plc基础知识入门讲解

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可编程控制器原理及应用 预备知识继电器控制技术第一部分可编程控制器绪论第三部分三菱FX-2N可编程控制器本课程具体内容第二部分可编程控制器基础知识第四部分PLC网络及通信第五部分PLC控制系统设计与应用第六部分其他可编程控制器简介 一、常用低压电器二、基本控制线路继电器控制技术 电器的构成：电器的定义：1、概述常用低压电器电器是根据外界信号（机械力、电动力和其它物理量）自动或手动接通和断开电路,实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的元件或设备。（1）电磁机构铁心衔铁线圈 （2）触头系统常用低压电器触头的结构形式桥式触头指形触头2、接触器接触器是一种用于接通和断开(交、直流)负荷电流的电磁式自动切换电器，主要用于控制电动机、电焊机、电容器组等大容量设备，具有低压释放的保护 常用低压电器(1)结构1—动触头2—静触头3—衔铁4—弹簧5—线圈6—铁心7—垫毡8—触头弹簧9—灭弧罩10—触头压力弹簧3.符号功能，适用于频繁操作和远距离控制。 继电器是一种根据某种输入信号的变化来接通或断开控制电路，实现自动控制和保护的电器。其输入量可以是电压、电流等电气量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电气量。(1)结构1—底座2—反力弹簧3、4—调节螺钉5—非磁性垫片6—衔铁7—铁心8—极靴9—电磁线圈10—触点系统常用低压电器3、继电器 (2)、种类：1）电流继电器2）电压继电器3）中间继电器(3)符号(中间继电器)：4）时间继电器5）热继电器6）速度继电器常用低压电器 常用低压电器4、其它常用电器（1）低压断路器1—热脱扣器的整定按钮2—手动脱扣按钮3—脱扣弹簧4—手动合闸机构5—合闸联杆6—热脱扣器7—锁钩8—电磁脱扣器9—脱扣联杆10、11—动、静触点12、13—弹簧14—发热元件15—电磁脱扣弹簧16—调节按钮 （2）控制按钮1—按钮帽2—复位弹簧3—动触点4—常开触点的静触点5—常闭触点的静触点6、7—触点接线柱1）结构常用低压电器 2）符号（3）行程开关常用低压电器 （1）长动控制基本控制线路1、异步电动机直接起动控制线路 （2）点动控制基本控制线路 2、异步电动机正反转控制线路（1）“正—停—反”控制基本控制线路 （2）“正—反—停”控制基本控制线路 （1）定子串电阻降压起动控制电路问题此电路的缺点为何？基本控制线路3、异步电动机降压起动控制线路 改进后的电路基本控制线路 （2）星形—三角形降压起动控制电路基本控制线路 （3）自耦变压器降压起动控制线路基本控制线路 三种降压起动方式优缺点：（1）串起动电阻起动的优点：结构简单、成本低、动作可靠。缺点：消耗电能。适用场合：要求起动平稳的中小容量电动机以及起动不频繁的场合。（2）自耦变压器起动的优点：对电网电流冲击小，功率损耗小。缺点：价格较贵，体积较大，且是按照非连续工作制设计制造的，不允许频繁操作。（3）Y-△起动的优点：定子绕组星形接法时，起动电压为直接采用三角形接法时的1/√3，起动电流为1/3，因而起动电流特性好。缺点：起动转矩也相应下降为三角形接法的1/3，转矩特性差。此线路适合轻载或空载的场合。基本控制线路 （1）反接制动控制线路问题此电路的缺点何在？基本控制线路4、异步电动机制动控制线路 改进后的电路基本控制线路 （2）能耗制动控制线路基本控制线路 反接制动优点：制动效果好，其缺点是能量损耗大，在制动过程中有冲击，对转动部件有害，故用于不太经常起制动的设备。能耗制动优点：能量损耗少，在制动时磁场静止不动，不会产生有害的反转，制动停车准确，制动过程平稳。缺点是需要整流电路，制动速度也较反接制动慢些。所以，能耗制动适用于电动机容量较大，要求制动平稳和起动频繁的场合。两种制动方式优缺点的比较：基本控制线路 PLC绪论一、PLC的由来二、PLC的特点PLC出现后受到普遍重视，应用发展十分迅速。它有一系列受用户欢迎的特点。主要是：PLC是上世纪70年代以来发展起来的一种新型工业控制设备。具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国内外已广泛应用于自动化控制的各个方面，并已成为实现工业自动化的支柱产品。作为电气工程技术人员，必须牢固掌握PLC及其控制系统的基本原理与应用技术，才能适应当前及今后的社会发展的需要。