单元三搬运工作站PLC系统设计

,工业机器人工作站系统集成,常州机电,单击此处编辑母版标题样式,工业机器人工作站系统集成,主讲教师：汪励,单元三 搬运工作站,PLC,系统的设计,工作任务描述,:,应用,CP1L PLC,远程控制安川机器人运行。,学习目标,:,通过本任务学习，应能：,1.,掌握,PLC,的系统的设计方法。,2.,掌握,PLC,与外围设备的连接技术。,3.,掌握,PLC,与机器人的接口技术。,PLC,是计算机技术与继电路逻辑控制技术相结合的一种新型控制器，它是以微处理器为核心，用于数字控制的专用计算机。随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的发展，,PLC,已经逐渐发展成为功能完备的自动化系统，是当前先进工业自动化控制系统领域的三大支柱之一。,工业机器人搬运工作站的整体控制是由,PLC,完成的。,知识准备,一、,PLC,的应用领域,知识准备,由于,PLC,不仅可代替继电器系统，使硬件软化，提高系统工作的可靠性以及系统的灵活性，它还具有运算、计数、调节、通信、联网等功能，可以说它是控制装置的一个飞跃。尤其是配合发展中的柔性制造单元（,FMC,）和柔性制造系统（,FMS,），,PLC,更显示出硬布线控制逻辑所不可比拟的优点。它的应用范围大致介于继电器控制装置与过程控制的工业计算机之间，适用于控制功能要求比较复杂，输入、输出点数较多的场合，,PLC,也可以在一个大型的集散控制系统中，作为前置控制装置，在上级计算机的统,调度下工作。如果按应用类型来划分，,PLC,的应用可分为以下五种类型。,一、,PLC,的应用领域,知识准备,1),用于开关量逻辑拉制 开关量逻辑控制是,PLC,最基本的控制功能，可以取代继电器控制装置，如机床电气控制、电动机控制中心等；还可以取代顺序控制和程序控制，如高炉上料系统、电梯控制、港口码头的货物存放与提取、采矿的皮带运输等。可见，它既可用于单机控制，又可用于多机群控以及生产自动线的控制。,一、,PLC,的应用领域,知识准备,2),用于闭环过程控制 现代的大型,PLC,都配有,PID,子程序，也有的厂家把,PID,功能独立出来，如,GE,公司的,PROLOOP,过程控制器，可执行单回路,PID,控制、比例控制和串级控制。,PLC,的,PID,回路调节控制，已经广泛用于锅炉、冷冻、反应堆、水处理、酿酒等，它还可用于闭环的位置控制和速度控制中。,一、,PLC,的应用领域,知识准备,3),用于机械加工的数字控制,PLC,能和机械加上中的数字控制（,NC,）及计算机数控（,CNC,）组成一体，实现数字控制，如著名的日本,FANUC,公司推出的,SYSTEM10,、,11,、,12,系列，已将,CNC,控制功能与,PLC,融为一体。,一、,PLC,的应用领域,知识准备,4),用于机器人控制 随着工厂自动化网络的形成，使机器人的应用领域越来广。对机器人同样可采用,PLC,进行控制。例如，德国西门子公司制造的机器人就采用该公司生产的,16,位,PLC SIMATCS5-130W,和,RCW1,组成新的,RCW1,，一台控制设备可对有,3,6,轴的机器人进行控制，自动地处理各种机械动作。又如，美国,JEEP,公司焊接自动生产线使用的,29,个机器人，每台都是由一个,PLC,独立控制的。,一、,PLC,的应用领域,知识准备,5),用于组成多级控制系统 近几年来，随着国外工厂自动化（,FA,）网络系统的兴起，一些著名,PLC,制造厂分别建立了自己的多层控制系统，并着手向制造自动化通信协议,MAP,靠拢。例如，,GOULD,公司的,MODBUS,工业通信系统，能使各种,PLC,通过,MODBUS,和上位计算机联网，并遵守,MAP,协议的规定。还有,OMRON,公司的,DeviceNet,，西门子公司的,ProfiBus,等现场总线系统。,以,PLC,为基础的集散控制系统（,DCS,），以,PLC,为基础的监控和数据采集系统（,SCADA,），以,PLC,为基础的柔性制造系统（,FMS,），以,PLC,为基础的安全联锁保护系统（,ESD,），以,PLC,为基础的运动控制系统等，全方位地展现了,PLC,的应用范围和水平。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,1,控制任务的评估,(1),控制规模,一个控制系统的控制规模可用该系统的输入、输出设备总数来衡量。控制规模较大时，特别是开关量控制的输入、输出设备较多且联锁控制较多时，最适合采用,PLC,控制。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,1,控制任务的评估,(2),工艺复杂程度,当工艺要求较复杂时，用继电器系统控制极不方便，而且造价的相应提高，甚至会超过,PLC,控制的成本。因此，采用,PLC,控制将有更大的优越性。特别是工艺要求经常变动或控制系统有扩充功能的要求时，则只能采用,PLC,控制。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,1,控制任务的评估,(3),可靠性要求,虽然有些系统不太复杂，但对可靠性、抗干扰能力要求较高时，也需采用,PLC,控制。在,70,年代，一般认为,I/O,总数在,70,点左右时，可考虑,PLC,控制；到了,80,年代，一般认为,I/O,总数在,40,点左右就可以采用,PLC,控制；目前，由于,PLC,性能价格比的进一步提高，当,I/O,点总数在,20,点甚至更少时，就趋向于选择,PLC,控制了。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,1,控制任务的评估,(4),数据处理速度,当数据的统计、计算规模较大，需要很大的存贮器容量，且要求很高的运算速度时，可考虑带有上位计算机的,PLC,分级控制；如果数据处理程度较低，而主要以工业过程控制为主时，采用,PLC,控制将非常适宜。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,2,PLC,的选择,选择能满足控制要求的适当型号的,PLC,是应用设计中至关重要的一步。