plc基础知识入门到精通

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,可编程控制器原理及应用,电气工程系,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（,20,48,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,),（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/O,I/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。,（）开关量输入电路,）汇点式,）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。,）直流输入,）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,SB1,SB2,SB3,COM,X0,X1,X2,Y0,KM,COM,电源,P,L,C,（,3,）可控硅输出方式,（,2,）晶体管输出方式,（）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,M100,Y6,X0,M100,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,X001,X002,X003,X004,Y000,Y000,X005,Y001,Y001,Y001,Y002,电路（梯形图）,END,Y002,OUT,Y001,ORI,Y001,OUT,X005,ANI,Y000,AND,Y001,OR,X004,LD,Y000,OUT,X003,AND,X002,ANI,X001,LD,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,SB1,SB1,KM,KM,X0,Y0,Y0,X1,2,、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-2N PLC,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-2N PLC,简介,举例,FX2N,48MR,FX2N,32MS,FX2N,8EYR,FX2N,8EYR,FX2N,8EYR,FX2N,64MT,FX2N,8EX,2,、,FX,2N PLC,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,16256,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-2N PLC,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,X0,M800,X1,M800,M100,X0,X1,M800,M100,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：,M8000M8255,，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：,M8000,、,M8001,：运行监视继电器,1,）触点利用型：,举例,M8002,、,M8003,：初始脉冲继电器,编程软元件, M8011,M8014,：内部时钟脉冲,M8011 10ms,M8012 100ms,M8013 1s,M8014 1min,M8012,的动作时序,编程软元件,2,）线圈驱动型：,M8040,：禁止状态转移,M8034,：全部输出禁止继电器,编程软元件,M8033,：停止时保持输出继电器,M8030,：电池灭灯,M8039,：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,（,T0T199 200,点）定时范围：,2,）,10ms (T200T245 46,点） 定时范围 ：,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,X1,T5,当前值,Y20,67.8s,编程软元件,（,2,）保持型定时器,T246,T255,（ 积算型）,1,）,1ms (T246T249 4,点,),定时范围,:,2,）,100ms (T250T255 6,点,),定时范围,:,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：,C0C99,共有,100,点,2,）保持型,16,位加计数器,地址编号为：,C100C199,共有,100,点,两种计数器的设定设定值范围都为：,132767,（,K,）。,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,C219,4,）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,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（,X0X5,）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,（,7 800,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,、,C,LDI,X,、,Y,、,M,、,S,、,T,、,C,OUT,Y,、,M,、,S,、,T,、,C,举例,K20,Y1,T1,M1,X1,X2,X1,LD,0,Y1,OUT,1,X2,LDI,2,T1 K20,OUT,3,M1,OUT,4,指令助记符,操作数,AND,X,、,Y,、,M,、,S,、,T,、,C,ANI,X,、,Y,、,M,、,S,、,T,、,C,OR,X,、,Y,、,M,、,S,、,T,、,C,ORI,X,、,Y,、,M,、,S,、,T,、,C,ANB,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,X1,C3,Y12,M11,Y10,X2,Y11,X3,C0,X4,X5,X7,T3,K30,Y14,基本逻辑指令,举,例,0 