1、可靠性高; 3、组合灵活、使用方便;4、功能强、通用性好;5、开发周期短、成功率高;6、体积小、重量轻、功耗低；1、按结构形式：整体式、模块式2、按I/O点数和存储容量：小型（256点、8K步）、中型（2048点、32K步）、大型（2048点以上、32K步以上）3、按功能：低档机、中档机、高档机PLC绪论三、分类2、编程简单、易于掌握;四、应用1、开关量逻辑控制 2、定时、计数控制3、闭环过程控制4、冗余控制5、监控6、数字通信和联网控制五、发展方向PLC绪论1、小型化方向：多功能、体积小、点数少；2、大型化方向：功能强、应用范围大、性能高、编程软件多样化和高级化、标准化、构成形式的分散化和集散化六、PLC控制系统与其他控制系统的比较1、与继电器接触器控制系统的比较（1）控制逻辑：硬接线；软接线 （2）工作方式：受约状态；周期扫描（3）控制速度：机械式；电子式（6）设计与施工：周期长且困难；周期短、方便（7）可靠性：差；高（8）价格：便宜；昂贵小结：在性能上PLC优异，且体积小、功耗低，使用维护方便，但价格较高。（1）应用范围：几乎所有领域；主要用于工业领域PLC绪论2、与微型计算机控制系统比较（2）使用环境：要求较高；要求不高（3）输入输出：I/O与主机采取微电联系，不需电气隔离；控制强电，需电气隔离 （4）程序设计：要求具有较高的计算机硬件和软件知识；易于学习和掌握（5）运算速度：速度快，微秒级；接口响应速度慢影响运算速度，毫秒级（6）价格：较高；较低，十分之一左右小结：PLC是一种用于工业自动化控制的专用微机控制系统，结构简单，抗干扰能力强，易于学习和掌握，价格便宜。（1）单片机不如PLC容易掌握（2）单片机不如PLC使用简单（3）单片机不如PLC可靠PLC绪论3、与单片计算机比较 （4）PLC不如单片机运算速度快（5）PLC不如单片机数据处理能力强小结：PLC用于控制，稳定可靠，抗干扰能力强，使用方便，单片机通用性和适应性较强PLC绪论 一、PLC基本结构二、PLC基本工作原理可编程控制器基础知识三、PLC编程语言 微处理器（CPU）运算器控制器外设I/O接口I/O扩展接口存储器EPROM(系统程序)ＲＡＭ（用户程序）输入单元输出单元电源I/O扩展模块编程器打印机EPROM写入器上位计算机图形监控系统主机PLC的硬件系统简化图用户输入设备用户输出设备基本组成 基本组成PLC的单总线结构框图微处理器CPU系统程序EPROM用户数据RAM用户程序EPROM存储器扩展通信接口编程器功能开关和指示灯输入滤波输出锁存智能I/OI/O扩展后备电源光电耦合来自现场光电耦合三种方式输出去现场总线 基本组成1、输入部件输入部件是PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件。是现场信号进入PLC的桥梁。（１）开关量输入电路１）汇点式２）分隔式2、输出部件输出部件也是PLC与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现场设备进行工作。１）直流输入２）交流输入（2）输入信号接线图 基本组成三种方式的使用场合分别为交直流、直流、交流I/O端口接线SB1SB2SB3COMX0X1X2Y0KMCOM电源PLC（3）可控硅输出方式（2）晶体管输出方式（１）继电器输出方式 工作原理1、工作方式2、工作过程（1）输入采样阶段：PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映像区中相应的存储单元内。（2）程序执行阶段：CPU按自上而下、自左而右顺序扫描用户程序，逐句执行各条指令。PLC采用周期循环扫描、集中输入与集中输出的工作方式。每次扫描的时间称为扫描周期。（3）输出刷新阶段：所有程序执行完毕后，CPU将所有需输出的数据一次性输出以驱动外部负载。 工作原理3、输入输出响应时序图M100Y6X0M100采样采样采样执行执行执行输出输出输出第一周期第三周期第二周期电路 工作原理4、滞后原因及改进的措施：（1）提高扫描速度（2）提供高速输入端口以减少输入滤波时间（3）提供高速处理模块（4）采用I/O立即刷新指令改进的措施有：导致PLC滞后的因素主要为：（1）输入滤波的时间常数（输入延迟）（2）输出继电器的机械滞后（输出延迟）（3）PLC的循环扫描工作方式（工作原理）（4）PLC的输入采样、输出刷新的特殊性（工作原理）（5）用户程序的编程水平 X001X002X003X004Y000Y000X005Y001Y001Y001Y002电路（梯形图）ENDY002OUTY001ORIY001OUTX005ANIY000ANDY001ORX004LDY000OUTX003ANDX002ANIX001LD语句表1、梯形图与语句表编程语言 继电器控制线路与梯形图的联系与区别编程语言SB1SB1KMKMX0Y0Y0X12、顺序功能图（状态转移图）3、逻辑图编程语言4、高级编程语言 一、FX-2N简介二、FX-2N编程软元件三菱FX-2N可编程控制器三、FX-2N基本逻辑指令四、FX-2N定时器及计数器编程五、FX-2N实例六、FX-2N步进控制七、FX-2N应用指令编程 1、型号名称FX-2NPLC简介一．FX-2N系列PLC是由电源、CPU、存贮器和输入/输出器件组成的单元型可编程控制器，而且AC电流、DC输入型的内装DC24V电源作为传感器的辅助电源。功能强大，可进行逻辑控制、开关量控制、模拟量控制，并可进行各种各种功能运算、传送、变址寻址、移位等。 