電氣控制技術(shù)及PLC原理

1、電氣控制技術(shù)及PLC原理聯(lián)積電子（深圳）有限公司MICROVIEW ELECTRONICS (SHEN ZHEN) INCORP. 張榮盤目錄一 ：電氣控制技術(shù)的發(fā)展歷史二 ：PLC的工作原理及結(jié)構(gòu)特點 1. PLC的結(jié)構(gòu)及三菱小型PLC型號 2. PLC的基本組成 3. PLC的工作原理三 ：可編程控制器的編程語言 1. PLC編程語言的種類 2.梯形圖的主要特點及編程方法 3.步進(jìn)順控指令 4.功能指令的基本形式四 ：可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢控制電路由接觸器和繼電器線圈、各種電器的動合、動斷觸點及開關(guān)組合構(gòu)成控制邏輯，實現(xiàn)所需要的控制功能。主要電路、控制電路和其他的輔助電路、保護(hù)電

2、路一起構(gòu)成電控系統(tǒng)。 一：1. 電氣控制線路的組成。電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路圖一：2.電氣控制技術(shù)的發(fā)展歷史：傳統(tǒng)的電氣控制主要：是由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等采用固定的接線方式組成的繼電接觸式控制系統(tǒng)。這種控制方式靈活性差、觸點多易損壞。隨著產(chǎn)品類型的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線加工對象也隨之改變，這就要求機(jī)械設(shè)備能按新的工藝過程運行。而繼電接觸式控制系統(tǒng)因采用固定的接線方式，動作頻繁、觸點壽命低、機(jī)器故障多、生產(chǎn)線運行可靠性低，很難適應(yīng)新品種的工藝要求。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司把計算機(jī)的完備功能以及運算速度快等優(yōu)點和繼電接觸式控制系統(tǒng)操作方便、價格低等優(yōu)點結(jié)合起來，研製第一臺可編程控制器（簡稱PL

3、C)並且在自動生產(chǎn)線上試用獲得成功。二. PLC的工作原理及結(jié)構(gòu)特點1.可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。 2.三菱PLC外形結(jié)構(gòu)輸入端輸出端輸出指示燈模/數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊輸入指示燈人機(jī)介面信號線2.3 可編程控制器的特點1可靠性高，抗干擾強2功能強大，性價比高3編程簡易，現(xiàn)場可修改4配套齊全，使用方便5壽命長，體積小，能耗低6系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試、維修工作 量少，維修方便（1）系列序號：如1S，1N，2N等；（2）I/O總點數(shù)：10256

4、；（3）單元類型：M為基本單元，E為I/O混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊，EX為輸入專用擴(kuò)展模塊，EY為輸出專用擴(kuò)展模塊；（4）輸出形式：R為繼電器輸出，T為晶體管輸出，S為雙向晶閘管輸出；（5）電源的形式：110V220V 2.4三菱小型PLC的型號DC電源，24V直流輸入輸 入 點 數(shù)輸 出 點 數(shù)繼電器輸出晶體管輸出FX2NC-16MRFX2NC-16MT88-FX2NC-32MT1616-FX2NC -64MT3232-FX2NC -96MT48482.5.1 硬件PLC硬件主要由中央處理單元、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源單元、編程器、擴(kuò)展接口、編程器接口和存儲器接口組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2

5、-1所示。2.5 FX系列可編程控制器的基本組成圖2-1 FX系列PLC的結(jié)構(gòu)框圖人機(jī)介面馬達(dá)開關(guān)按鈕變頻器電腦主機(jī)感應(yīng)器三菱PLC電磁閥2.6.2PLC的軟元件概述PLC內(nèi)部有許多具有不同功能的元件，實際上這些元件是由電子電路和存儲器組成的。2.6.2FX2N的軟元件1輸入繼電器（X）2輸出繼電器（Y）2.6.1 FX系列可編程控制器的軟元件2.6軟件PLC是一種工業(yè)計算機(jī)，不光要有硬件，軟件也必不可少。3輔助繼電器（M）4狀態(tài)繼電器S5定時器T6計數(shù)器C7數(shù)據(jù)寄存器（D）8變址寄存器9指針（P/I）指針（P/I）包括分支和子程序用的指針（P）以及中斷用的指針（I）。10常數(shù)常數(shù)K用來表示十

6、進(jìn)制常數(shù)，常數(shù)H用來表示十六進(jìn)制常數(shù)。 2.7PLC工作原理1. 循環(huán)掃描PLC有運行（RUN）與停止（STOP）兩種基本的工作模式。PLC采用循環(huán)掃描工作方式，這個工作過程一般包括五個階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過程如圖2.7所示。圖2.7中當(dāng)PLC方式開關(guān)置于RUN（運行）時，執(zhí)行所有階段；當(dāng)方式開關(guān)置于STOP（停止）時，不執(zhí)行后3個階段，此時可進(jìn)行通信處理，如對PLC聯(lián)機(jī)或離線編程。否是3.1PLC編程語言的種類 PLC編程語言標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61131-3）中有5種編程語言，即順序功能圖（Sequential function char

