任务1：认识可编程控制器

11认识可编程控制器延迟符任务一：认识可编程控制器

任务描述1任务分析2新知识学习3任务实施4总结评价5学习任务流程初步认识PLC。具体要求为：1）直观了解PLC在实际生产、生活中的应用。2）直观认识PLC，包括PLC的实物外形、品牌、种类、主要技术指标及特点。3）通过观看PLC与继电器控制系统的实际安装与运行，比较PLC与继电器控制方式，直观认识PLC的控制形式。一、任务描述

按照“实践—认识—再实践—再认识”的认知规律实施。通过看录像、现场参观，直观了解PLC实物外形、品牌、种类及应用；阅读有关资料，了解PLC的主要技术指标及特点；观看安装与运行相同控制要求的继电器控制线路和PLC控制线路。二、任务分析

完成本任务需达成的目标：序号类别目标1知识1.了解可编程序控制器定义、应用场合、工作原理及特点。2.熟悉可编程序控制器的型号、结构、组成、内部等效电路；

3.掌握可编程序控制器的工作方式及FX2N内部编程软元件。2技能1.能识别PLC生产厂家和型号。2.能正确安装可编程控制器及外部接线。3职业素养1.具有相互沟通能力及团队协作精神；2.系统设计施工中注重质量、成本、安全、环保等意识。二、任务分析可编程控制器概述可编程控制器的基本原理

可编程控制器的组成

本任务主要讲解…可编程控制器的性能指标

三、新知识学习1234什么是PLC？是一种工业控制装置是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，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。通用叫法中文名称为可编程控制器；英文名称为ProgrammableLogicController，简称PLC。三、新知识学习1可编程控制器概述（1）可编程控制器的定义1987年，国际电工委员会（IEC）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的指令，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，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。

三、新知识学习1可编程控制器概述（1）可编程控制器的定义因为继电器逻辑电路配线复杂三、新知识学习1可编程控制器概述（2）可编程控制器的产生背景：1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。

三、新知识学习1可编程控制器概述（2）可编程控制器的产生1968年，GM公司提出十项设计标准：编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可直接使用115V交流输入电压；输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便;能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。三、新知识学习1可编程控制器概述（2）可编程控制器的产生1969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工业现场。1971年，日本研制出第一台DCS-8

1973年，德国西门子公司研制出第一PLC1974年，中国研制出第一台PLC三、新知识学习1可编程控制器概述（2）可编程控制器的产生无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强通用性强，控制程序可变，使用方便硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强编程简单，容易掌握系统的设计、安装、调试工作量少维修工作量小，维护方便体积小，能耗低.三、新知识学习1可编程控制器概述（3）可编程控制器的特点三、新知识学习1可编程控制器概述（4）可编程控制器的应用领域三、新知识学习1可编程控制器概述（4）可编程控制器的应用领域三、新知识学习1可编程控制器概述（4）可编程控制器的应用领域三、新知识学习1可编程控制器概述（4）可编程控制器的应用领域三、新知识学习1可编程控制器概述（4）可编程控制器的应用领域三、新知识学习1可编程控制器概述（4）可编程控制器的应用领域三、新知识学习1可编程控制器概述（4）可编程控制器的应用领域三、新知识学习1可编程控制器概述（4）可编程控制器的应用领域三、新知识学习1可编程控制器概述（4）可编程控制器的应用领域三、新知识学习1可编程控制器概述（4）可编程控制器的应用领域高性能、高速度、大容量发展向小型化和大型化两个极限方向发展大力开发智能模块，加强联网与通信能力增强外部故障的检测与处理能力编程语言多样化除了大多数PLC使用的梯形图、语句表语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言等。三、新知识学习1可编程控制器概述（5）可编程控制器的发展按I/O点数分FX2N—32MR小型PLCI/O点数为256点以下的为小型PLC

（其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC）中型PLCI/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC大型PLCI/O点数为2048以上的为大型PLC

（其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）三、新知识学习1可编程控制器概述（6）可编程控制器的类型按地域分，市场上的PLC按地域分为三大流派：欧洲的PLC：如西门子（Siemens)公司产品，施耐德(Schneider)公司的产品。日本的PLC：如三菱（Mitsubishi)公司的产品，欧姆龙（OMRON）公司的产品。美国的PLC：如罗克韦尔(Rockwell)公司（包括AB公司）产品，通用电气（GE）产品。目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品三、新知识学习1可编程控制器概述（6）可编程控制器的类型按结构形式分整体式PLC

将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。三、新知识学习1可编程控制器概述（6）可编程控制器的类型模块式PLC

将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。三、新知识学习1可编程控制器概述（6）可编程控制器的类型紧凑式PLC

还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。三、新知识学习1可编程控制器概述（6）可编程控制器的类型工作方式——周期循环扫描工作过程——自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新几个阶段。扫描周期