目前，国内外,PLC,生产厂家生产的,PLC,品种已达数百个，其性能各有持点。所以，在设计时，首先要尽可能考虑采用与单位正在使用的同系列的,PLC,，以便于学习和掌握；其次是备件的通用性，可减少编程器的投资。除上所述，还要充分考虑下面因素，以便选择最佳型号的,PLC,。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,2,PLC,的选择,(1),输入、输出设备的数量和性质,根据系统的控制要求，详细列出,PLC,所有输入量和输出量的情况，包括：,1),有哪些开关量输入？电压分别是多少？尽量选择直流,24V,或交流,220V,。,2),有哪些开关量输出？要求驱动功率为多少？一般的,PLC,输出驱动能力约,2A,，如果容量不够，可以考虑输出功率的扩展，如在输出端接功率放大器、继电器等。,3),有哪些模拟量输入、输出？具体参数如何？,PLC,的模拟量处理能力一般为,1,5V,、,0,10V,，或,4,20mA,。,在确定了,PLC,的控制规模后，一般还要考虑一定的余量，以适应工艺流程的变动及系统功能的扩充，一般可按,10%,的余量来考虑。另外，还要考虑,PLC,的结构，如果规模较大，以选用模块式的,PLC,为好。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,2,PLC,的选择,(2)PLC,的特殊功能要求,控制对象不同会对,PLC,提出不同的控制要求。如用,PLC,替代继电器完成设备的生产过程控制、上下限报警控制、时序控制等，只需,PLC,的基本逻辑功能即可。对于需要模拟量控制的系统，则应选择配有模拟量输入,/,输出模块的,PLC,，,PLC,内部还应具有数字运算功能。对于需要进行数据处理和信息管理的系统，,PLC,则应具有图表传送、数据库生成等功能。对于需要高速脉冲计数的系统，,PLC,还应具有高数计数功能，且应了解系统所需的最高计数额率。有些系统，需要进行远程控制，就应先配置具有远程,I/O,控制的,PLC,。还有一些待殊功能，如温度控制、位置控制、,PID,控制等。如果选择合适的,PLC,及相应的智能控制模块，将使系统设计变得非常简单。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,2,PLC,的选择,(3),被控对象对响应速度的要求,各种型号的,PLC,的指令执行速度差异很大，其响应时间也各不相同。一般来讲，不论哪种,PLC,，其最大响应时间都等于输入、输出延迟时间及,2,倍的扫描时间三者之和。对于大多数被控对象来说，,PLC,的响应时间都是能满足要求的，但对于某些要求快速响应的系统，则必须考虑,PLC,的最大响应时间是否满足要求。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,2,PLC,的选择,(4),用户程序存贮器所需容量的估算,用户程序存贮器的容量以地址（或步）为单位，每个地址可以存贮一条指令。用户所需程序存贮器的容量在程序编好后可以准确地计算出来，但在设计刚刚开始时往往办不到，通常需要进行估算。一般粗略的方法是：,(I/O),总数,)(10,20),指令步数,如果系统中含有模拟量，可以按每个模拟量通道相当于,16,个,I/O,点来考虑。比较复杂的系统，应适当增加存贮器的容量，以免造成麻烦。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,3,系统设计,(1),硬件设计,在硬件设计中，要进行输入设备的选择（如操作按钮、转换开关及计量保护的输入信号等）、执行元件（如接触器、电磁阀、信号灯等），以及控制台、柜的设计等。应根据,PLC,使用手册的说明，对,PLC,进行输入,/,输出通道分配及外部接线设计。在进行,I/O,通道分配时应做出,I/O,通道分配表，表中应包含,I/O,编号、设备代号、名称及功能，且应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号排在一起，以便于施工。对于较大的控制系统，为便于软件设计，可根据工艺流程，将所需的计数器、定时器及内部辅助继电器也进行相应的分配。这些工作完成之后，就可以进行软件设计了。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,3,系统设计,(2),软件设计,软件设计的主要方法是先编写工艺流程图，将整个流程分解为若干步，确定每步的转换条件，配合分支、循环、跳转及某些特殊功能便可很容易地转为梯形图了。在编写梯形图时，经验法是非常重要的方法。因此，在平时要多注意积累经验。,软件设计可以与现场施工同步进行，即在硬件设计完成以后，同时进行软件设计和现场施工，以缩短施工周期。,二、,PLC,控制系统的设计过程,知识准备,4,系统调试,系统调试分为两个阶段：第一阶段为模拟调试，第二阶段为联机调试。,当,PLC,的软件设计完成之后应首先在实验室进行模拟调试，检查是否符合工艺要求。模拟调试可以根据所选机型，外接适当数量的输入开关作为模拟输入倍号，通过输出端子的,LED,，可观察,PLC,的输出是否满足要求。,当现场施工和软件设计都完成以后，就可以进行联机统调了。在统调时，一般应首先屏蔽外部输出，再利用编程器或编程软件的监控功能，采用分段分级调试方法，通过操作外部输入器件检查外部输入量是否连接无误，然后再利用,PLC,的强迫置位,/,复位功能逐个运行输出部件。,系统调试完成以后，为防止程序遭到破坏和丢失，可通过储存设备将程序保存起来。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,CP1L,系列,PLC,为是欧姆龙公司,2007,年,5,月在中国全球首发的多功能小型一体化，其存储容量为,10K,步（,M,型），内置,10,60,个,I/O,点。,CP1L,系列,PLC,的外形如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,1,CP1L CPU,单元,(1)CP1L CPU,单元的命名,CP1L CPU,单元的命名方法如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,1,CP1L CPU,单元,CP1L CPU,单元的代号及含义见表。