《欧姆龙PLC入门》ppt课件.ppt

东风汽车股份有限公司铸造分公司装备科孙超超 欧姆龙PLC入门 1 5 目录 PLC简介 PLC的组成及原理 PLC控制与继电器控制的比较 PLC编程及软件使用 1 2 3 4 PLC应用系统开发举例 5 2 5 一 PLC简介 PLC的定义 PLC是英文ProgrammableLogicController的缩写 意为可编程逻辑控制器 国际电工委员会 IEC 对PLC的最新定义为PLC是一种数字元算操作电子系统 专为在工业环境下应用设计 它采用了可编程序的存储器 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的指令 并通过数字的 模拟的输入和输出 控制各种类型的机械或生产过程 PLC及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统形成一个整体 易于扩充其功能的原则设计 3 5 1 按结构形式分类按硬件的结构形式不同 PLC可分为整体式和模块式 整体式PLC的CPU 存储器 I O接口等都安装在一个箱体内 整体式PLC的结构简单 体积小 价格低 小型PLC一般采用整体式结构 造型线取芯机械手用PLC 整体式 整体式 一 PLC简介 PLC的分类 4 5 模块式PLC又称组合式PLC 它有一个总线基板 基板上有很多总线插槽 其中由CPU 存储器和电源构成一个模块通常固定安装在某个插槽中 其它功能模块可随意安装在其他不同的插槽内 模块式PLC配置灵活 可通过增减模块来组成不同规模的系统 安装维修方便 但价格较贵 大中型PLC一般采用模块式结构 模块式 造型线型板加热控制用PLC C200H 一 PLC简介 PLC的分类 5 5 2 按控制规模分类I O点数 输入 输出的端子数量 是衡量PLC控制规模的重要参数 根据I O点数可将PLC分为小型 中型和大型三类 3 按功能分类根据PLC的功能强弱不同 可将PLC分为低档 中档 高档三类 一 PLC简介 PLC的分类 6 5 可靠性高 抗干扰能力强大多数PLC的平均无故障运行时间可达几十万小时 通用性强 控制程序可变 使用方便程序可以随着工艺流程的改变而改变 无需大量改变PLC的硬件设备 功能强 适应范围广泛不仅有逻辑运算 计时 计数 顺序控制等功能 还具有AI AO 通信 自检 记录显示等功能 可控制一个生产过程 编程简单 易学易用大多数PLC采用梯形图编程方式 梯形图语言的元件符号和表达方式与继电器控制电路非常接近 易于接受和掌握 系统设计 调试和维修方便PLC用软件来取代继电器控制系统中的大量电气元件 使控制柜的安装接线大量减少 另外 PLC的用户程序可以通过计算机软件进行仿真调试 减少了现场调试的工作量 一 PLC简介 PLC的特点 7 5 一 PLC简介 欧姆龙PLC 8 5 一 PLC简介 铸造车间常用PLC 铸造车间常用PLC 9 5 整体式PLC的基本组成 二 PLC组成及原理 10 5 模块式PLC的基本组成框图 二 PLC组成及原理 11 5 输入并存储用户程序 显示输入内容和地址 检查 校验用户程序 发现错误即报警 执行用户程序 驱动外部输出设备动作 诊断故障 记忆故障信息并报警 CPU又称中央处理器 它是PLC的控制中心 它通过总线与存储器和各种连接口连接 存储器的功能是存储程序和数据 PLC通常配有ROM 只读存储器 和RAM 随机存储器 ROM用来存储系统程序 RAM用来存储用户程序和程序运行时产生的数据 断电后RAM中的程序会丢失 所以RAM专门配有后备电池供电 存储器 CPU 二 PLC组成及原理 12 5 以CP1H为例介绍欧姆龙PLC PLC的硬件组成 二 PLC组成及原理 13 5 在CP1HPLC模块的左上角 