PLC技术工程应用(汇川)ppt课件.ppt

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1、课程组制作,汇川可编程控制器技术教 学 课 件,课程性质：职业技能课,前导、后续课程,电工电子技术,前导课程,小型设备电气系统安装与调试,维修电工考工培训,PLC系统设计安装与调试,工控系统安装与调试,后续课程,自动生产线安装与调试,毕业设计,工业机械手技术应用,毕业实习,课程目标,懂原理掌握PLC结构、工作原理、编程规则；会编程会熟练使用PLC软件进行程序梯形图编辑；能调试能根据控制要求，进行程序下载、调试、修改；识系统通过项目化教学，能理解控制系统概念及各部分在系统中的作用，了解系统各部分功能，学会以系统思想考虑、分析控制问题。,课时安排（计划120课时，实际：120课时）理论：60课时实

2、验：60课时,成绩考核平时考核（20%） 主要学生到课率 技能与应用考核（60%） 考察学生操作能力与完成实际项目的规范性，以设计图纸、安装接线、调试结果作为评价指标 过程评价 （20%） 学习中表现、职业素养及拓展等方面学习要求：认真听，认真思考，认真实践，独立完成任务,项目1：认识可编程控制器(概述、组成及原理),项目3：步进指令（状态编程法）及应用,项目4：功能指令及应用,项目2：基本指令及应用,项目5：程序控制类指令及应用,项目6：脉冲输出和高速计数器指令及应用,项目7：PLC模拟量模块及应用,项目8：可编程控制器网络通信技术应用,3. PLC的组成,1. 可编程控制器概述,项目1：认

3、识可编程控制器,2. PLC控制系统与其他工业控制系统的比较,4. PLC的工作原理,5. PLC的性能指标及分类,项目1要点 1理解可编程控制器的基本结构，掌握可编程控制器的工作原理、了解PLC的编程语言。 2了解PLC的主要技术性能指标、扫描工作方式和PLC的响应时间。项目1难点 1可编程控制器基本结构的理解。 2各种编程语言的理解。 3扫描工作方式和响应时间的理解。,1.1 可编程控制器概述,本节主要介绍可编程控制器之前的工业控制可编程控制器的产生可编程控制器的定义及缩写名可编程控制器的特点可编程控制器的发展及我国现状可编程控制器的应用,1.1.1 可编程控制器之前的工业控制,（1）以继

4、电器、接触器为主体的控制装置其电气控制线路的设计方法有经验设计法和逻辑设计法,经验设计法：（长动）,例：某电动机只有在KA1、KA2、KA3中任何一个或二个继电器动作时才能运转，试设计其控制电路,列真值表,利用卡诺图化简,（2）继电接触器控制系统的优缺点：,1.1.2 可编程控制器的产生,1968年美国通用汽车公司（GM）提出了研制新型逻辑顺序控制装置的十项招标指标：, 编程方便，可现场修改程序； 维修方便，采用模块化结构； 可靠性高于继电器控制装置； 体积小于继电器控制装置； 数据可直接送入管理计算机； 成本可与继电器控制装置竞争； 输入可以是交流115V； 输出为交流115V，2A以上，能

5、直接驱动电磁阀，接触器等； 在扩展时，原系统只要很小变更； 用户程序存储器容量至少能扩展到4K。,这些要求实际上提出了将继电器控制的简单易懂、使用方便、价格低的优点与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点结合起来，将继电接触控制的接线逻辑转变为计算机的存储逻辑编程的设想。,美国数字设备公司（DEC）中标，于1969年研制成功，PDP-14.,1.1.3 可编程控制器的定义及缩写名由来,（1）国际电工委员会IEC1987年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，专为工业环境下应用而设计。,定义的理解,数字运算操作的电子装置计算机 可以进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数

6、、算术运算工业环境工业现场计算机 高粉尘、高噪声、强磁干扰、剧烈震动、温度温度变化可编制程序通用的工业现场计算机 灵活性、 柔性化、经过二次开发，可在不同的场合使用,（2）可编程控制器的缩写名为：,接线逻辑：由导线连接决定器件之间逻辑关系的控制方式。,存储逻辑：由编程的方法决定存储单元（虚拟继电器）之间的逻辑关系的控制方式。,1.1.4 可编程控制器的特点,1可靠性高，抗干扰能力强 PLC是专为工业环境设计的，其可靠性高，抗干扰能力强，其平均故障间隔时间可达5年以上，主要体现在： 采用隔离、屏蔽、滤波和接地等措施； 结构上考虑耐热、防潮、防尘和抗震的要求；采用模块式结构，便于检修和更换 软件上

