技师-电工新技术第四章

电工新技术第四章：可编程控制器概述第四章：可编程控制器4-1概述4-2PLC的内部元件4-3FX2N的基本逻辑指令4-4步进顺序控制指令4-5FX系列PLC的功能指令4-1概述可编程序控制器(PLC)ProgrammableLogicControllerPLC是现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM)之一4-1概述可编程序控制器的历史60年代继电器接触控制系统优点：简单易懂价格便宜缺点：硬设备多、接线复杂、改变设计困难。1969年美国数字设备公司（DEC）根据招标的要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。PLC与继电器控制相比较：

1用计算机代替继电器控制系统.2用程序代替硬件连线.3输入/输出电平可与外部装置直接相连.4结构易于扩展.4-1概述国内外PLC产品介绍：一是美国：以A-B、通用、西屋为代表二是欧洲：以西门子为代表三是日本：以三菱、欧姆龙、松下等为代表。美国、欧洲的以中大型PLC为主。日本以小型机为主约占70%4-1-1PLC的特点（1）PLC软件简单易学最常用的是梯形图和指令语句表.其中梯形图是以计算机软件技术构成人们惯用的继电器模型,形成的一套独具风格的以继电器梯形图为基础的形象编程语言。

（2）运行稳定可靠其内部处理不依赖于接点，元件的使用寿命为半永久性。4-1-1PLC的特点（4）功能完善、通用性强各种逻辑运算、数据处理、联网通信等（3）使用和维护方便

1）硬件配置方便2）安装方便

3）使用方便4）维护方便4-1-2PLC的分类（1）按结构形式分类整体式PLC：又称单元式或箱体式模块式PLC：将PLC各部分分成若干个单独的模块。叠装式PLC：就是将整体式和模块式结合起来的PLC。4-1-2PLC的分类1、整体式

CPU模块，输入输出模块和电源装在一个箱状机壳内。适用于小型PLC，它包括基本单元和扩展单元4-1-2PLC的分类2、模块式将PLC各部分分成若干个单独的模块，如CPU模块、I／0模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构，有的小型PLC也采用这种结构。4-1-3PLC的硬件组成PLC是一种专用于工业自动化控制的计算机，主要由CPU、存储器、I/O接口电路、外设接口、编程装置和电源等组成。4-1-3PLC的硬件组成

CPU电源部分储存器

输入接口电路

输出接口电路编程器或其他设备按钮接触器电磁阀指示灯行程开关继电器触点4-1-3PLC的硬件组成（1）CPU：一般由控制电路、运算器和寄存器组成，它们被封装在一个集成的芯片上，通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。

CPU的作用：完成PLC所进行的逻辑运算、数据计算、信号变换等任务，并发出管理、协调PLC各部分工作的控制信号。4-1-3PLC的硬件组成（2）储存器：1按性质分可分为：只读存储器ROM：只读不能写随机存储器RAM：可读可写没有断电保持功能。可电擦写的存储器EEPROM：非易失的,有ROM的非易失性和RAM的随机存取的优点.但价格比较高。4-1-3PLC的硬件组成2按工作用途可分为

（1）系统程序存储器（2）用户程序存储器（3）工作数据存储器4-1-3PLC的硬件组成（1）系统程序存储器系统程序由PLC的制造厂家一次性编写的在PLC使用过程中不会变动、修改或丢失。系统程序是用来存放制造商为用户提供的监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其他各种管理程序。4-1-3PLC的硬件组成（2）用户程序存储器用户程序存储器是用来存放用户根据控制对象生产工艺及控制的要求而编制的应用程序。它是由PLC控制对象的要求而定的通常情况下控制内容和控制程序是相对稳定不变的。4-1-3PLC的硬件组成(3)工作数据存储器工作数据存储器用来存放控制过程中需要不断改变的信息。在PLC的工作数据存储器中设有存放输入/输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区这些器件运行过程中经常变化的将变化的中间结果存放入工作数据存储器中。4-1-3PLC的硬件组成（3）输入输出（I/O）接口电路

1）输入接口电路：接收各种开关量信号或传感器等控制信号，操作人员发出的命令或来自生产现场的各种控制信号，通过输入接口电路转化为PLC内部CPU能接受的信号，由CPU进行逻辑处理。交流输入4-1-3PLC的硬件组成1）输入接口电路可拆式接线端子光电隔离元件直流输入交直流输入4-1-3PLC的硬件组成2）输出接口电路：是将CPU产生的小信号放大后输出，驱动电磁阀、接触器等负载作。

PLC的输出接口电路可分为3种：①继电器输出(R):有触点、寿命短、频率低交直流负载.用于开关速度要求不高且又需要大电流输出负载能力的场合,响应较慢.

