PLC的基本性能指标和内部编程元.ppt

2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,1,第三章PLC的基本性能指标和内部编程软元件,FX系列PLCFX系列PLC的编程软元件,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,2,第一节FX系列PLC,型号命名格式FX家族基本构成主要性能指标,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,3,一、型号及意义,DDC电源A1AC电源H大电流输出扩展模块V立式端子排的扩展模块C接插口输入输出方式F输入滤波器1ms扩展模块LTTL输入扩展模块S独立端子（无公共端）扩展模块,R继电器输出T晶体管输出S晶闸管输出,M基本单元E输入输出混合扩展单元及扩展模块EX输入专用扩展模块EY输出专用扩展模块,16256点,0、2、ON、2C、2N,型号的命名方式,第二节PLC的组成,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,4,基本构成,FX系列PLC是由基本单元、扩展单元、扩展模块和特殊功能单元构成基本单元既能独立使用，又可与扩展单元、扩展模块组合使用，包括：CPU、存储器、I/O电路、内置电源，是PLC的核心部分。扩展单元、扩展模块用于扩展基本单元的I/O点数，或扩展不同种类的I/O点数。扩展单元有内置电源，扩展模块无内置电源。特殊功能单元是一些特殊用途的单元。如FX0N-3A（模拟量2路输入1路输出）、FX-2DA（2CH模拟量输出）、FX-2AD-PT（2CH温度输入）、FX-1HC（50HZ2相高速计数器）、FX-1GH（定位脉冲输出单元1轴）。每台基本单元最多连接2台扩展单元，每台基本单元或扩展单元最多连接2台扩展模块（或特殊功能模块）。输入/输出总点数不能超过128点。外接特殊单元/模块的数量，最多不超过8台（模块编号07），按距基本单元最近处顺序分配编号，接特殊单元、特殊模块时，每台占8点（不分配I/O序号），从最大点数中扣除。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,5,I/O扩展接口采用并行通讯方式扩展I/O模块；扩展位置控制模块（如F2-30GM）；扩展通讯模块（如FX-232AW等）；扩展模拟量控制模块（如FX-2DA、FX-4AD等）。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,6,主要性能指标,PLC主要性能指标是衡量和选用PLC的依据，由两大部分组成：硬件指标与软件指标。(一)硬件指标包括：一般指标、输入/输出特性。PLC对环境的要求很低，一般的工业现场都能满足要求。一般指标(见P21表2-9)；输入/输出特性(见P7表2-1，P9表2-2),2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,7,主要性能指标,(二)软件指标包括：运行方式、速度、程序容量、元件种类/数量、指令类型等。软件指标的高低反映PLC的运算规模，机型不同软件指标相差很大。指令类型是一个重要的软件指标，PLC的各种运算功能上这类指令的种类和功能决定。FX系列PLC的各项软件指标(见P22表3-10),2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,8,第二节FX系列PLC的编程元件,数据结构及软元件概念各种编程软元件介绍,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,9,数据结构,PLC内部结构和用户应用程序中使用着大量的数据。其数据的形式有：十进制数二进制数八进制数十六进制数常数K、H,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,10,十进制数：在PLC中又称字数据；主要存在于定时器和计数器的设定值K；辅助继电器、定时器、计数器、状态继电器等的编号；定时器和计数器当前值等区域。二进制数：十进制数、八进制数、十六进制数、BCD码在PLC内部均是以二进制数的形态存在。但在用外围设备进行系统运行监控显示时，会还原成原来的数制。一位二进制数在PLC中又称位数据。主要存在于各类继电器、定时器、计数器的触点及线圈。八进制数：FX系列的输入继电器、输出继电器的地址编号采用八进制。十六进制数：用于指定应用指令中的操作数或指定动作。BCD码：以4位二进制数表示09的方法。PLC中的十进制数常以BCD码的形态出现，并常用于BCD输出形式的数字式开关或七段码的显示器控制等方面。常数K、H：十进制常数K，十六进制常数H，是PLC内部定时器、计数器、应用指令不可分割的一部分。是定时器、计数器的设定值；也是应用指令的操作数。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,11,软元件(或软继电器),软元件不是物理意义上的实物继电器，而是一定的存储单元与程序的结合产物。软元件的数量及类别是由PLC监控程序规定的，它的规模决定着PLC整体功能及数据处理能力。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,12,PLC的编程语言,梯形图中编程元件沿用了继电器这一名称，但是“软继电器”，每一编程元件与PLC存储器中元件映像寄存器的一个存储单元相对应，元件“1”状态，对应“接通”（ON），“0”状态，对应“断开”（OFF）梯形图两侧的垂直公共线称为公共母线（Busbar）,执行用户程序的逻辑运算顺序是从左向右。根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。逻辑解算是从上到下，从左至右顺序进行的，解算的结果马上可被后面的解算利用梯形图中线圈和其他输出类指令应放在最右边梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可无限次使用。