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1、PLC基础前言1、目的：了解PLC的特点和使用方法，懂得维修PLC控制设备的检修方法。2、难点：（1）指令的理解；（2）指令与梯形图之间的关系；（3）梯形图化简和变换；（4）软件分析；（5）硬件和软件之间的结构和控制关系。前言学习和应用步骤：1、基础理论学习；2、实验；3、模仿。PLC概念：概念：PLC是一个以微处理器为核心的数字运算是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时定时/计
2、数和算术运算等操作指令，并通过计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。各种类型的机械或生产过程。PLC基础基础PLC的应用大致可归纳为以下几个方面：1.开关量逻辑控制开关量逻辑控制利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代传统的继电器控制，用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等，这是PLC最基本的应用，也是PLC最广泛的应用领域。2.运动控制运动控制大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如机器人等进行运动控制。3.过程控制
3、过程控制大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能，有的小型PLC也具有模拟量输入输出。所以PLC可实现模拟量控制，而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制，用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、水处理以及闭环位置控制和速度控制等方面。PLC基础基础4.数据处理数据处理现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可进行数据的采集、分析和处理，同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置，如计算机数值控制（CNC）设备，进行处理。5.通信联网通信联网PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与上位计算机、PLC与其它智能设备之间的通信，PLC系统与通用计算机可直
4、接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，满足工厂自动化（FA）系统发展的需要。PLC的几种控制系统的几种控制系统1单机控制（一台PLC控制一台设备）2集中控制系统是用一个PLC控制一台或多个被控设备。主要用于输入、输出点数较少，各被控设备所处的位置比较近，且相互间的动作有一定联系的场合。其特点是控制结构简单PLC基础基础3远程I/O控制系统（一台PLC控制多个分散系统）是指控制单元远离控制现场，PLC通过通信电缆与被控设备进行信息传递。该系统一般用于被控设备十分分散，或工作环境比较恶劣的场合。其特点是需要采用远程通信
5、模块，提高了系统的成本和复杂性。PLC基础基础4分布式控制系统分布式控制系统即采用几台小型PLC分别独立控制某些被控设备，然后再用通信线将几台PLC连接起来，并用上位机进行管理。其特点是系统灵活性强、控制范围大，但需要增加用于通信的硬件和软件，系统的复杂性也更大。PLC的主要特点的主要特点(优点优点)A、可靠性高、可靠性高,抗干扰能力强抗干扰能力强1对电源，CPU，存储器等严格屏蔽，几乎不受外部干扰。有很好的冗余技术。PLC不受电视，显示器，收音机等这些干扰信号影响。2采用微电子技术，内部大量的无触点方式，使用寿命大大加长。正常情况下寿命在5年以上。B、通用性强、通用性强.控制程序可变控制程序
6、可变,使用方便使用方便.一条流水线或一台控制设备按控制要求调试好了,过段时间要对工艺流程更换，换另一种控制,只要对程序部分进行修改,而硬件，线路不需该动。方便.，省钱，省时，省力。C、编程简单、编程简单.容易掌握容易掌握.梯形图与继电器电路很类似.控制线路清晰直观.很容易上手.D、功能完善。、功能完善。目前，PLC对数字量、模拟量输入、输出，逻辑、算术运算，定时、记数、顺序控制，通信、人机对话，自检、记录、显示等功能。E、减少控制系统的设计及施工的工作量、减少控制系统的设计及施工的工作量.通过软件编程，继电器电路是硬接线来达到控制目的。PLC进行模拟调试，减少现场的工作量。F、体积小、体积小,
7、重量轻重量轻,维护方便。维护方便。三菱PLC产品主要有FX系列、A系列、Q系列FX1S系列PLC型号FX1S-10MRFX1S-14MRFX1S-20MRFX1S-30MRFX1S-10MTFX1S-14MTFX1S-20MTFX1S-30MTFX1S-10MR-DFX1S-14MR-DFX1S-20MR-DFX1S-30MR-DFX1S-10MT-DFX1S-14MT-DFX1S-20MT-DFX1S-30MT-DFX0N系列PLC型号FX0N-24MRFX0N-40MRFX0N-60MRFX1N系列PLC型号FX1N-14MRFX1N-24MRFX1N-40MRFX1N-60MRFX2N系