,名称,代号,含义,程序容量,M,L,10K,步,5K,步,内置通用输入输出点数,60/40/30/20/14/10,输入类别,D,输入信号电源，,DC24V,输出类别,R,T,T1,继电器输出,晶体管输出（漏型）,晶体管输出（源型）,电源,A,D,工作电源,AC220V,工作电源,DC24V,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,1,CP1L CPU,单元,以,CP1L-M40DR-D,型,PLC,为例，其主要规格参数见表。,输入输出点数,40,点,电源,DC,电源型：,DC24V,程序容量,10K,最大扩展输入,/,输出点数,160,点,输入输出点数,40,点,通用输入输出,输入,/,输出点数,40,点,输入点数,24,点,输入类别,DC24V,中断输入,/,快速响应输入,最大,6,点,输出点数,16,点,输出类别,继电器输出,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,1,CP1L CPU,单元,(2)CP1L CPU,单元类型,CP1L CPU,单元的类型见表。,类型,单元规格,输出形式,电源,I/O,点数,最大,I/O,点数,程序容量,备注,M,型,CP1L-M60DR-A(-D),CP1L-M60DT-A(-D),CP1L-M60DT1-D,继电器,晶体管（漏型）,晶体管（源型）,末尾,-A,：,AC100,240V,；,末尾,-D,：,DC24V,60,点,36/24,连,3,台,CP1W,扩展单元，至,180,点,10K,步,两个串口：,RS232,和,RS-422A/485,计数器功能：,100kHz(,单相,),4,轴、,50kHz(,相位差,)2,轴,脉冲输出：,100kHz2,轴,变频器定位,CP1L-M40DR-A(-D),CP1L-M40DT-A(-D),CP1L-M40DT1-D,继电器,晶体管（漏型）,晶体管（源型）,40,点,24/16,连,3,台,CP1W,，至,160,点,CP1L-M30DR-A(-D),CP1L-M30DT-A(-D),CP1L-M30DT1-D,继电器,晶体管（漏型）,晶体管（源型）,30,点,18/12,连,3,台,CP1W,，至,150,点,L,型,CP1L-L20DR-A(-D),CP1L-L20DT-A(-D),CP1L-L20DT1-D,继电器,晶体管（漏型）,晶体管（源型）,20,点,12/8,连,1,台,CP1W,，至,60,点,5K,步,一个串口,:,RS232,和,RS-422A/485,任选,计数器功能,:,100kHz(,单相,),4,轴、,50kHz(,相位差,)2,轴,脉冲输出：,100kHz2,轴,变频器定位,CP1L-L14DR-A(-D),CP1L-L14DT-A(-D),CP1L-L14DT1-D,继电器,晶体管（漏型）,晶体管（源型）,14,点,8/6,连,1,台,CP1W,，至,54,点,CP1L-L10DR-A(-D),CP1L-L10DT-A(-D),CP1L-L10DT1-D,继电器,晶体管（漏型）,晶体管（源型）,10,点,6/4,不能连,扩展单元,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,1,CP1L CPU,单元,(3)CP1L CPU,的基本结构,CP1L CPU,单元的基本结构如图,2,所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(1),变频器定位功能,可使用变频器进行定位。在,CP1L,的程序中可通过执行脉冲输出指令进行梯型加减速内部脉冲输出。,根据来自安装在感应电动机上的旋转编码器的反馈脉冲输入与内部脉冲输出，通过偏差计数器进行偏差定位计算，以此计算值为基础对变频器下达速度指令，进行定位。如果需要进行高精度定位时，应该在变频器中使用矢量控制功能。,变频器定位功能的硬件结构如图所示,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(2),高速计数器功能,对每个输入接点，可通过,PLC,设置来选择是否为通用输入、中断输入、快速响应输入、高速计数中的任何一个。,将旋转编码器连接到内置输入,即可进行高速计数器输入。由于有多个的高速计数器点，可用,1,台,PLC,来控制多路脉冲输入。高速计数器,100kHz,（单相）,/50kHz,（相位差），,4,点,/,两轴为标准配备。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(3),脉冲控制功能（仅晶体管输出类型）,对每个输出接点，可通过指令来选择是否为通用输出、脉冲输出、,PWM,输出中的任何一个。,可从,CPU,单元内置输出中发出固定占空比脉冲输出信号，并通过脉冲输入的伺服电动机驱动器进行定位,/,速度控制。脉冲输出,100kHz,，最大,2,轴为标准配备。,1),可根据电动机驱动器的脉冲输入的规格进行选择脉冲输出功能的,CW/CCW,脉冲输出,、,脉冲方向输出,。,2),在绝对坐标系内运行时（原点确定状态或根据,INI,指令进行当前值变更），根据指令中指定的脉冲输出量与输出当前值比较的正或负，,CW/CCW,的方向在执行脉冲输出指令时会被自动选择。绝对坐标系上的定位变得简单。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(3),脉冲控制功能（仅晶体管输出类型）,3),定位（,ACC,指令（独立模式）或,PLS2,指令执行）中，加速及减速时必要的脉冲输出量（达到目标频率的时间,目标频率）超过设定的目标脉冲输出量的情况下，加速和减速将被缩短，进行三角控制以取代梯形控制（即无恒定速度的阶段，梯型脉冲输出将被取消）。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(3),脉冲控制功能（仅晶体管输出类型）,4),在使用脉冲输出（,PLS2,）指令的定位过程中，通过执行其他脉冲输出（,PLS2,）指令可变更目标位置、目标速度、加速比率、减速比率。