模塊一認(rèn)識PLC

1、模塊一認(rèn)識PLC 主編任務(wù)一PLC基礎(chǔ)知識 主編三、PLC的結(jié)構(gòu)1. PLC的外部結(jié)構(gòu) PLC的外部結(jié)構(gòu)如圖1 1所示，它由輸入、輸出端子，電源接線端子，狀態(tài)指示燈，通訊接口等組成。圖1-1PLC的外部結(jié)構(gòu)a)F-40MR PLC外形b)F-64MR PLC外形三、PLC的結(jié)構(gòu)2. PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu) PLC型號品種繁多，但實質(zhì)上都是一臺用于工業(yè)控制的專用計算機，其組成與一般計算機相似，主要由CPU模塊、存儲器、輸入輸出（I/O）模塊、電源模塊及編程器組成。PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1 2所示。圖1-2PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)三、PLC的結(jié)構(gòu)(1)CPU模塊CPU即中央處理器，是PLC的控制中樞，由運算器、控

2、制器和寄存器等組成。(2)存儲器PLC中的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和工作狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)，就像倉庫用來存放各種器材一樣。(3)輸入/輸出模塊PLC的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程，PLC與生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O模塊來實現(xiàn)的。(4)電源模塊PLC的電源模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲器、輸入輸出模塊等所需的直流電源，是整個PLC的能源供給中心，其好壞直接影響到PLC的功能和可靠性。(5)編程器編程器可將用戶編寫的程序?qū)懙絇LC的用戶程序存儲區(qū)，它的主要任務(wù)是輸入、修改和調(diào)試程序，并可監(jiān)視程序的執(zhí)行過程。三、PLC的結(jié)構(gòu)圖1-3手持式編程器與計算機編程線纜a)手持式編程器b)計算機編程線纜

3、四、PLC的編程語言(1)梯形圖梯形圖是一種圖形編程語言，它沿用了繼電器的觸點、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號，并增加了一些特殊功能符號。(2)指令語句表(簡稱指令表)指令語句表就是用助記符來表達(dá)PLC的各種功能。圖1-4PLC的編程語言a)梯形圖b)指令語句表四、PLC的編程語言圖1-5順序功能圖四、PLC的編程語言(3)順序功能圖順序功能圖是采用工藝流程圖進(jìn)行編程，對于工廠中搞工藝設(shè)計的技術(shù)人來說，用這種方法編程，非常方便。(4)高級語言在一些大型PLC中，為完成一些較為復(fù)雜的控制，采用功能很強的微處理器和大容量存儲器，將邏輯控制、模擬控制、數(shù)值計算與通訊功能結(jié)合在一起，配備BASIC、Pa

4、scal、C等計算機語言，可像使用通用計算機那樣進(jìn)行結(jié)構(gòu)化編程，使PLC具有更強的功能。五、PLC控制的優(yōu)越性1.與繼電接觸器控制系統(tǒng)的比較1)傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)只能進(jìn)行開關(guān)量的控制，而PLC既可進(jìn)行開關(guān)量控制，又可進(jìn)行模擬量控制，還能與計算機聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)分級控制。2)傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)是用導(dǎo)線將繼電器、接觸器、按鈕等元器件連接起來實現(xiàn)一定的邏輯功能或“程序”，控制系統(tǒng)的程序就在接線之中。3)兩者觸點的數(shù)量不同。圖1-8接觸器控制與PLC控制電動機單向運行電路a)接觸器控制主電路b)接觸器控制控制電路c)PLC控制輸入輸出接線示意圖五、PLC控制的優(yōu)越性2.與工業(yè)微機控制系統(tǒng)的比

5、較 工業(yè)微機在要求快速、實時性強、模型復(fù)雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢。但是，使用工業(yè)微機的人員技術(shù)水平要求較高，一般應(yīng)具有一定的計算機專業(yè)知識。另外，工業(yè)微機在整機結(jié)構(gòu)上還不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，抗干擾能力及適應(yīng)性差，這是工業(yè)微機在工業(yè)現(xiàn)場控制中的致命弱點。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的電磁輻射干擾、機械振動、溫度及濕度的變化以及超標(biāo)的粉塵，都會使工業(yè)微機不能正常工作。任務(wù)二PLC的輸入/輸出單元與接線方式一、PLC的輸入/輸出(I/O)單元硬件結(jié)構(gòu)1. PLC輸入/輸出(I/O)端子 圖1 9所示是FX1N、FX2N系列PLC輸入/輸出（I/O）接線端子布局情況，圖中接線端子的輸出側(cè)均用粗線區(qū)分輸出與相應(yīng)的COM

6、。在圖1 9a中，輸出端子側(cè)左邊的24與COM是PLC對外輸出的24V直流（DC）電源（圖b中在輸入側(cè)），用于給相應(yīng)的傳感器（如接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力傳感器等）供電，此時COM與輸入端子COM是相通的或者可以連接起來。輸出端子側(cè)COM0與Y0，COM1與Y1，COM2與Y2、Y3，COM5與Y14Y17等構(gòu)成多組輸出，這樣安排輸出端的COM主要是考慮負(fù)載電源的種類較多，而輸入端電源的類型相對較少。如果輸出側(cè)電源種類較少，可以將相應(yīng)的COM連接起來使用。一、PLC的輸入/輸出(I/O)單元硬件結(jié)構(gòu)圖1-9FX系列PLC接線端子圖a)F-40MR PLC面板與接線端子圖b)F-48MR PLC接