7、设置故障检测与诊断程序，能进行相应的处理，如报警、保护数据、封锁输出；对程序和动态数据进行电池后备。2功能完善标准、系列和模块化 不仅有逻辑控制，还具有高速计数、中断技术、PID调节、模拟量控制、数据处理和通信、网络通信等功能。,硬件,3易学易用 PLC的接线极其方便 PLC的用户程序可以多种语言，更改方便 PLC的故障率很低 ，排除故障迅速4灵活性和可扩展性强 PLC的灵活性表现在下列三个方面： 编程语言灵活，只要掌握其中一种语言就可以进行编程； 根据应用规模的不断扩展，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展； 设计、编程、调试（可在实验室进行），减少了现场安装时间，且易维护，

8、并可实现过程监视和控制。,5触点数量不限 传统的继电器所提供的触点数量十分有限，由实物的结构决定，使用时如果触点数量不够，就必须增加辅助继电器，导致硬接线较复杂，体积增大、成本上升，系统运行速度和可靠性下降，触点寿命有限。 而PLC中常开、常闭触点则由软件决定，即由存储器中相应位的状态“1”或“0”来决定，所以PLC中每只软继电器的触点数量则是无限的，也就是说用户可以无限次地调用PLC内部的软触点，PLC中各软继电器的触点寿命则是无限的 。6体积小重量轻 1台收音机大小的PLC，可具有相当三个1.8m高的继电器柜的功能； 超小型的PLC，底部尺寸小于100mm2,1.1.5 可编程控制器的发展

9、及我国现状,PLC产品可按地域分成三大流派：,美国产品：代表性厂商有A-B公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州仪器（TI）公司、西屋公司等。其中A-B公司是美国最大的PLC制造商，其产品约占美国PLC市场的一半。,欧洲产品：代表性厂商有德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司是欧洲著名的PLC制造商。德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。在中、大型PLC产品领域与美国的A-B公司齐名。,日本产品：日本的小型PLC最具特色，在小型机领域中颇具盛名，某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面明显

10、优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等，在世界小型PLC市场上，日本产品约占有70的份额。,我国PLC产品： 我国也有许多厂家、科研所从事PLC的研制与开发，目前国产品牌主要有汇川、台达、永宏、和利时、信捷、安控、亚锐等。,我国应用PLC的现状： 低档小型用得多；用国外进口多；对现有设备改造或单个设备、生产线试点用得多；大企业用的多。,我校实验室用PLC：三菱系列、西门子系列、汇川等。,1.1.6 可编程控制器的应用,1.2 PLC控制系统与其他工业控制系统的比较,本节主要介绍可编程控制器系统的等效电路可编程控制器系统与继电器控制

11、系统的比较可编程控制器与计算机的比较,1.2.1 PLC控制器系统的等效电路,以三相异步电动机“启保停”电路为例。,（1）输入信号是通过SB1、SB2和热继电器FR的常闭触点发出的。,（2）输出信号是由交流接触器KM线圈发出的，KM线圈得电，电动机就旋转；KM线圈断电，则电动机停转。,（3）输入和输出之间的逻辑关系，由控制电路按接线逻辑实现。,（4）三相异步电动机是被控对象。,继电器控制系统的组成框图,输入部分：(按钮、限位开关等),输出部分：(接触器、电磁阀、指示灯等),被控对象,接线逻辑控制部分（由继电器、辅助触点和接线组成）,用PLC来实现“启保停”控制电路,输入部分,逻辑控制部分,输出

12、部分,输入点数不够时可将FR触点接至输出回路,PLC控制电路框图,输入部分：(按钮、限位开关等),PLC（存储逻辑由用户程序实现，也称由所谓“软继电器”和“软接线”实现）,输出部分：(接触器、指示灯等),被控对象,PLC控制系统实现“启保停”的等效电路,在程序中，线圈一般用 表示，继电器常开触点一般用 表示； 继电器常闭触点一般用 表示。,等效电路图中的继电器并不是实际的继电器，它实质上是存储器中的每一位触发器。该位触发器为“1”态，相当于继电器接通；该位触发器为“0”态，相当于继电器断开。因此这些继电器在PLC中也称“软继电器”。,内部继电器“软继电器”,内部“软接线”（用户程序实现）,等效

