《PLC综合应用技术 教学课件 ppt 作者 周文煜 36811PLC综合应用技术ppt 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC综合应用技术 教学课件 ppt 作者 周文煜 36811PLC综合应用技术ppt （277页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、PLC综合应用技术,任务1 认识可编程序控制器,周文煜,任务1.1 了解PLC应用及功能特点,1.1.1 PLC应用领域 PLC的应用非常广泛，目前，在国内外已广泛应用于钢铁、冶金、化工、轻工、食品、电力、机械、交通运输、汽车制造、建筑、环保、公用事业等各行各业。 1.开关量顺序控制 这是PLC最广泛的应用领域，也是PLC最基本的控制功能，可用来取代继电接触器控制系统，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控制和自动化生产线控制，如机床电气控制、电梯自动控制、自动化生产线、数控机床、交通灯等。,1.1.1 PLC应用领域,2.模拟量过程控制 除开关量外，PLC还能控制连续变化的模拟量，如压力、
2、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AD模块将它们转换为数字量，送到PLC处理。处理后的数字量再通过DA的转换为模拟量进行输出控制，如通过专用的智能PID模块实现模拟量的闭环过程控制。这一功能主要应用在恒压供水系统、锅炉温度控制等控制系统中。 3.运动控制 PLC提供了驱动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块，通过这些模块可实现直线运动或圆周运动的控制。这一功能主要用于各类机床、机器人、装配机械等进行运动控制。,1.1.1 PLC应用领域,4.数据处理 PLC提供了各种数学运算、数据传送、数据转换、数据排序以及位操作等功能，可以实现
3、数据采集、分析和处理。这些数据可通过通信系统传送到其他智能设备，也可利用它们与存储器中的参考值进行比较，或利用它们制作各种要求的报表。数据处理功能一般用于各种行业的大、中型控制系统。 5.通信功能 为适应现代化工业自动化控制系统的需要集中及远程管理，PLC可实现与PLC、单片机、打印机及上级计算机互相交换信息的通信功能。,1.1.2 PLC控制与其他控制方式比较 1.PLC与继电接触器控制比较 传统的继电接触器控制只能进行开关量的控制，而PLC既可进行开关量控制，又可进行模拟量控制，还能与计算机联成网络，实现分级控制。(1)组成器件不同(2)触头的数量不同(3)控制方法不同(4)工作方式不同,
4、2.PLC与单片机比较 PLC的核心就是一台单片机，在单片机外围配置了相应的接口电路（硬件）和配置了监控程序（软件），但它又和单片机控制系统有所不同：(1)PLC具有高可靠性(2)PLC编程方便，易于使用(3)PLC与其他装置配置连接方便(4)PLC多用于过程控制,1.1.3 PLC的特点 (1)可靠性高(2)体积小(3)通用性好(4)使用方便、灵活,1.1.4 PLC分类 1.按I/O点数分类 PLC按其I/O点数多少一般可分为以下三类 (1)小型PLC(2)中型PLC(3)大型PLC,图1-1 整体式PLC,2.按结构分类 根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。 (1)整
5、体式PLC 整体式PLC如图1-1所示，它将CPU、I/O接口、电源、通信等部件集成到一个机壳内。,图1-2 模块式PLC,(2)模块式PLC 模块式PLC如图1-2所示。模块式PLC是将PLC的每个工作单元都制成独立的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。,3.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、高档三类。 (1)低档PLC(2)中档PLC (3)高档PLC,图1-3 PLC的基本组成,任务1.2 认识PLC内部结构及工作原理,1.2.1 PLC的组成 PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同
