第1章 可编程控制器初步教学课件可编程控制器原理与应用.ppt

第1章 可编程控制器初步教学课件 高教版 可编程控制器原理与应用可编程控制器原理与应用可编程控制器原理与应用第第1章章 可编程控制器初步可编程控制器初步1.1 可编程控制器的起源与发展可编程控制器的起源与发展n一、背景一、背景 20世纪世纪60年代，美国汽车制造业竞争日趋激烈，年代，美国汽车制造业竞争日趋激烈，汽车产品更新换代的周期越来越短，而继电器控制的汽车产品更新换代的周期越来越短，而继电器控制的汽车自动生产流水线汽车自动生产流水线设备体积大，触点使用寿命低，设备体积大，触点使用寿命低，可靠性差，故障率高，维修和维护不便可靠性差，故障率高，维修和维护不便；同时这种控；同时这种控制系统制系统智能化程度很低智能化程度很低，当产品更新，生产工艺和流，当产品更新，生产工艺和流程变化时，整个系统都需要重新设计和安装，从而严程变化时，整个系统都需要重新设计和安装，从而严重影响了企业生产效率，延长了汽车产品的更新周期。重影响了企业生产效率，延长了汽车产品的更新周期。因此人们迫切需要一种因此人们迫切需要一种通用性强、灵活方便的新型控通用性强、灵活方便的新型控制系统制系统来替代原来的继电器控制系统。来替代原来的继电器控制系统。二、二、10项指标项指标n1编程方便，可现场修改程序。编程方便，可现场修改程序。n2维修方便，采用插件式结构。维修方便，采用插件式结构。n3可靠性高于继电器控制系统。可靠性高于继电器控制系统。n4体积小于继电器控制柜。体积小于继电器控制柜。n5数据可直接送入管理计算机。数据可直接送入管理计算机。n6成本可与继电器控制系统竞争。成本可与继电器控制系统竞争。n7输入可为市电。输入可为市电。n8输出可为市电，输出电流要求在输出可为市电，输出电流要求在2安培以上，可直接驱动电磁阀、安培以上，可直接驱动电磁阀、接触器等。接触器等。n9系统扩展时，原系统变更最小。系统扩展时，原系统变更最小。n10用户存储器容量大于用户存储器容量大于4K。n美国数字电子公司（美国数字电子公司（DEC）-1969年研制出世界上年研制出世界上第一台可编程控制器第一台可编程控制器n我国于我国于1974年开始研制，并于年开始研制，并于1977年生产出了第一台年生产出了第一台有实用价值的可编程控制器有实用价值的可编程控制器。n由于当初它主要用于逻辑控制、顺序控制，故称为可编由于当初它主要用于逻辑控制、顺序控制，故称为可编程逻辑控制器（程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），），简称简称PLC 可可编编程程控控制制器器的的功功能能逻辑运算、定时、计数逻辑运算、定时、计数算术运算、数据处理和传输算术运算、数据处理和传输 通信联网通信联网 故障自诊断故障自诊断 PLC、CAD/CAM、机器人、机器人将会成为工业自动化的三大支柱将会成为工业自动化的三大支柱1.可编程控制器构成及工作原理可编程控制器构成及工作原理一、可编程控制器构成一、可编程控制器构成PLC基本组成基本组成（）（）CPU：中央处理器，中央处理器，PLC的核心的核心 组组成成控制器控制器运算器运算器作用作用:运行用户程序，监控运行用户程序，监控I/OI/O接口状态，接口状态，作出逻辑判断和进行数据处理作出逻辑判断和进行数据处理 （2）存储器存储器：用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息 只读存储器（只读存储器（ROMROM）：）：主要用来存放系主要用来存放系统统程序程序 只能只能读读出不能写入出不能写入 随机存取存随机存取存储储器（器（RAMRAM）：主要用来存放用主要用来存放用户户程序、各种程序、各种暂暂存存 数据和运算中间结果等。