簡介:三菱FX系列,高勤,可編程控制器原理及應(yīng)用,第1章,可編程控制器的基本概況本章要點(diǎn)1.可編程控制器的功能及應(yīng)用范圍。2.可編程控制器的基本組成及工作方式。3.可編程控制器開關(guān)量I/O單元的作用及連接方式。,11可編程控制器簡介,111可編程控制器的產(chǎn)生和定義1968年美國的汽車工業(yè)(通用汽車公司)首先提出了可編程控制器的概念,1969年美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出了世界上第一臺(tái)PLC,這時(shí)的可編程控制器只能用于執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能,所以稱為可編程序邏輯控制器(PROGRAMMABLELOGICALCONTROLLER),簡稱PLC。1987年2月,國際電工委員會(huì)(IEC)定義“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì),它采用可編程序的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過數(shù)字式和模擬式的輸入/輸出接口,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。,,可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備,易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體,并易于擴(kuò)充其功能。”可編程控制器在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能上都類似于通用計(jì)算機(jī),所不同的是PLC還具有很多通用計(jì)算機(jī)所不具備的功能和結(jié)構(gòu)1有一套功能完善且簡單的管理程序,能夠完成故障檢查、用戶程序輸入、修改、執(zhí)行與監(jiān)視等功能;2有各種適應(yīng)于各種工業(yè)控制系統(tǒng)的模塊;3采用以傳統(tǒng)電氣圖為基礎(chǔ)的梯形圖語言編程,方法簡單且易于學(xué)習(xí)和掌握。4易于和自動(dòng)控制系統(tǒng)相連接,可以方便靈活地構(gòu)成不同要求、不同規(guī)模的控制系統(tǒng);,,5環(huán)境適應(yīng)性和抗干擾能力極強(qiáng)。目前可編程控制器已成為工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要支柱。112可編程控制器的功能及特點(diǎn)1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)抗干擾的措施屏蔽、濾波、隔離、故障診斷和自動(dòng)恢復(fù)等,平均無故障時(shí)間達(dá)到30萬小時(shí)以上。2.適應(yīng)性強(qiáng),應(yīng)用靈活系列化產(chǎn)品,品種齊全,多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu),組合和擴(kuò)展方便3.編程方便,易于使用4.具有各種接口、連接方便,適應(yīng)范圍廣5.功能完善有模擬和數(shù)字量I/O接口、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄和顯示等功能,可實(shí)現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和生產(chǎn)過程控制,113可編程控制器的應(yīng)用及發(fā)展,1.可編程控制器的應(yīng)用(1)順序控制和時(shí)序控制各種生產(chǎn)、裝配、包裝流水線的控制,化工工藝過程的控制,印刷機(jī)械,組合機(jī)床的控制,交通運(yùn)輸及電梯的控制等。(2)過程控制可對(duì)溫度、壓力、流量、物位、成分等各種模擬量進(jìn)行控制。通過其模擬量的輸入/輸出單元,可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的PID過程控制,還可以和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)組成集散控制系統(tǒng)。(3)數(shù)據(jù)處理。具有四則運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)比較等功能,可實(shí)現(xiàn)軟件濾波、線性化處理、標(biāo)度變換的功能。