FX-2NPLC简介举例FX2N－48MRFX2N－32MSFX2N－8EYRFX2N－8EYRFX2N－8EYRFX2N－64MTFX2N－8EX2、FX－2NPLC的主要特点（1）系统配置灵活方便（2）具有在线和离线编辑功能（3）高速处理功能（4）高级应用功能 （1）输入输出16~256点。（2）内部随机存取存贮器（8000步）。电池后备、RAM。（3）内部定时时钟（4）基本指令：27种步进阶梯指令：5种应用指令：128种3、产品概述：FX-2NPLC简介 1、输入继电器编程软元件要点（1）输入继电器是PLC与外部用户设备连接的接口，用来接受用户输入设备发来的输入信号，是一种位元件。（2）输入继电器编址区域标号为X，采用八进制编址并从X000开始，最多128点。 （4）输入继电器有无数对常开触点和常闭触点供编程时使用。（3）输入继电器只能由外部信号驱动编程软元件2、输出继电器 （4）每个输出继电器有无数对常开和常闭触点（称为内部触点）供编程使用。编程软元件（1）输出继电器用于将程序运算的结果经过输出端送到用户输出设备，位元件。（2）输出继电器编址区域标号为Y，采用八进制编址并从Y000开始，最多128点。（3）输出继电器的状态只能由由程序驱动要点 3、辅助继电器编程软元件辅助继电器分为普通型、停电保持型型和特殊型三种。要点（1）辅助继电器主要用于中继、中间量寄存，位元件。（3）有无数对常开和常闭触点，但只能供内部编程使用，不能去直接输出驱动外部负载（2）辅助继电器编址区域标号为M，采用十进制编址并从M000开始。（1）普通型辅助继电器 （2）停电保持型辅助继电器地址编号：M500～M3071，共2572点，其中M500～M1023（共524点）可通过参数设定变为非停电保持型（即普通型）。特点：这类辅助继电器在PLC运行中若突然发生停电，则保持停电前的状态；当电源恢复正常时，系统又继续停电前的控制；当清除锁存时，才将断电保持型辅助继电器断开。编程软元件特点：它们无断电保持功能，即当切断PLC的电源或PLC进行复位时，其当时状态无法保持，一律呈断开状态。地址编号：M0～M499，共500点 举例X0M800X1M800M100X0X1M800M100编程软元件特别说明在绘制或阅读时序图时，一般是指某元件常开接点的状态随时间的变化而显示的波形。 （3）特殊型辅助继电器地址编号：M8000~M8255，共256点。编程软元件这些继电器各自具有特定的功能，可分成以下两类：①M8000、M8001：运行监视继电器1）触点利用型：举例 ②M8002、M8003：初始脉冲继电器编程软元件③M8011～M8014：内部时钟脉冲M801110msM8012100msM80131sM80141min M8012的动作时序编程软元件2）线圈驱动型：①M8040：禁止状态转移②M8034：全部输出禁止继电器 编程软元件③M8033：停止时保持输出继电器④M8030：电池灭灯⑤M8039：恒定扫描 编程软元件4、定时器定时器分为普通型、保持型二种。（1）定时器的作用相当于继电器控制系统中的时间继电器，主要用于定时控制。（3）定时器有无数对常开和常闭触点，（2）定时器编址区域标号为T，采用十进制编址并从T000开始。是一种位元件。（4）定时器的动作过程要点（1）普通型定时器：T0～T245（非积算型）1）100ms（T0~T199200点）定时范围：0.1~3276.7s 2）10ms(T200~T24546点）定时范围：0.01~327.67s编程软元件设定值K计数器1&T200复位输入计数数据输入100ms时钟脉冲输出接点比较器X0普通型定时器结构和工作原理框图 编程软元件普通型定时器的工作过程X1T5当前值Y2067.8s 编程软元件（2）保持型定时器T246～T255（积算型）1）1ms(T246~T2494点)定时范围:0.001~32.767s2）100ms(T250~T2556点)定时范围:0.001~32.767s设定值K计数器1&T250复位输入计数数据输入100ms时钟脉冲输出接点比较器X0保持型定时器结构和工作原理框图X1 编程软元件 5、计数器:编程软元件计数器主要用于计数控制，分为两大类：内部计数器是在执行扫描时对PLC内部软元件（X、Y、M、S、T、C)的位信号（通/断）进行计数的计数器。（1）内部计数器内部计数器有四种不同的类型：1）普通型16位加计数器地址编号为：C0~C99共有100点2）保持型16位加计数器地址编号为：C100~C199共有100点 ①两种计数器的设定设定值范围都为：1~32767（K）。②两种类型计数器的复位都是由指令来复位的。编程软元件3）普通型32位加/减计数器C200～C2194）保持型32位加/减计数器C220～C234两种计数设定范围都为：-2147483648~+214748364（K）要点③设定值除了可用常数K设定外，也可间接通过指定数据寄存器来设定，其设定值可超出规定范围。（2）外部计数器（高速计数器） 高速计数器也是32位停电保持型增/减计数器，但它们只对特定的输入端子（X0~X5）的脉冲进行计数。