第一章 可编程控制器的基本知识

可编程序控制器及其应用

1、课程性质：是电工、机电、自动控制专业的一门重要专业课。2、为什么要学习这门课？几乎所有接触器-继电器控制线路均可以用可编程控制器来实现。3、学习方法要求：有信心；要动手动脑、边做边思考、边思考边理解、理解后再继续做；要独立思考，互助和交流。§1-1可编程控制器的硬件知识一.简单了解可编程控制器1.可编程控制器的名字

根据可编程控制器这个名字可以理解为它是一个可以编写程序实现某些控制的机器；英文名为Programmable(可编程序的）

Logical（逻辑）

Controller（控制器）简称PLC2、可编程控制器(PLC)的定义

PLC是一台工业计算机。是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。也是将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。是最重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置。它采用可编程序的存储器，用来存储执行操作的指令，通过输入/输出接口，自动控制各种类型的机器设备或生产过程。3.PLC的应用举例

PLC应用领域很广,目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业中。最常见的电梯、交通灯、机械手、生产线等等。食品包装系统（1）用PLC自动生产线控制啤酒生产线PLC电梯控制恒压供水系统控制自动售货机L2L1灯亮:投币不足灯亮:无币找零灯闪:无货取物口退币按钮退币口购物选择按钮投币口5角5元1元2.5元3元3.5元1.5元自动售货机⑵用PLC作随机控制电梯运行方向控制要求1、根据最早输入的呼梯信号，判断电梯是上行还是下行。定向分轿厢内指令定向和轿厢外呼梯定向。2、同向先执行方式：电梯在收到多个呼梯信号时，采用首个呼梯信号定向，同向的信号先执行；一个方向的任务全部执行完毕后再换向。3、一个方向的任务执行完毕后换向时，依据最远站响应的原则。4、系统具有同向顺路搭客的载车功能。4321四层电梯模型

用户用水的多少是经常变动的，因此，供水不足或供水过剩的情况经常发生。而用水与供水间的不平衡集中地反映到供水的压力上；用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水的压力恒定，可使供水与用水保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少。通过控制系统实现流量从0到最大之间变化时保持水压恒定。达到供水合理、节能的目的。恒压供水系统恒压供水控制要求对在工作过程中连续变化的温度、压力、流量等物理量作调节将一个具有PID控制能力的PLC用于过程控制，当控制过程中某个变量出现偏差时，PID控制算法会计算出正确的输出，把变量保持在设定值上。PID算法一旦适应了工艺，就不管工艺发生什么样混乱而保持设定值。从而实现闭环控制功能。废品焚化系统恒温加工场（3）用PLC作过程控制加工系统把顺序控制的PLC与计算机数值控制（CNC）设备结合。数控机床（CNC）机械加工中心（4）用PLC作数据处理（5）通信和联网工厂自动化（FA）系统柔性制造（FMS）系统集散系统PLC与PLC间、PLC与上级计算机间采用光纤通信、多级传递。I/O模块按功能各自放置在生产现场作分散控制，用现场总线组成网络构成集中管理信息的分布式实时控制网络系统。世界第一台PLC：1969年由美国数字设备公司（DEC公司）研制成功。1970～1980年：PLC的结构定型阶段。应用主要面向机床、生产线。1980～1990年：PLC普及阶段。应用向顺序控制的各个工业领域扩展。1990～2000年：PLC的多功能与小型化阶段。应用由顺序控制向现场控制拓展。2000年至今：PLC继续高性能与网络化阶段。应用面向全部工业自动化控制领域。4、PLC的产生与发展5.PLC的特点

PLC从开始研制到成熟应用只有短短几十年，作为工业自动控制的核心器件，PLC在工业自动控制领域应用之广、应用之普及，很大程度在于它具备以下两个优势：一是有着强大的功能与很高的可靠

