(T) 6.计数器(C) 7.数据寄存器(D) 8.变址用寄存器(V、Z) 9.常数(K、H) 10.指针(P、I),课题一 PLC基础,图6-4 输入、输出继电器示意图,课题一 PLC基础,图6-5 PLC的扫描工作过程,三、PLC的工作原理 (一)扫描工作方式 PLC有运行(RUN)与停止(S
5、TOP)两种工作模式。当处于停止(STOP)工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。当处于运行(RUN)工作模式时，PLC要进行内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段。然后再按上述过程循环扫描工作，PLC的扫描工作过程如图6-5所示。,课题一 PLC基础,图6-6 PLC执行程序的过程,(二)PLC执行程序的过程及特点 1.PLC执行程序的过程 PLC在运行状态，执行用户程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段，如图6-6所示。 2.PLC执行程序的特点,课题一 PLC基础,图6-7 继电器控制电路与梯形图的比较,四、PLC的编程语言 PL
6、C与一般的计算机类似，在软件方面有系统软件和应用软件之分，只是PLC的系统软件由PLC生产厂家固化在ROM中，一般的用户只能在应用软件上进行操作，即通过编程软件来编制用户程序。 1.梯形图 梯形图编程语言与继电器控制电路图相似，具有形象、直观、实用的特点。传统继电接触器控制电路和PLC梯形图的比较，如图6-7所示。 2.语句表 语句表是一种类似汇编语言的助记符编程方式。下面指令是用FX2系列PLC语句表编程语言对图6-7梯形图的编程。,课题一 PLC基础,图6-8 FX2系列PLC的型号命名方式,五、PLC的型号及技术性能 FX2系列PLC是整体式和模块式相结合的叠状式结构。FX2系列PLC有
7、一个16位微处理器和一个专用逻辑处理器，执行速度为0.74s/步，是运行较快的小型机之一。PLC可以通过扩展组成不同规模的系统。 1.型号命名方式 FX2系列PLC的型号命名方式如图6-8所示。,课题一 PLC基础,表6-1 FX2系列PLC的性能规格,2.FX2系列PLC及其性能 FX2系列PLC的性能规格见表6-1。,课题一 PLC基础,表6-1 FX2系列PLC的性能规格,课题一 PLC基础,【目的与要求】 通过对三菱FX2系列PLC基本指令系统的学习，掌握梯形图与语句表的编程方法，会使用手持编程器输入、调试程序。,课题二 PLC的指令与编程,课题二 PLC的指令与编程,图6-15 LD
8、、LDI、OUT指令的使用说明,【相关知识】 一、PLC的指令系统 所有PLC的编程都使用以继电器逻辑控制为基础的梯形图。梯形图通常有左右两条母线(有时只画左母线)，两母线之间是内部各软元件的常开、常闭触点及由内部软元件线圈形成的一条条平行的逻辑行(或称梯级)。本课题主要介绍其基本指令。 1.逻辑取指令LD、LDI及线圈驱动输出指令OUT LD、LDI、OUT指令的使用说明如图6-15所示。,图6-16 AND、ANI指令的使用说明,2.触点串联指令AND、ANI AND、ANI指令的使用说明如图6-16所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-17 OR、ORI指令的使用说明,3.触点并联指
9、令OR、ORI OR、ORI指令的应用如图6-17所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-18 ORB指令的使用说明之一,4.串联电路块的并联指令ORB ORB为块或指令，用于两个或两个以上的触点串联的电路块并联。 ORB指令的使用说明之一如图6-18所示。 ORB指令的使用方法有两种：一种是在要并联的每个串联电路块后加ORB指令，如图6-19b所示语句表；另一种是集中使用ORB指令，如图6-19c所示语句表。,课题二 PLC的指令与编程,图6-19 ORB指令的使用说明之二,课题二 PLC的指令与编程,图6-20 ANB指令的使用说明,5.并联电路块的串联指令ANB ANB为块与指令，用于
10、两个或两个以上触点并联连接的电路块之间的串联。 ANB指令的使用说明如图6-20所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-21 多重输出指令的使用说明,6.多重输出指令MPS、MRD、MPP MPS为进栈指令，MRD为读栈指令，MPP为出栈指令。这三个指令用于多重输出电路,可将连接点先存储，用于连接后面的电路。 多重输出指令的使用说明如图6-21所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-22 MC、MCR指令的使用说明,7.主控及主控复位指令MC、MCR MC为主控指令，用于公共串联触点的连接。MCR为主控复位指令，即MC的复位指令。在编程时，经常遇到多个线圈同时受一个或一组触点控制的情况。