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,13,软元件(或软继电器),每一个“软继电器”有一个线圈和无数个“常开/常闭”接点，供用户编程使用。每一个编程元件都由：元件型号+元件号，进行确定。输入继电器（X0X177）输出继电器（Y0Y177）内部辅助继电器（M0M499，500点；M500M1023，524点；M8000M8256，256点）状态元件（S0S999，1000点）定时器（T0T255，256点）计数器（C0C255，256点）数据寄存器（D0511，512点；D8000D8255，256点；D1000D2999，2000点）指针（P063，64点；I0I8，9点）变址寄存器（V/Z）,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,14,输入继电器（X0177）,输入继电器采用八进制地址编号，最多可达到128点。与PLC的输入端子相连，是PLC接收外部开关信号的接口。与输入端子连接的输入继电器是光电隔离的电子继电器，其线圈、常开接点、常闭接点与传统的物理继电器表示方法一样。输入继电器必须由外部信号驱动，不能用程序驱动。在梯形图中决不能出现输入继电器的线圈。而输入继电器的常开、常闭触点可以无限制使用。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,15,输出继电器（Y0177）,采用八进制编号，最多可达128点。其外部的输出接点连接到PLC的输出端子上，是PLC用来传送信号到外部负载的元件。每一个输出继电器只有一个外部输出的常开接点，无数个内部软接点。扩展单元和扩展模块的输入/输出元件号接着其紧靠的单元开始按八进制编号。输入、输出虽然各自最多可达128点，但总的I/O点数不能超过128点。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,16,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,17,内部辅助继电器（M）,作为中间继电器，用于状态暂存、移位等运算，是用软件实现的，其接点不能直接驱动外部负载，外部负载只能由输出继电器的外部接点驱动，也不能直接接收外部的输入信号。地址编号用十进制表示。通用辅助继电器（M0499，500点）断电保持辅助继电器（M5001023，524点）特殊辅助继电器（M80008255，256点）,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,18,通用辅助继电器（M0499）,PLC运行时，发生停电，输出继电器和通用辅助继电器全变成OFF状态；上电后，停电时的状态不再出现，除了因外部输入信号变为ON的以外，所有线圈仍处于OFF状态。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,19,断电保持辅助继电器（M500M1023）,若PLC在运行中发生停电，系统能保持继电器在断电时的状态，并在再次上电时再现出来。断电保持是由PLC的内装锂电池支持的。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,20,特殊辅助继电器（M8000M8255）,可驱动线圈型特殊辅助继电器，用户驱动其线圈后，PLC作特定动作。分两大类：一类是只能利用其特殊辅助继电器触点，其线圈由PLC自动驱动，用户只能利用其触点；如M8000(运行监控)、M8002(初始脉冲)、M8012(100ms时钟脉冲)；,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,21,一类是可驱动线圈型特殊辅助继电器，用户驱动其线圈后，PLC作特定的动作；如M8030（电池欠压LED灯灭）：当M8030接通后即使电池电压再低，PLC面板上的LED也不亮。M8033（存储器保持）：当M8033的线圈通电时，PLC由RNU到STOP状态后，映象寄存器与数据寄存器中内容保持不变。M8034（禁止所有输出）：当M8034线圈通电时，禁止输出，虽然外部输出端全为OFF，但PLC中的程序及映象寄存器仍在运行。未定义的特殊辅助继电器不可在程序中使用。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,22,状态元件（S）,是步进顺控程序中的重要软元件，与步进顺控指令STL组合使用。有五种类型：初始状态（S0S9，10点）回零（S10S19，10点）通用（S20S499，480点）保持（S500899，400点）报警（S900S999，100点）不用步进顺控指令时，S可作辅助继电器在程序中使用。其常开常闭接点可在程序中自由使用。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,23,定时器（T）,其作用相当于一个时间继电器由一个设定值寄存器（16位，一个字长），一个当前值寄存器（一个字长），无数个接点（一位）组成。每一个定时器，其寄存器和接点使用同一地址编号。设定值（1）可用常数K，（2）也可用数据寄存器（D）的内容来设定。例如：外部数字开关输入的数据可以存入数据寄存器，作为定时器的设定值。定时器分为：常规定时器：T0199，200点，时钟脉冲为100ms，设定值为132767，定时时间为0.13276.7sT200245,46点,时钟脉冲10ms,定时时间为0.13276.7s积算定时器：T246249,4点,时钟脉冲1ms,定时时间为0.00132.767sT250255,6点,时钟脉冲100ms,定时时间为0.13276.7s,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,24,通用定时器动作（1）当X0为ON，T200当前值计数器从0开始，对10ms时钟脉冲进行累加计数。当前值=123时，定时器常开触点接通，常闭触点断开，T200输出触点在线圈被驱动1.23s后动作，（2）X0常开触点断开后，定时器被复位，常开触点断开，常闭触点接通，当前值恢复为0,（3）如果要在定时器线圈ON瞬时动作的触点，可在定时器线圈两端并联一个辅助继电器线圈，并使用它的触点。