高速计数器采用终端方式处理，与扫描周期无关。编程软元件单相单输入高速计数器 编程软元件6、数据寄存器（1）普通型数据寄存器D0～D199（200点)（2）停电保持型数据寄存器D200～D7999（7800点）（3）特殊型数据寄存器D8000～D8255（256点）数据寄存器是一种字元件，用来存储数值数据的软元件。每个数据寄存器都是16位。数据寄存器可以分为三种类型（1）P作为一种标号用于跳转指令CJ或子程序调用指令CALL的跳转或调用的地址指针。7、指针（P/I）要点 编程软元件（2）I用于中断服务子程序的地址指针。采用中断技术的用户程序在开中断期间，一旦中断响应就停止执行主程序，转去执行由I指针指定的指定服务子程序，直至遇到IRET指令再回到原主程序继续执行下去。 基本逻辑指令1、接点取用与线圈输出指令指令助记符操作数LD(Load)X、Y、M、S、T、CLDIX、Y、M、S、T、COUTY、M、S、T、C举例K20Y1T1M1X1X2X1LD0Y1OUT1X2LDI2T1K20OUT3M1OUT4 指令助记符操作数ANDX、Y、M、S、T、CANIX、Y、M、S、T、CORX、Y、M、S、T、CORIX、Y、M、S、T、CANB无ORB无基本逻辑指令2、逻辑运算指令（1）ANB和ORB指令可连续使用，但不超过7次。（2）在使用ANB和ORB指令时，每个块电路开始总是用LD或LDI指令。要点 X1C3Y12M11Y10X2Y11X3C0X4X5X7T3K30Y14基本逻辑指令举例0LDX16ORB12OUTT3K301ANIC37LDY1213LDX52LDM118ORIC014ORIX73ANDX39ANB15ANB4ORIY1110OUTY1016OUTY145ANDX211ANDX417END 3、内部信息与器件状态处理指令(1)基本逻辑指令指令助记符操作数MPS(Push)无MRD(Read)无MPP(Pop)无PLSY、M（特殊M除外）PLFY、M（特殊M除外）SETY、M、SRST(Reset)Y、M、S、D、T、C 基本逻辑指令MPP0LDX06ANDX212OUTY21MPS7OUTY013MPP2LDX18MPP14ANDX53ORX39OUTY115ANDX64ANB10MRD16OUTY35MPS11ANDX417ENDX0X5X4Y1X3Y0X2X1Y2X6Y3MPS、MRD、MPP:多重输出指令或堆栈指令堆栈器X0MPSX0MRDX0X0 基本逻辑指令0LDX51PLSM102LDX63PLFM114ENDPLS、PLF：脉冲输出指令 基本逻辑指令SET、RST：强迫置位与复位指令 基本逻辑指令4、内部信息与器件状态处理指令(2)LDP、ANDP、ORP指令 基本逻辑指令LDF、ANDF、ORF指令 基本逻辑指令5、程序处理指令指令助记符操作数NOP无END无MCY、M（特殊M除外）MCRN 基本逻辑指令X0X11X12X2X1X10Y31Y30Y21Y20原梯形图MC、MCR：用于主控开始和主控结束指令 定时器编程1、接通延时定时器0LDX01ANIT102OUTT10K503LDX14OUTT11K1005LDT116OUTY107LDIT118OUTY119END 2、断开延时定时器定时器编程0LDX01ORY202ANIT103OUTY204ANIX05OUTT10K506LDX17ORY308ANIT119OUTY3010LDY3011ANIX112OUTT11K5013END 计数器编程0LDX34LDC51RSTC55OUTY22LDX46END3OUTC5K5 定时器与定时器的串接使用定时器与计数器的串接使用 计数器与计数器的串接使用 脉冲发生器先通后断先断后通 根据控制电路绘元件时序图T0M1M0M0M0X1X0T0M0K50T1Y0K30M1T1X0X1一个扫描周期5s3s+5s+M0M1T0线圈T1线圈T0接点T1接点Y0 PLSM0X0M0Y0M1M0Y0T0Y0M1T0K100X0M0M1T0线圈T0接点Y010s+6s10s+根据控制电路绘元件时序图 SETM0X0X1M8014M0C0Y0C0K5RSTM0PLSM1M8002M1C0RSTM8014X0X1M8002M0M1C0接点Y0～5min根据控制电路绘元件时序图 实例例一两台电动机动作的时序图如下图所示，试用PLC实现其控制。控制要求：用一台信号灯来监视三台风机的运行状态。监视装置投入运行时，若两台以上风机运行，则信号灯常亮；若一台风机运行，则信号灯以0.5HZ的频率闪光；若一台风机也不运行，则信号灯以2HZ的频率闪光。试用PLC实现其控制。例一三台电动机顺序控制的时序图如下图所示。试用PLC实现其控制。例一两台电动机相互协调运转3次，其动作要求时序图如下图所示，试用PLC实现其控制。例一有甲乙两组彩灯，每组均有4只灯泡。按下按钮SB后，要求甲组彩灯周期性的亮0.5s，灭0.5s；同时乙组彩灯周期性的亮1s，灭1s，再次按下按钮SB后，全部彩灯熄灭。