T=自检时间+读入一点时间×输入点数+程序步数×运算速度+输出一点时间×输出点数。三、新知识学习2可编程控制器基本原理PLC的工作过程示意图三、新知识学习2可编程控制器基本原理特殊品种输出形式单元类型I/O总点数系列序号D—DC电源A1—AC电源H—大电流输出扩展模块V—立式端子排的扩展模块C—接插口输入输出方式F—输入滤波器1ms扩展模块L—TTL输入扩展模块S—独立端子（无公共端）扩展模块R—继电器输出T—晶体管输出S—晶闸管输出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16~256点0、2、ON、2C、2N型号的命名方式三、新知识学习3可编程控制器的性能指标（1）型号及意义I/O点数：16～256点单元类型

M——表示基本单元

E——表示扩展单元及扩展模块

EX——扩展输入单元

EY——扩展输出单元三、新知识学习3可编程控制器的性能指标（1）型号及意义型号变化DS——24VDC，世界型ES——世界型（晶体管型为漏输出）ESS——世界型（晶体管型为源输出）输出形式R——继电器输出T——晶体管输出S——晶闸管输出三、新知识学习3可编程控制器的性能指标（1）型号及意义

性能含义及指标I/O点数PLC控制系统所能接入的I/O最大数量存储容量存放应用程序的存储器容量，用K步表示扫描速度执行1000条基本指令的时间，用ms/K步表示编程语言能使用编程语言的种数指令功能指令的多少及综合性指令的数量三、新知识学习3可编程控制器的性能指标（2）性能指标外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器～110V/220V市电PLC基本单元PLC系统结构示意图三、新知识学习4可编程控制器的组成（1）系统结构系统监控程序

运行管理

生成用户元件系统内部自检管理程序

解释程序标准程序模块、系统调用用户程序自动化系统控制程序数据表格软件系统三、新知识学习4可编程控制器的组成（2）软件系统十进制数（DEC:DECimalnumber），常用于：定时器/计数器的设定值；辅助继电器（M）、定时器（T）、计数器（C）、状态（S）等软元件的地址号；应用指令的数值型操作数及指令动作常数（K）。十六进制数（HEX:HEXdecimalnumber）与十进制数一样，用于指定应用指令的数值型操作数及指令动作常数（H）。三、新知识学习4可编程控制器的组成（3）数据结构二进制数（BIN:BINarynumber）

PLC内部数据类型，通过外设进行监视时，各软元件的数值自动变换为十进制数或十六进制数。八进制数（OCT:OCTalnumber）——用于输入继电器和输出继电器的软元件编号。输入继电器用X00~X07、X10~X17、X20~X27等八进制格式进行编号；输出继电器用Y00~Y07、Y10~Y17、Y20~Y27等八进制格式进行编号。三、新知识学习4可编程控制器的组成（3）数据结构BCD码（BCD:BINaryCodeDecimal）——用二进制形式表示的十进制数，常采用8421BCD码。常用BCD码编码开关将BCD码数据送入PLC；PLC常以BCD码格式将输出数据送数码显示器显示。浮点数据（标绘值）二进制浮点数常用于高精度浮点运算；十进制浮点数用于实施监视。三、新知识学习4可编程控制器的组成（3）数据结构可编程序控制器在其系统软件的管理下，将用户程序存储器划分出若干个区，并将这些区赋予不同的功能，由此组成了各种内部部件，就是PLC的编程元件。PLC的编程元件的种类和数量因不同厂家、不同系列、不同规格而异，元件种类及数量越多，其功能就越强。这些编程元件沿用了传统继电器控制线路中继电器的名称，根据其功能分别称为输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件输入继电器（X）输入继电器用于反映控制现场的输入信号。输入继电器用X表示，其状态由PLC外部的控制现场信号驱动（由外部输入器件接入的信号），不受PLC程序的控制。输入继电器的触点可在程序中多次引用，次数不受限制。输入继电器采用八进制的地址编号。FX2N系列PLC的I地址为：X000～X007、X010～X017、X020～X027、X030～X037……三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件（1）信号输入端口接硬件无源器件：如行程开关，按钮有源器件：光电开关使用直流电，通过外界条件的变化，晶体管导通44输入继电器（X）三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件输出继电器（Y）输出继电器用Y表示，是PLC向外部负载传递控制信号的器件，线圈由PLC程序的控制；每一个输出继电器的动合、动断触点在编程时都可以无限次数的使用；一个输出继电器对应于输出单元上外接的一个物理继电器或其他执行元件。输出继电器均采用八进制的地址编号。FX2N系列PLC的O地址为：Y000～Y007、Y010～Y017、Y020～Y027……。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件PLC输出继电器外接硬件注：继电器输出能接交、直流负载；晶体管输出只能接直流负载；双向晶闸管输出只能接交流负载。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件辅助继电器（M）辅助继电器和继电器控制系统中的中间继电器作用相似，用于逻辑运算中的辅助运算，仅供中间转换环节使用。辅助继电器M不能直接驱动外部负载，只能通过输出继电器驱动外部负载。由内部软元件的触点驱动,常开和常闭触点使用次数不限，采用十进制编号。辅助继电器包括通用辅助继电器和保持辅助继电器两种。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件辅助继电器（M）通用辅助继电器M0～M499（500点）掉电保持辅助继电器M500～M1023（524点）特殊辅助继电器M8000～M8255（256点）只能利用其触点的特殊辅助继电器可驱动线圈的特殊辅助继电器通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例，可通过外设设定参数进行调整。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件只能利用其触点的特殊辅助继电器M8000：运行监控用，PLC运行时M8000接通。M8002：仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电器。M8012：产生100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器。时钟脉冲发生器（M8012为100ms、M8011为10ms、M8013为1s时钟发生器）可驱动线圈的特殊辅助继电器M8030：鲤电池电压指示灯特殊继电器。M8033：PLC停止时输出保持特殊辅助继电器。M8034：禁止止全部输出特殊辅助继电器。M8039：时扫描特殊辅助继电器。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件状态器（S）状态是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元件，采用十进制编号。与步进指令STL配合使用；状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用；状态不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。状态同样有通用状态和掉电保持用状态，其比例分配可由外设设定。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件状态器（S）状态有五种类型：初始状态S0～S9共10点回零状态S10～S19共10点通用状态S20～S499共480点保持状态S500～S899共400点报警用状态S900～S999共100点