11、MC、MCR指令的使用说明如图6-22所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-23 SET、RST指令的使用说明,8.置位与复位指令SET、RST SET为置位指令，用于元件置位。 RST为复位指令，用于元件复位。 SET、RST指令的使用说明如图6-23a、b、c所示。 RST指令用于计算器、定时器的使用说明如图6-24所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-24 RST指令用于计算器、定时器的使用说明,课题二 PLC的指令与编程,图6-25 PLS、PLF指令的使用说明,9.脉冲输出指令PLS、PLF PLS指令在输入信号上升沿产生脉冲输出。 PLF指令在输入信号下降沿产生脉冲输出。
12、PLS和PLF指令的使用说明如图6-25a、b、c所示。 10.空操作指令NOP 11.程序结束指令END,课题二 PLC的指令与编程,图6-26 线圈右边无触点梯形图画法,二、PLC的程序设计 (一)梯形图的设计规则 1.线圈右边无触点 梯形图中每一逻辑行从左到右排列，以触点与左母线连接开始，以线圈或功能指令与右母线(允许省略右母线)连接结束。不能将触点画在线圈右边，线圈必须通过触点才能与左母线相连，不能直接与左母线相连，如图6-26a、b所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-27 多上串左梯形图画法,2.触点多上串左 有串联电路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。有并
13、联电路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左边。这种安排程序简洁、语句也少，如图6-27a、b所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-28 触点水平不垂直梯形图画法,3.触点水平不垂直 梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上，如图6-28a、b所示，图6-28a中触点X2被画在垂直线上，就很难正确识别它与其他触点的关系及对输出线圈的控制方向。因此，根据自上而下、自左至右的原则，应将图6-28a改画成图6-28b的形式。,课题二 PLC的指令与编程,图6-29 双线圈输出不可用,4.双线圈输出不可用 如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次，则称为双线圈输出。这时前面的输
14、出无效，只有最后一次才有效，如图6-29所示。一般不应出现双线圈输出。,课题二 PLC的指令与编程,图6-30 线圈可并联输出,5.线圈可并联输出 在程序中,不同的线圈可以多个并联输出,如图6-30所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-31 通电延时的梯形图及时序图,(二)基本电路的编程 1.定时器T的应用 (1)通电延时 通电延时的梯形图及时序图如图6-31a、b所示。当X0得电延时5s后,输出Y0接通；当按下停止按钮X1后，输出Y0断开。 (2)断电延时 断电延时的梯形图及时序图如图6-32a、b所示。当X0接通后，输出Y0马上接通；当X0断开后，输出Y0延时5s后断开。,课题二 PL
15、C的指令与编程,图6-32 断电延时的梯形图及时序图,课题二 PLC的指令与编程,图6-33 计数器应用的梯形图和时序图,2.计数器C的应用 计数器从0开始计数，计数端每来一个脉冲计数值加1，当计数值与设定值相等时，计数器触点动作。 计数器应用的梯形图和时序图如图6-33a、b所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-34 长延时电路的梯形图及时序图,3.长延时电路 定时器加计数器实现长延时电路的梯形图及时序图如图6-34a、b所示。当X0接通后，延时20000s，输出Y0接通；当X0断开后，输出Y0断开。,课题二 PLC的指令与编程,图6-35 运料小车系统示意图及PLC I/O接线图,(三
16、)PLC程序的设计方法 1.经验设计法 如图6-35a所示，运料小车在限位开关SQ1处装料(20s)，然后开始右行；到达限位开关SQ2后卸料(10s)，然后开始左行；这样不停地往复运动，直到按下停止按钮。 (1)分析控制要求，确定输入、输出设备 绘制I/O接线图如图6-35b所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-36 正反转控制梯形图,(2)典型单元梯形图程序的引入 小车的左右往复运动控制就是电动机的正反转控制(软件互锁、硬件互锁)，梯形图如图6-36所示。,课题二 PLC的指令与编程,图6-37 运料小车控制系统的梯形图,(3)完善梯形图以满足控制要求 1)小车在两处装料、卸料需要延时，应增加定时器T0、T1。 2)延时结束，要使小车能自动继续左行或右行，应在Y2、Y3线圈自保点处分别并联定时