试用PLC完成其控制要求。例一 机械手动作示意图步进控制及状态转移图 步进控制是指在多工步的控制中，按照一定的顺序分步动作，即上一动作结束后，下一动作才开始。步进控制的编程软元件是状态继电器S，与步进阶梯指令STL组合使用。在不用于步进阶梯指令时，状态S也和辅助继电器一样，可在一般的PLC中应用。其次，状态S既可作信号报警器使用，也可用作外部故障诊断的输出。步进控制及状态转移图1.普通型状态继电器：S0~S499500点其中：供初始状态使用（一般用双框表示）S0~S910点供返回原点使用S10~S1910点2.停电保持型状态继电器：S500~S899400点 步进控制及状态转移图3.信号报警器用状态继电器：S900~S999100点转移条件开始状态状态1驱动负载转到下一状态S0S20状态转移图绘制规则 机械手状态转移图步进控制及状态转移图 步进梯形图和步进指令步进控制编程步骤：1、根据工艺流程画出状态转移图2、根据状态转移图画出步进梯形图，并写出指令表S0S20步进指令：专门用于步进控制的指令。指令格式：操作码STL；操作数S步进返回指令：RETSETS0SETS20S20S0 步进控制编程要点：1、状态也可作普通的辅助继电器使用。但作为辅助继电器使用时，不能提供步进接点。2、步进控制输出的驱动方法：Y22不能编程步进梯形图和步进指令Y22可以编程 3、栈指令的位置：4、状态的转移方法：步进梯形图和步进指令 5、在不同的步进段，允许有重号的输出（注意：状态号不能重复使用）；在不相邻的步进段，允许使用同一地址编号的定时器（注意：在相邻的步进段不能使用）。步进梯形图和步进指令 多流程步进控制1.选择分支与汇合 2.并行分支与汇合多流程步进控制 3、跳转与循环多流程步进控制 编程实例1、花样喷水控制 编程实例 编程实例2、三台电机M1~M3的控制要求为：起动时，M1起动2s后M2才起动，当M2起动起动3s后M3才起动。停止时，要求按M3~M1的顺序停止。M8002X0起动按钮S0S20SET电机M1起动Y1T1K20T1X1X1S25X1按下状态向S25转移S21Y2SETT2电机M2起动T2K30X1X1S24X1按下状态向S24转移S22SETY3X1电机M3起动停止RSTS23Y3T3K30T3S24RSTY2T4S25T4K20RSTY1RETY1S0END电机M3停止电机M2停止电机M1停止 编程实例3、十字路口的车行灯和人行灯的动作过程如下图所示。其中，车行道有红、黄、绿三种颜色的指示灯；人行道有红、绿两种颜色的指示灯（下图所示即为各交通灯在一个周期内的动作情况）。 编程实例4、大小球的选择传送控制机械辟下降时，若电磁铁吸住大球，则由于活塞没有达到下限，故下限位开关断开；反之若吸住小球，则由于活塞到达下限而使下限位开关接通。 编程实例 应用指令基本规则1、应用指令的通则1）应用指令的表示方法三要素：1）执行条件；2）功能号和助记符；3）操作数。①源操作数（Source）用[S]表示。②目标操作数（Destination）用[D]表示。③其他操作数用m、n表示，用来表示十进制常数K或十六进制常数H。 应用指令基本规则2、操作数的表达方式操作数可用以下几种表达方式：①位元件X、Y、M等②字元件T、C等③位元件的组合④常数K、H⑤指针P、I3、不同长度数据之间的传送 应用指令基本规则4、16位和32位指令5、连续执行/脉冲执行指令（1）连续执行方式 (2）脉冲执行方式应用指令基本规则 常用应用指令简介1、程序流程类指令（FNC00~FNC09）（1）条件跳转指令FNC00CJ该指令的作用是满足一定条件使程序跳转到指针P所标位置继续执行。X0CJX2P8X1Y0Y1X0X1X2CJCJP8P8Y0 常用应用指令简介（2）中断指令（EI、DI、IRET、FEND） 常用应用指令简介2、数据比较和传送类指令（FNC10~FNC19）（1）数据比较指令（FNC10CMP） 常用应用指令简介（2）区间比较指令（FNC11ZCP） （3）块传送指令（FNC15BMOV）常用应用指令简介 常用应用指令简介3、算术及逻辑运算类指令（FNC20~FNC29）（1）二进制加/减法运算指令（FNC20ADD/FNC21SUB） 常用应用指令简介(2)二进制乘法运算指令（FNC22MUL） 常用应用指令简介(3)二进制除法运算指令（FNC23DIV） 常用应用指令简介4、移位类指令（FNC30~FNC39）(1)循环左移/右移指令（FNC31ROL/FNC30ROR） 常用应用指令简介(2)位左移/右移指令（FNC34SFTR/FNC35SFTL） 常用应用指令简介(3)区间复位指令FNC40ZRST 常用应用指令简介6、方便类指令（FNC60~FNC69）（1）交替输出指令（FNC66ALT） 常用应用指令简介闪烁动作 常用应用指令简介（2）数据查找指令（FNC61SER） 常用应用指令简介（3）数据排序指令（FNC69SORT） PLC的网络及通信一、PLC网络简介三、PLC网络的意义与特点二、网络通信的基本知识四、三菱FX系列PLC网络构成五、三菱FX系列PLC通信实现 PLC网络简介1、网络的基本概念与特点(1)局域网（本地网、区域网)(LAN，LocalAreaNetwork)是指覆盖范围仅限于有限区域的计算机网络。