6、小异，通常由主机、输入/输出接口、电源、外部设备接口和扩展接口等几个主要部分组成。PLC基本组成如图1-3所示。,图1-3 PLC的基本组成,1.2.1 PLC的组成,1.中央处理器CPU CPU是PLC的核心部件,也是PLC进行逻辑运算及数学运算并协调整个系统工作的部件。 2.存储器 存储器是用于存放系统编程程序及监控运行程序、用户程序、逻辑及数学运算的过程变量及其他所有信息的部件。 3.输入/输出(I/O)接口 I/O接口是PLC主机与现场输入/输出设备之间连接的桥梁。,1.2.1 PLC的组成,(1)输入接口电路 通常PLC的输入信号可以是直流、交流或交直流信号。输入电路电源可以由外部提
7、供，也可以由PLC内部提供。采用外部电源的直流、交流输入接口电路如图14所示。当输入开关闭合时，其一次电路接通，发光二极管发光，同时光耦合器中的发光二极管使光敏晶体管导通，信号进入内部电路。,图1-4 直流、交流输入接口电路,1.2.1 PLC的组成,图1-5 继电器输出内部参考电路,(2)输出接口电路 输出接口电路用于将主机处理的结果驱动显示灯、电磁阀、继电器、接触器等各种被控设备，实现电气控制。 1)继电器输出的负载电流大于2A，响应时间为810ms，机械寿命大于106h。可用于驱动直流或低频交流负载。内部参考电路如图1-5所示。,1.2.1 PLC的组成,图1-6 晶体管输出内部参考电路
8、,2)晶体管输出的负载电流约为0.5A，响应时间小于1ms，可驱动36V以下的直流负载。内部参考电路如图1-6所示。,1.2.1 PLC的组成,图1-7 晶闸管输出内部参考电路,3)晶闸管输出一般采用三端双向晶闸管，其耐压较高，带负载能力强，可驱动高频较大功率交流负载。内部参考电路如图1-7所示。,1.2.1 PLC的组成,4.电源 PLC内部为CPU、存储器、I/O接口等内部电路配备了直流开关稳压电源，同时一般也为输入传感器提供24V直流电源。输入/输出回路的电源一般相互独立，以避免来自外部的干扰。 5.扩展接口 扩展接口用于系统扩展，可连接I/O扩展单元、AD模块、DA模块和温度控制模块等
9、。 6.外部设备接口 此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。,图1-8 PLC扫描过程,1.2.2 PLC的工作原理 1.内部处理 CPU检查主机硬件和所有输入模块、输出模块，在运行模式下，还要检查用户程序存储器。如果发现异常，则停止并显示错误。如果自诊断正常，则继续向下扫描。PLC采用周期循环扫描的工作方式，其扫描过程如图1-8所示。,1.2.2 PLC的工作原理,2.通信操作 在通信操作阶段，CPU自检并处理各通信端口接收的信息，完成数据通信任务。即检查是否有计算机、编程器的通信请求，若有则进行相应的处理。 3.输入处理 输入处理又称为输入采样。在此阶
10、段，PLC首先扫描所有输入端口，依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入输入输出映像寄存器的相应单元内。输入处理结束后，转入用户程序执行和输出处理阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，输入输出映像寄存器中的相应单元状态和数据也不会改变。,4.执行程序 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次扫描用户程序（梯形图），当程序指令涉及输入、输出状态时，PLC从输入映像寄存器“读入”上一阶段采集的对应输入端口的状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件（“软继电器”）的当前状态，并进行逻辑运算，然后把逻辑运算的结果存入元件映像寄存器中。 5.输出处理 当扫描用户程序结束后，PLC就进