三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件定时器（T）T0K10定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部1ms、10ms和100ms时钟脉冲进行加计数，当达到用户设定值时，触点动作。定时器有1个设定值寄存器、1个当前值寄存器，还有若干个触点（位）。用同一地址表示，如符号T0定时器可以用用户程序存储器内的常数k或H作为设定值，也可以用数据寄存器D的内容作为设定值。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件定时器（T）T0K10普通定时器（T0～T245）100ms定时器T0～T199共200点，设定范围0.1～3276.7s；10ms定时器T200～T245共46点，设定范围0.01～327.67s。积算定时器（T246～T255）1ms定时器T246～T249共4点，设定范围0.001～32.767s；100ms定时器T250～T255共6点，设定范围为0.1～3276.7s。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件T10K123X0T10Y1普通定时器的工作原理加法计数器设定值K、H或D触点动作TxTx时钟脉冲驱动相等比较器T10三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件T250设定值K计数器1100ms时钟脉冲X2X1触点动作Tx相等比较器积算定时器的工作原理RSTT250K345X1X2T250Y1T250三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件计数器（C）C0k10

计数器可分为通用计数器和高速计数器。16位通用加计数器，C0～C199共200点，设定值：1～32767。设定值K0与K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点动作。32位通用加/减计数器，C200～C234共35点，设定值：-2147483648～+2147483647。高速计数器C235～C255共21点，共享PLC上6个高速计数器输入（X0～X5）。高速计数器按中断原则运行。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件16位加计数器通用型：C0~C99共100点断电保持型：C100~C199共100点16位计数器工作过程示意图三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件32位双向计数器有两种32位加/减计数器，设定值：-2147483648～+2147483647。通用计数器：C200～C219共20点保持计数器：C220～C234共15点计数方向由特殊辅助继电器M8200～M8234设定。加减计数方式设定：对于C△△△，当M8△△△△接通（置1）时，为减计数器，断开（置0）时，为加计数器。计数值设定：直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为计数值。间接设定时，要用元件号紧连在一起的两个数据寄存器。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件32位加/减计数器工作过程示意图三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件数据寄存器（D）数据寄存器主要用于存储参数和工作数据。每一个数据寄存器都存放16位二进制数，其最高位为符号位，0为正数，1为负数。可以用两个数据寄存器合并为一个数据寄存器，存放32位数据，最高位仍为符号位。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件数据寄存器（D）通用数据寄存器D0~D199共200点。只要不写入其它数据，已写入的数据不会变化。但是PLC状态由运行→停止时，全部数据均清零。断电保持数据寄存器D200~D511共312点，只要不改写，原有数据不会丢失。特殊数据寄存器D8000~D8255共256点这些数据寄存器供监视PLC中各种元件的运行方式用。文件寄存器D1000~D2999共2000点。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件变址寄存器（V/Z）变址寄存器的作用类似于一般微处理器中的变址寄存器（如Z80中的IX、IY），通常用于修改元件的编号。V和Z都是16位的寄存器，可进行数据的读/写操作，当进行32位操作时，将V、Z合并使用，指定Z为低位。V0~V7、Z0~Z7共16点16位变址数据寄存器。进行32位运算时，与指定Z0~Z7的V0~V7组合，分别成为（V0、Z0），（V1、Z1）…（V7、Z7）。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件9．指针P/IP（P0～P63，共64点）为跳转指令的指针，指针P0～P63作为标号，用来指定条件跳转、子程序调用等目标。I为中断指令的指针，共9点。表2.6为FX系列PLC的内部系统配置。三、新知识学习4可编程控制器的组成（4）编程元件学生任务单实训台编号学生姓名子任务名称训练内容1.观看PLC在工厂自动化中的应用视频