PLC基础知识 PLC编程与应用技术（三菱FX3U）（第二版） 课件

PLC项目教程PLC基础知识*04可编程控制器（PLC）的编程语言05PLC项目实施步骤06PLC编程软件基本使用方法ContentsPage目录页01可编程控制器（PLC）概述02可编程控制器（PLC）的结构03可编程控制器（PLC）的软元件*TransitionPage0101可编程控制器概述可编程控制器的产生与发展可编程控制器的特点可编程控制器的应用领域可编程控制器分类01可编程控制器概述1.1可编程控制器的产生和发展可编程控制器（programmablelogiccontroller，PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通信技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。它采用电子编程来实现对工业现场的自动化控制。可编程控制器以其可靠性高、灵活性强、使用方便等优点，迅速占领了工业控制领域。01可编程控制器概述1.1可编程控制器的产生和发展1987年，国际电工委员会（IEC）颁布了可编程控制器标准草案第三稿，在草案中对可编程控制器定义为：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。01可编程控制器概述1.1可编程控制器的产生和发展

1968年，美国通用汽车公司(GeneralMotorsCorporation)为了适应产品品种的不断更新、减少更换系统的费用与周期，特拟定了10项公开招标的技术要求，具体内容如下：可编程控制器的诞生01可编程控制器概述1.1可编程控制器的产生和发展可编程控制器的诞生（1）编程简单方便，可在现场修改程序。（2）硬件维护方便，最好是插件式结构。（3）可靠性要高于继电器控制装置。（4）体积要小于继电器控制装置。（5）可将数据直接送入管理计算机。（6）成本上可与继电器控制装置竞争。（7）输入的交流电压为115V。（8）输出的交流电压为115V，交流电流要求在2A以上，能直接驱动电磁阀。（9）扩展时，原有系统只需进行很小的改动。（10）用户程序存储器的容量至少可以扩展到4KB。01可编程控制器概述1.1可编程控制器的产生和发展可编程控制器的诞生

1969年美国通用汽车公司（DEC）根据美国通用汽车公司的这种要求，成功研制一种新型工业控制器，即第一台PLC（PDP-14）。将计算机功能强大、灵活、通用性好的优点与电气控制系统简单易懂、价格便宜的优点结合起来。在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得了很好的效果。PDP-8：PDP-14编程器01可编程控制器概述1.1可编程控制器的产生和发展可编程控制器的诞生（1）逻辑处理功能。（2）顺序控制功能。（3）数据运算功能。（4）准确定时功能（高档PLC可进行毫秒级计时）。（5）高速计数功能（高档PLC的计数频率可高达几百赫兹）。（6）中断处理功能（利用此功能可实现各种内外中断，高档PLC可实现毫秒级响应）。（7）程序与数据存储功能。（8）联网通信功能。（9）自检测和自诊断功能。01可编程控制器概述可编程控制器的功能1.1可编程控制器的产生和发展01可编程控制器概述1.1可编程控制器的产生和发展可编程控制器的发展趋势

大力开发智能模块与加强联网通信能力

向超大型、超小型两个方向发展增强外部故障的检测与处理能力编程语言多样化、高级化向高速度、大容量方向发展1234501可编程控制器概述1.2可编程控制器的特点可编程控制器的特点