,,(4)聯(lián)網(wǎng)和顯示打印。通信聯(lián)網(wǎng)和顯示和打印功能。2.可編程控制器的發(fā)展(1)體積更小、速度更快微電子技術(shù)及電子電路裝配工藝的發(fā)展,使PLC的體積變得更小,以便于嵌入到任何小型的機(jī)器和設(shè)備中,同時(shí)PLC的執(zhí)行速度也越來越快,目前大型PLC的程序執(zhí)行速度可高達(dá)34NS,從而保證了控制作用的實(shí)時(shí)性,可使系統(tǒng)的控制作用及時(shí)、準(zhǔn)確。(2)大型化、多功能及高可靠性I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336,32位微處理器,多CPU并行工作,大容量存儲(chǔ)器,掃描速度高速化等。(3)與其他工業(yè)控制產(chǎn)品的結(jié)合。,114可編程控制器的分類及性能指標(biāo),1.可編程控制器的分類(1)根據(jù)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品類型、系列分類在中國市場上具代表性的產(chǎn)品有西門子的產(chǎn)品,美國的AB與GE公司的產(chǎn)品,日本的三菱、歐姆龍的產(chǎn)品。(2)根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量分類微型機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)在100點(diǎn)左右。小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)左右,用戶程序存儲(chǔ)器容量為2K字以下(1K=1024,存儲(chǔ)一個(gè)1或0的二進(jìn)制碼稱為一位,一個(gè)字為16位)。有的PLC用“步”來衡量,一步占用一個(gè)地址單元,它表示PLC能存放多少用戶程序。中型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在500~1000之間,用戶程序存儲(chǔ)器容量一般為2~8K字。大型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在1000點(diǎn)以上。用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)8K字以上。,,(3)按照結(jié)構(gòu)形狀分為整體式和模塊式兩種。①整體式(箱體式)結(jié)構(gòu)是將PLC的電源、中央處理器、輸入/輸出部件裝在一個(gè)箱體內(nèi),通常稱為基本單元。整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格低,但主機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)固定,使用不靈活。小型PLC常使用這種結(jié)構(gòu)。②模塊式(積木式)結(jié)構(gòu)是將PLC的各個(gè)部分以模塊的形式分開,如電源模塊(選項(xiàng))、CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊,把這些模塊插入機(jī)架底板上,組裝在一個(gè)機(jī)架內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)配置靈活,裝配方便,便于擴(kuò)展,一般中型和大型PLC常采用這種結(jié)構(gòu)。例如三菱公司的A系列PLC,模塊式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,且造價(jià)高。,,(4)按照PLC功能的強(qiáng)弱分為低檔機(jī)、中檔機(jī)、高檔機(jī)三種。低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等基本功能。有的還增設(shè)了模擬量的處理、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能,可以實(shí)現(xiàn)邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等控制。中檔PLC除了具有低檔機(jī)的功能外,還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、通信聯(lián)網(wǎng)等功能,可完成既有開關(guān)量又有模擬量的控制任務(wù)。高檔PLC除具有中檔機(jī)的功能外,增設(shè)帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算等功能,使其運(yùn)算能力提高。