内装有PLC内部数据保持所需的电池 这是一次性使用的电池 通常情况下可以使用5年 电源端子用来连接外部提供给PLC的工作电源 它的输入电压范围宽 抗干扰性能好 1 电池盒 二 PLC组成及原理 14 5 在PLC的上部为输入端子连接排 左侧是PLC的输入电源接点 挨着的是输入信号的端子 2 输入端子台 用AC220V电源给PLC供电 L1 L2端用于连接AC100 240V的电源 输入端子台的输入端子为0CH 1CH两个通道 每个通道12个端子 编号分别为0 00 0 11和1 00 1 11 二 PLC组成及原理 15 5 输入接口 二 PLC组成及原理 数字量输入和模拟量输入对比 16 5 开关量输入电路 光电耦合 外部开关 输入点的状态显示 输入点I 公共端 二 PLC组成及原理 17 5 开关量输入一般采用DC24V 开关量输入电路要求外部输入信号的元件为按钮开关 行程开关 舌簧开关 传感器 继电器触点 接触器触点等 当外部输入元件与电源正极导通 电流通过R1 光电耦合器内部LED VD1 接口指示 到COM端形成回路 光电耦合器内部接收管接受外部元件导通的信号 传输到内部处理 二 PLC组成及原理 18 5 三线式PNP型传感器的接线 其输出为高电平 日式的PLC习惯是NPN型的信号连接 NPN型传感器要求公共端接24VDC 极 PNP型传感器则正好相反 要求公共端接24VDC 极 二 PLC组成及原理 19 5 三线式NPN型传感器的接线 其输出为低电平 二 PLC组成及原理 20 5 用于连接输出设备 下图输出端子为100CH 101CH两个通道 每个通道有8个输出端子 编号分别为100 00 100 07和101 00 101 07 OMRONPLC整体型一体机的数字量IO点一般是以6 4的比例来分配输入和输出信号点的 比如20个IO点的PLC模块可以接12个点的输入信号 还可以接8个点的输出信号 3 输出端子台 二 PLC组成及原理 21 5 输出接口 二 PLC组成及原理 数字量输出和模拟量输出对比 22 5 可以驱动直流负载 也可以驱动交流负载 允许通过的电流大 但是响应时间长 通断频率低 采用继电器作为输出开关器件 当PLC内部电路产生电流流经继电器线圈KA时 继电器常开触点闭合 负载有电流通过 继电器输出电路 二 PLC组成及原理 23 5 3 USB端口 用来与计算机进行通信连接 4 模拟电位器 调节该电位器 可以使PLC的A642单元中的数据在0 255内变化 5 外部模拟量设定输入端 在该端输入0 10V电压 可使PLC的A643单元中的数据在0 255范围变化 6 DIP拨动开关 进行CPU相关功能的选择设置 二 PLC组成及原理 24 5 电源POWER 绿色工作RUN 绿色故障报错ERR ALM 红色输出禁止INH 黄色存贮器数据操作BKUP 黄色USB端口通信中PRPHL 黄色下面的两位7段码可显示CPU单元的异常信息 或者模拟器操作的当前值 甚至还可以显示用程序编写相关的代码 如果故障报错ERR ALM灯点亮 则2位的7段码中可以读到错误讯息 7 CPU工作状态指示灯 二 PLC组成及原理 25 5 8 存贮器盒它也是用来备份用户程序和PLC内部存贮器里的数据 可以COPY到另外的PLC中 或者作备份 在实际应用中作为可选件 供用户选择或者不选择使用 二 PLC组成及原理 26 5 如果使用的是稍早产的PLC 一般是通过RS232串口用专用电缆 通过计算机进行程序设计 监测以及调试等等 PLC模块的中部有两个可选择的槽位 用来放置可选的串行通信板 增加CPU的串口通讯功能 9 RS 232端口和RS 422A 485端口 RS 232端口 RS 422A 485端口 二 PLC组成及原理 27 5 10 内置模拟量输入及输出端子台 