（1）（2）

（3）（4）

（5）可靠性高，抗干扰能力强。功能完善，通用、适用性强。编程简单易学，深受工程技术人员欢迎。质量可靠，维护方便，改造容易。体积小，重量轻，能耗低。

（6）性价比高，经济核算。01可编程控制器概述1.2可编程控制器的特点PLC控制系统与继电器控制系统的比较01可编程控制器概述1.2可编程控制器的特点PLC控制系统与工业控制计算机系统的比较01可编程控制器概述1.3可编程控制器的应用领域可编程控制器的主要应用01可编程控制器概述1.3可编程控制器的应用领域1）2）3）4）5）压力检测PLC控制继电逻辑控制变频器运行电动机启动在高层供水系统中的应用01可编程控制器概述1.3可编程控制器的应用领域变频恒压供水系统的控制逻辑01可编程控制器概述1.3可编程控制器的应用领域高层建筑群控电梯01可编程控制器概述1.3可编程控制器的应用领域群控电梯系统的PLC控制01可编程控制器概述1.4可编程控制器的分类按结构分整体式PLC，也称为PLC的基本单元，在基本单元的基础上可以加装扩展模块以扩大使用范围。结构紧凑、体积小、价格低，适合常规电气控制。模块式PLC把CPU、输入接口、输出接口等做成独立的单元模块，可灵活配置、组装方便，适合输入/输出点数差异较大的控制系统。01可编程控制器概述1.4可编程控制器的分类按接口点位数分分类微型机小型机中型机大型机输入/输出（I/0）点位数<6464~128129~512>512PLC的I/O接口数越多，其存储容量也越大，价格也越贵，因此，在设计程序时应尽量减少使用I/O接口的数量。*TransitionPage0202可编程控制器结构PLC内部结构PLC面板分布及硬件组成02可编程控制器结构2.1可编程控制器的内部结构PLC是微机技术和控制技术相结合的产物，是一种以微处理器为核心的用于控制的特殊计算机，其基本组成与一般的微机系统类似。主要包括硬件组成和软件程序。PLC的硬件组成主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等部分组成。CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。02可编程控制器结构2.1可编程控制器的内部结构整体式PLC组成框图1）中央处理器中央处理器（CPU）是PLC的控制中枢。它由运算器、控制器和寄存器等组成，所起的作用与一般计算机中的CPU相同。在PLC中配置的CPU主要有3类：通用型微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片机微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器(如AMD29W等)。根据系统不同的控制要求，可以选择相应类型的CPU，有的甚至可以选择多个CPU，但最多不超过8个。当系统中存在一个以上的CPU时，每个CPU都有特定的功能，能独立执行控制。因此，采用多CPU系统可提高PLC的速度，使PLC更好地满足实时控制要求。02可编程控制器结构2.1可编程控制器的内部结构PLC中CPU的功能（1）接收从编程器输入的用户程序和数据。（2）PLC的自检。（3）通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据寄存器中。（4）从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。（5）根据执行的结果输出控制信号，完成用户指令规定的各种操作。02可编程控制器结构2.1可编程控制器的内部结构（1）随机存储器存储器（2）只读存储器2）存储器02可编程控制器结构2.1可编程控制器的内部结构可读/写操作RAMROM、PROM、EPROM、EEPROM3）输入/输出单元02可编程控制器结构2.1可编程控制器的内部结构输入/输出（I/O）单元是连接PLC的CPU与现场输入/输出装置或其他外部设备之间的接口部件。PLC通过输入接口可接收从被控对象那里传递过来的各种数据，并以这些数据作为依据控制被控对象。同时PLC又通过输出接口将处理结果送给受控对象，以实现控制目的。在这个过程中，尤其要注意的是，外部I/O设备所需的信号电平与PLC内部CPU的标准电平是不同的，所以对于I/O接口还需要实现另外一个重要的功能，即电平信号转换功能。为了保证I/O接口所传递的信息平稳、准确，提高PLC的抗干扰能力，I/O单元一般都具有光电隔离和滤波功能。4）通信接口为了实现PLC与其他外设之间的数据通信，在PLC中通常配有各种通信接口。PLC通过这些通信接口可与监视器、打印机、其他PLC、计算机等设备进行通信，实现不同的功能，更好地为系统控制服务。02可编程控制器结构2.1可编程控制器的内部结构5）智能接口模块智能接口模块是一个独立的计算机系统。它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。它作为PLC系统的一个模块，通过总线与PLC相连，进行数据交换，并在PLC的协调管理下独立地进行工作。PLC的智能接口模块种类很多，如高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。02可编程控制器结构2.1可编程控制器的内部结构6）电源