数据和运算中间结果等。可以随机可以随机对对其其进进行行读读出和写入出和写入 3.输入输入/输出（输出（I I/O O）接口：）接口：(1)(1)输入接口：用于连接输入设备输入接口：用于连接输入设备一般采用光电耦合电路一般采用光电耦合电路 PLCPLC通过输入接口接收各种控制信号，改变通过输入接口接收各种控制信号，改变输入元件的状态，并参与用户程序的运算输入元件的状态，并参与用户程序的运算(2)(2)输出接口：用于连接输出设备输出接口：用于连接输出设备继电器输出型继电器输出型晶体管输出型晶体管输出型晶闸管输出型晶闸管输出型 4.电源电源nPLCPLC内部电路采用直流开关稳压电源内部电路采用直流开关稳压电源n输入传感器采用输入传感器采用24V24V直流电源直流电源n输入输入/输出回路的电源一般相互独立，避免干扰输出回路的电源一般相互独立，避免干扰5.扩展接口：扩展接口：用于系统扩展用于系统扩展 二、可编程控制器的工作原理二、可编程控制器的工作原理（一）（一）PLCPLC的工作方式：循环扫描的工作方式：循环扫描的方式的方式 （二）（二）PLC的工作过程的工作过程1.1.输输入入采采样样阶阶段段:PLCPLC顺顺序序扫扫描描各各输输入入端端，并并将将各各输输入入状状态态存存入入相相应应的的输输入入映映像像寄寄存存器器中中，输输入入映映像像寄寄存存器器被被刷刷新新，此此状状态态将将被被保保持到本扫描周期结束。持到本扫描周期结束。2.2.程序执行阶段程序执行阶段:PLCPLC从第从第0 0步开始从左到右、自上而下顺序扫描步开始从左到右、自上而下顺序扫描执行用户程序，并将当前输入映像寄存器和输出映像寄存器的相执行用户程序，并将当前输入映像寄存器和输出映像寄存器的相关内容读入，参与程序的运算、处理；最后将结果存入输出映像关内容读入，参与程序的运算、处理；最后将结果存入输出映像寄存器。寄存器。3.3.输输出出刷刷新新阶阶段段:PLCPLC将将输输出出映映像像寄寄存存器器中中的的内内容容转转存存到到输输出出锁锁存存器器，刷刷新新输输出出锁锁存存器器的的内内容容，从从而而改改变变输输出出端端子子的的状状态态，驱驱动动负负载实现控制。载实现控制。（三）（三）PLC 的扫描周期的扫描周期PLC每扫描一次称为一个扫描周期，主要分成三个阶段每扫描一次称为一个扫描周期，主要分成三个阶段 1.3 1.3 三菱三菱FX3UFX3U系列可编程控制器系列可编程控制器FX2FX2系系列列的的机机型型主主要要有有FX2FX216M16M、FX2FX224M24M、FX2-32MFX2-32M、FX2FX248M48M、FX2FX264M64M、FX2FX280M80M等几种。等几种。其型号的含义如图所示。其型号的含义如图所示。一、型号含义一、型号含义二、三菱二、三菱FX3U-32MRFX3U-32MR型型PLCPLC的面板的面板介绍介绍1输入端子输入端子：用于连接输入元件用于连接输入元件三菱三菱FX3U-48MRFX3U-48MR型型PLC输入继电器（输入继电器（X）以）以8进制编码，进制编码，编号为编号为X000X007、X X010X017、X020X027共共24点。点。输输入入回回路路连连接接 2输出端子输出端子：用于驱动负载（用于驱动负载（接触器、电磁阀和接触器、电磁阀和指示灯等指示灯等）实现控制。）实现控制。