4-1-3PLC的硬件组成②晶体管输出(T):

无触点、寿命长、直流负载用于要求快速开断负载或动作频繁的场合.

③晶闸管输出(S):无触点、寿命长、交流负载4-1-3PLC的硬件组成2）输出接口电路继电器输出可拆式接线端子输出继电器4-1-3PLC的硬件组成输入部件是可编程控制器系统的信号输入部分，主要由按钮、行程开关、光电开关等主令电器构成，用于发送控制指令。可编程控制器输出接口电路带负载的力是有限的，它是通过转换装置，即接触器或继电器、执行器和气动与液动执行装置用电磁阀，来带动生产机械工作的，这些执行装置就是PLC的输出部件。4-1-3PLC的硬件组成旋转编码器按钮开关旋钮开关行程开关接近开关指示灯继电器变频器接触器电磁阀变频电机通用电机液压、气动器件功能扩展单元PLC本体图1－16旋转编码器按钮开关旋钮开关行程开关接近开关指示灯继电器变频器接触器电磁阀变频电机通用电机液压、气动器件功能扩展单元PLC本体旋转编码器按钮开关旋钮开关行程开关接近开关指示灯继电器变频器接触器电磁阀变频电机通用电机液压、气动器件功能扩展单元PLC本体14-1-3PLC的硬件组成（4）外设接口电路：外设接口电路用于连接计算机、手持编程器或其他图形编程器，并能通过外设接口组成PLC的控制网络。4-1-3PLC的硬件组成（5）电源：通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，可将PLC外部连接的电源电压转化为PLC内部电路需要的工作电压（例如直流5V、正负12V、24V等），并为外部输入元件（如接近开关）提供24V直流电源，但要注意PLC负载的电源是由用户另外提供的。AC输入DC5V、正负12V、24V输出开关变压器4-1-4PLC的编程语言可编程控制器的编程语言

梯形图、指令表、功能图和高级语言

梯形图是从继电器控制电路图变化过来的，因此梯形图形式上与继电器控制很相似，读图方法和习惯也相同。

目前最常用的一种可编程控制器程序设计语言。4-1-4PLC的编程语言SB1KMSB2KM梯形图电拖图梯形图4-1-4PLC的编程语言指令表：由若干条指令组成的程序叫指令表程序指令表梯形图4-1-4PLC的编程语言功能图1相当于应用软件中的逻辑框图；2是一种位于其它编程语言之上的图形语言；3用来编制顺序控制程序。步1步2步3动作1动作2转换转换4-1-4PLC的编程语言高级语言PASCALBASICC等高级语言便于实现：数学运算数据处理图形显示报表打印4-1-5PLC的工作方式PLC的工作过程是一个不断循环扫描的过程。CPU从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。4-1-5PLC的工作方式输入端子输入锁存器输入状态寄存器输出锁存器输出状态寄存器输出端子程序执行读读写输入采样程序执行输出刷新一个扫描周期用户输入设备用户输出设备4-1-5PLC的工作方式（1）输入采样阶段：PLC在输入采样阶段,首先扫描所有的输入端子，并将各输入状态存入对应的输入映象寄存器。输入端子输入锁存器输入状态寄存器输出锁存器输出状态寄存器输出端子程序执行读读写输入采样程序执行输出刷新一个扫描周期用户输入设备用户输出设备4-1-5PLC的工作方式（2）程序执行阶段：PLC按从上到下、从左到右的顺序逐名扫描程序。输入端子输入锁存器输入状态寄存器输出锁存器输出状态寄存器输出端子程