(2)企业网是指一个完整的组织，包括本地和远程的公司、多种计算机系统以及多个部门。(3)广域网如(Internet)是一种链接许多不同或相同组织资源的网络。2、PLC网络系统 PLC网络简介由上位计算机、PLC、远程I/O设备互相链接所形成的分布式控制系统、现场总线控制系统已在广泛应用，由这种形式构成的计算机、PLC等多机通信系统即为PLC的网络系统。功能特点：1)可以在计算机上编写、调试和修改应用程序，并可以自动查错和自动监控等功能。2)可用图像、图表和图形的形式在计算机上对整个生产过程进行运动状态的监视。3)可对PLC进行全面的系统管理。4)可对PLC实施直接控制。5)可以打印各种信息资料。 PLC网络简介6)可以实现对生产过程的模拟仿真。7)可以编制多种组态软件。8)可以通过LAN或Internet与PLC生产厂家和其他用户相互间资源共享。 PLC通信是指PLC与计算机、PLC与PLC、PLC与现场设备、PLC与远程I/O之间的数据交换。数据交换采用的是并行和串行两种通信方式：1、并行通信传输方式网络通信的基本知识优点：传输速度快；缺点：使用的线数多、传输距离短。 2、串行通信传输方式网络通信的基本知识优点：使用的线数少、传输距远；缺点：传输速度慢。PLC数据通信以串行通信技术为基础。在串行通信中，采用两种数据传送方式：异步传送和同步传送。 网络通信的基本知识1、异步传送用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束，构成一帧数据信息。优点：硬件结构简单；缺点：传输效率低；应用场合：中、低速的通信。 2、同步传送网络通信的基本知识以数据块为单位进行传送，用同步字符作为数据块的开始。减少了起始位和停止位，传输效率提高。优点：传输效率高；缺点：硬件结构复杂；应用场合：由于要求有时钟来实现发送与接收两端之间的同步，故常用于计算机与计算机、计算机与外设之间的通信。 网络通信的基本知识PLC数据通信一般有串行通信和网络通信两种方法。其中，串行通信采用异步传送的方式、网络通信采用同步传送的方式传送数据。1、传输媒介(1)双绞线(2)同轴电缆(3)光缆2、串行数据通信标准为实现计算机与计算机、计算机与外设、计算机与PLC以及PLC与PLC之间的串行通信，通常采用标准通信接口。 (1)RS—232C网络通信的基本知识作用：PLC与计算机、与其他外部设备进行通信的接口。使用场合：近距离、中低速率数据传输(2)RS—485作用：PLC与PLC、PLC与其他设备之间进行网络通信的接口。使用场合：远距离、高速率数据传输(3)传输访问控制指对网络通道占有权的管理与控制。如何合理使用传输通道的控制技术是网络通信的关键技术。控制方式有两种： 网络通信的基本知识争用方式：采用冲突检测的载波侦听多路访问控制技术。令牌传送方式：访问的控制权是以令牌为标志的。采用冲突检测的载波侦听多路访问控制技术。 PLC网络的意义与特点1、PLC联网通信的意义(1)PLC与计算机连接，构成PLC和计算机的现场总线控制系统，可使PLC与计算机互补功能上的不足。(2)在复杂的控制系统中，常常需要使用多台PLC，各个PLC之间需共享数据，这也要求PLC之间实现联网通信。2、PLC联网通信的特点(1)编程语言(2)多种接口(3)主从式存取控制方法3、PLC联网通信的主要形式 PLC网络的意义与特点(1)以计算机为主站，多台同型号的PLC为从站，组成简易集散控制系统。(2)以一台PLC作为主站，多台同型号的PLC为从站，构成主从式PLC网络。(3)PLC专用网络，如三菱的MELSECNET/11网络、SIEMENS的SINEC-H1网络、GE公司的GENET网络等。(4)把PLC网络通过特定的网络接口连入大型集散系统中去，成为它的子网。 三菱FX系列PLC网络构成1、计算机与PLC之间的连接(上位链接系统)特点：串行通信；良好的人机界面；可靠的分散控制。使用场合：控制对象简单、点数较少、现场分布比较集中的场合。1)单机系统 2)单机扩展系统三菱FX系列PLC网络构成 三菱FX系列PLC网络构成2、PLC与PLC之间的连接(同位链接系统)特点：构成单独的PLC网络。使用场合：大规模的集散扩展系统。3、PLC主机与本机的远程模块之间的连接(下位链接系统) 三菱FX系列PLC网络构成4、PLC主机与本机的远程模块之间的连接(网络链接系统) 三菱FX系列PLC网络构成 三菱FX系列PLC通信实现1、通信适配器(1)FX—232ADP提供串行通信RS—232C接口(2)FX—485ADP提供RS—485接口并且可以构成FX—485网络。2、通信参数设置在两个串行通信设备进行任意通信之前，必须设置相互可识别的参数。如波特率、数据长度、奇偶校验位等。