8、列PLC型号FX2N-16MRFX2N-32MRFX2N-48MRFX2N-64MRFX2N-80MRFX2N-128MR1PLC结构及各部件功能结构及各部件功能FX系列PLCPLC的分类：A:从组成结构上分：固定式：PLC各部件组合成一个不可拆卸的整体组合式（模块式）：PLC的各部件按照一定规则组合配置。B:按I/O点数及内存容量分:超小型PLC小型PLC中型PLC大型PLC超大型PLCC:按输出形式分:继电器输出:为有触点输出方式，适用于低频大功率直流或交流负载晶体管输出:为无触点输出方式，适用于高频小功率直流负载晶闸管输出:为无触点输出方式，适用于高速大功率交流负载PLC包括1中央处理器
9、(CPU)、2输入输出(I/O)、3存储器、4电源等PLC工作原理工作原理1PLC的工作原理：PLC采用顺序扫描,不断循环的工作方式.PLC工作的基本步骤为：1自诊断2通讯3输入采样4程序执行5输出刷新.一般来说，PLC的扫描周期如下图所示，一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。PLC的编程语言有：指令表、梯形图、顺序功能图、功能块图、结构化文本等。1、指令表IL：此语言类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言通俗、易懂，并且在各种编程语言中应用最早。部分梯形图及其他语言无法表示的程序，必须用指令表才能编程。2梯形图LD：梯形图沿用了继电器的触点、线圈、连
10、线等图形与符号，是编程语言中应用最为广泛的一种。3、顺序功能图SFC：是一种新颖的、按照工艺流程图进行编程的图形编程语言，这是一种”IEC”标准推荐的首选编程语言，近年来开始逐步的普及与推广。4、功能块图FBD：此语言在三菱PLC中应用较少，在西门子PLC中应用为多。5、结构化文本ST：在一些大型、复杂的控制系统中，需要将开关量控制、模拟量控制、数值计算、通信等功能和为一体，此时PLC需要通过计算机中常用的BASIC、PASCAL、C等语言进行结构化编程，才能完成设计。常见的输入元器件：按钮，选择开关，光电开关，行程开关，传感器等。输入是PLC接受外部开关的信号，其状态只能由外部开关决定，PL
11、C不能改变输入信号状态。常见的输出元器件：电磁阀，继电器，接触器，指示灯，显示器等。输出是PLC控制外部设备的信号。其状态由PLC内容程序及运行结果有关，PLC通过扫描内部程序，通过输出信号来控制外部设备。注:输入继电器只能由外部信号驱动，而不能由PLC指令来驱动输出继电器只能由PLC指令来驱动，而外部信号不能直接驱动输出继电器。1自动门控制装置的硬件组成：自动门控制装置由入门传感器X0,出门传感器X1,开门限位开关X2、关门限位开关X3、门上升Y0(使直流电动机正转)、关门下降Y1(使直流电动机反转)等部件组成。2控制要求：1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关X0或X1时，开门执行机
12、构Y0动作，电动机正转，到达开门限位开关X2位置时，电机停止运行。2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构Y1被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关X3位置时，电机停止运行。3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关X0或X1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关X0或X1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。1.I/0地址分配入门传感器-X0门上升-Y0出门传感器-X1门下降-Y1上下位开关-X2下限位开关-X32.I/0硬件接线图PLC常见设
13、备故障维修方案常见设备故障维修方案一、PLC控制系统的维护PLC的可靠性很高，但环境的影响及内部元件的老化等因素，也会造成PLC不能正常工作。如果等到PLC报警或故障发生后再去检查、修理，总归是被动的。如果能经常定期地做好维护、检修，就可以做到系统始终工作在最佳状态下。因此，定期检修与做好日常维护是非常重要的。一般情况下检修时间以每6个月至一年1次为宜，当外部环境条件较差时，可根据具体情况缩短检修间隔时间。序号检修项目检修内容1供电电源在电源端子处测电压变化是否在标准范围内2外部环境环境温度(控制柜内)是否在规定范围环境湿度(控制柜内)是否在规定范围积尘情况(一般不能积尘)3输入输出电源在输入