高檔機(jī)還具有模擬調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信、監(jiān)視、記錄和打印等功能,使PLC的功能更多更強(qiáng),能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和大規(guī)模過程控制,構(gòu)成集散控制系統(tǒng)。,,2.可編程控制器的主要性能指標(biāo)(1)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)PLC的外部輸入、輸出端子數(shù)。有開關(guān)量和模擬量兩種,開關(guān)量用最大的I/O點(diǎn)數(shù)表示,模擬量用最大的I/O通道數(shù)表示。(2)PLC內(nèi)部繼電器的種類和點(diǎn)數(shù)即PLC內(nèi)部的輔助繼電器、特殊的輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和步狀態(tài)繼電器等。(3)用戶程序存儲(chǔ)量通常用K字(KW)、K字節(jié)(KB)、K位來表示。(4)掃描時(shí)間,,掃描時(shí)間是指PLC執(zhí)行一次解讀用戶邏輯程序所需的時(shí)間,可用每執(zhí)行1000條指令所需時(shí)間來估算,通常為10MS左右,小型機(jī)可能大于20MS。也有用MS/K為單位表示的,例如20MS/K字表示掃描1K字的用戶程序需要的時(shí)間為20MS。(5)編程語言及指令功能PLC常用的語言有梯形圖語言、助記符語言、流程圖語言及某些高級(jí)語言等。PLC的指令可分為基本指令和擴(kuò)展指令,基本指令是各種類型的PLC都有的,其主要是邏輯指令,而不同廠家的不同型號(hào)的PLC其指令擴(kuò)展的深度是不同的。,,(6)工作環(huán)境一般PLC的工作溫度為0~55℃,最高為60℃,儲(chǔ)藏溫度為-20℃~+85℃,相對(duì)濕度為5~95,空氣條件是周圍不能混有可燃性、易爆性和腐蝕性氣體。(7)可擴(kuò)展性小型PLC的基本單元(主機(jī))多為開關(guān)量的I/O接口,各個(gè)生產(chǎn)廠家在PLC基本單元的基礎(chǔ)上,發(fā)展了各種智能擴(kuò)展模塊,如模擬量處理、高速處理、溫度控制、通信等。智能擴(kuò)展模塊的多少可以用于反映PLC產(chǎn)品功能的指標(biāo)。,12可編程控制器的構(gòu)成及工作原理,121可編程控制器的基本組成可編程控制器主要由中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器(RAM、ROM)、輸入/輸出單元(I/O)、電源和編程器等組成,如圖11所示。,,1.中央處理單元(CPU)有通用微處理器(如INTER公司的8080、8086、80386到PENTIUM系列芯片等)、單片機(jī)(如INTER公司的8051、8096系列等)、雙極位片式微處理器(如AM2900系列)及自行設(shè)計(jì)的專用CPU芯片。PLC的檔次越高,CPU的位數(shù)越多,處理的信息量越大,運(yùn)算的速度就越快,指令功能也越強(qiáng)。2.存儲(chǔ)器有系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存放PLC內(nèi)部系統(tǒng)的管理程序;用戶存儲(chǔ)器存放用戶編制的控制程序。PLC采用COMSRAM存儲(chǔ)器或采用EPOM及EEPROM存儲(chǔ)器。,,用戶程序存儲(chǔ)器的容量一般以字為單位,F(xiàn)X系列PLC的用戶程序存儲(chǔ)器以步為單位(每步占2個(gè)字)。小型PLC的用戶程序存儲(chǔ)器的容量一般是固定的,大中型PLC的用戶存儲(chǔ)器的容量可以由用戶選擇。3.輸入/輸出單元(I/O接口電路)I/O單元是PLC與工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號(hào)連接的接口部件。輸入單元還具有信號(hào)的電隔離、濾波等作用。I/O單元就可以將各種開關(guān)、按鈕以及傳感器等直接接到PLC的輸入端,也可以將各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電磁閥、繼電器、接觸器、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速器等)直接接到PLC的輸出端,它們可以是用直流、交流,或高電壓、低電壓開關(guān)量信號(hào)驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu),也可以是用模擬量驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。