7、t），梯形圖（Ladder diagram），功能塊圖（Function block diagram），指令表（Instruction list），結(jié)構(gòu)文本（Structured text）。三： 可編程控制器的編程語言 其中的順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能塊圖（FBD）是圖形編程語言，指令表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）是文字語言。1順序功能圖（SFC）2梯形圖（LD）3功能塊圖（FBD）4指令表（IL）5結(jié)構(gòu)文本（ST）3.2梯形圖的主要特點（1）PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱（2）根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出圖中各線圈對應(yīng)的軟元件的ON/OFF狀態(tài)，

8、稱為梯形圖的邏輯運算。（3）梯形圖中各軟元件的常開觸點和常閉觸點均可以無限多次地使用。（4）輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于對應(yīng)的外部輸入電路的通斷狀態(tài)，因此在梯形圖中不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。（5）輔助繼電器相當(dāng)于繼電控制系統(tǒng)中的中間繼電器，用來保存運算的中間結(jié)果，不對外驅(qū)動負(fù)載，負(fù)載只能由輸出繼電器來驅(qū)動。電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路圖電動機(jī)正反轉(zhuǎn)外部接線圖圖3-2 電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖3.3步進(jìn)順控指令 FX系列PLC的步進(jìn)順控指令有兩條：一條是步進(jìn)觸點（也叫步進(jìn)開始）指令STL（Step Ladder），一條是步進(jìn)返回（也叫步進(jìn)結(jié)束）指令RET。1STL指令 STL步進(jìn)觸點指令用于“激活”

9、某個狀態(tài)。2RET指令 RET指令用于返回主母線。類 別FX1S系列FX1N系列FX2N、FX2NC系列用途初始狀態(tài)S0S9，10點S0S9，10點S0S9，10點用于SFC的初始狀態(tài)返回狀態(tài)S10S19，10點S10S19，10點S10S19，10點用于返回原點狀態(tài)一般狀態(tài)S20S127，108點S20S999，980點S20S499，480點用于SFC的中間狀態(tài)掉電保持狀態(tài)S0S127，128點S0S999，1000點S500S899，400點用于保持停電前狀態(tài)信號報警狀態(tài)-S900S999，100點用作報警元件FX系列PLC的狀態(tài)繼電器3.3狀態(tài)繼電器圖32 旋轉(zhuǎn)工作臺的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和梯形

10、圖圖34 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和狀態(tài)梯形圖的對應(yīng)關(guān)系3.4 功能指令的基本形式FNC00FNC09程序流程FNC110FNC119浮點運算1FNC10FNC19傳送與比較FNC120FNC129浮點運算2FNC20FNC29算術(shù)與邏輯運算FNC130FNC139浮點運算3FNC30FNC39循環(huán)與移位FNC140FNC149數(shù)據(jù)處理2FNC40FNC49數(shù)據(jù)處理FNC150FNC159定位FNC50FNC59高速處理FNC160FNC169時鐘運算FNC60FNC69方便指令FNC170FNC179格雷碼變換FNC70FNC79外部設(shè)備I/OFNC220FNC249觸點比較指令FNC80FNC89外部設(shè)

11、備SER 功能指令分類表 S叫做源操作數(shù)，其內(nèi)容不隨指令執(zhí)行而變化，在可利用變址修改軟元件的情況下，用加“”符號的S表示，源的數(shù)量多時，用S1S2等表示。 D叫做目標(biāo)操作數(shù)，其內(nèi)容隨指令執(zhí)行而改變，如果需要變址操作時，用加“”的符號D表示，目標(biāo)的數(shù)量多時，用D1D2等表示。 n叫做其他操作數(shù)，既不作源操作數(shù)，又不作目標(biāo)操作數(shù)，常用來表示常數(shù)或者作為源操作數(shù)或目標(biāo)操作數(shù)的補充說明?？捎檬M(jìn)制的K、十六進(jìn)制的H和數(shù)據(jù)寄存器D來表示。在需要表示多個這類操作數(shù)時，可用n1、n2等表示，若具有變址功能，則用加“”的符號n表示。此外其他操作數(shù)還可用m來表示。4.0.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域1開關(guān)量邏輯控制2運動控制3過程控制4數(shù)據(jù)處理5通信連網(wǎng)4.0.2PLC的發(fā)展趨勢（1）從技術(shù)上看， PLC會向運算速度更快、存儲容量更大、功能更廣、性能更穩(wěn)定、性價比更高的方向發(fā)展。（2）從規(guī)模上看， PLC會進(jìn)一步向超小型和超大型兩個方向發(fā)展。四 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢（3）從配套性上看， PLC產(chǎn)品會向品種更豐富、規(guī)格更齊備的方向發(fā)展。（4）從標(biāo)準(zhǔn)上看，PLC的通用信息、設(shè)備特性、編程語言等向IEC1131標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展。（5）從網(wǎng)絡(luò)通信的角度看，PLC將向網(wǎng)絡(luò)化和通信的簡便化方向發(fā)展。MITSUBISHI 綜述三菱 控制器SIMATIC PG