13、输入继电器“软继电器”,内部继电器“软接点”,1.2.2 PLC控制器系统与继电器控制系统的比较,1.2.3 PLC控制器与计算机的比较,设置滤波：在输入、输出接口处设有滤波，可滤除外界的高频干扰和减少内部模块之间信号的相互干扰；设有隔离：在CPU与各I/O回路，几乎都有光电耦合器作隔离，以防止干扰或可能损坏CPU等；采用模块式结构，便于检修和更换；设有环境（网压、温度、湿度等）检测和诊断（各模板上都有故障检测电路和相应的指示器）；顺序扫描，批处理，不易使工作受到外界干扰的影响。,1.3 可编程控制器的组成,本节主要介绍可编程控制器的硬件可编程控制器的软件,1.3.1 PLC的硬件,PLC是一

14、种控制计算机；PLC是一种工业控制计算机；PLC是一种通用工业控制计算机。,计算机由硬件和软件组成。,硬件组成：,一、中央处理器CPU二、存储器三、输入/输出接口四、电源五、外部设备,微处理器(CPU),CPU一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。PLC采用的CPU一般分为三类：通用微处理器，单片机芯片。位处理器。一般小型PLC多采用前两类，中、大型PLC采用多个CPU。PLC档次越高，CPU位数越多，系统处理的信息量越大，运算的速度就越快，指令功能也越强，但价格也更高。,主要功能：协调各部件的工作；数学、逻辑运算；相当于加工厂！,一、CPU,存储器相当于仓库！输入信息

15、存储器（原料） CPU（加工）存储器（产品） 输出,用户存储器为读写存储器（RAM），用于存放用户编制的控制程序和运行中临时产生的数据；断电后消失。有的PLC带有后备电池或电容等掉电保护装置。,系统存储器为只读存储器（ROM），用于存放系统的管理程序；断电后仍保持,二、存储器,简称I/O接口，与外设连接,简称I/O接口，与外设连接。,输入接口：接收输入信号，输入单元还具有信号的电隔离、滤波等作用；可以将各种开关、按钮、行程开关以及传感器等直接接到PLC的输入端；对于模拟信号则需要经过扩展端接入。,输出接口：送出PLC运算后得出的信息，并通过机外的执行机构（电磁阀、继电器、调节阀、调速器等），完

16、成工业现场的各类控制。,三、输入/输出接口,图 1 直流输入接口单元电路,分类：按可接纳的外部信号电源的类型不同分为直流输入接口单元和交流输入接口单元。如图1、图2、图3所示。,图 2 交 / 直流输入接口单元电路,图 3 交流输入电路,输入接口：接收输入信号，输入单元还具有信号的电隔离、滤波等作用；图中只画出一个输入端口的输入电路。,关于输入接口：（1）开关量可直接接入，且一般不需要接电源（由PLC内部提供），其内部等效继电器线圈实质上是存储器中的每一位触发器，触发器可置1和0。例如按下SB1，等效输入继电器线圈X000接通，使该位触发器置“1”，当松开按钮，等效输入继电器线圈X000断开，

17、使该位触发器置“0”（2）模拟量不可直接接入，必须通过扩展模块接入。,内部继电器“软继电器”,内部“软接线”（用户程序实现,等效输入继电器“软继电器”,内部继电器“软接点”,直流负载用，T,交直流负载用，R,交流负载用，S,关于输出接口：（1）开关量输出：I/O电路内部等效为一个开关，例如当Y000线圈为1时，开关闭合。输出接口外部必须另接电源，才能使负载通电。按PLC内部使用的开关器件不同决定了外部施加的电源类型不同。继电器型：交/直流均可；晶体管型：直流电源；可控硅型：交流电源（2）模拟量输出：PLC处理后的数字信号可经扩展模块转换为模拟量输出。,内部继电器“软继电器”,内部“软接线”（用

18、户程序实现,等效输入继电器“软继电器”,内部继电器“软接点”,PLC的电源，一般为市电，也有用24V供电的。采用交流供电的PLC内部自带有24V内部电源。该电源一方面为 CPU 板、 I/O 板及扩展单元提供工作电源（ 5VDC ），另一方面为外部输入元件提供 24VDC （ 200mA ）。,四、电源,典型外设：编程器用于将用户程序送入PLC的存储器，也可以用来进行程序的检查和修改，还可以对PLC工作状态进行监控。小型机一般使用简易的手持编程器；大中型机采用带有显示屏的编程器及通用计算机上采用专用软件编程。其他外设：打印机、显示屏等,五、外部设备,1.3.2 可编程控制器的软件,（1）软件分