,,4.電源單元PLC的供電電源一般為市電,也有用24V供電的。PLC對(duì)電源的穩(wěn)定度要求不高,電源在電壓額定值-15~10的范圍內(nèi)波動(dòng)。小型的PLC電源和CPU單元是一體的,中大型的PLC都有專門的電源單元。有些PLC的電源部分還有24V/DC輸出,用于對(duì)外部傳感器供電,但電流是毫安級(jí)。5.編程器編程器用于將用戶程序送入PLC的存儲(chǔ)器,是PLC最重要的外部設(shè)備。編程器可用于編程,也可用來進(jìn)行程序的修改和檢查,還可對(duì)PLC工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。小型機(jī)一般使用簡易的手持編程器,大中型PLC采用帶有顯示屏的編程器及在通用計(jì)算機(jī)上采用專用軟件編程。,122可編程控制器的編程語言,1.可編程控制器的編程方式(1)在線(聯(lián)機(jī))方式。將編程器與PLC的專用插座直接相連,或和專用的接口相連,可將用戶程序直接寫入到PLC的用戶存儲(chǔ)器中。也可將程序先存在編程器的存儲(chǔ)器中,然后再轉(zhuǎn)入PLC的用戶存儲(chǔ)器中。這種編程方式有利于程序的調(diào)試和修改,并可以監(jiān)視PLC內(nèi)部器件的工作狀態(tài)。(2)離線(脫機(jī))編程方式。將程序?qū)懭氲骄幊唐鞯拇鎯?chǔ)器中,聯(lián)機(jī)后再將程序送到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。離線編程不影響PLC的工作。,,2.可編程控制器的常用編程語言(1)梯形圖語言。梯形圖語言形象直觀,邏輯關(guān)系明顯、實(shí)用,電氣技術(shù)人員容易接受,梯形圖語言如圖12所示。梯形圖中的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等都不是物理器件,這些器件實(shí)際上是PLC存儲(chǔ)器中的某個(gè)單元,也稱“位”,所以這些非物理繼電器被稱為軟件繼電器。當(dāng)存儲(chǔ)器中的某位為1時(shí),表示相應(yīng)的繼電器線圈得電或者是相應(yīng)的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合、動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。PLC的梯形圖是形象化的編程語言,梯形圖左右兩端的母線是不接任何電源的。梯形圖中沒有任何物理電流,但分析程序時(shí),假設(shè)有一個(gè)概念電流,或假想電流。,,假設(shè)左母線是電源的正極,右母線是電源的負(fù)極,概念電流從左向右流動(dòng)。梯形圖邏輯執(zhí)行的順序是從左到右,從上到下。概念電流是執(zhí)行程序時(shí)滿足輸出執(zhí)行條件的形象理解。,PLC的梯形圖可以由多個(gè)梯級(jí)組成,每個(gè)梯級(jí)有一個(gè)或多個(gè)支路,有一個(gè)輸出元件(運(yùn)算結(jié)果)構(gòu)成,最右邊的元件必須是輸出元件。一個(gè)梯形圖梯級(jí)的多少,取決于控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度,但一個(gè)完整的梯形圖至少應(yīng)有兩個(gè)梯級(jí)(含END語句)。,圖12,,(2)指令語句表編程語言和計(jì)算機(jī)匯編語言類似的助記符語言形式,由一系列操作指令組成的語句表將控制流程描述出來,并通過編程器送到PLC中。指令語句表是由若干條語句組成的程序,語句是程序的最小獨(dú)立單元,每個(gè)操作功能由一條或幾條語句來執(zhí)行。每一條語句由操作碼、操作數(shù)兩部分組成。操作碼用助記符表示,如LD、OR、LDI等,用于指令的操作功能,如邏輯與、邏輯或、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位等。操作數(shù)一般由標(biāo)識(shí)符和參數(shù)組成,標(biāo)識(shí)符表示操作數(shù)的類別,如輸入繼電器、輸出繼電器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等;參數(shù)表明操作數(shù)的地址或一個(gè)預(yù)先的設(shè)定值。