PLC的电源可将交流电源转换成供CPU、存储器所需的直流电源，是整个PLC的能源供给中心。它的好坏直接影响到PLC的功能和可靠性。因此，对PLC的电源提出了更高的要求，即要比普通电源具有更高的稳定性和抗干扰能力。同时，对大部分PLC而言，PLC的电源还可向外提供24V直流稳压电源，用于对外部传感器供电。02可编程控制器结构2.1可编程控制器的内部结构7）其他外部设备

PLC还有许多外部设备，如EPROM写入器、外存储器、人/机接口装置等。它们可以辅助PLC完成预定的控制任务。其中，EPROM写入器是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。当PLC内部的半导体存储器满足不了需要时，就可用外部的磁带、磁盘等来存储PLC的用户程序。02可编程控制器结构2.1可编程控制器的内部结构02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FXPLC面板布置外部接线端子指示部分接口部分02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FXPLC面板布置L、N:~220VS/S、0V、24V02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FXPLC面板布置02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FXPLC面板布置02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FXPLC面板布置02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FXPLC面板布置02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FXPLC面板布置02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FXPLC面板布置02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FX系列PLC系统构成02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FX系列PLC系统构成02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FX系列PLC系统构成02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FX系列PLC系统构成02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FX系列PLC系统构成02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成FX系列PLC系统构成02可编程控制器结构2.2可编程控制器的面板布置及系统构成练习：填写各部分名称*TransitionPage0303可编程控制器软元件输入继电器输出继电器辅助继电器定时器计数器状态继电器数据寄存器03可编程控制器软元件编程软元件是指PLC中可被程序使用的所有功能性器件。可将各个软元件理解为具有不同功能的内存单元，对这些单元的操作，就相当于对内存单元进行读写。借用继电器、接触器控制中经常使用的名称，例如“母线”、“继电器”等。03可编程控制器软元件输入继电器（X）输出继电器（Y）辅助继电器（M)定时器（T）计数器（C）状态继电器（S）数据寄存器（D）常数（K/H）变址寄存器（V/Z）03可编程控制器软元件需要和外部进行硬件连接的软元件只有输入和输出继电器，其他软元件只能通过程序加以控制。（1）位元件：X、Y、M、SX：输入继电器，用于输入给PLC的物理信号。Y：输出继电器，从PLC输出的物理信号。M（辅助继电器）和S（状态继电器）：PLC内部的运算标志。只有“ON”和“OFF”两种状态，用“0”和“1”表示。可组合使用，4个位元件为一个单元。03可编程控制器软元件（2）字元件：D、T、C、V、ZD：数据寄存器，在数据存储、模拟量检测以及位置控制等场合存储数据的元件。T：定时器，用于存储定时器当前值和设定值。C：计数器，用于存储计数器当前值和设定值。V、Z：变址寄存器，用于修改编程元件地址的元件。数据长度单位：字节（BYTE）、字（WORD）、双字（DOUBLEWORD）3.1输入继电器03可编程控制器的软元件输入继电器，对PLC来说，相当于只读存储器，可以无限次读取相应内部输入继电器X外接开关闭合取值ON外接开关断开取值OFF常开接点断开，常闭接点闭合常开接点闭合，常闭接点断开外部开关3.1输入继电器03可编程控制器软元件X八进制编号有无数的常开触点和常闭触点输入信号至少要维持一个扫描周期只能由输入驱动3.2输出继电器03可编程控制器软元件输出继电器（Y），外特性相当于一个接触器的主触点，连接到PLC的输出端子上供外部负载使用。可以将一个输出继电器当做一个受控的开关，其断开或闭合受到程序的控制。从PLC内部来看，一个输出继电器就是一个1位的可读/写的存储器单元，可以无限次读取和写入。输出继电器的初始状态为断开状态。输出继电器只能程序驱动，不能外部驱动。输出模块的硬件继电器只有一个常开触点，梯形图中输出继电器的常开触点和常闭触点可以多次使用输出继电器是无源的，需要外接电源。3.2输出继电器03可编程控制器软元件输入继电器与输出继电器3.3辅助继电器03可编程控制器软元件辅助继电器的功能相当于中间继电器，可由其他软件驱动，也可驱动其他软件。没有输出接点，不能直接驱动外部负载，只供内部编程使用。符号是“M”，地址按十进制编号。可以有无数的常开触点和常闭触点。3.3辅助继电器03可编程控制器软元件通用型辅助继电器M0~M499，共500个掉电保持型辅助继电器M500~M1023在PLC电源断开后，其状态变为“OFF”，电源恢复后，除因程序使其变为“ON”外，仍保持“OFF”。该类型继电器相当于中间继电器（逻辑运算的中间状态存储、信号类型的变换）。在PLC电源断开后，保持型辅助继电器具有保持断电前瞬间状态的功能，并在恢复供电后继续保持断电前的状态。掉电保持是PLC机内电池支持的。3.3辅助继电器03可编程控制器软元件特殊辅助继电器M8000~M5255特殊辅助继电器是具有某项特定功能的辅助继电器。特殊辅助继电器分为触点利用型和线圈驱动型。触点型特殊辅助继电器：其线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其触点。线圈型特殊辅助继电器：由用户驱动线圈，PLC将作出特定动作。运行监视继电器M8000，当PLC处于“RUN”时，其线圈一直得电；M8001，当PLC处于“STOP”时，其线圈一直得电。3.3辅助继电器03可编程控制器软元件初始化继电器（初始脉冲）M8002，当PLC开始运行的第一个扫描周期得电。3.3辅助继电器03可编程控制器软元件时钟继电器（内部时钟）3.4定时器主要内容与教学重难点

