PLC項目教學(xué)教案

PLC工程講課講課設(shè)計PLC工程講課講課設(shè)計PLC工程講課講課設(shè)計PLC工程講課講課設(shè)計工程五PLC與計算機通信的實現(xiàn)【講課目標(biāo)】聯(lián)合公司實質(zhì)，學(xué)習(xí)和掌握PLC與計算機之間的通信，以及PLC網(wǎng)絡(luò)?！具^程與方法】本工程幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和實踐PLC通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。讓學(xué)生在實詰問題狀況中，發(fā)揮主觀能動性，體驗解決實詰問題的過程，學(xué)會運用組態(tài)軟件實現(xiàn)PLC與計算機之間的通信。建議學(xué)生主動參加學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題，研究問題，學(xué)習(xí)與老師同學(xué)溝通，學(xué)會用語言表述問題過程和調(diào)試結(jié)果，提升綜合素質(zhì)。波及到的新知識經(jīng)過課程網(wǎng)絡(luò)平臺供給，提早通知學(xué)生下載學(xué)習(xí)，功能指令相對復(fù)雜和不簡單掌握，在實行工程以前，給學(xué)生以根本的見解和必需的知識解說訓(xùn)練?！局v課要點】認(rèn)識PLC與計算機通信。掌握組態(tài)軟件的根本用法?！局v課難點】PLC網(wǎng)絡(luò)?！局v課時間】4課時要求經(jīng)過計算機控制電動機啟停，并經(jīng)過計算機督查電動機運行狀態(tài)。二、工程分析本工程運用根本指令實現(xiàn)電動機啟?？刂疲⒔?jīng)過組態(tài)軟件實現(xiàn)PLC與計算機之間的通信。三、講課準(zhǔn)備1、PLC綜合試驗臺2、組態(tài)軟件安裝3、微機及通信線四、工程實行1、在工程實行前，考慮到新知識的學(xué)習(xí)實質(zhì)，，安排有一個示范指引子工程。由教師和學(xué)生采納互動合作的方式共同達成示范子工程的設(shè)計和調(diào)試，此后由學(xué)生獨立達成各個實訓(xùn)子工程的設(shè)計和調(diào)試任務(wù)。2、工程解說明確PLC與計算機之間的通信，解說組態(tài)軟件的使用，以及如何與計算機建立通信聯(lián)系。示范工程：實現(xiàn)計算機控制指示燈1.工程要求：要求經(jīng)過計算機控制指示燈L0的亮和滅。2.工程分析：第一成立起PLC與指示燈之間的控制聯(lián)系，再經(jīng)過組態(tài)軟件成立PLC與計算機之間的通信。3.示范工程設(shè)計【動著手1】設(shè)計I/O接線圖L0電源DCRS232CY0COM1FX2NX0COM【知識準(zhǔn)備】一、PLC與計算機通信為了適應(yīng)PLC網(wǎng)絡(luò)化要求，擴大聯(lián)網(wǎng)功能，幾乎所有的PLC為了適應(yīng)可編程控制器網(wǎng)絡(luò)化的要求，擴大聯(lián)網(wǎng)功能，幾乎所有的可編程控制器廠家，都為可編程控制器開發(fā)了與上位機通信的接口或?qū)Ｓ猛ㄐ拍K。一般在小型可編程控制器上都設(shè)有RS422通信接口或RS232C通信接口；在中大型可編程控制器上都設(shè)有專用的通信模塊。如：三菱F、F1、F2系列都設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的RS422接口，F(xiàn)X系列設(shè)有FX-232AW接口、RS232C用通信適配器FX-232ADP等?？删幊炭刂破髋c計算機之間的通信正是經(jīng)過可編程控制器上的RS422或RS232C接口和計算機上的RS232C接口進行的?？删幊炭刂破髋c計算機之間的信息互換方式，一般采納字符串、雙工或半、異步、串行通信方式。所以能夠這樣說，凡擁有RS232C口并能輸入輸出字符串的計算機都能夠用于和可編程控制器的通信。