,圖13,(3)順序功能圖編程功能圖是一種圖形說明語言,它用于表示順序控制的功能,目前國際電工協(xié)會(huì)(IEC)正在實(shí)施發(fā)展這種新式的編程標(biāo)準(zhǔn)。圖13為順序功能圖的編程示例。采用功能圖對(duì)順序控制系統(tǒng)編程非常方便,且直觀。,,,在功能圖中用戶可以根據(jù)順序控制步驟執(zhí)行條件的變化,分析程序的執(zhí)行過程,可清楚地看到在程序執(zhí)行過程中每一步的狀態(tài),便于程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試。,,(4)邏輯圖編程語言。類似于數(shù)字邏輯門電路的編程語言。如圖14所示,圖的左側(cè)I表示邏輯運(yùn)算的輸入信號(hào),右側(cè)Q為輸出變量,信號(hào)從左端向右端流動(dòng)。圖14表示一個(gè)“或、與、非”操作的邏輯圖編程示例。,,123可編程控制器的工作原理,1.循環(huán)掃描工作方式PLC在通電后,要執(zhí)行用戶程序及完成一些輔助的工作,PLC是分時(shí)操作工作的,采用循環(huán)掃描工作方式,如圖15所示。輔助工作有初始化和通信服務(wù)。初始化工作包括硬件初始化、I/O模塊配置檢查、停電保持范圍設(shè)定及其他初始化。在開機(jī)時(shí),CPU首先使輸入暫存器清零,更新編程器的顯示內(nèi)容,更新時(shí)鐘和特殊輔助繼電器內(nèi)容等。在通信服務(wù)階段,PLC要完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送任務(wù)、響應(yīng)編程器的輸入命令、更新顯示內(nèi)容等。,,,2.PLC執(zhí)行用戶程序的工作過程(1)第一階段自診斷階段。(2)第二階段輸入信號(hào)處理階段。CPU對(duì)輸入端進(jìn)行掃描,將輸入端子的信號(hào)送到輸入暫存器存放。(3)第三階段程序處理階段。(4)第四階段輸出處理階段。CPU將輸出信號(hào)通過輸出鎖存電路驅(qū)動(dòng)PLC的外部負(fù)載,之后CPU又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)的掃描周期。圖15,,3.PLC循環(huán)掃描工作的特點(diǎn)(1)定時(shí)集中采樣。PLC對(duì)輸入端子的掃描只是在輸入處理階段進(jìn)行。這種定時(shí)集中采樣的工作方式保證了CPU執(zhí)行程序時(shí)和輸入端子隔離斷開,輸入端的變化不會(huì)影響CPU的工作,即切斷了由輸入端引入干擾的通路。(2)集中輸出集中輸出的工作方式使PLC在執(zhí)行程序時(shí),輸出鎖存器一直與輸出端子處于隔離斷開狀態(tài),也切斷了由輸出端引入干擾的通道。由于具有定時(shí)集中采樣和集中輸出的循環(huán)掃描工作特點(diǎn),使PLC在處理程序階段,其內(nèi)部電路始終和輸入/輸出端保持隔離(斷開狀態(tài)),從而使PLC具有較高抗干擾能力及可靠性。,,4.可編程控制器執(zhí)行用戶程序的過程如圖16所示,當(dāng)PLC處于RUN狀態(tài)時(shí),在初始化之后,CPU對(duì)輸入端進(jìn)行掃描,將輸入數(shù)據(jù)存入輸入暫存器,程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000,CPU取出第一條指令“LDX0”,譯為機(jī)器碼并執(zhí)行該指令的操作功能(將輸入暫存器中X0單元的內(nèi)容存入結(jié)果寄存器)。完成后,程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1,CPU再執(zhí)行第二條指令將結(jié)果寄存器的內(nèi)容和輸入暫存器X1單元的內(nèi)容相“與”后,存入結(jié)果寄存器。當(dāng)CPU完成后,程序計(jì)數(shù)器又自動(dòng)加1,再將“OUTY0”指令存入指令寄存器,CPU執(zhí)行將結(jié)果寄存器的內(nèi)容送到輸出暫存器Y0單元,。,,CPU一直執(zhí)行到程序的最后一條語句,才將輸出暫存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器,對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新,然后程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)變?yōu)?000,又開始新一次自動(dòng)執(zhí)行程序的過程。