（4）通用定时器没有保持功能，在输入电路断开或停电时复位。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,25,加法计数器,设定值,K、H或D,触点动作,Tx,Tx,时钟脉冲,驱动,相等比较器,普通定时器的工作原理,T10,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,26,积算定时器（1）X1为ON时，T250的当前值计数器对100ms时钟脉冲进行累加计数，当前值=345时，定时器的常开触点接通，常闭触点断开。（2）X1为OFF或停电时停止定时，当前值保持不变。X1的常开触点再次接通或复电时继续定时，累计时间（t1+t2）=34.5s时，T250的触点动作，（3）X2的常开触点接通时T250复位。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,27,T250,设定值K,计数器,1,100ms时钟脉冲,X2,X1,触点动作,Tx,相等比较器,积算定时器的工作原理,RST,T250,K345,X1,X2,T250,Y1,T250,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,28,NOTE：定时器只能提供其线圈通电后延迟动作的触点，如需在它的线圈断电后，延迟动作，如何写程序？,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,29,计数器（C）,由一个设定值寄存器（16位，一个字长），一个当前值寄存器（一个字长），无数个接点（一位）组成。计数器的设定值，可由常数K设定，或通过指定数据寄存器（D）的内容来设定。计数器分为：内部计数器：内部计数器用来对PLC内部信号X，Y，M，S等计数，其响应速度只有几十HZ。内部计数器输入信号的接通或断开的持续时间，应大于PLC的扫描周期。16位加计数器：设定值132767，通用：C099（100点），断电保持：C100199（100点）32位加/减计数器：设定值为-231+231，通用：C200219（20点），断电保持：C220234（15点）高速计数器：C235255（21点）,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,30,16位增计数器,动作过程：（1）X11是计数输入，每接通一次，计数器当前值增1。（2）当计数器当前值10，即计数器C0的输出接点接（ON）。之后，即使X11再接通，计数器的当前值保持不变。（3）复位输入X10接通时,执行RST复位指令,计数器当前值复位为0,输出接点断开(OFF)。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,31,16位加计数器通用型：C0C99共100点断电保持型：C100C199共100点,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,32,32位增减计数器（C200234）,增减计数的方向由特殊辅助继电器M82008234设定，当特定的M为ON时，对应的C为减计数器；当M为OFF时，C为增计数。设定值（1）可用常数K，（2）或数据寄存器的内容设定。间接设定时，要用元件号紧连在一起的两个数据寄存器，如：D10，11；,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,33,32位增减计数器,X12=ON，减计数，=OFF，增计数。,复位输入X13接通时，计数器当前值为0，输出接点也复位。,X14为计数输入，驱动C200线圈进行计数操作。,当计数器当前值由-6-5（增加）时，其接点接通置1。,当计数器当前值由由-5-6（减少）时，其接点断开置0。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,34,高速计数器（C235255）,高速计数器的输入端子X05（6点），最多只有6个高速计数器同时工作，若某个输入端被某个高速计数器占用了，就不能再用于其它高速计数器（或其它输入）。输入端不可共用。高速计数器以中断原则运行，独立于扫描周期，所以选定的计数器线圈应以连续方式驱动，表示该计数器连续有效，其它计数不可再用其输入端子。高速计数器的选择取决于所需计数器的类型及高速输入端子。高速计数器类型（32位增减计数器）：1相无启动/复位端子C2352401相带启动/复位端子C2412451相2输入（双向）C2462502相输入（A-B相型）C251255,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,35,高速计数器（C235255）,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,36,动作过程：（1）X20为ON时，选中C235，其对应输入端为X0（计数脉冲应连接到X0），（2）X20断开时，线圈C235断开，同时C236接通，选中C236，其计数脉冲输入端为X1。,高速计数器,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,37,高速计数器,1、1相1输入无启动/复位端高速计数器(C235240）,动作过程（1）X10为ON，M8235置位，C235作减计数，为OFF，作增计数；（2）X12为ON，C235被选中，C235对X0输入的脉冲（OFFON）计数。（3）X11为ON，C235复位为0，其接点断开。,计数方式与接点动作与普通32位计数器相同。作增计数器时，当计数值达到设定值，接点动作并保持；作减计数器时，达到计数值则复位。计数方向取决于其对应标志M82358240，每个计数器各有一个计数输入端。