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1、PLC的基本工作原理,在PLC中有大量的、各种各样的继电器，如输入继电器(X)、输出继电器(Y)、辅助继电器(M)、定时器(T)、计数器(C)等。不过这些继电器不是真正的继电器，而是用计算机中的存储器来模拟的，我们把它叫作软继电器。存储器中的某一位就可以表示一个继电器，这种继电器也叫位继电器。存储器中的一位有两种状态：“0”和“1”。我们用0表示继电器失电，用1表示继电器得电。把“0”或“1”写入存储器中的某一位就表示对应的继电器线圈失电或得电。读出该存储器某位的值为0时，表示对应继电器的常开接点断开；为1时，表示对应继电器的常开接点闭合。而常闭接点的值是对存储器位的取反。读存储器的次数是不受
2、限制的，所以一个位继电器的接点从理论上讲是无穷多的。,PLC的等效电路,为了区别常规控制电路和PLC控制电路(通常叫梯形图)，PLC一般用专用图形符号来表示，如表所示，其中可编程序控制器的继电器线圈可有多种画法。,可编程序控制器图形符号,常规电器和可编程序控制器的图形符号对照,梯形图的过程可分为以下三个阶段：输入采样阶段 程序处理阶段输出刷新结果输出阶段PLC完成上述3个阶段称为一个扫描周期。PLC反复不断地执行上述过程。扫描周期的长短和PLC的运算速度和工作方式有关，但主要和梯形图的长度及指令的种类有关，一个扫描周期的时间大约在几毫秒到几百毫秒之间。PLC执行梯形图(读程序)是一步一步进行的
3、，所以它的逻辑结果也是由前到后逐步产生的，为串行工作方式。常规电器的控制电路中所有的控制电器都是同时工作的，在通电和得电顺序上不存在先后的问题，为并行工作方式。,LC的工作过程,PLC的接线图和梯形图的绘制方法,梯形图采用水平布置画法，梯形图最左边的竖线叫作左母线，右边的竖线叫作右母线，右母线可以省略不画，左右母线相当于电源线。画梯形图时应注意：1 梯形图中的连接线(相当于导线)不能相互交叉，并且只能 水平或垂直绘制，2 梯形图中的接点一般只能水平绘制，不能垂直绘制，3 各种继电器线圈只能与右母线连接，不能与左母线连接，4 接点不能与右母线连接，5 接点中的“电流”只的从左向右单方向流动，不能
4、出现反向流动的现象。,PLC的接线图和梯形图,自耦变压器降压起动控制电路采用PLC控制的接线图和梯形图,动画演示,PLC 控制电动机启动停止,PLC 控制电动机正反转,动画演示,动画演示,PLC 控制三台电动机顺序启动停止,点动控制的电路图和梯形图,点动控制的电路图和梯形图,接点顺序的调整,PLC中的软元件,在PLC中软元件有三种类型。第一种为位元件，PLC中的输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M和状态继电器S为位元件。存储单元中的一位表示一个继电器，其值为“0”或“1”，“0”表示继电器失电，“1”表示继电器得电。第二种为字元件，最典型的字元件为数据寄存器D，一个数据寄存器可以存放16位
5、二进制数，两个数据寄存器可以存放32位二进制数，在PLC控制中用于数据处理。定时器T和计数器C也可以作为数据寄存器来使用。第三种为位与字混合元件，如定时器T和计数器C，它们的线圈和接点是位元件，它们的设定值寄存器和当前值寄存器为字元件。,输入、输出继电器(X、Y),输入继电器和输出继电器元件分配表,输入继电器(X)和输出继电器(Y)在PLC中各有184点，采用八进制编号。输入继电器编号为：X0X7、X10X17、X20X27X267。输出继电器编号为：Y0Y7、Y10Y17、Y20Y27Y267。但输入继电器和输出继电器点数之和不得超过256，如接入特殊单元、特殊模块时，每个占8点，应从256
6、点中扣除。,1,用PLC控制一个电热水箱，如图3-13所示，电热水箱用3KW电加热器烧水，用2个水位开关检测水位。控制要求：首先进水电磁阀得电打开，进水，当水位高于水位开关1时，加热器得电开始加热，当水位高于水位开关2时，进水电磁阀失电关闭，当加热器加热到100度时停止，放水电磁阀得电将放水阀打开，水龙头可以放水。当水位低于水位开关1时，加热器不得加热，进水电磁阀重新得电开始进水。进水时放水电磁阀关闭。,电热水箱示意图,电热水箱PLC的控制,电热水箱的控制,辅助继电器(M),辅助继电器(M)相当于中间继电器，它只能在内部程序(梯形图)中使用，不能对外驱动外部负载，在梯形图用于逻辑变换和逻辑记忆
