电气控制与PLC应用技术教程(FX系列).ppt

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1、书名：电气控制与PLC应用技术教程（FX系列）ISBN：978-7-111-42933-3作者：徐茜出版社：机械工业出版社本书配有电子课件,掌握PLC工作原理、结构特点熟悉基本逻辑指令、顺序控制指令及常用的功能指令具备PLC应用系统设计初步能力,第4章 可编程控制器及工作原理,PLC概述,第2篇 可编程控制器及其应用,4.1 PLC的特点,可编程控制器的产生 可编程控制器（Programmable Controller)简称PLC 自1969年第一台PLC面世以来，已成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。与机器人、CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。1968年 美国通用汽

2、车公司提出的替代继电器控制系统的新型控制器的十项指标：1）编程简单、现场可修改程序；2）维护方便、采用插件式结构；3）可靠性高于继电器控制系统；4）体积小于继电器控制系统；5）数据可以直接送入计算机；6）成本可与继电器系统竞争；7）输入可为市电；8）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；9）通用性强、易于扩展；10）用户存储器大于4K。,国际电工委员会（IEC）PLC的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的

3、机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。,可靠性高，抗干扰能力强编程直观、简单环境要求低，适应性好功能完善，接口功能强PLC、继电器控制系统、微机控制系统之比较，见P66 表4-1,特点:,4.2 PLC的应用和发展,早期的PLC 改造原有的继电接触器控制系统广泛应用于各种控制系统中，如各种顺序控制等。主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制系统。PLC的发展趋势：1、小型化、专用化和低价格；2、大型、高速、多功能和分布式全自动网络化,4.3 PLC基本结构和工作原理,4.3.1 PLC基本结构,4.3.2 PLC的工作原理,PLC 循

4、环扫描过程示意图,课堂演示,基于PLC的电动机正反停控制系统(说明PLC控制系统组成、与继电-接触器控制系统的区别和优势）1、主电路2、输入、输出分配表3、I/O接线图（硬件）4、应用程序（软件）,1、主电路,2、输入、输出分配表,3、I/O接线图,4、应用程序,第5章 三菱FX系列可编程序控制器,51国内外PLC产品简介,52 三菱FX系列PLC硬件配置及性能指标,5.2.1 FX系列型号命名,系列序号：如0、2、0N、2C、1S、1N、2N、1NC、2NC、3U等IO总点数：16256（以FX2N为例）,单元类型：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

5、输出专用扩展模块,输出形式：R继电器输出;T晶体管输出;S晶闸管输出,5.2.2 FX系列PLC硬件配置,1安装孔2电源端子(L、N接地)3输入端子（COM、X0、X1.）4透明端子盖板5输入LED指示灯（状态指示）6座盖板7扩展用插座81 号模拟电位路,92号模拟电位器10外部设备插座11RUN/STOP开关12输出LED指示灯（状态指示）13卡钩（用于安装DIN标准导轨）14输出端子（COM、Y0、Y1.）15面板16辅助电源(+24V、COM),17程控器状态指示灯 POWER：电源状态 RUN：运行状态 ERROR：灯亮CPU出错 闪烁程序出错18存储器卡盒盘用插座19DIN标准导轨,

6、5.2.3 FX系列PLC性能指标,表5-1 F X系列PLC的环境指标,表5-2 FX系列PLC主要产品的性能比较表,53 电源及输入输出回路接线,图5-3 电源及输入输出端子,图5-4 输入回路的连接,图5-5 输出回路的连接,图5-6 输出点的共COM连接,54 PLC编程语言及分类,梯形图（Ladder Diagram）程序设计语言,.指令表或布尔助记符（Boolean Mnemonic）程序设计语言,.顺序功能图（Sequential Function Chart-简称SFC）程序设计语言,55 三菱FX系列PLC的编程软元件,PLC内部有许多被称为继电器（输入继电器、辅助继电器、输

7、出继电器）、定时器、计数器和数据寄存器等的软元件。用这些软元件的线圈和触点可构成与继电器-接触器控制相类似的控制电路（梯形图）。,（注意：不同厂家、甚至同一厂家生产的不同型号的PLC编程软元件的数量和种类都不一样）,下面以FX2N小型PLC为例，介绍编程软元件：,1输入继电器X（X0X267），输出继电器Y（Y0Y267）,2辅助继电器M,辅助继电器分以下三种类型：1）普通用途的辅助继电器M0M499，共500个点。2）具有停电保持功能的辅助继电器M500M3071，共2572个点。3）特殊功能辅助继电器M8000M8255，共256个点。,3状态软元件S,初始化用状态元件：S0S9，共10点