性，二是它的程序编写思路与继电器控制电路极为相似，容易为电气技术人员所掌握，因此深受电气技术人员的欢迎。PLC的特点⑴可靠性高：适应不同的工业环境，抗外部干扰强，无故障时间长，系统程序与用户程序相对独立，不容易发生死机现象。⑵使用灵活：以基本单元加扩展模块的形式，能满足更多的接口需要与多功能需要。⑶编程容易：编程语言面向电气工程人员，采用与继电器控制线路相似的梯形图（或顺序控制流程图）进行设计，简洁直观，易于理解和掌握。⑷安装、调试、维修方便：只需进行输入/输出接口接线，外部连接线少。有自诊断和动态监控功能，方便调试，可现场进行程序调整与修改。§1-1可编程控制器的硬件知识二、PLC的品牌、型号和结构1、目前国内常见的PLC品牌目前，在我国设备上较多使用的PLC主要有德国的西门子公司、日本三菱公司、松下公司和欧姆龙公司的产品，美国的AB公司和GE公司也有产品在我国使用。由于不同公司产品的程序指令各有不同，因此每应用任何一种不同公司的PLC产品，都需要进行使用前的学习。日本三菱日本欧姆龙日本松下德国西门子2、目前常用的三菱PLC型号FX2NFX1NQ系列FX3UFX2N—48MR3、PLC型号说明系列名称三菱（PLC）其中一种型号输入输出点数（输入24点，输出24点）基本单元E：扩展设备输出形式R：继电器输出（有接点、交流、直流负载两用）T：晶体管输出（无接点、直流负载用）S：三端双向可控硅开关元件输出（无接点，交流负载用）

4、三菱PLC（FX2N—48MR）基本单元的面板结构INOUT（输入指示灯）（输出动作指示灯）可在脱离负载的状态下，通过观察输入/输出指示灯的发光情况对程序进行判断。LN·24+X3X1X5X7X10X13X15X17X25X24X26·COMX0X2X6X4X10X12X14X16X20X22X24·X27输入接线端：有电源输入端、输入公共端(COM端)、输入接线端子3部分Y0COM1Y1Y3COM2Y7Y5COM3Y11Y13COM4Y15Y17Y23Y21Y26Y2·Y4Y6Y10·Y12·Y14Y16Y20Y22Y24COM5Y25Y27输出接线端：有公共端、输出接线端子2部分内置RUN/STOP开关输入程序时置STOP；程序运行时置RUN；通信插座：连接手编器、计算机的通信接口POWERRUNBATT。VPROG—ECPU—E（电源指示）（运行指示）（电池电压下降指示）（程序出错指示闪烁）（CPU出错指示闪烁）状态指示栏控制面板LN·24+X3X1X5X7X10X13X15X17X25X24X26·COMX0X2X6X4X10X12X14X16X20X22X24·X27FX2N—48MR

PLC基本单元输入端子（X）X0、X1、

X2、X3、X4、X5、X6、X7X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17X20、X21、X22、X23、X24、X25、X26、X27FX2N—48MRPLC基本单元有输入端24个（用八进制编号法）Y0COM1Y1Y3COM2Y7Y5COM3Y11Y13COM4Y15Y17Y23Y21Y26Y2·Y4Y6Y10·Y12·Y14Y16Y20Y22Y24COM5Y25Y27FX2N—48MRPLC基本单元输出端子（Y）FX2N—48MRPLC有输出端（Y）24个:

Y0、Y1、Y2、Y3（COM1）Y4、Y5、Y6、Y7（COM2）Y20、Y21、Y22、Y23、Y24、Y25、Y26、Y27（COM5）Y14、Y15、Y16、Y17（COM4）Y10、Y11、Y12、Y13（COM3）常开按钮旋转开关（常开触点）常闭按钮开关（常开触点）开关（常闭触点）旋转开关（常闭触点）位置开关（常开触点）位置开关（常闭触点）传感器常开触点磁性开关常开触点S1S2SB1SB2SA1SA2SA3SA4SQ1SQ2X0X1X2X3X4X5X6X7X10X11COMPLCLFU2FU1带漏电保护的断路器Y0Y1Y2Y3COM1Y4Y5Y6Y7COM2QS2AC220V指示灯接触器线圈接触器线圈电感线圈浪涌吸收器HL1KM1KM2KM2KM1+24V0VRLEDLED灯电磁阀线圈M微型直流电动机SQ1HR蜂鸣器YVPLC的I/O接线图输入端（I）接线输出端（O）接线连接计算机通过计算机进行程序的编写5、初步了解PLC的接线接入电源AC220并接地LEN开关、按钮和传感器等接入输入执行元件输入继电器线端子接入输出执行元件指示灯、接触器线圈、电磁阀线圈等输出继电器接线端子LN·24+X3X1X5X7X10X13X15X17X25X24X26·COMX0X2X6X4X10X12X14X16X20X22X24·X27Y0COM1Y1Y3COM2Y7Y5COM3Y11Y13COM4Y15Y17Y23Y21Y26Y2·Y4Y6Y10·Y12·Y14Y16Y20Y22Y24COM5Y25Y27PLC（FX2N）输入与输出点的接线示意图PLC电源LNPE元件一端接PLC输入端的公共点（COM）元件一端接PLC输入继电器接线端电器阀的电源DC24V+-L灯和继电器的电源AC220V元件一端接PLC输出继电器接线端元件一端接工作电源N切记不同电压要分别接在不同的对应公共端（COM）6、三菱PLC（FX2N—48MR）的内部结构①.电源：为PLC内部提供工作电源，同时也为外部元件提供一个容量不大的DC24V电源。②.CPU：中央处理器，负责指挥信号与数据的接收与处理、程序执行，输出控制等系统工作。③.ROM：系统存储器，内部固化了厂家的系统管理程序与用户指令解释程序，不能删改。存储器系统程序（ROM）（已固化）用户程序（RAM）（可修改）输入接口（I）输出接口（O）编程器计算机、编程软件；人机界面；手编器电源中央处理器（CPU）用户控制元件用户执行元件