運用RS232C和RS422通道，可簡單配置一個與外面計算機進行通信的系統(tǒng)。該系統(tǒng)中可編程控制器接受控制系統(tǒng)中的各樣控制信息，分析辦理后轉(zhuǎn)變?yōu)榭删幊炭刂破髦熊浽臓顟B(tài)和數(shù)據(jù)；可編程控制器又將所有軟元件的數(shù)據(jù)和狀態(tài)送入計算機，由計算機收集這些數(shù)據(jù)，進行分析及運行狀態(tài)監(jiān)測，用計算機可改變可編程控制器的初始值和設(shè)定值，進而實現(xiàn)計算機對可編程控制器的直接控制。(一)通信方式面對眾多生產(chǎn)廠家的各樣種類PLC，它們各有優(yōu)弊端，能夠知足用戶的各種需求，但在形態(tài)、構(gòu)成、功能、編程等方面各不同樣，沒有一個一致的標(biāo)準(zhǔn)，各廠家制定的通信協(xié)議也千差萬別。當(dāng)前，人們主要采納以下三種方式實現(xiàn)PLC與PC的互聯(lián)通信：(1)經(jīng)過使用PLC開發(fā)商供給的系統(tǒng)協(xié)講和網(wǎng)絡(luò)適配器，來實現(xiàn)PLC與PC機的互聯(lián)通信。可是因為其通信協(xié)議是不公然的，所以互聯(lián)通信必然使用PLC開發(fā)商供給的上位機組態(tài)軟件，并采納支持相應(yīng)協(xié)議的外設(shè)。能夠說這類方式是PLC開發(fā)商為自己的產(chǎn)品量身定作的，所以難以知足不同樣用戶的需求。(2)使用當(dāng)前通用的上位機組態(tài)軟件，如組態(tài)王、InTouch、WinCC、力控等，來實現(xiàn)PLC與PC機的互連通信。組態(tài)軟件以其功能興盛、界面友善、開發(fā)簡短等長處當(dāng)前在PC監(jiān)控領(lǐng)域已經(jīng)獲取了廣泛的應(yīng)用，可是一般價錢比較昂貴。組態(tài)軟件自己其實不具備直接接見PLC寄存器或其他智能儀表的能力,必然借助I/O驅(qū)動程序來實現(xiàn)。也就是說，I/O驅(qū)動程序是組態(tài)軟件與PLC或其他智能儀表等設(shè)施交互信息的橋梁，負(fù)責(zé)從設(shè)施收集及時數(shù)據(jù)并將操作命令下達給設(shè)施，它的靠譜性將直接影響組態(tài)軟件的性能。可是在大部分狀況下，I/O驅(qū)動程序是與設(shè)施相關(guān)的，即針對某種PLC的驅(qū)動程序不可以夠驅(qū)動其他種類的PLC，所以組態(tài)軟件的靈巧性也遇到了必然的限制。(3)利用PLC廠商所供給的標(biāo)準(zhǔn)通信端口和由用戶自定義的自由口通信方式來實現(xiàn)PLC與PC機的互連通信。這類方式由用戶定義通信協(xié)議，不需要增添投資，靈巧性好，特別合適于小規(guī)模的控制系統(tǒng)。經(jīng)過上述分析不難得出，掌握如何利用PLC廠商供給的標(biāo)準(zhǔn)通信端口和自由口通信方式以及大家所熟習(xí)的編程語言來實現(xiàn)PC與PLC之間的及時通信是特別必需的。(二)采納RS232實現(xiàn)三菱FX系列PLC與PC之間的通信三菱FX系列PLC供給了4種通信方式：N網(wǎng)絡(luò)通信、無協(xié)議串口通信、平行網(wǎng)絡(luò)通信、程序口通信。假如傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量少，大部分PLC與計算機之間通信均可采納串行通信，通信接口均為PLC與工業(yè)控制計算機上的RS232接口。因為RS232采納非均衡方式傳輸數(shù)據(jù)，傳輸距離近，關(guān)于大功率、長距離，且單機監(jiān)測信息量多，控制要求復(fù)雜的PLC通信，直接采納RS232方式不可以夠知足傳輸距離要求。所以，可采納RS485方式。因為RS485采納平衡差動式進行數(shù)據(jù)傳輸，合適于遠距離傳輸，并擁有較強抗攪亂能力。圖1是采納RS232/RS485通信變換器實現(xiàn)運距離通信的表示圖。圖16-1RS232轉(zhuǎn)RS485通信構(gòu)造(三)PLC與PC通信應(yīng)用實例1.