7、線端子圖一、PLC的輸入/輸出(I/O)單元硬件結(jié)構(gòu)2.輸入/輸出單元 PLC的輸入/輸出單元又稱PLC的輸入/輸出接口電路。PLC在程序的執(zhí)行過程中需調(diào)用的外部各種控制信號，如各種開關(guān)量（狀態(tài)量）、數(shù)字量或模擬量等都是通過輸入接口電路進(jìn)入PLC，而程序執(zhí)行結(jié)果又通過輸出接口電路控制外圍設(shè)備。輸入/輸出接口電路一般都通過光電隔離和濾波把PLC和外部電路隔開，以提高PLC的抗干擾能力。一、PLC的輸入/輸出(I/O)單元硬件結(jié)構(gòu)(1)輸入接口電路(輸入單元)通常輸入接口電路按使用電源不同有三種類型，即直流輸入(DC l2V或24V)、交流輸入(AC 100120V或200240V)和交直流輸入(

8、交直流12V或24V)。圖1-10直流24V輸入接口電路原理圖一、PLC的輸入/輸出(I/O)單元硬件結(jié)構(gòu)(2)輸出接口電路(輸出單元)PLC通過輸出接口電路向現(xiàn)場控制對象輸出控制信號。圖1-11PLC輸出接口電路的形式a)繼電器輸出型b)晶體管輸出型c)晶閘管輸出型一、PLC的輸入/輸出(I/O)單元硬件結(jié)構(gòu)圖1-12PLC的輸入接線方式a)匯點式輸入接線方式1b)匯點式輸入接線方式2c)分隔式輸入接線方式3.輸入/輸出單元接線方式(1)輸入接線方式PLC的輸入單元與用戶設(shè)備接線的方式可分為匯點式輸入接線和分隔式輸入接線兩種基本形式，如圖1-12a、b、c所示。一、PLC的輸入/輸出(I/O

9、)單元硬件結(jié)構(gòu)(2)輸出接線方式輸出單元與外部用戶輸出設(shè)備的接線分為匯點式輸出和分隔式輸出兩種基本形式。圖1-13PLC輸出接線圖一、PLC的輸入/輸出(I/O)單元硬件結(jié)構(gòu)1)由于PLC輸出接口電路未接熔斷器，因此，每45個接點應(yīng)加接一個515A的熔斷器，以防止負(fù)載短路等原因造成PLC損壞。2)在直流感性負(fù)載的兩端并聯(lián)一個浪涌吸收二極管VD，會大大延長觸點的使用壽命。3)正反轉(zhuǎn)接觸器的負(fù)載KM1、KM2，在PLC的程序中采用軟件互鎖的同時，在PLC的外部也應(yīng)采取聯(lián)鎖措施，以防止此類負(fù)載在兩個方向上同時動作。4)在交流感性負(fù)載兩端并聯(lián)一個浪涌吸收器，用于降低噪聲。二、PLC輸入/輸出單元的軟元

10、件1.輸入繼電器(X) 輸入繼電器（X）是PLC從機外接受控制信號的接口，實質(zhì)上它是輸入接口電路。每個輸入繼電器都與相應(yīng)的PLC輸入端相連，即每個輸入端對應(yīng)一個輸入繼電器。如圖1 14所示，輸入端子X0對應(yīng)用于輸入繼電器X0。每個輸入繼電器有無數(shù)對常開（動合）觸點和常閉（動斷）觸點供編程時使用。輸入繼電器的線圈只能由外部信號來驅(qū)動，不能由內(nèi)部程序（指令）驅(qū)動。因此，我們編寫的梯形圖中只能出現(xiàn)輸入繼電器的常開、常閉觸點，而不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈，如圖1 15所示。圖1-14輸入繼電器電路二、PLC輸入/輸出單元的軟元件2.輸出繼電器(Y) 輸出繼電器（Y）是PLC向機外負(fù)載輸出信號的端口，它與

11、輸出端子是一一對應(yīng)的，是PLC中唯一具有外部觸點且能驅(qū)動外部負(fù)載的繼電器。因此，輸出繼電器（Y）的觸點分外部輸出觸點和內(nèi)部觸點兩種。外部輸出觸點（繼電器觸點、晶閘管、晶體管等輸出元件）接到PLC的輸出端子上，且為常開觸點，如圖1 16所示，輸出繼電器Y0對外輸出觸點Y0（常開）與PLC的輸出端子相連；內(nèi)部觸點分為常開、常閉觸點，可供程序重復(fù)調(diào)用無數(shù)次。輸出繼電器的線圈只能由程序驅(qū)動，當(dāng)繼電器的線圈被驅(qū)動時，其對應(yīng)的觸點動作：常開觸點閉合，常閉觸點斷開。對外常開觸點閉合，機外負(fù)載就被驅(qū)動，但對外常開觸點不在梯形圖中表示出來。梯形圖中只表示被驅(qū)動的輸出繼電器線圈和內(nèi)部常開、常閉觸點。二、PLC輸入/輸出單元的軟元件 如圖1 17所示，梯形圖中的X0是輸出繼電器Y0的工作條件，當(dāng)X