7、作用。辅助继电器有通用辅助继电器、断电保持辅助继电器和特殊辅助继电器。1、通用辅助继电器通用辅助继电器的元件编号为M0M499，共500点。它和普通的中间继电器功能一样，运行时如果通用辅助继电器线圈得电，当电源突然中断时线圈失电，若电源再次接通时，线圈仍失电。可通过参数设定将其改为断电保持辅助继电器。2、断电保持辅助继电器断电保持辅助继电器的元件编号为M500M3071其中M500M1023共524点，可通过参数设定将其改为通用辅助继电器。M1024M3071共2048点，为专用断电保持辅助继电器。其中M2800M3071用于上升沿，下降沿指令的接点时，有一种特殊性。,例2,用传送带运送产品。
8、传送带由三相鼠笼型电动机控制，在传送带末端安装一个限位开关SQ，工人在传送带首端放好产品，按下起动按钮，传送带开始运行。当产品到达传送带末端并超过限位开关（即产品全部离开传送带）时，皮带停止。,动画演示,传送带示意图,传送带PLC控制接线图和梯形图,传送带PLC控制接线图和梯形图,例3 在例3用传送带传运送产品控制中，在停电之后再来电时传送带不会自行起动。现要求停电之后再来电时传送带能够继续工作，试画出对应的梯形图。,传送带PLC控制梯形图,例4,一辆小车在一条线路上运行，如图3所示。线路上有15共5个站点，每个站点各设一个行程开关和一个呼叫按钮。要求无论小车在哪个站点，当某一个站点按下按钮后
9、，小车将自动行进到呼叫点。试用PLC对小车进行控制。,小车行走示意图,小车行走PLC控制图,小车行走PLC控制图,小车行走PLC控制图,小车行走PLC控制图,特殊辅助继电器,特殊辅助继电器的元件编号为M8000M8255，共有256点。特殊辅助继电器通常分为两大类。(1)接点型(只读型)特殊辅助继电器此类辅助继电器的接点由PLC定义，在用户程序中只可直接使用其触点。下面介绍几种常用的接点型特殊辅助继电器的定义和应用实例。M8000：运行监控。常开接点，PLC在运行(RUN)时接点闭合。M8002：初始化脉冲。常开接点，仅在PLC运行开始时接通一个扫描周期。M8005：锂电池电压降低。锂电池电压
10、下降至规定值时接点闭合，可以用它的触点和输出继电器驱动外部指示灯，以提醒工作人员更换锂电池。M8011M8014分别为10 mS、100 mS、1 S、1min时钟脉冲。占空比均为0.5。例M8013为1秒钟时钟脉冲，该接点为0.5秒接通，0.5秒断开。,接点型特殊辅助继电器应用举例,(2)线圈型(可读可写型)特殊辅助继电器,这类特殊辅助继电器由用户程序控制其线圈，当其线圈得电时能执行某种特定的操作。如：M8033、M8034的线圈等。M8030：M8030的线圈得电时，PLC面板上的锂电池电压降低指示灯熄灭。M8033：M8033的线圈得电时，在PLC停止(STOP)时，元件映象寄存器中(Y
11、、M、C、T、D等)的数据仍保持。M8034：线圈得电时全部输出继电器失电不输出。M8035：强制运行(RUN)模式。M8036：强制运行(RUN)指令。M8037：强制停止(STOP)指令。M8039：线圈得电时，PLC以D8039中指定的扫描时间工作。这类继电器不仅可以用其线圈，也可以用其接点。,线圈型特殊辅助继电器应用举例,用特殊辅助继电器控制PLC的运行和停止,用特殊辅助继电器控制PLC的运行和停止,状态继电器(S),状态继电器(S)主要用于步进顺序控制。状态继电器有3种类型。元件编号范围为S0S 999。1、通用型状态继电器：S0S 499共500点，其中S0S9共10点用于初始状态
12、，S10S19共10点用于回零状态。通用型状态继电器没有失电保持功能。2、失电保持型状态继电器：S500S899共00点，在失电时能保持原来的状态不变。3、报警型状态继电器：S900S999共100点，失电保持型，它和功能指令ANS、ANR等配合可以组成各种故障诊断电路，并发出报警信号。利用外部设备（如编程软件或编程器）进行参数设定，可改变其状态继电器的失电保持的范围。状态继电器如果不用于步进指令编程，也可以当作辅助继电器使用，使用方法和辅助继电器一样。,定时器(T),定时器相当于通电延时型时间继电器，在梯形图中起时间控制作用。FX2N系列PLC给用户提供了256个定时器，其编号为T0T255