需要強(qiáng)調(diào)的是,PLC在執(zhí)行用戶程序時(shí),所取的輸入數(shù)據(jù)是在掃描周期的輸入信號(hào)處理階段存入輸入暫存器中的數(shù)據(jù),并不是直接從現(xiàn)場傳感器獲得的信號(hào),所以PLC在執(zhí)行用戶程序的過程中,輸入端的變化對(duì)程序的執(zhí)行不起作用。對(duì)于PLC的輸出,在用戶程序中如果對(duì)其多次賦值,則最后一次為有效。,圖16,,13可編程控制器的開關(guān)量I/O單元,131開關(guān)量的輸入/輸出單元輸入電壓允許范圍是12~24V,分為8點(diǎn)和16點(diǎn)兩種,16點(diǎn)只允許使用24V電壓。如圖17所示。D1用于防止誤將反極性輸入信號(hào)接入,R2為15K,R1為150Ω,R2和R1電阻構(gòu)成分壓電路。圖A所示的開關(guān)量輸入接口電路采用戶電源,,,,圖B)所示的輸入接口電路采用PLC內(nèi)部電源。,,,,2交/直流開關(guān)信號(hào)輸入單元作為直流開關(guān)輸入接口電路,可接入80~150VDC的電壓。若為交流開關(guān)信號(hào)輸入接口電路,可接入97~132VAC、50~60HZ的電壓。電路中R1和R2為分壓電路,電容C為抗干擾電容,R3為限流電阻,光電隔離器起到隔離及耦合的雙重作用。,,3開關(guān)量的輸出單元(1)繼電器輸出單元(如圖19所示)繼電器接點(diǎn)的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于PLC程序中輸出繼電器的狀態(tài)。該接口電路在使用時(shí)必須要外加電源。繼電器輸出接口電路具有適用于交、直流負(fù)載且?guī)ж?fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是動(dòng)作及響應(yīng)速度相對(duì)較慢。,,(2)晶體管輸出單元(如圖110所示)圖中晶體管T為開關(guān)器件,通過控制晶體管T的導(dǎo)通和截止控制負(fù)載電源。D為晶體管的極間保護(hù)二極管。晶體管輸出單元具有動(dòng)作頻率高,響應(yīng)速度快的特點(diǎn),其缺點(diǎn)是只能接直流負(fù)載且?guī)ж?fù)載能力較差。,,(3)晶閘管輸出單元圖111控制雙向晶閘管將用戶交流電源接入負(fù)載。圖中R3、C為高頻濾波電路。浪涌電流吸收器起到限幅作用,可以減小噪聲干擾的影響。晶閘管輸出單元適用交流負(fù)載,具有響應(yīng)速度快且?guī)ж?fù)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。,132開關(guān)量輸入/輸出單元的接線方式,1.輸入接線方式(圖112)分為匯點(diǎn)式接線和分隔式輸入接線兩種基本形式。匯點(diǎn)式輸入接線是指輸入回路有一個(gè)公共端(匯集端)COM,它可以是全部輸入點(diǎn)為一組,并共用一個(gè)公共端和一個(gè)電源,如圖112(A)所示的直流輸入單元,其直流電源由PLC內(nèi)部提供。匯點(diǎn)式輸入接線方式也可以采用將全部輸入點(diǎn)分為N組,每組有一個(gè)公共端和一個(gè)單獨(dú)的電源,如圖112(B)所示。匯點(diǎn)式輸入接線方式可以用于直流也可以用于交流輸入單元,交流輸入單元的電源由用戶提供。分隔式輸入接線方式是將每個(gè)輸入點(diǎn)單獨(dú)用各自的電源接入輸入單元,在輸入端沒有公共的匯點(diǎn),每個(gè)輸入器件是隔離的。,圖112D),2.輸出接線方式輸出接線方式分為匯點(diǎn)式和分隔式兩種基本形式。,,3.開關(guān)量輸入單元的接線方式說明(圖113)PLC的輸入器件的功率消耗都很小,一般可以采用PLC內(nèi)部電源為其供電,也可以由外部設(shè)備供電。PLC開關(guān)量輸入端的接線說明(1)圖中表示空端子,勿接線。(2)PLC輸入端的X0~X3采用匯點(diǎn)式接線方式。(3)X0和X1接入傳感器信號(hào),其中XO端的傳感器采用PLC內(nèi)部的24VDC提供工作電源,X1端的傳感器采用外部電源為其供電。(4)COM端一般為機(jī)內(nèi)電源的負(fù)極。當(dāng)輸入端接入的器件不是無源觸點(diǎn),而是某些傳感器輸出的電信號(hào)時(shí),要注意傳感器信號(hào)的極性,選擇正確的電流方向接入電路。,,,圖113,,,,(5)對(duì)于在控制中不可能同時(shí)工作的開關(guān)信號(hào),可以用一個(gè)輸入端口接入,如圖(A)中位置開關(guān)SQ的連接方法,這樣可以節(jié)約PLC的輸入端口。(6)PLC輸入端標(biāo)記為L和N的端子,用于連接工頻電源100~240VAC,是PLC的外接供電電源端。