,5),在速度控制过程中（连续模式），可变更为根据脉冲输出（,PLS2,）指令进行的定位（单独模式）。这样，可执行有条件的中断恒定距离进给（指定量的移动）。,6),可在加减速的脉冲输出指令执行（速度控制或定位）过程中，可在加速或减速中变更目标速度及加减速比率。,7),可从,CPU,单元内置输出中产生可变占空比脉冲（,PWM,）输出信号，进行照明,/,电力控制等。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(4),原点搜索功能,可用单个指令执行各种输入输出信号（原点接近输入信号、原点输入信号、定位结束信号、偏差计数器复位输出等）组合的精密的原点搜索。此外，也可进行原点复位，直接移动到所确定的原点。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(5),中断输入功能,在直接模式中，当内置输入,ON/OFF,时，可启动中断任务。此外，在计数器模式中，可对内置输入上升沿或下降沿进行计数，如达到设定值时，可启动中断任务。,20/30/40,点,I/O,型为,6,点中断输入、,14,点,I/O,型为,4,点中断输入。,各中断的中断输入（计数器模式）响应频率总量要为,5kHz,以下。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(6),快速响应功能,通过将内置输入设为快速响应输入功能，可与扫描周期时间无关，可读取到最小输入信号幅度,50s,的输入。,20/30/40/60,点,I/O,型,CPU,单元为,6,点快速响应、,14,点,I/O,型,CPU,单元为,4,点、,10,点,I/O,型,CPU,单元为,2,点。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(7),模拟设定,1),模拟电位器进行的设定变更 可使用十字螺丝刀调节模拟电位器，可将辅助区域（,A642CH,）的值在,0,255,的范围内任意变更。,这样，可在没有支持软件的情况下，简单地对定时器及计数器等设定值进行变更。,模拟电位器进行的设定变更如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(7),模拟设定,2),外部模拟设定输入进行的设定变更 根据外部模拟输入,0,10V,（分辨率,256,），将模拟值进行,A/D,转换并保存到,AR,区域。,外部模拟设定输入进行的设定变更如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(8),与各种组件的连接相容性,1),支持软件用,USB,端口,CX-One,支持软件，如,CX-Programmer,，从计算机的,USB,端口，通过市场上销售的,USB,电缆与,CP1L,的内置外部,USB,端口相连接。如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,2),可扩展的串行端口,30/40/60,点,I/O,型，最多可安装,2,个串行通信选件板（,RS-232C1,端口或,RS-422A/4851,端口）。,14/20,点,I/O,型，仅可安装,1,个串行通信选件板（,RS-232C1,端口或,RS422A/4851,端口）。包括,USB,端口，,CP1L,最多可有,3,个（,14/20,点,I/O,型为,2,个）串行通信端口，可轻松实现同时连接计算机、可编程终端（触摸屏）、,CP1L,、各种组件（变频器、温度调节器、智能传感器等）。如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(8),与各种组件的连接相容性,2),可扩展的串行端口,30/40/60,点,I/O,型，通过,Modbus-RTU,简易主站功能，可利用简单地串行通信对变频器等与,Modbus,相对应的从站进行控制。如先在固定分配区域（,DM,）中设定,Modbus,从站设备的地址、功能、数据，将软件开关置于,ON,，可在无程序状态下进行,1,次信息的发送接收。如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(8),与各种组件的连接相容性,2),可扩展的串行端口,30/40/60,点,I/O,型，通过串行,PLC,链接，使用,RS-422A/485,选件板，可在最大,9,台的,CPU,单元（,CP1L,CP1L/CP1H/CJ1M,）之间，以无程序状态共享每台,CPU,单元最大,10,个字的数据。如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,2,CP1L CPU,的特点,(9),无电池运行,可将程序、,PLC,设置等自动保存到,CPU,单元内置闪存内。此外，还可以将数据存储器（,DM,）的数据作为电源置于,ON,时的初始值数据保存到内置闪存内。这样，即使无电池也可将程序及数据存储器的初始值（格式设定数据等）保存到,CPU,单元内部，实现免维护。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,3,CP1L PLC,输入设备的连接,(1),开关量信号的连接,开关量信号是指机械式触点的信号，例如按钮、转换开关、行程开关、继电器触点等。,PLC,的输入电路如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,3,CP1L PLC,输入设备的连接,(1),开关量信号的连接,以,CP1L-40,型为例，输入电路技术参数见表。