19、类：系统软件（一次开发，出厂时自带）；应用软件（二次开发，用户为达到某一目的自已编写的程序）（2）PLC的编程语言国际标准规定了五种梯形图 ：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；但编程效率低，且不能在编程器上使用。指令表（布尔助记符）：编程效率高，但不形象，类似汇编语言。顺序功能图（状态转移图SFC）：是一种编程思想结构化文本：基于文本的高级程序设计语言。功能块图：一种对应逻辑电路的图形语言。,梯形图语言,注意：梯形图中的内部继电器不是实际存在的继电器； 梯形图不是实际意义的电流通路。,用梯形图的图形符号来描述程序。,每个梯级是一个因果关系，在梯级中，条件在左面，结果在右面。,与指令表

20、有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。,用梯形图的图形符号来描述程序。,例1：编写“启保停”控制电路程序,3,M,FR,FU,KM,.,FR,QS,KM,启动按扭,停止按钮,接触器,自锁,.,梯形图中的元件编号与PLC内部软继电器编号一致。,例2：编写“正、反转”控制电路程序,SB2和SB3决不允许同时按下，否则造成电源两相短路。,3,M,FR,FU,正转触点,KM2,KM1,KM1,.,KM2,FR,QS,KM1,正转接触器,正转按钮,正反转控制电路必须保证正转、反转接触器不能同时动作。,反转接触器,反转按钮,反转触点,梯形图中的元件编号与PLC内部软继电器编号一致。,1.4 PLC的

21、工作原理,本节主要介绍PLC的工作方式PLC循环扫描工作的特点PLC与继电器控制系统的工作方式差别,1.4.1 PLC的工作方式,PLC的等效电路,内部继电器“软继电器”,内部“软接线”（用户程序实现,等效输入继电器“软继电器”,内部继电器“软接点”,PLC内部控制电路,输出部分,输入部分,内部处理,通信操作,STOP(停止),RUN(运行),上电,PLC通电后，在执行用户程序之前，要完成内部处理（各工作单元的调试，自诊断监控）、通信操作（与外设之间的通信）。,执行用户程序的工作过程(也分三步),选择方式,PLC有两种工作状态可供选择：当开关置于RUN时，执行所有阶段；当开关置于STOP时，可

22、进行通信处理，如对PLC联机下载程序或离线编程。,（1）PLC采用分时、循环扫描工作方式,执行用户程序,内部处理,通信操作,输入采样,程序执行,输出刷新,STOP(停止),RUN(运行),上电,PLC通电后，在执行用户程序之前，要完成内部处理（各工作单元的调试，监控）和通信操作（与外设之间的通信）。,选择方式,PLC有两种工作状态可供选择：当开关置于RUN时，执行所有阶段；当开关置于STOP时，可进行通信处理，如对PLC联机下载程序或离线编程。,（1）PLC采用分时、循环扫描工作方式,执行用户程序的工作过程(也分三步),一般分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。在整个运行期间，PLC的CP

23、U以一定的扫描速度重复执行。,输入采样,程序执行,输出刷新,输入映象区,输出映象区、输出锁存,（2）执行用户程序的工作过程（也分三步）,程序执行,输出刷新, 输入采样阶段 PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入输入映象区中的相应单元内。输入处理结束后，转入程序处理和输出处理阶段。在后两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，输入映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。 输入信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证该输入被读入（见例1）。,输入采样,输出刷新, 程序执行阶段 PLC顺序依次地扫描用户程序（梯形图），然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位

24、的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。,输入采样,程序执行,输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出处理阶段。CPU按照输出映象区内对应的状态和数据，刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这才是PLC的真正输出。,输入采样,程序执行,输出刷新,PLC的扫描周期等于内部处理、通讯操作、执行用户程序时间的总和，而执行用户程序（输入采样、程序执行、输出刷新）等占了绝大部分时间。,（1）定时集中采样 PLC对输入端子的扫描，只是在输入采样阶段进行，当CPU进入程序处理阶段后，输入端就被封锁，直到下一个扫描周期的

25、输入采样阶段，才会对输入状态端进行新的扫描。这种定时集中采样的工作方式保证了CPU执行程序时和输入端子隔离断开，使输入端的变化不会影响CPU的工作，提高了CPU的抗干扰能力。,（2）集中输出 PLC的输出数据由输出暂存器经输出锁存器,再送到输出端子上,PLC在一个工作周期内,其暂存器中的数据跟随输出指令执行的结果而变化,而锁存器中的数据一直保持不变,直到输出刷新阶段,才对锁存器的数据进行刷新。这种集中输出的工作方式使PLC在执行程序时，输出锁存器一直与输出端子处于隔离断开状态，从而保证了PLC的抗干扰能力，提高了PLC的可靠性。,1.4.2 PLC循环扫描工作特点,（3）输出滞后输入PLC的某