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,38,高速计数器,2、1相带启动/复位高速计数器（C241245）,动作过程（1）M8245为ON，C245作减计数，为OFF，作增计数，（2）X14为ON，C245复位，或外部输入X3复位，（3）外部输入X7启动，C245开始计数，X7为OFF，停止计数，（4）X15选通C245时，对输入端X2的脉冲计数。,计数方式与接点动作与普通32位计数器相同。计数方向取决于其对应标志M82418245,C241245各有一个计数输入和复位输入，C244和C245另有一个启动输入。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,39,高速计数器,3、1相2输入高速计数器（C246250）,1相2输入动作过程（1）X10为ON，C246复位，（2）X0，X1分别为C246的增/减计数脉冲信号输入端，（3）X11为ON时，选中C246，X0，X1的输入才有效，X0由OFFON时，增1，X1由OFFON时，减1。,计数方式与接点动作与普通32位计数器相同有两个输入端，一个增计数，一个减计数，有的还具有复位（R）和启动（S）输入。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,40,高速计数器,1相2输入带复位/启动端动作过程（1）X5，X7为C250的复位和启动输入端，C250可由外部输入X5复位，或用RST指令复位；（2）X13为ON时，选通C250，启动输入X7为ON时，C250开始计数，X7为OFF时，停止计数。（3）X3为OFFON时，增1，X4为OFFON时，减1。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,41,高速计数器,4、2相输入（A-B相）高速计数器（C251255）,动作过程（1）X11为ON时，C251对输入端X0（A相）、X1（B相）的ON/OFF事件计数，（2）X13为ON时，X7为ON，C255立即开始计数，计数输入端X3（A相），X4（B相）（3）X5为ON时，C255复位，或虚线指令X12为ON，C255复位。,计数方式与接点动作与普通32位计数器相同计数方向由A相和B相输入信号决定，当A相为ON时，B相信号由OFFON时，增计数，由ONOFF时，减计数。有的还具有复位（R）和启动（S）输入。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,42,高速计数器,5、计数频率：影响最高计数频率的两个因素：一是受硬件影响的，各输入端的响应速度；二是全部高速计数器的处理时间，是主要因素。高速计数器采用中断方式，使用计数器越少，可计数频率越高；同时工作的各个高速计数器的最大信号频率的总和20KHZ。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,43,指针（P/I）,分支指令用指针P063，64点用于指定分支指令（如CJ、CALL等）的跳转目标。编程时编号不能重复使用。P63表示跳转至END指令步。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,44,指针（P/I）,中断用指针I0I8，9点1、I0输入中断如，I001表示输入X0从OFFON时，执行该指针作为标号后面的中断程序，并由IRET指令返回。,0：下降沿中断,1：上升沿中断,输入号（05），每个输入只能用一次,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,45,指针（P/I）,2、I定时器中断,1099ms,定时器中断号（68），每个定时器只能用一次,如，I610为每隔10ms就执行标号I610后面的中断程序，并由IRET返回。中断指针必须编在FEND指令后面作为标号。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,46,数据寄存器（D）,数据寄存器用来存储数据和参数，数据寄存器是16位，两个合起来存放32位，最高位为符号位。通用数据寄存器D0199（200点）PLC由RUNSTOP时，数据清0，当M8033置1，PLC由RUNSTOP时，数据保持。断电保持数据寄存器D200511（312点）无论电源是否接通，PLC是否运行，不会改变寄存器中数据，起码到被指令改写。在两台PLC作点对点通信时，D490509用作通信。特殊数据寄存器D80008255（256点）作监视PLC运行用。文件数据寄存器D10002999（2000点）专用于存储大量数据。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,47,本章小结,本章主要介绍了PLC的基本原理、FX系列PLC型号命名、PLC的组成。说明了FX系列PLC内部各类软元件资源，如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、辅助继电器等。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,48,思考题,1、FX0N-40MR表示什么？2、在程序中能不能驱动输入继电器的线圈？为什么？3、外部输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点，常闭触点。4、若梯形图中输出继电器的线圈“通电”，对应的输出映像寄存器为状态，在输出处理阶段后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈，其常开触点，外部负载。5、定时器线圈时，开始定时，定时时间到时其常开触点，常闭触点。6、通用定时器的时被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值等于。7、OUT指令不能用于继电器。,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,49,作业,3-1,3-2,3-3,3-4,3-6,2020年4月28日7时20分,华南农业大学工程学院,50,