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1、模块一 认识PLC,主编,任务一 PLC基础知识,主编,三、PLC的结构,1. PLC的外部结构 PLC的外部结构如图11所示，它由输入、输出端子，电源接线端子，状态指示灯，通讯接口等组成。,图1-1 PLC的外部结构 a)F-40MR PLC外形 b)F-64MR PLC外形,三、PLC的结构,2. PLC的内部结构 PLC型号品种繁多，但实质上都是一台用于工业控制的专用计算机，其组成与一般计算机相似，主要由CPU模块、存储器、输入输出（I/O）模块、电源模块及编程器组成。PLC的内部结构如图12所示。,图1-2 PLC的内部结构,三、PLC的结构,(1)CPU模块 CPU即中央处理器，是P
2、LC的控制中枢，由运算器、控制器和寄存器等组成。 (2)存储器 PLC中的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态的各种数据，就像仓库用来存放各种器材一样。 (3)输入/输出模块 PLC的控制对象是工业生产过程，PLC与生产过程的联系是通过I/O模块来实现的。 (4)电源模块 PLC的电源模块将交流电源转换成供CPU、存储器、输入输出模块等所需的直流电源，是整个PLC的能源供给中心，其好坏直接影响到PLC的功能和可靠性。 (5)编程器 编程器可将用户编写的程序写到PLC的用户程序存储区，它的主要任务是输入、修改和调试程序，并可监视程序的执行过程。,三、PLC的结构,图1-3 手持式编程器
3、与计算机编程线缆 a)手持式编程器 b)计算机编程线缆,四、PLC的编程语言,(1)梯形图 梯形图是一种图形编程语言，它沿用了继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，并增加了一些特殊功能符号。 (2)指令语句表(简称指令表) 指令语句表就是用助记符来表达PLC的各种功能。,图1-4 PLC的编程语言 a)梯形图 b)指令语句表,四、PLC的编程语言,图1-5 顺序功能图,四、PLC的编程语言,(3)顺序功能图 顺序功能图是采用工艺流程图进行编程，对于工厂中搞工艺设计的技术人来说，用这种方法编程，非常方便。 (4)高级语言 在一些大型PLC中，为完成一些较为复杂的控制，采用功能很强的微处理器
4、和大容量存储器，将逻辑控制、模拟控制、数值计算与通讯功能结合在一起，配备BASIC、Pascal、C等计算机语言，可像使用通用计算机那样进行结构化编程，使PLC具有更强的功能。,五、PLC控制的优越性,1.与继电接触器控制系统的比较 1)传统的继电接触器控制系统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。 2)传统的继电接触器控制系统是用导线将继电器、接触器、按钮等元器件连接起来实现一定的逻辑功能或“程序”，控制系统的程序就在接线之中。 3)两者触点的数量不同。,图1-8 接触器控制与PLC控制电动机单向运行电路 a)接触器控制主电
5、路 b)接触器控制控制电路 c)PLC控制输入输出接线示意图,五、PLC控制的优越性,2.与工业微机控制系统的比较 工业微机在要求快速、实时性强、模型复杂的工业控制中占有优势。但是，使用工业微机的人员技术水平要求较高，一般应具有一定的计算机专业知识。另外，工业微机在整机结构上还不能适应恶劣的工作环境，抗干扰能力及适应性差，这是工业微机在工业现场控制中的致命弱点。工业生产现场的电磁辐射干扰、机械振动、温度及湿度的变化以及超标的粉尘，都会使工业微机不能正常工作。,任务二 PLC的输入/输出单元与接线方式,一、PLC的输入/输出(I/O)单元硬件结构,1. PLC输入/输出(I/O)端子 图19所示
6、是FX1N、FX2N系列PLC输入/输出（I/O）接线端子布局情况，图中接线端子的输出侧均用粗线区分输出与相应的COM。在图19a中，输出端子侧左边的24与COM是PLC对外输出的24V直流（DC）电源（图b中在输入侧），用于给相应的传感器（如接近开关、光电开关、压力传感器等）供电，此时COM与输入端子COM是相通的或者可以连接起来。输出端子侧COM0与Y0，COM1与Y1，COM2与Y2、Y3，COM5与Y14Y17等构成多组输出，这样安排输出端的COM主要是考虑负载电源的种类较多，而输入端电源的类型相对较少。如果输出侧电源种类较少，可以将相应的COM连接起来使用。,一、PLC的输入/输出(