26、一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需要的时间称为I/O响应时间，或称系统响应时间。PLC的I/O响应时间由三部分组成：输入单元引起的滞后。输入单元具有信号传递、滤波、隔离三个作用。为增强PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC每个开关量输入端都采用光电隔离及RC滤波等技术，滤波时间常数典型值为10ms；输出单元的开关电路引起的滞后：继电器型10ms,晶体管型约1ms；故晶体管型的PLC有较高的通断频率。扫描工作方式引起滞后：分时工作、循环扫描。由于CPU运算速度很高，使得输出与输入关系从宏观上看似乎是同时完成。,例1：分析在扫描工作方式下，下列两种不同的编程顺序引起的输出波形滞后，

27、设输入信号SB波形如图。,开关SB,输入X0,输出Y0,输出Y1,输出Y2,图1,图2,图1 输出滞后输入约一个周期！,开关SB,输入X0,输出Y2,输出Y1,输出Y0,图1,图2,程序执行自上而下，故在第二个周期Y1动作后，Y0已锁存。必须到下一个周期的程序执行阶段才能动作！,图2 响应时间最长可达两个周期！本例说明优化程序可减少这种因工作方式所致的滞后。,SB,输入X0,输出Y2,第一个周期,第二个周期,输出Y1,输出Y0,结论：输入信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证该输入被读入。,若改变输入信号SB的波形如图，分析输出波形。,继电器控制装置采用接线逻辑并行运行的方式，即如果某继电器

28、的线圈通电或断电，则该继电器所有触点，无论在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作（忽略电磁滞后及机械滞后）。,1.4.3 PLC与继电器控制系统的工作方式差别,而PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈接通或断开，该线圈的所有触点不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。,1.5 PLC的性能指标及分类,本节主要介绍PLC的性能指标PLC的分类,1.5.1 PLC的主要性能指标,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。,模块式PLC 将PLC各组成部分分别作成若干个单独的

29、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。,叠装式PLC 还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。,1.5.2 可编程控制器的分类,汇川PLC产品,融合、超越、创新,汇川PLC产品介绍,产品系列规划,性能,H0U,H1U,H2U,H3U,点数,简单逻辑型,经济型,通用型,高性能型,14,32,64,80,128,256,1024,40,H2U系列,扩展卡通信卡、模拟量卡；,基本单元控制点数:32-256点（主机点数:32、40、60、64、80、128）,扩展模块输入输出模块、模拟量AD/DA模块、温度采集控制模块；,标准产品系列,H0U一休化控制

30、器,追求低成本、个性化,H1U系列,追求低成本、节省安装空间,H2U系列,追求高性能、高速度与扩展性,H2U性能规格,1：汇川控制器；2：系列号；H1U/H2U3：输入点数；4：输出点数；5：模块分类 M：通用控制器主模块； E：扩展模块；6：输出类型 R：继电器输出类型； T：晶体管输出类型；7：供电电源类型 省略：220VAC输入；B：110VAC输入； C：24VAC输入； D：24VDC输入；8：衍生版本号,H1U/H2U系列命名规则,H2U系列主机点数分布,H2U-1616MR/MT：32点主机；H2U-2416MR/MT：40点主机；H2U-2416MTQ； 40点5脉冲输出主机；

31、H2U-3624MR/MT：60点主机；H2U-3232MR/MT：64点主机；H2U-3232MTQ： 64点5脉冲输出主机；H2U-4040MR： 80点主机（没有MT）；H2U-6464MR/MT：128点主机；,注：MR继电器输出型，MT晶体管输出型；,H1U系列主机点数分布,H1U-0806MR/MT：14点主机；H1U-1410MR/MT：24点主机；H1U-1614MR/MT：30点主机；H1U-2416MR/MT：40点主机；(2011年3月提供)H1U-3624MR/MT：60点主机；(2011年3月提供),注：MR继电器输出型，MT晶体管输出型；,注：H1U系列不能扩展本地

32、模块，只能扩展H2U的远程模块！,H2U系列扩展模块,本地扩展模块,PLC主机,扩展模块分类：特殊功能模块：模拟量输入AD、模拟量输出DA、温度模块PT/TC等； （本地模块最多只能带8个特殊模块）输入输出模块：开关量输入模块、开关量输出模块； （根据开关量模块消耗电流选择模块个数）,H2U系列远程扩展模块,PLC主机,H2U-CAN-BD总线卡,远程模块,汇川CAN-LINK总线：最多可挂63个远程模块，最高速度1M，通讯速度跟距离成反比。（H1U系列跟H2U相同）。,H2U系列扩展模块型号,注：H1U目前只有一个CAN-LINK扩展卡，不能使用H2U的卡。,扩展卡：通信卡、模拟量卡；,H1