LD X1,6,ORB,12,OUT,T3 K30,1,ANI,C3,7,LD,Y12,13,LD,X5,2,LD,M11,8,ORI,C0,14,ORI,X7,3,AND,X3,9,ANB,15,ANB,4,ORI,Y11,10,OUT,Y10,16,OUT,Y14,5,AND,X2,11,AND,X4,17,END,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,PLS,Y,、,M,（特殊,M,除外）,PLF,Y,、,M,（特殊,M,除外）,SET,Y,、,M,、,S,RST(Reset),Y,、,M,、,S,、,D,、,T,、,C,基本逻辑指令,MPP,0,LD,X0,6,AND,X2,12,OUT,Y2,1,MPS,7,OUT,Y0,13,MPP,2,LD,X1,8,MPP,14,AND,X5,3,OR,X3,9,OUT,Y1,15,AND,X6,4,ANB,10,MRD,16,OUT,Y3,5,MPS,11,AND,X4,17,END,X0,X5,X4,Y1,X3,Y0,X2,X1,Y2,X6,Y3,MPS,、,MRD,、,MPP:,多重输出指令或堆栈指令,堆栈器,X0,MPS,X0,MRD,X0,X0,基本逻辑指令,0,LD,X5,1,PLS,M10,2,LD,X6,3,PLF,M11,4,END,PLS,、,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,MC,Y,、,M,（特殊,M,除外）,MCR,N,基本逻辑指令,X0,X11,X12,X2,X1,X10,Y31,Y30,Y21,Y20,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,0,LD,X0,1,ANI,T10,2,OUT,T10 K50,3,LD,X1,4,OUT,T11 K100,5,LD,T11,6,OUT,Y10,7,LDI,T11,8,OUT,Y11,9,END,2,、断开延时定时器,定时器编程,0,LD,X0,1,OR,Y20,2,ANI,T10,3,OUT,Y20,4,ANI,X0,5,OUT,T10 K50,6,LD,X1,7,OR,Y30,8,ANI,T11,9,OUT,Y30,10,LD,Y30,11,ANI,X1,12,OUT,T11 K50,13,END,计数器编程,0,LD,X3,4,LD,C5,1,RST,C5,5,OUT,Y2,2,LD,X4,6,END,3,OUT,C5 K5,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,T0,M1,M0,M0,M0,X1,X0,T0,M0,K50,T1,Y0,K30,M1,T1,X0,X1,一个扫描周期,5s,3s,+,5s,+,M0,M1,T0,线圈,T1,线圈,T0,接点,T1,接点,Y0,PLS,M0,X0,M0,Y0,M1,M0,Y0,T0,Y0,M1,T0 K100,X0,M0,M1,T0,线圈,T0,接点,Y0,10s,+,6s,10s,+,根据控制电路绘元件时序图,SET,M0,X0,X1,M8014,M0,C0,Y0,C0 K5,RST,M0,PLS,M1,M8002,M1,C0,RST,M8014,X0,X1,M8002,M0,M1,C0,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：,S0S499 500,点,其中：供初始状态使用（一般用双框表示）,S0S9 10,点 供返回原点使用,S10S19 10,点,2.,停电保持型状态继电器：,S500S899 400,点,步进控制及状态转移图,3.,信号报警器用状态继电器：,S900S999 100,点,转移条件,开始状态,状态,1,驱动负载,转到下一状态,S0,S20,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,S0,S20,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：,RET,SET S0,SET S20,S20,S0,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,M1M3,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,M3M1,的顺序停止。,M8002,X0,起动按钮,S0,S20,SET,电机,M1,起动,Y1,T1,K20,T1,X1,X1,S25,X1,按下状态,向,S25,转移,S21,Y2,SET,T2,电机,M2,起动,T2,K30,X1,X1,S24,X1,按下状态,向,S24,转移,S22,SET,Y3,X1,电机,M3,起动,停止,RST,S23,Y3,T3,K30,T3,S24,RST,Y2,T4,S25,T4,K20,RST,Y1,RET,Y1,S0,END,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。,源操作数（,Source,） 用,S,表示。,目标操作数（,Destination,） 用,D,表示。,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：,位元件,X,、,Y,、,M,等,字元件,T,、,C,等,位元件的组合,常数,K,、,H,指针,P,、,I,3,、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（,FNC00FNC09,）,（,1,）条件跳转指令,FNC00 CJ,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。