,项目,规格,高速计数输入,中断输入,/,快速响应输入,通用输入,CIO 0.00,CIO 0.03,CIO 0.04,CIO 0.09,CIO 0.10,CIO 0.11,/CIO 1.00,1.11,输入电压,24 VDC+10%/-15%,对象传感器,2,线式及,3,线式传感器,输入阻抗,3.0 k,3.0 k,4.7 k,输入电流,7.5 mA,典型值,5 mA,典型值,ON,电压,DC 17.0V,以上,DC 17.0V,以上,DC 14.4V,以上,OFF,电压,/,电流,最大,DC 5.0V 1mA,以下,ON/OFF,延迟,2.5,s,以下,50,s,以下,1ms,以下,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,3,CP1L PLC,输入设备的连接,(1),开关量信号的连接,PLC,与开关信号的连接如图所示。,对于开关量信号而言，,COM,端连接,DC24V,电源的正极或负极都可以，也就是说,PLC,的输入信号既可以接成是漏型输入也可以接成源型输入。,COM,端子的电线要使用有充足电流容量的电线。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,3,CP1L PLC,输入设备的连接,(2),数字信号的连接,数字信号的是有源信号，以晶体管作为开关元件，如接近开关、光电传感器、光纤传感器等。根据晶体管的类型（,NPN,、,PNP,）和信号输出的形式（开路、电流、电压）的不同，,PLC,与它们的连接也不同。如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,3,CP1L PLC,输入设备的连接,(2),数字信号的连接,在数字信号作为,PLC,的输入信号的场合，如果,PLC,的电源先置为,ON,，传感器的电源再置于,ON,，有时会因传感器的浪涌电流而导致误输入。应该先接通传感器电源，后接通,PLC,电源。,或者确认从传感器的电源接通后到稳定运行为止的时间，使用传感器电源接通后定时器延迟的相应措施，通过应用程序进行处理。程序如图所示。,程序中，将传感器的电源电压导入到输入位,CIO 0.00,，输入传感器的运行到稳定为止的时间（欧姆龙接近传感器约为,100ms,）的定时器延迟。该定时器完成标志置于,ON,之后，输入位,CIO 0.01,接收到传感器的输入，输出位,CIO100.00,置于,ON,。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,3,CP1L PLC,输入设备的连接,(3),脉冲输入信号的连接,1),设备接线 旋转编码器、光栅尺、磁栅尺等传感器的输出信号为高频脉冲信号，输出形式有集电极开路（,NPN,、,PNP,）输出、线性驱动输出等。,如图,1,为所示为,DC24V,、,NPN,型集电极开路输出、带有,A,、,B,、,Z,相输出的欧姆龙,E6B2-CWZ6C,编码器与,PLC,的连接图，图,2,为其工作原理图。编码器,DC24V,电源与其他设备应避免公用。,图,1,图,2,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,3,CP1L PLC,输入设备的连接,(3),脉冲输入信号的连接,2),高速计数器的类型,PLC,对高频脉冲信号的接收，要使用,PLC,的高速计数器功能。可通过,CX-Programmer,在,PLC,设置的内置输入中，将,CPU,单元的内置输入用作高速计数器输入。（该情况下，相对应的输入端，不能作为通用输入、输入中断、快速响应输入来使用）。,高速计数器作为单相加法脉冲输入有,4,路，计数器,0,计数器,3,，占用,0.00,0.07,共,8,个输入端；作为相位差、加减法或脉冲,+,方向脉冲输入共,2,路，计数器,0,计数器,1,，占用,0.00,0.05,共,6,个输入端。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,3,CP1L PLC,输入设备的连接,(3),脉冲输入信号的连接,CP1L-40,型,PLC,的高速计数器与输入端的关系见表。,地址,输入动作设定,高速计数器动作设定,字,位,初始输入,单相（加法脉冲入）,2,相（位相差,4,倍,/,加减法脉冲,+,方向）,CIO 0,00,通用输入,0,计数器,0,计数器,0,，,A,相,/,加法，计数器,01,通用输入,1,计数器,1,计数器,0,，,B,相,/,减法，计数器,02,通用输入,2,计数器,2,计数器,1,，,A,相,/,加法，计数器,03,通用输入,3,计数器,3,计数器,1,，,B,相,/,减法，计数器,04,通用输入,4,计数器,0,，,Z,相复位,计数器,0,，,Z,相复位,05,通用输入,5,计数器,1,，,Z,相复位,计数器,1,，,Z,相复位,06,通用输入,6,计数器,2,，,Z,相复位,-,07,通用输入,7,计数器,3,，,Z,相复位,-,08,通用输入,8,-,-,09,通用输入,9,-,-,10,通用输入,10,-,-,11,通用输入,11,-,-,CIO 1,00,11,通用输入,11,23,-,-,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,CP1L PLC,输出有继电器输出、晶体管漏型输出和晶体管源型输出三种类型。,(1)PLC,继电器输出,PLC,继电器输出电路如图所示。,继电器输出最大负载能力为,2A,（电阻性负载），负载电压交流不能超过,250V,，直流不能超过,24V,。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,(1)PLC,继电器输出,PLC,继电器输出电路的技术参数见表。,项目,规格,最大开关能力,2A,，,250VAC,（,cos=1,）,2A,，,24VDC,（,4A/,公共端）,最小开关能力,10mA,，,5VDC,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,(1)PLC,继电器输出,继电器输出与负载的连接如图所示。,继电器输出形式的输出端所控制的负载可以是直流负载也可以是交流负载，但不同性质的负载不能在同一组中。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,(2)PLC,漏型晶体管输出,漏型晶体管输出电路如图所示。漏型晶体管输出电路的,COM,端接,DC24V,电源,0V,端，,OUT,接负载。