33、U/H2U系列扩展卡类,PLC主机,H1U/H2U系列扩展卡型号,安装接线（以FX2N32-MR为例）,向外提供直流24V电源供扩展模块或有源传感器,输入用字母X表示（八进制）,输出用字母Y表示（八进制）,PLC接交流电源,空端子不接,Y0Y3与COM1共回路,Y4Y7与COM2共回路,Y10Y13与COM3共回路,Y14Y17与COM4共回路,各输入端指示灯,各输出端指示灯,方式选择开关RUNSTOP,打开盖板,打开盖板,通讯口与上位机相连,某操作考试安装接线,2.3 常用编程软元件及功能,本节主要介绍编程软元件的概念输入继电器X（八进制）输出继电器Y（八进制）辅助（中间）继电器M定时器T计

34、数器C,2.3.1 编程软元件的概念,编程元件实质是存储器或电子电路，称为软继电器。编程元件的编号分为两个部分：第一部分是代表功能的字母。如输入继电器用 “X”表示，输出继电器用“Y”表示；第二部分为数字，数字为该类器件的序号。FX2N系列PLC中输入继电器及输出继电器的序号为八进制，其余器件的序号为十进制。,编程元件的基本特征,编程元件与继电接触器的元件类似，具有线圈和常开常闭触点。当线圈通电（即该存储单元置“1”）时，常开触点闭合，常闭触点断开；在PLC中编程元件常开、常闭触点的使用不受限制（实质是调用该元件的状态）；编程元件与继电接触器的元件不同：可以将位元件组合成字元件或数据的位组合元

35、件。,字节(Byte)=8位,位(bit)存储单元,双字节为1个字(Word),2.3.2 输入继电器X (八进制),使用：输入继电器的线圈只能由输入信号驱动，不由程序驱动，在梯形图中不出现；在梯形图中只有其常开、常闭触点。它的工作对象是其他软元件的线圈。,输入线圈不会出现在程序中,输入线圈不出现在程序中,编程时必须正确输入元件编号,常开触点快捷键F5,常闭触点快捷键F6,2.3.3 输出继电器Y (八进制),使用：输出继电器是PLC中唯一具有外部触点的继电器；输出继电器可通过外部接点连接输出负载或执行器件；其线圈只能程序驱动，不能外部驱动；其常开常闭触点可作为其他对象的工作条件出现在程序中，

36、使用次数不限。,输出线圈具有外部触点,输出线圈具有外部触点,常开触点快捷键F5,常闭触点快捷键F6,输出线圈快捷键F7,编程时必须正确输入元件编号,辅助继电器有通用型（一般用、锁存用）、特殊型两大类,2.3.4 辅助（中间）继电器M,1、通用型一般用辅助继电器：MOM499(500点)其主要用途和继电器电路中的中间继电器类似，常用于逻辑运算的中间状态存储及信号类型的变换。,使用：辅助继电器没有外部触点；辅助继电器不可以与外部接点连接（、与输出继电器的区别）；,其线圈只能程序驱动；其常开常闭触点可作为其他对象的工作条件出现在程序中，使用次数不限（、与输出继电器相同）。,通用型锁存用辅助继电器具有

37、掉电保持的记忆能力；所谓掉电保持是指在PLC外部电源停电后，由机内电池为某些特殊工作单元供电，可以记忆它们在掉电前的状态。,2、通用型锁存用辅助继电器：保持辅助继电器M500M1023(524点)及掉电保持专用辅助继电器M1024M3071（2048点），共2572点,按使用方式又分为触点利用型和线圈驱动型两类,3、特殊辅助继电器：M8000M8255(256点)，见P200,（1）触点利用型特殊辅助继电器，其线圈由PLC自行驱动，用户只可以利用其触点。M8000运行监视继电器。当PLC运行RUN时，其触点自动接通；可利用该触点经输出继电器Y，在外部显示程序是否运行，达到运行监视的目的。M80

38、02初始化脉冲继电器。当PLC一开始投入运行时，其触点就自动接通一个扫描周期。常用作计数器、移位寄存器和保持辅助继电器的初始化信号，即开机清零信号。,可利用开机,获得接通信号,增加1个输入点,（2）线圈驱动型特殊辅助继电器，用户程序驱动线圈后，PLC做特定动作。 例如 M8034全输出禁止。一旦该继电器线圈接通，则所有输出自动断开。常用于控制系统发生故障时切断输出。M8039定时扫描命令,M8011、M8012、M8013、M8014分别产生10ms、100ms、1s、1min时钟脉冲发生器。时钟脉冲发生器可用于驱动计数器或移位寄存器，以便执行监视定时器的功能。它也可和计数器联用，起到定时器的