④

RAM：用户存储器，用于存储用户编写的程序，可由用户根据控制需要进行删改。⑤.输入接口

用于连接各类开关、按钮和传感器等，接受外来元件如开关、按钮、传感器输入的接通或断开的开关量信号，或电位器、传感器等数值连续变化输入的模拟量信号（需要进行模拟量与数字量的变换）。⑥.输出接口

用于连接指示灯、接触器线圈、电磁阀线圈等执行元件，输出PLC的程序指令驱动执行元件。

PLC设置有通信接口与外部设备（如计算机、触摸屏等）进行通信联接。PLC还安装有扩展接口，在有需要时可以接上各种功能扩展卡，增加PLC的功能。存储器系统程序（ROM）（已固化）用户程序（RAM）（可修改）输入接口（I）输出接口（O）编程器计算机、编程软件；人机界面；手编器电源中央处理器（CPU）用户控制元件用户执行元件

PLC的基本构成一、了解继电器、软元件§1-2PLC的软元件、工作原理、编程语言1、硬继电器（电磁继电器）电磁式继电器结构由铁芯、线圈、衔铁、触头等组成的。常开触头：继电器线圈未通电时动、静触头处于断开状态。常闭触头：继电器线圈未通电时动、静触头处于闭合状态。工作原理：线圈得电，触头动作（常开触头闭合，常闭触头断开）。线圈断电，触头复位（常开触头断开，常闭触头闭合）。硬继电器：具有硬件结构。2、软继电器（半导体继电器）软继电器：是通过内部逻辑电路控制通断，没有触点，反应灵敏。PLC最突出的优点采用“软继电器”代替“硬继电器”。“硬继电器”是看的到，摸得着的，而PLC中的“软继电器”是看不到，也摸不到的，只有通过特有的软件对它进行操作。PLC的“软继电器”又称为“软元件”。继电器的符号二、学习PLC的软元件§1-2PLC的软元件、工作原理、编程语言FX2n-48MR的软继电器PLC提供给用户使用的软继电器有输入继电器、输出继电器、计数器、定时器、储存单元等软元件。1、输入继电器用X表示，共有24点用8进制数标注（X0-

X7，X10–X17，X20–X27）

PLC输入端是由内部多个输入继电器（X）组成。用于接受与PLC输入端相接的外接元件的指令信号。XX触点输入继电器（X）工作特点：1）输入继电器只提供常开触点与常闭触点供用户使用。2）每一个输入继电器有无数个常开触点和常闭触点。3）输入继电器的触点状态是由其所接的外部元件的开关状态（断开或闭合）或输入的数字信号（1或0）所决定的。2、PLC输出继电器用Y表示，共有24点用8进制数标注（Y0-Y7，Y10–Y17，Y20–Y27）

PLC的输出端是由内部多个输出继电器组成的。用于向接在PLC输出端的执行元件发出控制信号。

PLC输出继电器的接线端子PLC内部的输出继电器Y线圈触点Y输出继电器（Y）工作特点：1）每个输出继电器都提供1个线圈及与线圈地址相同的无数个常开触点与常闭触点给用户使用。2）当线圈被驱动时，该线圈对应的触点也会相应动作。而接在这个输出继电器的执行元件就会同时被驱动。3.辅助继电器（M）通用型辅助继电器：M0～M499（500个）保持型