高级技师技能培训plc

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1、维修电工高级技师培训 之可编程控制器,一、可编程控制器的定义：,可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在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、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。,定义强调了PLC是： 1 数字运算操作的电子系统也是一种计算机 2 专为在工业环境下应用而设计 3 面向用户指令编程方便 4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作 5 数字量或模拟量输入输出控制 6 易与控制系统联成一体 7 易于扩充,1.硬件组成,输出部件,中央处理单元（CPU） 控制器的核心,

2、输入部件,（I/O部件）,连接现场设备与CPU之间的接口电路,电源部件 为PLC内部电路提供能源,存储器 存放用户程序和系统程序。,编程器 编写PLC用户程序,输出部件,中央处理单元（CPU） 控制器的核心,输入部件,连接现场设备与CPU之间的接口电路,电源部件 为PLC内部电路提供能源,存储器 存放用户程序和系统程序。,编程器 编写PLC用户程序,二、可编程控制器结构及组成,硬件,软件,CPU,I/O接口,存储器,电源,编程器,用户程序,系统程序,2.可编程控制器由哪几部分组成？,1）CPU的作用：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五个方面：,（1）接收并

3、存储编程器或其它外设输入的用户程序或数据,（2）诊断电源、PLC内部电路故障和编程中的语法错误等,（3）接收并存储从输入单元（接口）得到现场输入状态或数据,（4）逐条读取并执行存储器中的用户程序，并将运算结果存入存储器中,（5）根据运算结果，更新有关标志位和输出内容，通过输出接 口实现控制、制表打印或数据通讯等功能,存储器的作用： 在PLC中，存储器主要用于存储 系统程序、用户程序、用户数据等 存储器的类型： 可读/写操作的随机存储器RAM 只读存储器ROM、EPROM和EEPROM,2）存储器,系统程序: 系统程序是完成系统诊断、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

4、功能。 系统程序由PLC的制造厂家编写的，在PLC使用过程中不会变动，它和PLC的硬件组成有关，它关系到PLC的性能。 系统程序 由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、或EPROM中，用户不能访问和修改。, 输入/输出接口通常也称I / O 单元或I / O 模块，是PLC与工业生产现场之间的连接通道。 I / O 接口的作用： 电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信号是标准电平信号。 光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰能力 通常还有状态指示，工作状况直观，便于维护,3）I/O接口模块,输入接口模块电路 关量输入接口电路：采用光电

5、耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。,开关量输出接口电路,继电器输出接口：（有触点输出方式） 响应速度慢、动作频率低，可驱动交流或直流负载 ，在输出量变化不频繁时使用。 晶体管输出接口：（无触点输出方式） 响应速度快、动作频率高，只能用于驱动直流负载，适用于输出量变化快的场合。 晶闸管输出接口：（无触点输出方式） 响应速度快、动作频率高， 只能用于驱动交流负载，适用于输出量变化快的场合。,继电器输出接口电路,晶体管输出接口电路,晶闸管输出接口电路,模拟量接口电路,（1）模拟量输入接口：把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合PLC

6、内部处理的有若干位二进制数字表示的信号标准的模拟量信号： 电流信号：420mA 电压信号：110V （2）模拟量输出接口：将PLC运算处理的若干位数字量信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制的要求信号 （3）智能输入输出接口：自带CPU，由专门的处理能力，与主CPU配合共同完成控制任务，可减轻主CPU工作负担，又可提高系统的工作效率,PLC的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备（传感器）提供

7、标准电源。,4）PLC的电源模块,5）编程器,编程器的作用：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。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的设备。 简易编程器 专用编程器 编程器 智能编程器 通用编程系统：PC上配专用编程软件包,3.PLC的应用领域,目前，PLC在国内外已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。 从PLC应用类型看，大致可归纳为以下几个方面： 开关量逻辑控制 运动控制 过程控制（PID闭环控制 ） 数据处理 通信联网（构成DCS、FCS系统

8、）,6.FX2N PLC外观构成,整体式PLC ：电源、CPU中央处理系统、I/O接口都集成在一个机壳内。如FX2N系列。,结构形式 分为 整体式，模块式,模块式PLC ：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLC应用系统。如：西门子S7-300、S7-400系列。,二、可编程序控制器的工作原理及编程语言,检查CPU等内部硬件，对监视定时器（WDT）复位以及其它工作,与其它智能装置（如编程器、计算机等）实现通信,按顺序对所有输入端的状态进行采样，并存入相应寄存器,对用户程序扫描执行 ，并将结果存入相应的寄存器,将寄存器中与输出有关状态，转到输出锁存器，输出驱动外部负载

9、,内部处理,通讯服务,输入处理,程序执行,输出处理,一）PLC的工作原理（PLC的工作方式:循环扫描）,信号传递过程(从输入到输出),输入端,输入电路,输入映像寄存器,输入刷新阶段-CPU从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输入映像寄存器；,b.程序执行阶段 - CPU从输入映像寄存器和元 件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据 此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映 像寄存器中；,c. 紧接着的输出刷新阶段-将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递输出端子，从而控制外接器件动作。,元件映像寄存器,读,写,输出锁存器,输出电路,输入端,读,写,PLC的梯形图编程方式和