39、作用。,定时器相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中用作延时控制，或作脉冲信号发生器。定时器带有若干个常开触点和常闭触点，定时工作时间是由编程设定的。FX2N系列PLC定时器的类型：,2.3.5 定时器T,本例中选用的T0所对应的最小定时单位为100ms（0.1s）,设定值k=20,故定时时间=0.120=2s。思考1：如果选用的是T230，要想获得2s的定时时间，设定值应选择多大？,编号后空一格，再输入字母K及十进制数,（t0 k20）,（查表T230的最小定时单位为0.01S,K=2s/0.01s=200）,Y0,计时条件X0,当前值,积算式定时器与普通定时器的区别：积算式定时器在计时

40、条件失去或PLC失电时，其当前值寄存器的内容及触点状态均可保持。即 “累计”计时时间。,计时条件X0,当前值,Y0,t1+t2=2s,2.3.6 计数器C,计数器在程序中用作计数控制。FX2N系列可编程控制器计数器可分为普通计数器及高速计数器。普通计数器：对低于扫描频率的信号（X、Y、M、S、T和C等软元件的信号）计数又称低速计数器或内部计数器;高速计数器：对高于扫描频率的信号进行计数又称外部计数器 （适用于特殊功能模块，利用外部输入或PLC程序对其复位和启动）。,计数器 线圈每接通一次（断续），计数器当前值加1；当当前值与设定值相等时,计数器触点动作。计数器触点动作后，即使再让线圈得电，其当

41、前值不会改变；掉电保护型即使断电也不会改变。任何一种计数器均需要复位指令才能复位。,普通计数器分类：16位加计数器，32位加/减计数器,0,10,1,任何一种计数器均需要复位指令才能复位。,复位条件X0,当前值,Y0,计数条件X1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,计数器的设定值，除了常数设定外，也可通过数据寄存器间接设定。例如D0,D0,加计数有两个信号控制端！,32位加/减计数器,思考：如何获得大于3276.7s的定时？方法一：定时器接力,方法二：计数器配合定时器,T0产生振荡方波,周期为60s,脉冲宽度为一个扫描周期。,X0保持接通,X0保持接通,60s,T0,当T0为1时,计数加1,

42、直到计满60次,C1触点动作,驱动Y1,共计延时3600s,T0延时3000s后,其触点动作,接通T1;再延时600s后,T1触点动作,驱动Y1,两次接力共延时3600s。,项目1 小结,1PLC是专为工业环境设计的，其可靠性高，功能强大，简便易学，适用面广。特别适合工程技术人员使用。2PLC从简单的开关量控制发展到模拟量、数字量控制，并不断向多功能、大容量、大规模及网络化等方向发展。3PLC采用集中采样、集中输出，按顺序循环扫描用户程序的方式工作。当PLC处于正常运行时，它将不断重复扫描过程，其工作过程的中心内容分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。4PLC的性能指标较多，常用的主要性能

43、指标有输入输出点数、扫描速度、存储器容量、编程语言、指令功能与数量、内部元件的种类与数量、特殊功能单元、可扩展能力等。5PLC采用多种形式的编程语言来编写PLC的用户程序，其中，梯形图和语句表是最常用的编程语言。,练习与思考一,1、为什么说PLC是通用的工业控制计算机？和一般的计算机系统相比有哪些特点？(1-1),3、PLC控制器系统和继电器控制系统有哪些异同点？,2、什么是接线逻辑？什么是存储逻辑？它们的主要区别是什么？(1-2),4、PLC控制器硬件由哪几部分组成，各有什么用途？,5、PLC循环扫描工作方式有哪些阶段？有何特点？,任务2：堆栈与主控指令及应用,项目2：PLC基本指令及应用知

44、识,任务3：执行类指令及应用,任务5：认识编程基本规则,任务4：常用基本程序及应用,任务1：触点类指令及应用,FX2N系列可编程控制器有基本指令27条步进指令2条应用指令246条指令表由指令集合而成，且和梯形图有严格的对应关系。梯形图主要使用图形符号及图形符号间的相互关联表达控制思想，而指令则是图形符号及它们间的关联的语句表述。,任务1：触点类指令及应用,一、逻辑取及线圈驱动指令（P42）（LD、LDI、OUT）,LD、LDI、OUT 指令梯形图程序,指令表程序步序 指令 地址 0 LD X0 1 OUT Y0 2 LDI X1 3 OUT M100 4 OUT T0 K19 7 LD T0