13、。定时器按时钟脉冲分有1ms、10 ms、100 ms三挡。,定时器的类型,1、定时器的基本用法,通用定时器,积算定时器,2、定时器设定值的设定方法,(1)常数设定方法：用于固定延时的定时器，(2)间接设定方法：一般用数据寄存器D存放设定值，数据寄存器D中的值可以是常数，也可以是用外部输入开关或数字开关输入的变量，间接设定方法灵活方便，但是一般需要占用一定数量的输入量。(3)机能扩充板设定方法：用FX2N-8AV-D型机能扩充板，安装在PLC基本单元上，扩充板上有8个可变电阻旋钮可以输入8点模拟量，并把模拟量转换成8位二进制数(0255)。当设定值大于255时，可以用乘法指令(MUL)乘以一个
14、常数使之变大作为定时器的设定值。编程方法详见功能指令VRRD。,定时器设定方式,定时器设定方式,3、定时器的误差,定时器的误差,定时器的误差,定时器的误差可以表示如下：,2T0 T0：扫描周期：与1mS、10mS、100mS定时器对应，分别是1.5mS、15mS、150mS T：定时器设定值,在子程序与中断程序中应采用T192T199定时器。如果在子程序与中断程序中采用1 mS型累积定时器T246T249，当线圈得电时，采用中断工作方式对1 mS时钟脉冲进行计数，当达到设定值时，在执行最初线圈指令时接点动作。,4、典型定时器应用梯形图,(1)断电延时型定时器(2)通断电均延时型定时器,断电延时
15、型定时器,通断电均延时型定时器,4、典型定时器应用梯形图,(3)定时脉冲电路(4)震荡电路,定时脉冲电路,震荡电路,4、典型定时器应用梯形图,(5)占空比可调震荡电路(6)上升沿单稳态电路,占空比可调震荡电路,上升沿单稳态电路,4、典型定时器应用梯形图,(7)下降沿单稳态电路,下降沿单稳态电路,例5,为了保证运行安全，许多大型生产机械在运行起动之前需用电铃或蜂鸣器发出报警信号，预示机器即将起动，警告人们迅速退出危险地段。试设计PLC控制接线图和梯形图。,起动报警控制电路,例6,用按钮控制三台电动机，为了避免三台电动机同时起动，起动电流过大，要求每隔5秒起动一台，试设计PLC控制梯形图。,三台电
16、动机顺序起动控制,计数器(C),计数器用于对各种软元件接点的闭合次数进行计数。计数器可分为两大类：内部信号计数器和外部信号计数器(即高速计数器)。1.内部信号计数器 内部信号计数器用于对PLC中的内部软元件(如X、Y、M、S、T、C)的信号进行计数。可分为16位加计数器（共200点）和32位加减计数器（共35点）。,内部信号计数器,(1)16位加计数器,l6位加计数器的元件编号为C0C199。其中C0C99为通用型，C100C199为断电保持型。设定值为K1K32767。,16位加计数器的工作过程示意图,(2)32位加减计数器,32位加减计数器C200C234可以加计数，也可以减计数，其加减计
17、数方式由特殊辅助继电器M8200M8234设定。如表3-12所示。当特殊辅助继电器为1时，对应的计数器为减计数，反之为0时为加计数。,32位加/减计数器的加减方式控制用的特殊辅助继电器,(2)32位加减计数器,图3-37 32位加减计数器的工作过程示意图,2、典型计数器应用梯形图,(1)循环计数器(2)长延时定时器,图3-40长延时定时器,图3-39循环计数器,（3）365天定时器,图3-41 365天定时器,(4)单按钮控制电动机起动停止,图3-42单按钮控制电动机起动停止,例3-7,图3-43圆盘旋转控制,用PLC控制一个圆盘，圆盘的旋转由电动机控制。要求按下起动按钮后每转1圈后停止3秒，
18、转5圈后停止。,3、高速计数器,高速计数器采用中断工作方式，和扫描周期无关，可以对高频率的输入信号计数。高速计数器只对固定的输入继电器(X0X5)进行计数。高速计数器都具有停电保持功能，也可以利用参数设定变为非停电保持型。如果不作为高速计数器使用时也可作为32位数据寄存器使用。,表3-14 高速计数器,U：加计数输入，D：减计数输入，R：复位输入，S：起动输入，A：A相输入，B：B相输入。,高速计数器,表3-15 高速计数器对应的特殊辅助继电器,各种高速计数器的使用方法,(1)一相一计数输入高速计数器一相一计数输入高速计数器的编号为C235C245，共有11点。,图3-44 一相一计数输入高速