,漏型晶体管输出最大负载能力为,300mA,，负载电压直流不大于,30V,，不小于,4.5V,。负载电压过低，晶体管可能不能可靠饱和导通。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,漏型晶体管输出电路的技术参数见表。,项目,规格,CIO 100.00,CIO 100.03,CIO 100.04,CIO 100.07,最大开关能力,4.5,30 VDC,300 mA/,输出点，,0.9 A/,公共端，,最小开关能力,4.5,30 VDC,1 mA,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,漏型晶体管输出与负载的连接如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,(3)PLC,源型晶体管输出,源型晶体管输出电路如图所示。源型晶体管输出电路的,COM,端接,DC24V,电源,+,端，,OUT,接负载。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,(3)PLC,源型晶体管输出,源型晶体管输出电路的技术参数与漏型晶体管输出电路相同。,源型晶体管输出与负载的连接如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,(4),脉冲输出,使用,PLC,的脉冲输出功能，,PLC,的输出必须选用晶体管输出型。脉冲输出的高频信号一般用来控制伺服电机或步进电机的运行，控制方式有,CW,（顺时针）,+CCW,（逆时针）、脉冲,+,方向。如图所示。,CP1L CPU,单元与电动机驱动器间的连线，在集电极开路的情况下最长为,3m,。脉冲输出用的,DC24V/DC5V,电源，应避免和其他,I/O,电源共用。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,(4),脉冲输出,1),使用,DC24V,光电耦合器输入的电动机驱动器的接线如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,(4),脉冲输出,2),使用,DC5V,光电耦合器输入的电动机驱动器，外部电源使用,DC24V,的接线如图所示。,图中,5V,输入的电动机驱动器使用,DC24V,电源，要在电路中串入,1.6k,的限流电阻，使,PLC,输出电流不会破坏电动机驱动器侧的输入电路，并且可充分置于,ON,。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,(4),脉冲输出,也可以外部电源使用,DC5V,，如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,(4),脉冲输出,3),脉冲输出功能可通过,CX-Programmer,的脉冲输出进行设置，将,CPU,单元的内置输出用作脉冲输出。（该情况下，相对应的输出端，不能作为,PWM,输出使用）。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,4,CP1L PLC,输出设备的连接,(4),脉冲输出,CP1L CPU,单元的脉冲输出与输出端的关系见表。,地址,右侧所示指令未执行时,脉冲输出指令（,SPED,、,ACC,、,PLS2,、,ORG,）执行时,通过,PLC,设置，使用原点搜索功能,+ORG,指令执行原点搜索时,PWM,指令执行时,字,位,通用输出,固定占空比脉冲输出,可变占空比脉冲输出,CW/CCW,脉冲,+,方向,+,原点搜索功能使用时,+PWM,输出,CIO 100,00,通用输出,0,脉冲输出,0,（,CW,）,脉冲输出,0,（脉冲,),-,-,01,通用输出,1,脉冲输出,0,（,CCW,）,脉冲输出,0,（方向）,-,PWM,输出,0,02,通用输出,2,脉冲输出,1,（,CW,）,脉冲输出,1,（脉冲）,-,-,03,通用输出,3,脉冲输出,1,（,CCW,）,脉冲输出,1,（方向）,-,PWM,输出,1,04,通用输出,4,-,-,原点搜索,0,（偏差计数器复位输出,),-,05,通用输出,5,-,-,原点搜索,1,（偏差计数器复位输出）,-,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,5,安全与抗干扰措施,为了保证,PLC,可靠工作，除要设计合理的,PLC,电路硬件，还需要合理的安装和布线。,(1)PLC,输入回路,当使用非触点输出设备作为,PLC,输入元件时，由于输出设备是晶体管、晶闸管等元件，这些元件会由于自身的问题或电路设计问题，即使截止时，由于元件自身的漏电流，也会有一个小的电流流过，若该电流大于,1mA,，就可能引起,PLC,输入电路发生误动作为,ON,。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,5,安全与抗干扰措施,(1)PLC,输入回路,解决的方法是在,PLC,输入端并联一个旁路电阻,R,，如图所示。只要适当选择旁路电阻,R,的数值，就可以消除漏电流的影响。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,5,安全与抗干扰措施,(2)PLC,输出回路,1),输出回路的短路保护 输出端子上连接的负载发生短路的情况下，输出元件及印刷电路板有烧毁的危险，所以推荐在输出回路上串联保护保险丝，保险丝的容量应为输出电流额定值的,2,倍。通常每,4,路输出共用一个保险丝。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,5,安全与抗干扰措施,(2)PLC,输出回路,2),晶体管输出漏电流 由于,PLC,晶体管输出电路的状态,OFF,时，会有,0.1mA,左右的漏电流，当负载是晶体管或晶闸管时可能引起误动作，解决的方法是在负载两端并联一个电阻，如图所示。