45、8 OUT Y1,二、触点串联指令（AND、ANI）,指令说明：（1）串联触点的个数没有限制且可多次使用。（2）执行OUT指令后，通过与指令可驱动其它线圈输出。,AND,ANI,OUT指令后，通过触点对其它线圈使用OUT指令称之为纵接输出。,AND,纵接输出，如果顺序不错，可以多次重复，但总共不要超过24行,OUT指令后，通过触点对其它线圈使用OUT指令称之为纵接输出。,减少程序步数：输出“上窄下宽”,三、触点并联指令（OR、ORI）,指令说明：OR、ORI指令紧接在LD、LDI指令后使用，亦即对LD、LDI指令规定的触点再并联一个触点，并联的次数无限制。,梯形图程序,指令表程序步序 指令 地

46、址 0 LD X1 1 OR Y1 2 ORI M102 3 OUT Y1 4 LDI X1 5 ANI Y1 6 OR M103 7 ANI Y2 8 ORI M104 9 OUT M103,四、串联电路块的并联连接指令（ORB）,指令说明：（1）2个以上的触点串联连接的电路称之为串联电路块。串联电路块并联连接时，分支的开始用LD，LDI指令，分支的结束用ORB指令。（2）ORB指令为无操作元件号的指令（相当于电路块间的垂直连线） 。,串联块的并联用ORB指令,单个并联用ORI指令,减少程序步数：逻辑部分“上宽下窄”,串联块的并联用ORB指令,分支的开始用LD、LDI指令,分支的结束用ORB

47、指令，且无操作元件。,ORB指令可成批使用，但集中（连续）使用时必须少于8次（LD、LDI指令只能连续使用8次），如方法2； 方法1中ORB的使用次数不限。,五、并联电路块的串联连接指令（ANB）,指令说明：（1）2个以上的触点并联连接的电路称之为并联电路块。并联电路块串联连接时，分支的开始用LD，LDI指令，分支的结束用ANB指令。（2）ANB指令为无操作元件号的指令（相当于电路块间的串联连线）。,并联块B,分支的开始用LD、LDI指令,分支的结束用ANB指令，且无操作元件。,并联块A,ANB后的电路块,电路块1,电路块2,ANB,电路块3,ANB,先写出参与因素的内容，再表达参与因素间的关

48、系。,梯形图程序,指令表程序步序 指令 地址 0 LDI X1 1 ORI X2 2 LDI Y0 3 ANI M100 4 LDI Y2 6 AND M101 7 ORB 8 OR T0 9 ANB 10 ORI X3 11 OUT M115,减少程序步数：逻辑部分“左宽右窄”,例：试分析为图示电路能实现点动兼长动控制，但对应的PLC编程却不能实现点动？（P48）,PLC I/O端子接线图,解：按钮有先断后合的特点，当按下SB3时，SB3-2先断开，切断自锁支路；当手松时，SB3-1先断，KM线圈断电，自锁触点断开，故按下SB3能起点动作用。,PLC I/O端子接线图,对PLC，设按下SB3

49、，Y0=1。,0,1,1,松开SB3按钮时，输入继电器线圈X2断电，其常开常闭软触点同时复位。,1,PLC I/O端子接线图,电动机连续与点动控制,长动，利用辅助继电器M0代替自锁,点动,任务2：堆栈与主控指令及应用(P50),指令说明：用于多重输出（有不同条件）的电路（上宽下窄）（1）在PLC中有11个栈存储器，它们用来存储运算的中间结果。（2）使用一次MPS指令，便将此刻的运算结果送入堆栈的第一层，而将原存在的第一层的数据移到堆栈的下一层。,一、多重输出指令（MPS、MRD、MPP）,（3）使用MPP指令，各数据按顺序向上移动，最上层的数据被读出，同时该数据就从堆栈内消失。（4）MRD指令

50、用来读出最上层的最新数据，此时堆栈内的数据不移动。（5）MPS、MRD、MPP指令都是不带软元件的指令。（6）MPS和MPP必须成对使用，而且连续使用应少于11次。（7）进栈和出栈指令遵循“先进后出、后进先出”的次序。,梯形图（一层栈例）,指令表程序 0 LD X1 1 MPS 2 LDI X2 3 AND M0 4 OR X0 5 ANB 6 OUT Y1 7 MPP 8 AND X3 9 OUT Y2 10 LD X4 11 OR X5 12 ANB 13 OUT Y3,MRD,MPP,ANB将电路块与读出的栈存储器的内容串联,MPS将运算的结果存入栈存储器,ANB,梯形图（二层栈例）,指