三三菱菱FX3U-48MRFX3U-48MR型型PLCPLC输输出出继继电电器器（Y Y）以以8 8进进制制编编码码，编编号号为为Y000Y000Y007Y007、Y010Y010Y017、Y020Y020Y027Y027共共2424点点，前前1616点点每每4 4点点共共用用一一个个公公共共端端（COMCOM），后后8 8点点用用一一个个一一个个公共端（公共端（COMCOM），以适应不同负载。），以适应不同负载。输输出出回回路路的的连连接接n三菱三菱FXFX系列系列PLCPLC的通讯接口主要有的通讯接口主要有RS-232CRS-232C、RS-422RS-422和和RS-RS-485485等。等。nFX3UFX3U系列系列PLCPLC与计算机的通讯可用与计算机的通讯可用SC-09-FXSC-09-FX电缆和电缆和USB-USB-SC09SC09电。电。3.3.通讯接口通讯接口：4.4.GX-Developer:三三菱菱FXFX系系列列PLCPLC的的专专用用编程软件，其初始界面如图所示。编程软件，其初始界面如图所示。（1 1）创建新工程）创建新工程 1 1）点击主菜单）点击主菜单“工程工程”“”“创建新工程创建新工程”。2 2）选择）选择PLCPLC类型为类型为“FX3U“FX3U（C C）”3 3）新工程创建完毕。）新工程创建完毕。（1 1）串口设置传输设置）串口设置传输设置 1 1）选择主菜单中）选择主菜单中“在线在线”“”“传输设置传输设置”2）选择串行图标。）选择串行图标。3 3）选择通讯串口类型（）选择通讯串口类型（RS232RS232或或USBUSB）、）、COMCOM口号口号和传输速度和传输速度 1.4 1.4 一个简单的开关量控制应用实例一个简单的开关量控制应用实例 一、一、电动机单向运转继电器控制电路电动机单向运转继电器控制电路主要元器件的功能表主要元器件的功能表代代号号名名称称作作 用用KMKM交流接触器交流接触器正转控制正转控制SB1SB1停止按钮停止按钮停止控制停止控制SB2SB2启动按钮启动按钮正转启动控制正转启动控制FRFR热继电器热继电器过载保护过载保护FU1FU1主熔断器主熔断器主回路短路保护主回路短路保护FU2FU2控制熔断器控制熔断器控制回路短路保护控制回路短路保护二、二、输输入入/输输出分配出分配 输入输入/输出分配表输出分配表 输入输入输出输出元件元件作用作用输入点输入点输出点输出点元件元件作用作用SB1SB1停止停止X0X0Y0Y0KMKM控制电机运转控制电机运转SB2SB2启动启动X1X1FRFR过载保护过载保护X2X22输入输入/输出接线图输出接线图 3.3.程序设计程序设计 1 设计方法设计方法（1）翻译法）翻译法:将继电器电路的控制逻辑图直接转化为将继电器电路的控制逻辑图直接转化为PLC梯形图的程序设计方法。梯形图的程序设计方法。（2 2）解析法）解析法:是将输入信号、输出信号的逻辑关系用逻是将输入信号、输出信号的逻辑关系用逻辑表达式表示，并用逻辑代数简化程序的设计方法。辑表达式表示，并用逻辑代数简化程序的设计方法。2.2.梯形图程序设计基本原则梯形图程序设计基本原则（1 1）梯形图程序起始于左母线，终止于右母线，应按自）梯形图程序起始于左母线，终止于右母线，应按自上而下、从左至右的方式编制。上而下、从左至右的方式编制。逻辑线圈应和右母线直接相连，中间不能有任何元件。逻辑线圈应和右母线直接相连，中间不能有任何元件。（2 2）几条支路并联时，串联触点多的支路尽量放在上方）几条支路并联时，串联触点多的支路尽量放在上方。（3）并联电路块串联时，并联支路多的电路块尽量靠近）并联电路块串联时，并联支路多的电路块尽量靠近左母线。左母线。（4 4）桥式电路应转换为连接关系更明确的电路。）桥式电路应转换为连接关系更明确的电路。（5 5）在梯形图中一般不宜出现双线圈。）在梯形图中一般不宜出现双线圈。本本 章章 结结 束束