主要内容学习定时器指令，定时器编程练习。

重点难点03可编程控制器软元件1.定时器指令的应用；2.定时器时序图的理解。PLC中的定时器(T)相当于继电器控制系统中的时间继电器，用于实现延时控制。03可编程控制器软元件3.4定时器FX3U系列中的定时器可分为普通定时器、累计定时器二种。它们可以对PLC内1ms、10ms、100ms的时钟脉冲进行加法计算，当计数值达到设定值时，触点动作（即动合触点闭合，动断触点断开）。定时器的类型和编号如表所示。定时器的类型和编号03可编程控制器软元件3.4定时器定时器指令（T0K100）X0定时器的范围定时器的设定值可以采用常数K（十进制常数）、K的取值范围是1~32767，也可用数据寄存器（D）的中内容进行间接指定。定时器的延时时间为=时钟周期*设定值03可编程控制器软元件3.4定时器普通定时器03可编程控制器软元件3.4定时器普通定时器的特点是：当驱动定时器的条件满足时，定时器开始定时，时间达到设定值后，定时器动作；当驱动条件不满足时，定时器复位。若定时未达到设定值，驱动条件由满足变为不满足时，定时器也复位。03可编程控制器软元件累计（积算）定时器3.4定时器X1为ON时，T250开始以100ms的时钟脉冲进行计时，定时时间到设定值时，定时器的输出触点动作。在定时过程中，即使输入X1变OFF或停电，当再次运行时也能继续计数。其累计动作时间为34.5S。复位输入X2为ON时，定时器会被复位并且输出触点也复位。2.累计定时器累计定时器具有断电保持功能，即在输入电路断开或停电时保持当前值，当输入再接通或者重新通电时，在原计时当前值的基础上继续累计。只有将累计定时器复位，当前值才变为0。1.普通定时器普通定时器的特点是没有保持功能，即在输入电路断开或停电时自动复位(清零)；03可编程控制器软元件3.4定时器要求按下启动按钮X0后，一小时后导通输出继电器Y0[T0K36000]M0T0Y0X0M0M0常数K的最大设定值为32767例1：03可编程控制器软元件3.4定时器例2:用多个定时器组合实现9000s的延时。03可编程控制器软元件3.4定时器3.5计数器03可编程控制器软元件计数器对内部元件X、Y、M、T、C的信号进行计数，计数值达到设定值时计数器动作。计数器普通计数器双向计数器高速计数器3.5计数器03可编程控制器软元件3.5计数器03可编程控制器软元件计数器工作原理（16位计数器一般用/停电保持用）计数器从0开始计数，计数端每来一个脉冲计数值加1，当计数值与设定值相等时，计数器触点动作。计数器的设定值可用常数K，也可用数据寄存器D中的参数。计数值设定范围为1~32767。3.5计数器03可编程控制器软元件一般用计数器，如果PLC的电源断开，则计数值会被清除；停电保持（电池保持）用计数器，会记住停电之前的计数值，能够继续在上一次的值上进行累计计数。通过计数输入X011，每驱动一次C0线圈，计数器的当前值就会增加，在第10次执行线圈指令的时候输出触点动作。如果输入复位X010位ON，在执行RST指令的时候，计数器的当前值变0，输出触点也复位。停电保持计数器的当前值和输出触点的动作、复位状态都会被停电保持。计数器的停电保持是通过PLC内置的后备用电池执行的。