外界的模拟量信号由模拟量输入端子送入 经A D转换模块转换成数字量送入PLC内部电路处理 PLC内部的数字量经过D A转换模块转换成模拟量信号 从模拟量输出端子输出 带有模拟量输入切换开关 用来设置输入端子的输入形式 电压或电流输入 4路模拟量输入2路模拟量输出 二 PLC组成及原理 28 5 11 扩展模块连接端口用来增加扩展输入输出模块 整体机型的PLC主机和扩展模块都有扩展连接端口 通过连接电缆连接 以便扩充输入输出的信号点 或者增加特殊功能的专用模块 这就是CP1H的扩展连接 最多可连接7个扩展单元 可以扩展IO点到320个 通过扁平线缆将这些模块与PLC联系在一起 我们可以把扩展模块当作PLC本身的IO点使用 特殊模块 高速计数器单元 模拟量输入输出单元 总线单元 网络单元 等等 这些模块不同于数字量的IO输入输出单元 它本身是一个独立的系统 有自己的CPU 存储器 和与外界相连的端口 对于组合式PLC 智能单元通过总线 在CPU单元协调管理下独立进行工作 对于整体式PLC 则通过扩展接口与主机联接 二 PLC组成及原理 29 5 二 PLC组成及原理 PLC的工作过程 30 5 读 读 读 写 写 执行用户程序 PLC执行用户程序的过程 二 PLC组成及原理 31 5 首先了解一下继电器控制回路的常用电气元件 交流接触器工作原理 当接触器线圈通电后 线圈电流会产生磁场 产生的磁场使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心 使主触点闭合 电路接通 主触点一般是常开接点 而辅助接点一般有两对 常开触点和常闭触点 线圈 铁芯 衔铁 1 接触器 弹簧 三 PLC控制与继电器控制的比较 32 5 接触器与继电器的区别 2 继电器 三 PLC控制与继电器控制的比较 33 5 同样是有一组常开触点和一组常闭触点 一般用在继电器控制回路中 3 限位开关 接触式限位开关 三 PLC控制与继电器控制的比较 34 5 4 时间继电器 上图为时间继电器接线图 欧姆龙H3CR系列时间继电器 三 PLC控制与继电器控制的比较 35 5 断路器 空气开关 三 PLC控制与继电器控制的比较 36 5 继电器控制回路 1 电机起保停控制电路 三 PLC控制与继电器控制的比较 37 5 继电器控制和PLC控制符号对照 PLC控制将如何表示呢 先了解下梯形图符号 三 PLC控制与继电器控制的比较 38 5 两种控制的梯形图比较 三 PLC控制与继电器控制的比较 39 5 在使用上PLC继电器更为便捷 两种控制中继电器的区别 三 PLC控制与继电器控制的比较 40 5 KM KH KM 继电器控制接线 PLC控制外部接线 输入设备 输出设备 欲改变控制功能 主回路都相同 接线对比 输出设备 KM 三 PLC控制与继电器控制的比较 41 5 PLC控制的动作过程 等效电路图 SB1 公共端 公共端 输出端子 输入端子 主电路 三 PLC控制与继电器控制的比较 42 5 三 PLC控制与继电器控制的比较 43 5 三 PLC控制与继电器控制的比较 44 5 低液位 高液位 水位到达高限位时 水泵启动 向外抽水 水位达到低限位 电机停转 电路由选择开关SW控制手动启动和自动启动 接触器KM是电机电源输送的执行器件 KM得电时 电机供电回路接通 当选着手动启动时 直接用启动按钮SB2和停止按钮SB1控制电机运行的 那么自动时 根据限位 在这里是HL高液位启动电机 LL低液位停止电机 延时后对电机控制操作 2 自动排水继电器控制回路 三 PLC控制与继电器控制的比较 45 5 对于这样一个简单的电气控制回路 如果再增加一台泵或是更多的控制机构 电气回路会变复杂 同时占用电柜体积 经济投入也会更大 更重要的是 安装 