电气控制与PLC应用技术教程(FX系列)PPT课件.ppt

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 1 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 2 4 1PLC的特点 可编程控制器的产生可编程控制器 ProgrammableController 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 3 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 4 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 5 4 2PLC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 6 4 3PLC基本结构和工作原理 4 3 1PLC基本结构 7 4 3 2PLC的工作原理 PLC循环扫描过程示意图 8 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 9 1 主电路 2 输入 输出分配表 10 3 I O接线图 11 4 应用程序 12 第5章三菱FX系列可编程序控制器 5 1国内外PLC产品简介 5 2三菱FX系列PLC硬件配置及性能指标 5 2 1FX系列型号命名 系列序号 如0 2 0N 2C 1S 1N 2N 1NC 2NC 3U等I O总点数 16 256 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 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 13 5 2 2FX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8 1号模拟电位路 9 2号模拟电位器10 外部设备插座11 RUN 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19 DIN标准导轨 14 5 2 3FX系列PLC性能指标 表5 1FX系列PLC的环境指标 15 表5 2FX系列PLC主要产品的性能比较表 16 5 3电源及输入输出回路接线 图5 3电源及输入输出端子 17 图5 4输入回路的连接 18 图5 5输出回路的连接 图5 6输出点的共COM连接 19 5 4PLC编程语言及分类 梯形图 LadderDiagram 程序设计语言 指令表或布尔助记符 BooleanMnemonic 程序设计语言 顺序功能图 SequentialFunctionChart 简称SFC 程序设计语言 5 5三菱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 X0 X267 输出继电器Y Y0 Y267 20 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M0 M499 共500个点 2 具有停电保持功能的辅助继电器M500 M3071 共2572个点 3 特殊功能辅助继电器M8000 M8255 共256个点 3 状态软元件S 初始化用状态元件 S0 S9 共10点 普通用状态元件 S10 S499共490点 其中 S10 S19为回参考点专用状态元件 保持用状态元件 S500 S899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 21 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 T0 T199 共200点 定时范围为0 1 3276 7s 10ms通用定时器 T200 T245 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 T246 T249 共4点 定时范围为0 001 32 767s 100ms积算定时器 T250 T255 共6点 定时范围为0 1 3276 7s 图5 13积算型定时器用法 22 5 计数器C 1 16位增计数器 C0 C199 共200点 其中 C0 C99 100点 为通用型计数器 C100 C199 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 C200 C234 共35点 其中 C200 C219 20点 为通用型计数器 C220 C234 15点 为停电保持型计数器 计数器C200 C234是增计数还是减计数 由对应的特殊辅助继电器M8200 M8234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 1416位增计数器工作原理 23 6 数据寄存器D 通用数据寄存器 D0 D199停电保持型数据寄存器 D200 D7999特殊数据寄存器 D8000 D8255 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 P0 P127 共128点 其中P63是跳转到结束步 END 的特殊指针 中断指针 I0 I8 输入中断用指针 I00 I50 共6点 上升沿时 为1 下降沿时 为0 定时器中断用指针 I6 I8 共3点 为10 99ms 计数器中断用指针 I010 I060 共6点 9 常数 K H 24 第6章FX系列PLC基本逻辑指令 25 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编程软件简介 26 表6 3抢答显示系统输入输出 I O 分配表 27 图10 74抢答显示系统I O接线图 28 图6 29抢答显示系统梯形图 29 6 1PLC基本逻辑指令简介 6 1 1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 1FX系列PLC基本逻辑指令格式 30 6 1 2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 31 6 1 3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 32 6 1 4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 33 6 1 5串联电路块的并联连接指令ORB6 1 6并联电路的串联连接指令ANB 例6 5 例6 6 34 6 1 7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 35 6 1 8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 36 6 1 9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 37 例6 13 38 6 1 10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 39 6 1 11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 ORP LDF ANDF ORF LDP ANDP ORP在指定操作元件的上升沿 从OFF ON 时 接通一个扫描周期 LDF ANDF ORF在指定操作元件的下降沿 从ON OFF 时 接通一个扫描周期 例6 16 例6 17 40 6 1 13空操作指令NOP 6 1 14程序结束指令END 6 2PLC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 41 图6 22双线圈输出 4 双线圈输出不可用 42 6 3PLC逻辑指令应用 6 3 1简单程序 1 延时断定时器 2 振荡电路 43 3 脉冲输出电路 4 三相异步电动机起动 保持和停止电路 44 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 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 45 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按钮X1时 二者中止 46 参考程序 47 6 3 4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 48 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 49 50 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 电动机Y起动 6S后KM3失电 0 5S后KM2得电 电动机 运行 51 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