,电阻,R,的数值由下式计算：,式中：,Von=,负载,ON,时的电压,I=,漏电流,R=,旁路电阻,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,5,安全与抗干扰措施,3),感性负载的反电势 感性负载在运行过程中，如果,PLC,的输出从,ON,到,OFF,，由于感性负载的电流不能突变，而产生很高的反电势，可能损坏,PLC,的输出元件。,如果负载时交流感性负载，则应在负载的二端并联,RC,阻容吸收电路（浪涌吸收器），如图所示。,一般情况下，电阻阻值选,50,，电容容量选,0.47F,。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,5,安全与抗干扰措施,3),感性负载的反电势,如果负载时直流感性负载，则应在负载的二端并联续流二极管，如图,2,所示。,二极管的耐压应该至少三倍于负载电源电压，电流至少应该,1A,。特别注意二极管的极性不能接反了。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,5,安全与抗干扰措施,(3),布线,为了减少干扰，进行,I/O,线、电源线、动力线的外部布线时，应考虑以下内容。,1),使用多芯电缆时，避免,I/O,线与其他控制线为同一根电缆。,2),机架为并行时，机架间距离应在,300mm,以上。如图所示。,三、欧姆龙,CP1L,系列,PLC,的硬件系统,知识准备,5,安全与抗干扰措施,(3),布线,3),如果要将,I/O,线和动力线置于同一布线槽时，需要使用接地金属板对其进行屏蔽。如图所示。,4),输入接线一般不要超过,30m,。如果环境干扰较小，且压降不大，输入接线可适当长些。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,I/O,存储器由,CIO,区域、工作区域、保持区域、辅助区域、数据存储器（,DM,）区域、定时器区域、计数器区域、任务标志区域、数据寄存器、变址寄存器、状态标志区域、钟脉冲区域等构成。,(1)I/O,区域,输入位：,CIO 0.00,CIO 99.15(100,字,),；,输出位：,CIO 100.00,CIO 199.15(100,字,),；,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(1)I/O,区域,CP1L CPU,单元输入与输出的首字为预设定。,CIO 0,和,CIO 1,中的输入位与,CIO 100,和,CIO 101,的输出位自动分配至,CPU,单元的内置,I/O,中。,CP,系列扩展单元和,CP,系列扩展,I/O,单元,从,CIO 2,开始的输入位到,CIO 102,开始的输出位按字自动进行分配。分配字与扩展单元和扩展,I/O,单元的编号见表所示。,CPU,单元,分配字,扩展单元及扩展,I/O,单元可连接台数,输入位,输出位,10,点,I/O,型,CPU,单元,CIO 0,CIO 100,0,14,点,I/O,型,CPU,单元,CIO 0,CIO 100,1,20,点,I/O,型,CPU,单元,CIO 0,CIO 100,1,30,点,I/O,型,CPU,单元,CIO 0,，,CIO 1,CIO 100,，,CIO 101,3,40,点,I/O,型,CPU,单元,CIO 0,，,CIO 1,CIO 100,，,CIO 101,3,60,点,I/O,型,CPU,单元,CIO 0,，,CIO 1,，,CIO 2,CIO 100,，,CIO 101,，,CIO 102,3,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,I/O,区域,例如,40,点,I/O CPU,单元，输入位,CIO 0,及,CIO 1,，输出位,CIO 100,及,CIO 101,将自动分配到,CPU,单元的内置,I/O,中。输入位,CIO 2,及以上，输出位,CIO 102,及以上，将按照连接顺序自动地分配到连接,CPU,单元的扩展单元或扩展,I/O,单元中。,连接,CPU,单元的扩展,I/O,单元、扩展单元的输入输出继电器编号，在电源,ON,时自动检查,CPU,单元的连接状态，并分配,I/O,位到各单元。如果变更单元的连接顺序，会导致与梯形图程序之间差异的产生。变更单元的连接顺序时，必须对梯形图程序中的,I/O,地址也进行相应的变更。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(1)I/O,区域,如图所示，显示的是,40,点,I/O,型,CPU,单元最大,I/O,点数的构成。,40,点,I/O,型,CPU,单元可连接,3,台,40,点扩展,I/O,单元，进行合计,160,点的,I/O,控制，包括输入,96,点、输出,64,点。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(2)1,：,1,链接区域,1,：,1,链接区域包含,CIO3000.00,CIO3063.15,（,CIO 3000,CIO 3063,）,1024,点（,64,字）。,1,：,1,链接中使用的继电器区域在,RS-232,端口之间进行链接时，可共享其他的,CP1L,、,CPM1A,、,CPM2A,、,CPM2B,、,CPM2C,、,SRM1,（,-V2,）、,CQM1H,、,C200HX/HG/HE,（,-Z,）等的,PLC,与链接区域。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(2)1,：,1,链接区域,如图所示，主站可将数据写入自身,PLC,的,CIO3000.00,CIO3031.15,中，同时传送给从站的相应区域，从站可以读取该区域的数据；从站可数据写入,CIO3032.00,CIO3063.15,中，同时传送给主站的相应区域，主站可以读取该区域的数据。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(3),串行,PLC,链接区,CIO 3100.00,CIO 3189.15,（,CIO 3100,CIO 3189,）共,1440,位（,90,字）是串行,PLC,链接中使用的继电器区域。,串行,PLC,链接区的字用于与其他,PLC,的数据链接。