7、I/O)单元硬件结构,图1-9 FX系列PLC接线端子图 a)F-40MR PLC面板与接线端子图 b)F-48MR PLC接线端子图,一、PLC的输入/输出(I/O)单元硬件结构,2.输入/输出单元 PLC的输入/输出单元又称PLC的输入/输出接口电路。PLC在程序的执行过程中需调用的外部各种控制信号，如各种开关量（状态量）、数字量或模拟量等都是通过输入接口电路进入PLC，而程序执行结果又通过输出接口电路控制外围设备。输入/输出接口电路一般都通过光电隔离和滤波把PLC和外部电路隔开，以提高PLC的抗干扰能力。,一、PLC的输入/输出(I/O)单元硬件结构,(1)输入接口电路(输入单元) 通常
8、输入接口电路按使用电源不同有三种类型，即直流输入(DC l2V或24V)、交流输入(AC 100120V或200240V)和交直流输入(交直流12V或24V)。,图1-10 直流24V输入接口电路原理图,一、PLC的输入/输出(I/O)单元硬件结构,(2)输出接口电路(输出单元) PLC通过输出接口电路向现场控制对象输出控制信号。,图1-11 PLC输出接口电路的形式 a)继电器输出型 b)晶体管输出型 c)晶闸管输出型,一、PLC的输入/输出(I/O)单元硬件结构,图1-12 PLC的输入接线方式 a)汇点式输入接线方式1 b)汇点式输入接线方式2 c)分隔式输入接线方式,3.输入/输出单元
9、接线方式 (1)输入接线方式 PLC的输入单元与用户设备接线的方式可分为汇点式输入接线和分隔式输入接线两种基本形式，如图1-12a、b、c所示。,一、PLC的输入/输出(I/O)单元硬件结构,(2)输出接线方式 输出单元与外部用户输出设备的接线分为汇点式输出和分隔式输出两种基本形式。,图1-13 PLC输出接线图,一、PLC的输入/输出(I/O)单元硬件结构,1)由于PLC输出接口电路未接熔断器，因此，每45个接点应加接一个515A的熔断器，以防止负载短路等原因造成PLC损坏。 2)在直流感性负载的两端并联一个浪涌吸收二极管VD，会大大延长触点的使用寿命。 3)正反转接触器的负载KM1、KM2
10、，在PLC的程序中采用软件互锁的同时，在PLC的外部也应采取联锁措施，以防止此类负载在两个方向上同时动作。 4)在交流感性负载两端并联一个浪涌吸收器，用于降低噪声。,二、PLC输入/输出单元的软元件,1.输入继电器(X) 输入继电器（X）是PLC从机外接受控制信号的接口，实质上它是输入接口电路。每个输入继电器都与相应的PLC输入端相连，即每个输入端对应一个输入继电器。如图114所示，输入端子X0对应用于输入继电器X0。每个输入继电器有无数对常开（动合）触点和常闭（动断）触点供编程时使用。输入继电器的线圈只能由外部信号来驱动，不能由内部程序（指令）驱动。因此，我们编写的梯形图中只能出现输入继电器
11、的常开、常闭触点，而不能出现输入继电器的线圈，如图115所示。,图1-14 输入继电器电路,二、PLC输入/输出单元的软元件,2.输出继电器(Y) 输出继电器（Y）是PLC向机外负载输出信号的端口，它与输出端子是一一对应的，是PLC中唯一具有外部触点且能驱动外部负载的继电器。因此，输出继电器（Y）的触点分外部输出触点和内部触点两种。外部输出触点（继电器触点、晶闸管、晶体管等输出元件）接到PLC的输出端子上，且为常开触点，如图116所示，输出继电器Y0对外输出触点Y0（常开）与PLC的输出端子相连；内部触点分为常开、常闭触点，可供程序重复调用无数次。输出继电器的线圈只能由程序驱动，当继电器的线圈
12、被驱动时，其对应的触点动作：常开触点闭合，常闭触点断开。对外常开触点闭合，机外负载就被驱动，但对外常开触点不在梯形图中表示出来。梯形图中只表示被驱动的输出继电器线圈和内部常开、常闭触点。,二、PLC输入/输出单元的软元件,如图117所示，梯形图中的X0是输出继电器Y0的工作条件，当X0接通时，Y0线圈被驱动置1（线圈得电），PLC对外输出触点闭合，驱动外部负载，同时内部常开触点Y0闭合，驱动输出继电器Y1的线圈置1；当X0断开时，Y0复位（线圈失电），内部常开触点Y0恢复断开状态，Y1复位。,图1-16 输出继电器电路,三、PLC的等效电路,图1-18 PLC控制系统等效电路,四、FX系列PLC型号的意义,图1-19 FX系列PLC型号的意义,