14、、输出端子处测电压变化是否在标准范围内4安装状态各单元是否可靠固定、有无松动连接电缆的连接器是否完全插入旋紧外部配件的螺钉是否松动5寿命元件锂电池寿命等一：PLC自诊断PLC控制系统故障可分为：外部设备故障，程序错误及PLC本身不良.1外部故障主要是系统的某一个部位动作错误或不动作,有可能是外部信号线破损,传感器损坏,或PLC某个信号点烧毁等因素2程序错误一般很少发生,一个控制系统调试好之后,不去修改程序,PLC程序不会自动变化,很少出现程序错误的故障.3PLC在正常工作时很稳定,几乎不受外部信号的干扰,但在过电压,过电流等工作环境下有可能导致部件损坏,在程序及外部信号都正常的情况下,考虑是不
15、是PLC本身的不良引起的故障.二PLC自诊断：A利用PLC的状态指示灯诊断（电源灯，ERR灯，电池灯，运行灯）故障方法1.电源指示（POWERLED指示）当向PLC基本单元供电时，基本单元表面上设置的POWERLED指示灯会亮。如果电源合上但POWERLED指示灯不亮，请确认电源接线。另外，若同一电源有驱动传感器等时，请确认有无负载短路或过电流。若不是上述原因，则可能是PLC内混入导电性异物或其他异常情况，使基本单元内的保险丝熔断，此时可通过更换保险丝来解决。2运行指示灯：指示灯亮则表示PLC处于正常工作状态，若指示灯不亮，则可能的原因有以下几点：A.PLC上的RUN/STOP开被设置为STO
16、P状态，PLC没有在运行。B.PLC程序存在错误，此时ERROR灯也会亮。C.PLC扫描超时，此时PLC异常ERROR灯也会亮。3电池指示灯：指示PLC内部电池的状态。指示灯亮表示内部电池电压过低。4出错指示（EPRORLED闪烁）当程序语法错误（如忘记设定定时器或计数器的常数等），或有异常噪音、导电性异物混入等原因而引起程序内存的内容变化时，EPRORLED会闪烁，PLC处于STOP状态，同时输出全部变为OFF。在这种情况下，应检查程序是否有错，检查有无导电性异物混入和高强度噪音源。发生错误时，8009、80608068其中之一的值被写入特殊数据寄存器D8004中，假设这个写入D8004中内
17、容是8064，则通过查看D8064的内容便可知道出错代码。与出错代码相对应的实际出错内容参见PLC使用手册的错误代码表。出错指示（EPRORLED灯亮）由于PLC内部混入导电性异物或受外部异常噪音的影响，导致CPU失控或运算周期超过200ms，则WDT出错，EPRORLED灯亮，PLC处于STOP，同时输出全部都变为OFF。此时可进行断电复位，若PLC恢复正常，请检查一下有无异常噪音发生源和导电性异物混入的情况。另外，请检查PLC的接地是否符合要求。检查过程如果出现EPRORLED灯亮闪烁的变化，请进行程序检查。如果EPRORLED依然一直保持灯亮状态时，请确认一下程序运算周期是否过长（监视D
18、8012可知最大扫描时间）。如果进行了全部的检查之后，EPRORLED的灯亮状态仍不能解除，应考虑PLC内部发生了某种故障，请与厂商联系。5输入指示灯：当设备侧开关等信号触发时，对应的指示灯亮。若指示灯不亮，可能的原因有：A.采用汇点输入（无源）时，信号的接触电阻太大或输入信号的电压过低，短路引起PLC内部电源电压降低与保护，使输入电源不足以驱动输入接口电路。B.开用源输入（有源）时，因信号的接触电阻太大或输入信号的电压过低，使输入电流不足以驱动输入接口电路。C.输入端子的接触不良或输入连接线连接不良D.当故障发生在扩展单元时，可能是基本单元与扩展单元间的连接不良E.PLC输入接口电路损坏等。
19、6输出指示灯：输出指示灯用来指示PLC输出信号的状态。当PLC书出线圈接通时，对应的输出指示灯亮，若不亮，原因可能有：A.采用汇点输出（无源）时，可能PLC输出接口电路损坏。B.采用愿输出（有源）时，可能因输出负载过重、短路引起PLC内部电源电压的降低与保护。C.当故障发生在扩展单元时，可能是基本单元与扩展单元间的连接不良引起。D.PLC输出接口电路损坏。等等。B利用内部特殊继电器诊断PLC内部一般有大量的特殊内部继电器或专用数据寄存器，用于寄存PLC实际工作状态与故障诊断结果。可以通过读取他们的数据，作为PLC诊断的状态显示.三PLC控制系统故障分析主要方法：常规分析法1测量检查法通过对故障
20、设备机、电等部分进行测量检查，以次来判断故障发生原因的一种方法。测量检查法通常包括以下内容：A.检查电源的规格（包括电压、频率、相序、容量等）是否符合要求B.检查PLC控制系统中的各控制装置与控制部件，如伺服驱动器、变频器、电机、输入输出信号等连接是否正确、可靠。C.检查PLC控制系统中的各控制装置与控制部件是否安装牢固，接插部位是否有松动D.检查系统中的各控制装置与控制部件的设定端、定位器的设定、调整是否正确。E.检查液压、气动、润滑部件的油压、气压等是否符合要求。F.检查电器元件、机械部件是否有明显的损坏等2动作分析法通过观察，监视实际动作，判断动作不良部位，由此来判断故障根源。主要根据设计时的动作要求，通过每一步动作的动作条件与动作过程进行诊断一般来说，设备中采用液压、气动控制的部位，可以根据设计的动作要求，通过每一步动作的动作条件与动作过程进行诊断来判定故障原因。3动态检测法通过动态检测PLC程序梯形图，判定故障原因的一种方法。这一方法在系统维修中使用最广。通过动态检测法，可以借助于PLC的图形编辑器，迅速找到故障的原因，在PLC系统调试与维修过成果使用最广。四电源灯故障的一般分析步骤：异常灯亮的一般分析步骤：