3、程序设计(1)通信指令格式及梯形图此指令主要用来定义发送和接收缓冲区 三菱FX系列PLC通信实现 三菱FX系列PLC通信实现(2)表示串行通信状态的参数1)M8121该继电器被激活时，表示正在接收数据，传送被延时。2)M8122该继电器被激活时，表示已触发数据的传送。3)M8123该继电器被激活时，表示一条信息已被完整接收。(3)数据的传送与接收1)传送数据编程要点：第一需对RS指令进行设置；第二应将发送标志M8122置为“1”。 三菱FX系列PLC通信实现 三菱FX系列PLC通信实现2)接收数据 PLC控制系统设计与应用一、PLC控制系统的设计方法二、PLC主机及其模块的选用三、PLC应用程序设计方法四、PLC控制系统的安装和布局五、PLC控制系统应用举例 PLC控制系统的设计方法一般控制系统的设计分为如下三个阶段：1、初步设计初步设计主要是递交给上级部门或用户的一份总体方案设计报告，主要有如下内容：(1)设备（系统）名称、用途、工艺过程、技术性能和现场条件。(2)供电电网种类：电压等级、频率和容量。(3)对电气控制的特殊要求。(4)投资费用、研制工作量和周期估算率和容量。2、技术设计是根据经审批的初步设计中提出的内容和方案，最终完成电气控制设计工作，主要有如下内容： PLC控制系统的设计方法(1)对重要环节做必要的试验；写出试验报告。(2)绘制电气控制的电气原理图。(3)对重要环节做必要的试验；写出试验报告。(4)选择整个系统的电气元件，设计电气箱、控制面板等电气系统结构件及总装接线图。(5)编写PLC内部元件分配表，编写对重要环节做必要的试验；写出试验报告。(6)编写技术设计说明书，介绍系统原理、主要技术指标和运行、操作、维护说明书。3、PLC控制部分设计步骤(1)确定受控对象与PLC间的输入、输出关系。(2)选择PLC机型和模块配置。 (3)编写元件表。PLC控制系统的设计方法(4)绘制PLC的控制流程图。(5)编写PLC用户程序。(6)将用户程序输入PLC，并加以调试。 PLC主机及其模块的选用PLC主机及模块选择的基本原则：1、根据控制量的数量选择。2、厂家及型号的选择。3、是否可现场在线编程的选择。4、扩展模块的选择。5、开关量输入输出形式的选择。7、内存容量选择：一般系统中，开关量输入和输出的比例是6:4，则：开关量所需内存字数=开关量总点数×10模拟量所需内存字数=模拟量总点数×150定时器/计数器=定时器/计数器数量×2通信接口所需内存字数=接口个数×300完整性、可靠性、发展性、继承性、经济性 PLC应用程序设计方法1、程序设计内容(1)程序设计前对系统的理解和技术准备工作(2)程序框图设计(3)编写程序(4)模拟仿真和测试(5)编写程序说明书2、常用典型电路(1)比较电路：是指按预先设好的输出要求，然后对输入的信号进行比较，选择接通某一输出。如：当X0、X1接通，Y0有输出X0、X1都不接通，Y1有输出X0接通、X1不接通，Y2有输出X0不接通、X1接通，Y3有输出 PLC应用程序设计方法输入信号A输入信号BX0X1M0M1M0M0M1M1M0M1M0M1Y0Y1Y2Y3 PLC应用程序设计方法(2)优先级电路：输入信号A输入信号B输入信号CX0M1M0M2M0X1M0M0M1M1M2M2X1M0X2 PLC控制系统的安装和布局PLC控制系统电气设备总体布局基本原则(1)组件划分：(2)元器件布局：1)功能类似的元器件组合在一起；2)尽可能减少组件间的连线数量；3)强弱电分开，尽量减少系统内部干扰影响；4)力求美观、整齐,易于检查与调试。1)体积大和分量重的放在控制柜的下端；2)发热元件放在控制柜的上端并且热敏元件远离发热元件；3)需经常维护调节的元件放在便于操作的位置；4)外形尺寸与结构类似的元器件放在一起； PLC控制系统的安装和布局(3)PLC布局：1)环境条件：①环境温度低于0℃或高于55℃的场所②温度变化急剧和凝露场所③环境湿度低于10%或高于90%的场所④具有高腐蚀气体或易燃气体的场所⑤直接暴露在阳光下的场合2)元件安装：①所有元件都应安装于通风口位置的垂直位置②主机应安放在一个令人舒服的工作面上4)热继电器、熔断器等放在不通风的地方，以免改变它们的保护特性。 PLC控制系统应用举例PLC在机械手搬运物体控制中的应用1、装置简介：传送带A、B分别由电动机M1、M2驱动，A为步进式传送，机械手的回转运动由气动阀Y1、Y2控制，机械手的上、下运动由气动阀Y3、Y4控制，机械手的夹紧与放松由气动阀Y5控制。位置信号分别为：右旋到位行程开关为SQ1，左旋到位行程开关为SQ2，手臂上升到位行程开关为SQ3，下降到位行程开关为SQ4，工作过程：原位启动松开B运行上升上升结束，左旋下降下降结束，A运行停止，抓物 1S后上升PLC控制系统应用举例上升结束,右旋右旋结束,下降下降结束,放松一个工作循环结束2、输入/输出分析：(1)输入信号为10个开关量信号，分别为启动、停止、连续、单循环、左限、右限、上限、下限、紧急停止、到原点。输出信号为8个开关量控制信号，分别为传送带A、传送带B、左旋、右旋、上升、下降、夹紧、放松。