11、入输出处理阶段。在此期间，CPU按照输入输出映像寄存器内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。,图1-9 PLC外部结构图,任务1.3 认识三菱FX系列PLC,1.3.1 FX2N系列PLC简介 FX2N系列PLC的外部结构如图1-9所示。它主要由三部分组成，即外部接线(输入/输出接线端子)部分、指示部分和接口部分。,1.3.1 FX2N系列PLC简介,图1-10 PLC外部接线部分,(1)外部接线部分 如图1-10所示。,(2)指示部分 如图1-11所示。,图1-11 PLC的指示部分,1.3.1 FX2N系列PLC简介,图1-12 PLC编程器接口及运行模式转
12、换开关,(3)接口部分 如图1-12所示。,1.3.3 FX系列PLC的内部元器件及编号 1.输入继电器(X) 输入继电器是PLC接收外部输入设备开关信号的端口，即通过输入继电器将外部输入信号状态读入输入映像寄存器中。它只能由外部信号驱动，不能由程序内部指令来驱动。输入继电器的触点数在编程时没有限制，即可有无数对动合和动断触点供编程使用。 2.输出继电器(Y) 输出继电器是把PLC内部信号输出传送给外部负载。输出继电器线圈只能由PLC内部程序的指令驱动，其线圈状态传送给输出端口，再由输出端口对应的硬触点来驱动外部负载动作。它有线圈和触点，与输入继电器一样，有无数对动合和动断触点供编程使用，但在
13、一个程序中，每个输出继电器的线圈只能使用一次。,3.辅助继电器(M) 辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，不能直接驱动外部负载，只供内部编程使用。它的动合与动断触点同样在PLC内部编程时可无限次使用，但其线圈在一个程序中只能使用一次。 4.定时器(T) PLC中的定时器（T）相当于继电接触器控制系统中的通电型时间继电器，主要用于定时控制。它可以提供无限对动合和动断延时触点。FX2N系列PLC中定时器可分为通用定时器、积算定时器两种。定时器是通过对一定周期的时钟脉冲进行累计而实现定时的，时钟脉冲周期有1ms、10ms、100ms三种，当所计数达到设定值时触点动作。设定值可用常数K或数
14、据寄存器D的内容来设置。,5.计数器(C) PLC的计数器主要用于计数控制。FX2N系列PLC的计数器分为内部计数器和高速计数器两类。 6.状态寄存器(S) 状态寄存器用来记录系统运行中的状态，可与步进顺控指令STL配合使用，是编制顺序控制程序的重要编程元件。,7.数据寄存器(D) 数据寄存器是计算机必不可少的器件，用于存放各种数据。PLC在进行输入/输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器来存储数据和参数。数据寄存器有以下几种类型： (1)通用数据寄存器(D0D199)(2)断电保持数据寄存器(D200D7999) (3)特殊数据寄存器(D8000D8255)(4)变址寄存器(V
15、/Z),图1-13 PLC与主令电器类输入设备的连接方式,任务1.4 完成FX系列PLC控制系统外部接线,1.4.1 输入接线 PLC与按钮、行程开关、转换开关等主令电器类输入设备的接线示意图如图1-13所示。每一个输入端子都有一个输入继电器(X)与之对应，外部控制信号必须通过输入继电器传送到PLC内部。,图1-14 PLC与输出设备的连接,1.4.2 输出接线 PLC输出端子用于驱动负载，如接触器、继电器、电磁阀、指示灯等。如图1-14所示，Y0Y3共用一个公共端口(COM1)，Y4Y7共用另一个端口(COM2)，其中Y1、Y3驱动额定电压交流380V负载，而Y4、Y6驱动额定电压直流24V
16、的负载。,任务2 应用基本指令实现电动机点动运行,1.外形、结构及符号 按钮的外形、内部结构与符号如图22所示，它由按钮帽、复位弹簧、动合触点、动断触点、接线柱和外壳组成。,图2-2 按钮开关外形、内部结构和符号,任务2.1 选择与检测电器元件,2.1.1 按钮 按钮是一种结构简单、广泛用于发送控制指令的手动主令电器。 控制按钮一般用于短时间的接通或断开小电流。常用种类有指示灯型按钮、紧急故障处理的蘑菇状按钮、钥匙状旋式按钮、自锁式按钮等。,2.1.1 按钮,2.型号含义与选择方法 按钮的型号含义如下： 1)根据使用场合，选择按钮开关的种类，如开启式、保护式和防水式等。 2)根据用途选用合适的形式，如旋钮式、紧急式等。 3)根据控制电路的需要，确定不同的按钮数，如单联、双联按钮。 4)按工作状态指示和工作情况要求，选择按钮和指示灯的颜色。 3.检测方法 1)检查外观是否完好。