通信系統(tǒng)的連結(jié)圖中是采納FX-232ADP接口單元，將一臺通用計算機與一臺FX2系列plc連結(jié)進行通信的表示圖。2.通信操作FX2系列plc與通信設(shè)施間的數(shù)據(jù)互換，由特別寄存器D8120的內(nèi)容指定，互換數(shù)據(jù)的點數(shù)、地點用RS指令設(shè)置，并經(jīng)過plc的數(shù)據(jù)寄存器和文件寄存器實現(xiàn)數(shù)據(jù)互換。下邊對其使用做一簡要介紹。〔1〕通信參數(shù)的設(shè)置在兩個串行通信設(shè)施進行隨意通信以前，必然設(shè)置互相可識其他參數(shù)，只有設(shè)置一致，才能進行靠譜通信。這些參數(shù)包含波特率、停止位和奇偶校驗等，它們經(jīng)過位組合方式來選擇，這些位寄存在數(shù)據(jù)寄存器D8120中，詳細(xì)規(guī)定以下表16-1所示表16-1串行通信數(shù)據(jù)格式位狀態(tài)D8120的位說明0〔OFF〕1(ON)bo數(shù)據(jù)長度7位8位〔00〕：無校驗b1校驗〔b2b1〕〔01〕：奇校驗b2〔11〕：偶校驗b3停止位1位2位〔0011〕：300bpsb4〔0100〕：600bpsb5波特率〔b7b6b5〔0101〕：1200bpsb4〕b6〔0110〕：2400bpsb7〔0111〕：4800bps〔1000〕：9600bps〔1001〕：19200bpsb8初步字符無D8124b9結(jié)束字符無D8125b10握手信號種類1無H/W1b11模式〔控制線〕常例單控b12握手信號種類2無H/W2b13~b15可代替b8~b12用于FX-485網(wǎng)絡(luò)使用說明以下：1〕如D8120＝0F9EH那么選擇以下參數(shù)。E＝7位數(shù)據(jù)位、偶校驗、2位停止位9＝波特率為19200bpsF＝初步字符、結(jié)束字符、硬件1型〔H/W1〕握手信號、單線模式控制0＝硬件2型〔H/W2〕握手信號為OFF2〕初步字符和結(jié)束字符能夠依據(jù)用戶的需要自行改正。3)初步字符和結(jié)束字符在發(fā)送時自動加到發(fā)送的信息上。在接收信息過程中，除非接收到初步字符，否則數(shù)據(jù)將被忽視；數(shù)據(jù)將被連續(xù)不停地讀進直到接到結(jié)束字符或接收緩沖區(qū)所有占滿為為止。所以，必然將接收緩沖區(qū)的長度與所要接收的最長信息的長度設(shè)定的同樣。(2)串行通信指令該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)、程序步以下表所示。RS指令用于對FX系列PLC的通信適配器FX-232ADP進行通信控制，實現(xiàn)PLC與外面設(shè)施間的數(shù)據(jù)傳達和接收。RS指令在梯形圖中使用的狀況如以以下列圖所示。[S]指定傳達緩沖區(qū)的首地點[m]指定傳達信息長度[D]指定接收緩沖區(qū)的首地點[n]指定接收數(shù)據(jù)長度，即接收信息的最大長度1〕RS指令使用說明〔a〕發(fā)送和接收緩沖區(qū)的大小決定了每傳達一次信息所贊成的最大數(shù)據(jù)量，緩沖區(qū)的大小在以下狀況下可加以改正。發(fā)送緩沖區(qū)――在發(fā)送以前，即M8122置ON以前。接收緩沖區(qū)――信息接收完后，且M8123復(fù)位前。〔b〕在信息接收過程不可以夠發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送將被延緩〔M8121為ON〕?！瞔〕在程序中能夠有多條RS指令，但在任一時辰只好有一條被履行。二、PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)控制中，關(guān)于控制任務(wù)的復(fù)雜控制系統(tǒng)，不可以能單靠增大PLC的輸入、輸出點數(shù)或改進機型來實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，于是便想到將多臺PLC互相連結(jié)形成網(wǎng)絡(luò)。