8、；普通用状态元件：S10S499共490点，其中，S10S19为回参考点专用状态元件；保持用状态元件：S500S899共500点,4定时器T,图5-11 定时器模型,图5-12 通用定时器用法,PLC内部的时钟脉冲有lms，10ms和l00ms三挡，当所计时间达到设定值时，输出触点就动作：,1）通用定时器 100ms通用定时器（T0T199）共200点，定时范围为；10ms通用定时器（T200T245）共46点，定时范围为0.01-327.67s;2）积算型定时器 1ms积算定时器（T246T249）共4点，定时范围为0.001-32.767s;100ms积算定时器（T250T255）共6点，

9、定时范围为。,图5-13 积算型定时器用法,5计数器C,1）16位增计数器：C0C199，共200点。其中，C0C99（100点）为通用型计数器；C100C199（100点）为停电保持型计数器（停电后能保持当前值，待通电后继续计数）,2）32位增/减计数器：C200C234，共35点，其中，C200C219（20点）为通用型计数器，C220C234（15点）为停电保持型计数器。计数器C200C234是增计数还是减计数，由对应的特殊辅助继电器M8200M8234的状态决定，当M被置为ON时，对应的计数器为减计数，反之，则为增计数。,图5-14 16位增计数器工作原理,6数据寄存器D,通用数据寄存

10、器：D0D199停电保持型数据寄存器：D200D7999特殊数据寄存器：D8000D8255，共28个点,7变址寄存器（V/Z）,V、Z都是16位的寄存器，可进行数据的读与写，当进行32位操作时，将V、Z合并使用，指定Z为低位。变址寄存器是数据寄存器的一种，但它的存储内容（数值）可以直接加到其他编程元件的编号或数值上，改变编程元件的地址，如V0=K5，则执行D20V0时，被执行的软元件编号为D25。,8指针（P/I）,分支指针（P0P127）共128点，其中P63是跳转到结束步（END）的特殊指针。中断指针（I0I8）输入中断用指针（I00I50）共6点，上升沿时为1，下降沿时为0。定时器中断

11、用指针（I6I8）共3点，为1099ms。计数器中断用指针（I010I060）共6点。,9常数（K/H）,第6章 FX系列PLC基本逻辑指令,实训项目8 抢答显示系统（FX 系列PLC硬件认识）,控制要求：1)竞赛者若要回答主持人所提问题时，需要抢先按下桌上的按钮；2)指示灯亮后，需等到主持人按下复位键SB4后才熄灭。为了给参赛儿童一些优待，SB11和SB12中任一个按下时，灯L1都亮；而为了对教授组做一定限制，L3只有在SB31和SB32键都按下时才亮。3)如果竞赛者在主持人打开S开关的10s内按下按钮，电磁线圈将使彩球摇动，以示竞赛者得到一次幸运的机会。,GX-Developer编程软件简

12、介,表6-3 抢答显示系统输入输出（I/O）分配表,图10-74 抢答显示系统I/O接线图,图6-29 抢答显示系统梯形图,6.1 PLC基本逻辑指令简介,指令格式,基本逻辑指令包括逻辑状态的读入，逻辑“与”、“或”、“非”运算，置位、复位等操作指令。,表6-1 FX系列PLC基本逻辑指令格式,逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUT,LD：取指令。表示个与输入母线相连的常开触点指令，即常开触点逻辑运算起始。LDI：取反指令。表示一个与输入母线相连的常闭触点指令，即常闭触点逻辑运算起始。OUT：线圈驱动指令，也叫输出指令。,【例6-1】,LD、LDI、OUT指令的使用,1)LD、LDI两条指令

13、的操作元件是X、Y、M、S、T、C，用于将触点接到母线上。,2)OUT是驱动线圈的输出指令，它的操作元件是Y、M、S、T、C。对输入继电器X不能使用。OUT指令可以连续使用多次。,3)OUT指令的操作元件是定时器T和计数器C时，必须设置常数K。,触点串联指令AND、ANI,AND：与指令，用于单个常开触点的串联。ANI：与非指令，用于单个常闭触点的串联。,【例6-2】AND、ANI 指令的使用,触点并联指令OR、ORI,OR：或指令，用于单个常开触点的并联。ORI：或非指令，用于单个常闭触点的并联。,【例6-3】OR、ORI指令的使用,串联电路块的并联连接指令ORB并联电路的串联连接指令ANB

14、,【例6-5】,【例6-6】,多重输出指令MPS、MRD、MPP,MPS：进栈指令MRD：读栈指令MPP：出栈指令,【例6-7】,主控及主控复位指令MC、MCR,MC为主控指令，用于公共串联触点的连接，MCR叫主控复位指令，即MC的复位指令。,【例6-11】,置位与复位指令SET、RST,SET为置位指令，使动作保持；RST为复位指令，使操作保持复位。,【例6-12】,【例6-13】,脉冲输出指令PLS、PLF,PLS指令在输入信号上升沿产生脉冲输出，PLF在输入信号下降沿产生脉冲输出。,【例6-14】,取反指令INV,【例6-15】,6.1.12 触点上升沿/下降沿检测指令LDP、ANDP、