4開關(guān)量輸出端口(繼電器輸出)的接線方式說明FX系列PLC(繼電器輸出型)輸出端負(fù)載的連接示意圖如圖113所示。(1)圖中表示空端子,勿接線。(2)由于PLC輸出電路中未接熔斷器,因此每四點(diǎn)應(yīng)使用一個(gè)5~15A的熔斷器FU,用于防止因短路等原因造成損壞PLC。(3)在直流感性負(fù)載的兩端并聯(lián)一個(gè)二極管D,用以延長觸點(diǎn)的使用壽命,也可以并接RC放電支路。,,(4)電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)的接觸器KM1、KM2,在程序中采用軟件互鎖的同時(shí),在外部也應(yīng)采取硬件互鎖措施。(5)外部開關(guān)SB0用于實(shí)現(xiàn)緊急停車。(6)在交流感性負(fù)載兩端并聯(lián)浪涌吸收器,可降低噪音。(7)輸出端連接LED發(fā)光二極管時(shí),要根據(jù)外接電源電壓的大小接入合適的限流電阻R。(8)負(fù)載有兩種連接方法,圖B中的Y1負(fù)載單獨(dú)和COM1端連接稱為分隔式連接方法。若需要采用不同的電源,則要采用分隔式的接線方式,如圖A中的Y6和7。若幾個(gè)負(fù)載可以同時(shí)供電,則可采用匯點(diǎn)式連接的方法,如圖B中的Y4、Y5、Y6、Y7和Y10、Y11、Y14、Y16的連接形式。,第2章,FX系列PLC的基本指令及編程方法本章要點(diǎn)1.FX系列PLC的內(nèi)部系統(tǒng)配置。2.基本邏輯指令的操作功能及編程方法。,21FX系列PLC的內(nèi)部系統(tǒng)配置,PLC內(nèi)部有許多不同功能的器件,以實(shí)現(xiàn)PLC的控制功能,如輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等,這些器件是由電子電路和存儲(chǔ)器組成的,統(tǒng)稱為內(nèi)部系統(tǒng)配置,即開發(fā)商為PLC用戶提供的編程用軟繼電器,各種軟繼電器具有不同的功能,每個(gè)軟繼電器都有各自的編號(hào)。其繼電器的編號(hào)由PLC的機(jī)型決定,不同廠家、不同系列的PLC編號(hào)是不同的,編程時(shí)要查閱PLC的使用說明書。本節(jié)以FX2N系列為例介紹PLC的內(nèi)部系統(tǒng)配置。,211FX2N系列PLC的命名方式,FX2N為箱體式結(jié)構(gòu)。其體積小,結(jié)構(gòu)緊湊,安裝方便。為了實(shí)現(xiàn)I/O點(diǎn)數(shù)的靈活配置及功能的擴(kuò)展,F(xiàn)X2N系列PLC配有擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊。擴(kuò)展單元是用于增加I/O點(diǎn)數(shù)的裝置,其內(nèi)部有電源電路。擴(kuò)展模塊用于增加I/O點(diǎn)數(shù)及改變I/O比例,其內(nèi)部無電源電路,需要由PLC的基本單元或擴(kuò)展單元提供電源。因擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊內(nèi)部沒有CPU,故兩者必須和PLC基本單元一起使用。特殊功能模塊是一些專門用途的裝置,如模擬量的I/O單元、高速計(jì)數(shù)單元、位置控制單元、通信單元等。FX2N系列PLC由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能模塊等4種產(chǎn)品構(gòu)成。,,1.FX2N系列可編程序控制器基本單元的規(guī)格型號(hào)基本單元的型號(hào)說明FX2N○○M□□系列序號(hào)I/O總點(diǎn)數(shù)基本單元輸出形式其他區(qū)分基本單元的內(nèi)部系統(tǒng)配置如表21所示。2.FX2N系列可編程控制器擴(kuò)展單元的規(guī)格型號(hào)擴(kuò)展單元的型號(hào)說明FX2N○○E□□系列序號(hào)I/O總點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展設(shè)備輸出形式其他區(qū)分?jǐn)U展單元的內(nèi)部系統(tǒng)配置如表22所示。,,3.FX2N系列可編程控制器擴(kuò)展模塊的規(guī)格型號(hào)擴(kuò)展模塊的型號(hào)說明FX2N○○E□系列序號(hào)I/O總點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展設(shè)備輸出形式擴(kuò)展模塊的內(nèi)部系統(tǒng)配置如表23所示。