调试 维修也会变得麻烦 而采用PLC控制 主回路接线不变 编写用户程序就可以了 特别是复杂的控制逻辑 继电器控制实现是很困难的 三 PLC控制与继电器控制的比较 46 5 用PLC替代继电器控制 同电气控制回路一样 如 按钮 行程开关 接近开关 传感器 电磁线圈 接触器 继电器 控制阀等等 这在PLC中通常称为I O点 它是用端子的形式与工业现场的器件或设备进行连接的 PLC在使用时只需将现场的各种设备与相应的I O端相连接 即可投入运行 三 PLC控制与继电器控制的比较 47 5 当把这些输入元件以及执行元件用电气方式连接到PLC里 并向PLC提供控制电源 再通过编程软件编制出相关的控制逻辑 PLC同样可以实现上述的控制功能 下图是用欧姆龙编程软件编写的梯形图 梯形图编程语言适合对继电器线路熟悉的人员使用 三 PLC控制与继电器控制的比较 48 5 四 PLC编程及软件使用 要让PLC实现控制功能 须编写控制程序 并将程序写入PLC 编程方式有手持编程器和计算机编程软件 在此我们将以CX Programmer编程软件为例进行讲解 软件的主窗口介绍 49 5 在使用CX Programmer软件编程时 需先建立一个工程文件 程序及相关内容都包含在该文件中 新建工程的操作步骤如下 单击工具栏上的新建按钮 出现下图所示对话框 四 PLC编程及软件使用 50 5 当程序编写完成以后 需要对梯形图进行 编译 单击工具栏上 编译 按钮即可 编译完成后在输出窗口会显示编译信息 如果程序有错误 输出窗口将会出现提示 双击错误提示 光标会自动移动到程序出错位置 编译 传送 连接PLC到计算机 用通信电缆连接 进入在线工作方式 点击工具栏上 在线工作 按钮 四 PLC编程及软件使用 51 5 下载程序 将计算机中编写的程序传送至PLC的过程 在下载程序时应保持在线工作方式 可执行菜单命令 PLC 传送 到PLC 上载程序 将PLC中的程序传送至计算机的过程 上载程序时也应保持在线工作方式 可执行菜单命令PLC 传送 从PLC 在线监视 如果想了解程序在PLC的运行效果 可使用在线监视功能 执行菜单命令 PLC 操作模式 运行 执行菜单命令 PLC 监视 监视 进入在线监视状态后 程序中的一些元件和连线上出现绿色标记 代表这些元件和连线在运行时是导通的 四 PLC编程及软件使用 52 5 输入指令 一 常开触点相当于继电器电路中的常开按钮二 常闭触点相当于继电器电路中的常闭按钮 首先了解下欧姆龙常用指令 四 PLC编程及软件使用 53 5 输出指令 一 线圈相当于继电器电路中的接触器二 锁存指令KEEP KEEP R 置位端 复位端 R 继电器 置位端接通时 R接通并保持复位端接通时 R被复位断开 四 PLC编程及软件使用 54 5 如图A 当输入继电器0 00接通时 输出继电器100 00接通并自锁 当常闭触点0 01断开时 输出继电器才断开 0 00 100 00 0 01 100 00 图A 四 PLC编程及软件使用 55 5 如图B 当置位输入逻辑0 00接通时 输出继电器100 00接通并锁存 直到复位输入逻辑0 01接通时 输出继电器100 00才断开 0 00 0 01 图B KEEP 100 00 四 PLC编程及软件使用 56 5 可见图A的程序与图B的程序在控制功能上完全一样 为了能清楚地表示出各继电器的先后动作关系 常用波形图来表示 其波形图如下 0 00 0 01 100 00 波形图 断开 接通 图中高电平表示接通 低电平表示断开 由波形图可见 0 00接通 100 00立刻接通并保持 直到0 01接通时 100 00才断开 四 PLC编程及软件使用 57 5 微分指令分为上升沿微分指令DIFU和下降沿微分指令DIFD两种 DIFU的功能 