串行,PLC,链接，通过内置端口,RS-232C,，进行,CPU,单元间的数据交换（无程序的数据交换）的功能。,串行,PLC,链接区域的分配，根据主站中设定的,PLC,设置自动地设定，包括串行,PLC,链接模式、串行,PLC,链接发送字数、最大串行,PLC,单元编号。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(3),串行,PLC,链接区,串行,PLC,链接如图所示。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(4),内部工作区域（,W,）,内部工作区域包含,W0,W511,共,512,字,可在程序上作为工作字使用。,CIO,区域中有未使用字（,CIO 3800,CIO 6143,）可用于程序,但当功能扩展时由于,CIO,区域的未使用字可能分配为其他应用,因此可使用在工作区域中的所有空闲字。,工作区域可进行强制置位,/,复位。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(4),内部工作区域（,W,）,工作区域中的内容在以下情况下被清除。,1),工作模式变更（程序运行或监控模式），以及,I/O,存储器保持位为,OFF,时；,2),电源断复位（,ONOFFON,）时；,3),工作区域用,CX-Programmer,进行清除操作时；,4),因发生,FALS,（,007,）异常以外的致命故障而导致的,PLC,运行停止时（因,FALS,指令执行导致的运行停止时工作区域的内容为保持）。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(5),保持区域（,H,）,保持区域包含,H0,H511,（位,H0.00,H511.15,）共,512,字，可在程序上使用。,保持区域的数据在电源断复位（,ONOFFON,）时或者,PLC,工作模式变更（程序模式运行或监控模式）时，数据保持不变。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(5),保持区域（,H,）,如果使用保持区域建立自保持电路，则电源断复位时自保持不会被解除，如图,1,所示。,但是如果没有建立自保持电路，保持区域会根据输入条件,A,，在电源断复位时，位将转为,OFF,。如图,2,所示。,图,1,图,2,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(6),辅助区域（,A,）,辅助区域范围为,A0,A959,共,960,字，预先分配为监控和控制操作的标志和控制位。,A0,A447,为只读，,A448,A959,可通过程序或,CX-Programmer,软件读写。,(7),定时器（,T,）,定时器编号,4096,点（,T0000,T4095,），在定时器指令,TIM,、,TIMX,（,550,）、,TIMH,（,015,）、,TIMHX,（,551,）、,TMHH,（,540,）、,TIMHHX,（,552,）、,TTIM,（,087,）、,TTIMX,（,555,）、,TIMW,（,813,）、,TIMWX,（,816,）、,TMHW,（,815,）和,TIMHWX,（,817,）中共享使用。指令,TIML,（,542,）、,TIMLX,（,553,）、,MTIM,（,543,）、和,MTIMX,（,554,）不使用定时器编号。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(7),定时器（,T,）,当定时器编号用于需要位数据的操作数时，定时器编号为存取定时器的完成标志。当定时器编号用于需要字数据的操作数时，定时器编号为存取定时器的当前值。定时器完成标志可用于必要的常开和常关条件，定时器当前值可作为正常字数据读出。,如果通过定时器指令使用相同编号的定时器，则会出现误运行，所以在程序中不能重复使用编号。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(8),计数器（,C,）,计数器编号,4096,点（,C0,C4095,），为指令,CNT,、,CNTX,（,546,）、,CNTR,（,012,）、,CNTRX,（,548,）、,CNTW,（,814,）、和,CNTWX,（,818,）共享使用。指令的计数器完成标志和当前值（,PV,）与计数器编号同时存取。,当计数器编号用于需要位数据的操作数时，计数器编号为存取计数器的完成标志。当计数器编号用于需要字数据的操作数时，计数器编号为存取计数器的当前值。,如果通过计数器指令使用相同编号的计数器，则会出现误运行，所以在程序中不能重复使用编号。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(9),数据存储器（,D,）,30,点,/40,点,/60,点,I/O,型,CPU,单元数据存储器范围：,D0,D32767,；,10,点,/14,点,/20,点,I/O,型,CPU,单元数据存储器范围：,D0,D9999,、,D32000,D32767,；,数据存储器只能以字为单位进行存储和处理，电源断复位（,ONOFFON,）或工作模式变更（程序模式运行或监控模式）时，保持电源断之前或模式变更之前的数据。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(10),条件标志,条件标志包括算术标志、出错（,ER,）标志及进位（,CY,）标志、反映各指令的执行结果的专用标志（位）等，标志用,P_ER,、,P_CY,等名称来指定。标志为只读，不能直接用指令或,CX-Programmer,写入。,CX-Programmer,中，在显示标签的前面将,P_,作为添加的变量名（全局变量）预先被登录。标志在任务切换时被清除，状态标志不可强制置位,/,复位。,四、欧姆龙,CP1L,系列,PLC I/O,存储器与指令,知识准备,1,I/O,存储器,(10),条件标志,常用状态标志的功能见表。这些标志的功能在指令之间将发生轻微变化，对于特定的指令，可参考相关状态标志操作的指令描述。,名称,标志,功能,进位标志,P_CY,运算的结果存在进位