19、计数器,(2)一相二计数输入高速计数器,一相二计数输入高速计数器的编号为C246C250。,图3-45 一相二计数输入高速计数器,(3)AB相计数输入高速计数器,AB相高速计数器的编号为C251C255，共5点。AB相高速计数器的两个脉冲输入端子是同时工作的，其计数方向的控制方式由A、B两相脉冲间的相位决定。,图3-46 AB相计数输入高速计数器,(4)高速计数器的使用频率,C235、C236、C246和C251四个高速计数器为硬件计数器。单相输入的C235、C236、C246最高频率为60KHZ，双相输入的C235最高频率为30KHZ。如果硬件计数器采用高速计数器专用比较指令FNC53（DH
20、SCS）、FNC54（DHSCR）、FNC55（DHSZ）就变成了软件计数器。其它高速计数器为软件计数器，C237C245、C247C250(单相)/FNC56(SPD)最高频率为10KHZ，C252C255(双相)最高频率为5KHZ。在程序中采用高速计数器专用比较指令FNC53（DHSCS）、FNC54（DHSCR）时：单相计数器：最高频率为10KHZ，双相计数器：C251最高频率为5KHZ，C252C255最高频率为4KHZ。采用FNC55（DHSZ）时：单相计数器：最高频率为5.5KHZ，双相计数器：最高频率为4KHZ。多个高速计数器同时使用，或高速计数器和FNC56（SPD）、FNC5
21、7（PLSY）、FNC59（PLSR）同时使用时，其频率数总计不得超过表3-16中的频率数总计。注意，作为硬件计数器的不算其内。例如在一个程序中同时使用了如表3-17所示的计数器和功能指令。,3.5.6 数据寄存器器(D),表3-18数据寄存器分类及元件号,非停电保持型，但可利用参数设定变为停电保持型。停电保持型，但可利用参数设定变为非停电保持型。不能利用参数设定变为非停电保持型。,数据寄存器,图3-47 数据寄存器的数据表示方法,数据寄存器都是16位的，最高位为正负符号位，可存放16位二进制数。也可将2个数据寄存器组合，可存放32位二进制数，最高位是正负符号位。,数据寄存器,1、普通型数据寄
22、存器普通型数据寄存器元件号为D0D199，共200点。2、停电保持型的数据寄存器停电保持型的数据寄存器元件号为D100D511，共312点。3、停电保持专用型的数据寄存器停电保持专用型的数据寄存器元件号为D512D7999，共7488点。4、特殊型的数据寄存器特殊型的数据寄存器元件号为D8000D8255，共256点。5、变址寄存器V、Z数据寄存器变址寄存器元件号为V0V7、Z0Z7共16点。,特殊型的数据寄存器,特殊用途的数据寄存器有两种：一种是只能读取或利用其中数据的数据寄存器。如可以从D8005中读取PLC中锂电池的电压值。一种是用于写入特定的数据的数据寄存器。如图3-48中，利用传送指
23、令(MOV)向监视定时器时间的数据寄存器D8000中写入设定时间，并用监视定时器刷新指令WDT对其刷新。,图3-48 特殊数据寄存器的数据设定,变址寄存器V、Z,图3-49变址寄存器,变址寄存器和通用型数据寄存器一样，可以进行数值数据读与写，但主要用于操作数地址的修改。,3.5.7 指针(P、I),指针用于跳转、中断等程序的入口地址，与跳转、子程序、中断程序等指令一起应用。按用途可分为分支用指针P和中断用指针I两类，其中中断用指针I又可分为输入中断用、定时器中断用和计数器中断用三种。,表3-19 FX2N型PLC指针种类,1、分支用指针P,分支用指针P用于条件跳转，子程序调用指令,图3-50分
24、支用指针P的使用,2、中断用指针(I),中断用指针常与中断返回指令IRET、开中断指令EI、关中断指令DI一起使用。(1)输入中断用指针6个输入中断指针仅接收对应特定输入继电器X0X5的触发信号，才执行中断子程序，不受可编程控制器扫描周期的影响。由于输入采用中断处理速度快，在PLC控制中可以用于需要优先处理和短时脉冲处理的控制。例如I201表示当X2在闭合时(上升沿)产生中断，I300表示当X3在断开时(下降沿)产生中断。(2)定时器中断用指针定时器中断用指针用于需要指定中断时间执行中断子程序或需要不受PLC扫描周期影响的循环中断处理控制程序。例如I625表示每隔25ms就执行标号为1625后面的中断程序一次在中断返回指令IRET处返回。(3)计数器中断用指针计数器中断用指针根据可编程控制器内部的高速计数器的比较结果，执行中断子程序。用于优先控制利用高速计数器的计数结果。该指针的中断动作要与高速计数比较置位指令HSCS组合使用。,谢谢！,转到第四章,