15、ORP、LDF、ANDF、ORF,LDP、ANDP、ORP在指定操作元件的上升沿（从OFFON）时，接通一个扫描周期。LDF、ANDF、ORF在指定操作元件的下降沿（从ONOFF）时，接通一个扫描周期。,【例6-16】,【例6-17】,空操作指令NOP,程序结束指令END,6.2 PLC梯形图编程规则,1水平不垂直,2多上串右,3线图右边无触点,4.双线圈输出不可用,图6-22 双线圈输出,4.双线圈输出不可用,6.3 PLC逻辑指令应用,简单程序,1延时断定时器,2振荡电路,3脉冲输出电路,4三相异步电动机起动、保持和停止电路,5三相异步电动机正反转控制电路,实训项目9 料箱盛料过少报警系统

16、（定时器、计数器应用）,一、训练目标1）掌握定时器、计数器指令的格式及编程方法。2）掌握计数器、定时器的功能及应用技巧。3）利用PLC实现料箱盛料过少报警系统控制。,二、训练器材,三、项目分析,图6-31 料箱盛料过少报警系统,1.控制要求：自动方式（X2=OFF）当低限开关X0变为ON后，报警器Y0开始鸣叫，同时报警灯Y1连续闪烁10次（亮1.5s、灭2.5s），此后，报警器停止鸣叫，灯也熄灭。此外，复位按钮X1可以使二者中止。,2.输入输出设备报警系统输入输出（I/O）分配表如下：,手动方式（X2=ON）当低限开关X0变为ON后，报警器Y0开始鸣叫，同时报警灯Y1开始闪烁。当按下RESET

17、按钮X1时，二者中止。,参考程序,实例三：按钮人行道,（时间顺序控制设计方法）,T0,T1,T2,T3,T4/T5,T6,实训项目10 基于PLC的三相异步电动机Y-起动,项目分析1）控制要求：触动起动按钮（SB）后，电动机先作星形连接起动，经延时6s后自动换接到三角形连接运转；触动停止按钮（SB1）后电动机停止转动。2）本项目是在继电-接触器控制电动机Y-起动电路基础上完成设计，主电路在Y-换接的过程中要避免KM2、KM3线圈同时得电造成电源短路。,表10-1 三相异步电动机Y-起动控制I/O分配表,图10-79 三相异步电动机Y-起动控制梯形图,KM1线圈得电,0.1S后，KM3得电，电动

18、机Y起动,6S后KM3失电,0.5S后KM2得电，电动机运行,实训项目11 基于PLC的三相异步电动机循环正反转控制,项目分析1）控制要求：按下起动按钮（SB），电动机正转3s，停2s，反转3s，停2s，如此循环n个周期，然后自动停止。运行中，按停止按钮（SB1）电动机停止，电动机发生过载时（热继电器FR动作）电动机也应停止。2）电动机正、反转切换时，要考虑电气互锁，避免电源发生短路。,表10-2 电动机循环正反转控制I/O分配表,图10-81 三相异步电动机循环正反转控制主电路和PLC外部接线图,起-保-停,时间顺序控制,计数器复位,输出电路,1）设计3盏灯控制程序一按下启动按钮，3盏灯按下

19、面时序开始运行（每次只有一盏灯）；一按下停止按钮，3盏灯马上熄灭。时序：绿灯：3S，黄灯闪烁：3次，红灯：5S，循环往复，直到按下停止按钮。要求：写出I/O分配表（10分）、I/O接线图（10分）、梯形图（10分）及注释（10分），完成接线（10分）。操作结果（50分）,阶段测验（三选一，开卷）,2）当按下报警按钮时，报警器（用灯代替）开始鸣叫，同时报警灯连续闪烁6次，此后，报警器自动停止鸣叫，灯也熄灭。期间，停止按钮也可以使二者中止。要求：写出I/O分配表（10分）、I/O接线图（10分）、梯形图（10分）及注释（10分），完成接线（10分）。操作结果（50分）,3）2盏灯的控制：按下起动按钮时，第一盏灯亮5秒，同时第二盏灯闪烁；然后第一盏灯熄灭，第二盏灯亮3秒；如此反复动作2次，2盏灯均熄灭。期间停止按钮也可使2盏灯同时熄灭。要求：写出I/O分配表（10分）、I/O接线图（10分）、梯形图（10分）及注释（10分），完成接线（10分）。操作结果（50分）,