当逻辑条件从断到通时 产生一个扫描周期的脉冲 DIFD的功能 当逻辑条件从通到断时 产生一个扫描周期的脉冲 0 01 01600 01601 微分指令波形图 断开 接通 0 01 DIFU01600 DIFD01601 微分指令梯形图 四 PLC编程及软件使用 58 5 PLC有两种定时器 一是普通定时器TIM 即接通延时定时器 时基 定时时间的最小间隔 是0 1秒 最大定时时间为999 9秒 二是高速定时器TIMH 即接通延时定时器 时基是0 01秒 最大定时时间为99 9秒 这两种定时器的用法是一样的 定时时间 设定值 时基 设定值用4位十进制数表示 四 PLC编程及软件使用 0 01 T0 TIM 000 100 100 00 10S 10S 59 5 计数器指令有两种 单向计数器CNT和可逆计数器CNTR 单向计数器是计数输入端CP每接通1次 从OFF到ON 计数值减1 当计数减到0时计数器的触点动作 当计数器的复位端R接通时 计数器被复位 其常开触点断开 常闭触点闭合 且计数值恢复到设定值 0 01 C1 CNT 001 3 0 02 0 01 0 02 100 01 100 01 0 0 1 2 3 3 四 PLC编程及软件使用 60 5 一 数据传送指令MOV传送指令是将源通道数据或常数传送到目的通道 传送后源通道的数据不变 源通道 执行指令时数据的来源通道 源通道可用输入继电器 输出继电器 内部辅助继电器 保持继电器 数据存储器 常数 定时器和计数器等 目的通道 执行指令后放存结果的通道 目的通道可用输出继电器 内部辅助继电器 保持继电器 数据存储器等 0 01 MOV 001 HR05 0 01 001 HR05 MOV 当逻辑条件0 01接通时 每扫描一次 指令即被执行一次 若希望只执行一次 可用微分型指令 微分型 四 PLC编程及软件使用 61 5 二 比较指令CMP比较指令用于比较两个通道中的数据大小 两个比较数均为4位十六进制数 范围0 FFFF 既可表示成立即数形式 比较数前加 也可放在通道中 比较数前无 即表示通道号 0 01 CMP 0020 D0005 四 PLC编程及软件使用 62 5 梯形图的编程规则 1 梯形图的每个梯级都是从左母线开始 以继电器线圈或功能指令结束 0 01 0 02 100 03 0 04 0 01 0 02 0 04 100 03 正确 0 01 0 02 100 03 0 04 错误 四 PLC编程及软件使用 63 5 2 两个或两个以上的继电器线圈不能串联使用 但可以并联使用 0 01 0 02 100 03 100 04 0 01 0 02 100 03 100 04 错误 正确 四 PLC编程及软件使用 64 5 3 同一个线圈不能重复使用 0 01 0 02 100 00 0 03 100 00 0 01 0 02 0 03 100 00 错误 正确 四 PLC编程及软件使用 65 5 4 注意梯级的先后顺序 100 00 100 01 0 00 100 00 0 00 100 00 100 00 100 01 不合理 合理 四 PLC编程及软件使用 66 5 5 继电器线圈必须通过触点与左母线相连 100 00 P On 100 00 常通标志 不合理 合理 四 PLC编程及软件使用 67 5 6 输入继电器不能作内部辅助继电器用 所有的输出继电器都可用作内部辅助继电器 且触点使用次数是无限的 0 01 0 02 1 00 W1 00 错误 0 01 0 02 正确 四 PLC编程及软件使用 68 5 五 PLC应用系统开发举例 明确系统的控制要求 确定输入 输出设备 并为其分配合适的I O端口 绘制系统控制线路图 编写PLC控制程序 程序调试 安装控制系统线路 并进行现场调试 系统投入运行 P