3.5计数器03可编程控制器软元件计数器工作原理（32位增/减计数器一般用/停电保持用）使用辅助继电器M8200~M8234指定增计数/减计数的方向。3.5计数器03可编程控制器软元件计数器工作原理设定值设定方法3.5计数器03可编程控制器软元件高速计数器PLC内置21个32位的高速计数器C235～C255，用于频率高于机内扫描频率的机外脉冲计数。3.5计数器03可编程控制器软元件高速计数器3.6状态继电器03可编程控制器软元件初始化用状态继电器S0~S9，这10个状态继电器作为步进程序中的初始状态用。回零用状态继电器S10~S19，用作返回原点的状态。一般用状态继电器S20~S4095，用作步进梯形图的中间状态。停电保持用状态继电器S500~S4095，具有停电保持功能，用于停电恢复后需要继续执行停电前状态的情形。状态继电器用于编制顺序控制程序的状态标志。3.7数据寄存器03可编程控制器软元件数据寄存器用于存储数值数据。通用数据寄存器D0~D199，共200点一旦写入数据，只要不再写入其他数据，其内容不变。PLC从运行到停止或断电时，所有数据都被清零（若驱动特殊辅助继电器M8033，则可以保持）。断电保持数据寄存器D200~D7999，共7800点只要不改写，无论PLC是从运行到停止，还是断电时，断电保持数据寄存器里的数值将保持不变。当使用PLC并联通信功能时，D490~D509被作为通信占用。3.7数据寄存器03可编程控制器软元件特殊数据寄存器D8000~D8255，共256点用于监控机内元件的运行方式。在电源接通时，利用ROM写入初始值。文件数据寄存器D1000~D7999，共7000点是一类专用的数据存储器，用于存储大量的数据，如采集数据、统计计算数据等。*TransitionPage0404可编程控制器编程语言梯形图指令表SFC逻辑图高级语言04可编程控制器的编程语言PLC程序系统程序用户程序系统程序由PLC制造厂商设计编写，并存入PLC的系统存储器中，用户不能直接读写或更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序和监控程序等。用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编写的程序。梯形图指令表SFC逻辑图高级语言（1）梯形图语言（LAD）（2）顺序功能图语言（SFC）（3）功能图语言（FBD）（4）语句表语言（IL）（5）结构化文本（ST）04可编程控制器的编程语言04可编程控制器的编程语言1）梯形图语言梯形图语言是在传统电气控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符合的基础上演变而来的。与电气控制线路图相似，继承了传统电气控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，具有形象、直观、实用的特点。是PLC的第一编程语言，是应用最广泛的PLC编程语言。04可编程控制器的编程语言1）梯形图语言04可编程控制器的编程语言2）语句表语言（指令助记符）语句表语言是一种与汇编语言类似的助记符编程表达方式。虽然各