,X0,CJ,X2,P8,X1,Y0,Y1,X0,X1,X2,CJ,CJ,P8,P8,Y0,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（,FNC10FNC19,）,（,1,）数据比较指令（,FNC10 CMP,）,常用应用指令简介,（,2,）区间比较指令（,FNC11 ZCP,）,（,3,）块传送指令（,FNC15 BMOV,）,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（,FNC20FNC29,）,（,1,）二进制加,/,减法运算指令（,FNC20 ADD/FNC21 SUB,）,常用应用指令简介,(2),二进制乘法运算指令（,FNC22 MUL,）,常用应用指令简介,(3),二进制除法运算指令（,FNC23 DIV,）,常用应用指令简介,4,、移位类指令（,FNC30FNC39,）,(1),循环左移,/,右移指令（,FNC31 ROL/FNC30 ROR,）,常用应用指令简介,(2),位左移,/,右移指令（,FNC34 SFTR/FNC35 SFTL,）,常用应用指令简介,(3),区间复位指令,FNC 40 ZRST,常用应用指令简介,6,、方便类指令（,FNC60FNC69,）,（,1,）交替输出指令（,FNC 66 ALT,）,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（,FNC 61 SER,）,常用应用指令简介,（,3,）数据排序指令（,FNC 69 SORT,）,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,，,Local AreaNetwork),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,(I nternet),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) RS232C,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) RS485,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) FX232ADP,提供串行通信,RS232C,接口,(2) FX485ADP,提供,RS485,接口并且可以构成,FX485,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,B,X0,X1,M0,M1,M0,M0,M1,M1,M0,M1,M0,M1,Y0,Y1,Y2,Y3,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,C,X0,M1,M0,M2,M0,X1,M0,M0,M1,M1,M2,M2,X1,M0,X2,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：,环境温度低于,0,或高于,55 ,的场所,温度变化急剧和凝露场所,环境湿度低于,10%,或高于,90 %,的场所,具有高腐蚀气体或易燃气体的场所,直接暴露在阳光下的场合,2 ),元件安装：,所有元件都应安装于通风口位置的垂直位置,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：,FX,2N,16MR,，另配,FX,2N,8EX,，,FX,2N,8EYR,4,、,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,SQ1,X0,右旋限位,YV1,Y1,气缸右旋,SQ2,X1,左旋限位,YV2,Y2,气缸左旋,SQ3,X2,上升限位,YV3,Y3,上升,SQ4,X3,下降限位,YV4,Y4,下降,开关,0,X4,单循环,YV5,Y5,夹紧放松,开关,1,X5,循环,KA1,Y0,传送带,A,开关,2,X6,启动,KA2,Y6,传送带,B,开关,3,X7,停止,开关,4,X10,回原点,开关,5,X11,紧急停止,PLC,控制系统应用举例,5,、,I/O,接线图：,Y0,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,X0,COM,COM,X1,X6,X2,X3,X4,X5,X10,X7,X11,SQ1,SQ2,SQ3,SQ4,KG0,KG1,KG2,KG3,KG4,KG5,单循环,循环,启动,停止,回原点,紧急停止,KA1,KA2,YV4,YV2,YV1,YV3,YV5,24V,FX,系列,PLC,PLC,控制系统应用举例,6,、状态转移图：,S0,S20,SET,Y6,SET,Y5,S21,S22,S23,S24,SET,Y6,S25,M8002,X0,X6,T0,T1,T2,T3,T4,T5,X2,X2,X1,Y1,X1,Y3,T0,K10,Y2,K10,T1,X3,X3,Y3,Y4,T2,K10,Y0,T3,K20,T4,K10,X2,X2,X4,Y3,T5,K10,PLC,控制系统应用举例,S26,S27,SET,Y6,S28,SET,Y6,T6,T7,T8,X4,X5,单循环,S0,循环,S20,X0,X0,Y2,Y1,T6,K10,X3,X3,Y3,Y4,T7,K10,T8,K20,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,S7200,、,S7300,、,S7400,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,S7200PLC,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,X0,X1,X2,X3,X4,X2,X1,X0,X3,X4,X5,P,L,C,P,L,C,1,2,2,3,4,5,16,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