《欧姆龙PLC入门》演示幻灯片

1,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,2,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,5,3,一、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。,4,1、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,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,6,2、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,7,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,8,一、PLC简介欧姆龙PLC,9,一、PLC简介铸造车间常用PLC,铸造车间常用PLC,10,整体式PLC的基本组成,二、PLC组成及原理,11,模块式PLC的基本组成框图,二、PLC组成及原理,12,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,13,以CP1H为例介绍欧姆龙PLC,PLC的硬件组成：,二、PLC组成及原理,14,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,15,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AC100240V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0.000.11和1.001.11。,二、PLC组成及原理,16,输入接口：,二、PLC组成及原理,数字量输入和模拟量输入对比,17,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,18,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,19,三线式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,20,三线式NPN型传感器的接线，其输出为低电平。,二、PLC组成及原理,21,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100.00100.07和101.00101.07。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,22,输出接口：,二、PLC组成及原理,数字量输出和模拟量输出对比,23,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,24,3、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0255内变化。5、外部模拟量设定输入端：在该端输入010V电压，可使PLC的A643单元中的数据在0255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,25,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,26,8、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,27,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,28,10、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,29,11、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,30,二、PLC组成及原理,PLC的工作过程,31,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,32,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,33,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,34,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,35,4、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,36,断路器、空气开关,三、PLC控制与继电器控制的比较,37,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,38,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,39,两种控制的梯形图比较：,三、PLC控制与继电器控制的比较,40,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,41,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,42,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,43,三、PLC控制与继电器控制的比较,44,三、PLC控制与继电器控制的比较,45,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,46,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,47,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,48,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,49,四、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CXProgrammer编程软件为例进行讲解。,软件的主窗口介绍：,50,在使用CXProgrammer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,51,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,52,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,53,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,54,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,55,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,56,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,57,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,58,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,59,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,60,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,61,一、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,62,二、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0FFFF,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,63,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,64,2.两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,65,3.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,66,4.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,67,5.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,68,6.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,69,五、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