3、PLC选型：FX2N—16MR，另配FX2N—8EX，FX2N—8EYR4、I/O地址： PLC控制系统应用举例输入输出器件号地址号功能器件号地址号功能SQ1X0右旋限位YV1Y1气缸右旋SQ2X1左旋限位YV2Y2气缸左旋SQ3X2上升限位YV3Y3上升SQ4X3下降限位YV4Y4下降开关0X4单循环YV5Y5夹紧放松开关1X5循环KA1Y0传送带A开关2X6启动KA2Y6传送带B开关3X7停止开关4X10回原点开关5X11紧急停止 PLC控制系统应用举例5、I/O接线图：Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6X0COMCOMX1X6X2X3X4X5X10X7X11SQ1SQ2SQ3SQ4KG0KG1KG2KG3KG4KG5单循环循环启动停止回原点紧急停止KA1KA2YV4YV2YV1YV3YV524VFX系列PLC PLC控制系统应用举例6、状态转移图：S0S20SETY6SETY5S21S22S23S24SETY6S25M8002X0X6T0T1T2T3T4T5X2X2X1Y1X1Y3T0K10Y2K10T1X3X3Y3Y4T2K10Y0T3K20T4K10X2X2X4Y3T5K10 PLC控制系统应用举例S26S27SETY6S28SETY6T6T7T8X4X5单循环S0循环S20X0X0Y2Y1T6K10X3X3Y3Y4T7K10T8K20 其他可编程控制器简介一、西门子可编程控制器简介 西门子可编程控制器一、概述德国西门子(SIEMENS)公司，是欧洲最大的电子和电气设备制造商，所生产的SIMATIC系列的PLC在世界上处于领先地位。从目前国内流行的PLC种类和型号来看，西门子S7—200、S7—300、S7—400系列PLC是在华的欧洲企业和国内许多大、中型企业等高端应用的主选产品之一。西门子S7—200PLC的功能模块、友好的人机界面、网络系统、工业软件和控制方案的发展非常迅速，使得控制系统的设计和操作更加便捷，功能更加强大，可以适应于各行各业、各种场合的检测、监测及控制的自动化，实现任何可能的控制任务。 1—动触头2—静触头3—衔铁4—弹簧5—线圈6—铁心7—垫毡8—触头弹簧9—灭弧罩10—触头压力弹簧 1—底座2—反力弹簧3、4—调节螺钉5—非磁性垫片6—衔铁7—铁心8—极靴9—电磁线圈10—触点系统 1—热脱扣器的整定按钮2—手动脱扣按钮3—脱扣弹簧4—手动合闸机构5—合闸联杆6—热脱扣器7—锁钩8—电磁脱扣器9—脱扣联杆10、11—动、静触点12、13—弹簧14—发热元件15—电磁脱扣弹簧16—调节按钮 X0X1X2X3X4X2X1X0X3X4X5PLCPLC 122345 16位增计数器的工作过程 实例例一两台电动机动作的时序图如下图所示，试用PLC实现其控制。 例二M1M210s5sss两台电动机相互协调运转3次，其动作要求时序图如下图所示，试用PLC实现其控制。 M1M110s5sss 例三M1M2M3sss1025520350150010203040三台电动机顺序控制的时序图如下图所示。试用PLC实现其控制。 M1M2M3sss1025520350150010203040 关键点：1、输入输出关系2、控制和监控的关系3、脉冲发生器I/O连接图PLCCOMCOM～KM1SBKM1KM1KM5例四控制要求：用一台信号灯来监视三台风机的运行状态。监视装置投入运行时，若两台以上风机运行，则信号灯常亮；若一台风机运行，则信号灯以0.5HZ的频率闪光；若一台风机也不运行，则信号灯以2HZ的频率闪光。试用PLC实现其控制。 一台风机运行一台风机也不运行两台以上风机运行输出2HZ脉冲发生器0.5HZ脉冲发生器X1X2X1X3X2X3X1X2X3X1X2X3X4M100M101M102M100M101M100M102X4X4T1T0T1T0T0T1K5K2Y20 例五有甲乙两组彩灯，每组均有4只灯泡。按下按钮SB后，要求甲组彩灯周期性的亮0.5s，灭0.5s；同时乙组彩灯周期性的亮1s，灭1s，再次按下按钮SB后，全部彩灯熄灭。试用PLC完成其控制要求。解：1、所需要的I/O点数输入点：彩灯的点亮和熄灭由一只按钮SB来控制，即只需一个输入点。输出点：两组彩灯共有8只灯泡，即需要8个输出点。2、型号选择选用FX2N-16MR型PLC。3、分配I/O端子具体分配见下表 输入信号输入端子输出端子控制对象分组X0Y0ED1甲组SBX1Y1ED2X2Y2ED3X3Y3ED4X4Y4ED5乙组X5Y5ED6X6Y6ED7X7Y7ED8 4、I/O连接图X0X1X2X3X4X5X6SBCOMLNED1X7X0X1X2X3X4X5X6COMX7～220V～220VED2ED3ED4ED5ED6ED7ED8 5、控制电路X1PLSM100M100M101M100M101M101M101M8013Y0Y1Y3Y7Y4Y5Y6Y2PLSM103M102M102Y0M102M103M101Y4Y4