4.FX2N系列PLC特殊功能模塊的規(guī)格型號(hào)特殊擴(kuò)展模塊型號(hào)如表24所示。5.型號(hào)名稱組成符號(hào)的含義(1)I/O總點(diǎn)數(shù)基本單元、擴(kuò)展單元的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)都相同。,(2)輸出形式①R繼電器輸出(交流、直流負(fù)載兩用);②S三端雙向晶閘管開關(guān)元件輸出。③T晶體管輸出(無干接點(diǎn),直流負(fù)載用)。(3)其他區(qū)分AC100/200V電源,DC24V輸入(內(nèi)部供電)。D直流電源,DC輸入。UA1/UL交流電源,AC輸入。(4)輸入/輸出形式①RDC輸入4點(diǎn)、繼電器輸出4點(diǎn)的組合;②X輸入專用(無輸出);③YR繼電器輸出專用(無輸入);④YS三端雙向晶閘管輸出專用(無輸入);⑤YT晶體管輸出專用(無輸入)。,,6.FX2N系列PLC的輔助設(shè)備(1)編程器。手持編程器、臺(tái)式編程器及計(jì)算機(jī)編程軟件。手持編程器可用于現(xiàn)場在線進(jìn)行系統(tǒng)程序監(jiān)控及故障檢測。臺(tái)式編程器程序編輯、管理功能極強(qiáng)。目前常用計(jì)算機(jī)編程軟件。(2)程序存儲(chǔ)卡。利用接口可將卡盒的內(nèi)容寫入PLC的內(nèi)部,也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外部EEPROM卡盒做備份。(3)寫入器。實(shí)現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送,即PLC中RAM區(qū)的程序通過寫入器固化到程序存儲(chǔ)卡中,或?qū)⒊绦虼鎯?chǔ)卡中的程序傳送到PLC的RAM區(qū)中。(4)文本顯示器。用于在執(zhí)行程序的過程中修改某個(gè)量的數(shù)值,也可直接設(shè)置輸入或輸出量。,212編程元件及使用說明,1.輸入/輸出(I/O)繼電器在PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器中有一個(gè)用來存儲(chǔ)輸入/輸出信號(hào)的存儲(chǔ)區(qū),稱為輸入暫存器和輸出暫存器,I/O暫存器有很多存儲(chǔ)單元(位),某個(gè)單元所存的內(nèi)容和PLCI/O端的狀態(tài)相對(duì)應(yīng),輸入暫存器用于反映控制現(xiàn)場的輸入信號(hào),稱為輸入繼電器。輸出暫存器用于反映PLC的輸出信號(hào),稱為輸出繼電器。存儲(chǔ)區(qū)中每個(gè)單元儲(chǔ)存的是動(dòng)合觸點(diǎn)的狀態(tài),對(duì)于動(dòng)斷觸點(diǎn)PLC是將其相應(yīng)位的狀態(tài)取反而獲得。I/O繼電器的觸點(diǎn)可在程序中多次引用,次數(shù)不受限制。,,輸入繼電器用X表示,其狀態(tài)由PLC外部的控制現(xiàn)場信號(hào)驅(qū)動(dòng)(由外部輸入器件接入的信號(hào)),不受PLC程序的控制。輸出繼電器用Y表示,是PLC向外部負(fù)載傳遞控制信號(hào)的器件,由PLC程序的控制;每一個(gè)輸出繼電器的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)在編程時(shí)都可以無限次數(shù)的使用;一個(gè)輸出繼電器對(duì)應(yīng)于輸出單元上外接的一個(gè)物理繼電器或其他執(zhí)行元件。I/O繼電器均采用八進(jìn)制的地址編號(hào)。FX2N系列PLC的I/O地址為X000~X007、X010~X017、X020~X027、X030~X037以及Y000~Y007、Y010~Y017、Y020~Y027。,,2.輔助繼電器MM輔助繼電器和繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器作用相似,用于邏輯運(yùn)算中的輔助運(yùn)算,僅供中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)使用。M只能通過輸出繼電器驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輔助繼電器包括通用輔助繼電器和保持輔助繼電器兩種。(1)通用輔助繼電器。編號(hào)為M0~M499。(2)保持輔助繼電器。編號(hào)為M500~M1023(524點(diǎn))。保持繼電器由后備鋰電池供電,電源斷電時(shí)能保持
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