10、传统的继电器系统的编程方式非常接近，举例如下：,常开触点,常闭触点,线圈,二）编程基础,用以上符号可完成基本逻辑控制,&,=,X0,X0,X0,X1,X1,X0,Y0,Y0,Y0,Y0,X0,Y0,案例1、三相异步电机的全压启动的PLC控制,继电器控制系统电路图,施控元件,被控对象,如果用PLC控制怎么实现呢？,PLC 控制系统电路图,SB1,SB2,FR,KM,KM,PLC通过程序的执行来实现以上的起动，自锁，停止电路，我们今后把这种典型电路叫做起保停电路。,三）PLC的编程语言,1.顺序功能图(SFC)-是一种顺序控制语言,SFC程序的组成: 步,转换,动作 可转换为顺序控制梯形图 SFC

11、 程序的工作原理:特定时间执行特定的程序步,并扫描相应的转换条件,当转换条件满足时, 进入下个程序步, 直到结束句,2、梯形图,梯形图构成: 左母线,右母线 逻辑行 常开触点,常闭触点 线圈,梯形图编程注意事项: 1)程序应按照自上而下,自左至右的顺序编程。 2)编程时每个元件都要有标号，表示其地址。 3)线圈不能直接和左母线相连，触点不能放在线圈的右侧，两个线圈不能串联。 4)适当的安排程序步,以减少程序步数。串联多的电路应尽量放在上面,并联多的支路应靠近左母线。 5)避免使用同一编号的线圈。 6)输入输出触点和外部接线对应。,3、功能块图(FBD),OR,4、指令表,LD X1 OR Y1

12、 ANI X0 OUT YI,四）可编程控制器的技术性能指标,1）.输入/输出点数 输入/输出点数指的是外部输入、输出端子数量的总和，又称 为主机的开关量输入/输出点数，它是描述可编程控制器大小 的一个重要参数。,2）.存储容量 可编程控制器存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容 量之和，表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项 重要技术指标。,3）.扫描速度 可编程控制器采用循环扫描方式工作，完成一次扫描所需的时 间叫做扫描周期，扫描速度与扫描周期成反比。,4）.指令系统 指令系统是指可编程控制器所有指令的总和。可编程控制器的 编程指令越多，软件功能就越强，但掌握应用也相对较复杂。

13、,5).可扩展性 小型可编程控制器的基本单元（主机）多为开关量I/O接口， 模拟量处理、高速处理、温度控制、通信等智能扩展模块的 多少及性能也已成为衡量可编程控制器产品水平的标志。,6).通信功能 可编程控制器的组网和通信能力也已成为可编程控制器产品水 平的重要衡量指标之一。,三、FX2NPLC系统,FX2N系列可编程控制器型号格式如下： FX2N - ,系列名,I/O总点数,单元功能,电源和输入输出类型特性,输出类型,R：继电器输出 T：晶体管输出 S：晶闸管输出,M：基本单元 E：输入输出混合扩展单元与扩展模块 EX：输入专用扩展模块 EY：输出专用扩展模块,一）FX2N系列PLC的型号,

14、无标记：AC电源，DC输入 D：DC电源，DC输入 UA1/UL： AC电源，AC输入,FX系列PLC编程元件的物理实质是：电子电路及存储器，称“软继电器”。其编号由 字母 和 数字 组成 其中: 输入继电器和输出继电器用八进制数字编号 其它均采用十进制数字编号 例如：,二）PLC编程元件概述,X 0,功能字母,数字,PLC编程元件功能及作用, 输入继电器是PLC用来接收用户输入设备发来的输入信号，可编程控制器输入接口的一个接线点对应一个输入继电器。 输入继电器线圈由外部输入信号所驱动，不能用指令来驱动，所以程序中绝对不可能出现输入继电器的线圈, 每个输入继电器的常开与常闭触点均可无数次使用,

15、1、 输入继电器（X）, FX2N系列的输入继电器 采用八进制地址编号，X0X267最多可达184点, 输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载，PLC输出接口的一个接线点对应一个输出继电器。 输出继电器线圈是由PLC内部程序驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载 ., 每个输出继电器在输出单元中都对应有一个常开硬触点，但在程序中供编程的输出继电器，不管是常开还是常闭触点，都可以无数次使用。,2、输出继电器（Y）,输出继电器的地址编号也是八进制，Y0Y267，最多可达184点。,辅助继电器是PLC中数量最多的一种继电器，其作用相当于继电器控制系统中的中

16、间继电器。 和输出继电器一样，其线圈由程序指令驱动，每个辅助继电器都有无限多对常开常闭触点，供编程使用。但是，其触点不能直接驱动外部负载，要通过输出继电器才能实现对外部负载的驱动。,FX系列PLC的 辅助继电器有：,3、辅助继电器,通用辅助继电器 (M0-M499，共500个点) 断电保持辅助继电器 (M500-M1023 M1024-M3071共2572点) 特殊辅助继电器 (M8000-M8255，共256个点),通用辅助继电器和输出继电器一样，在PLC电源中断后，其状态将变为OFF。当电源恢复后，除因程序使其变为 ON外，其它仍保持OFF,X0,M0,M0,M0, 保持用辅助继电器在PLC电源中断后