要想使多臺PLC能聯(lián)網(wǎng)工作，其硬件和軟件都要符合必然的要求。硬件上，一般要增添通信模塊、通信接口、終端適配器、網(wǎng)卡、集線器、調(diào)制解調(diào)器、纜線等設(shè)施或器件；軟件上，要按特定的協(xié)議，開發(fā)擁有必然功能的通信程序和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)程序，對PLC的軟件、硬件資源進行一致管理和調(diào)動?！惨弧砅LC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)依據(jù)PLC網(wǎng)絡(luò)的連結(jié)方式，可將其網(wǎng)絡(luò)機構(gòu)分為總線構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造和星形構(gòu)造三種根本形式，如圖2所示，每種構(gòu)造都有各自得長處和弊端，可依據(jù)詳細(xì)狀況選擇。總線構(gòu)造，以其構(gòu)造簡單、靠譜性高、易于擴展，被廣泛應(yīng)用。從站從站總線主站

主站從站從站

從站從站主站從站從站從站主站從站從站總線從站

從站從站從站圖3環(huán)形構(gòu)造圖4星形構(gòu)造圖16-2PLC總線構(gòu)造〔二〕三菱PLC網(wǎng)絡(luò)三菱公司PLC網(wǎng)絡(luò)繼承了傳統(tǒng)使用的MELSEC網(wǎng)絡(luò)，并使其在性能、功能、使用簡單等方面更勝一籌。Q系列PLC供給層次清楚的三層網(wǎng)絡(luò)，針對各樣用途供給最合適的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如圖5所示。圖16-3三菱公司的PLC網(wǎng)絡(luò)1、信息層/Ethernet〔以太網(wǎng)〕信息層為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最高層，主假如在PLC、設(shè)施控制器以及生產(chǎn)管理用PC之間傳輸生產(chǎn)管理信息、質(zhì)量管理信息及設(shè)備的運行狀況等數(shù)據(jù)，信息層使用最廣泛的Ethernet。它不只好夠連結(jié)windows系統(tǒng)的PC、UNIX系統(tǒng)的工作站等，并且還可以夠連結(jié)各樣FA設(shè)施。Q系列PLC系列的Ethernet模塊擁有了日趨普及的因特網(wǎng)電子郵件收發(fā)功能，使用戶不論在世界的任何地方都能夠方便地收發(fā)生產(chǎn)信息郵件，修建遠程督查管理系統(tǒng)。同時，利用因特網(wǎng)的FTP效力器功能及MELSEC專用協(xié)議能夠很簡單的實現(xiàn)程序的上傳/下載和信息的傳輸。2、控制層/MELSECNET/10〔H〕是整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中間層，在是PLC、CNC等控制設(shè)施之間方便且高速地進行辦理數(shù)據(jù)互傳的控制網(wǎng)絡(luò)。作為MELSEC控制網(wǎng)絡(luò)的MELSECNET/10，以它優(yōu)異的及時性、簡單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定、無程序的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享見解，以及冗余回路等特點獲取了很高的市場評價，被采納的設(shè)施臺數(shù)在日本抵達最高，在世界上也是寥寥可數(shù)的。而MELSECNET/H不只繼承了MELSECNET/10優(yōu)異的特點，還使網(wǎng)絡(luò)的及時性更好，數(shù)據(jù)容量更大，進一步適應(yīng)市場的需要。但當(dāng)前MELSECNET/H只有Q系列PLC才可使用。3、設(shè)施層/現(xiàn)場總線CC-Link設(shè)施層是把PLC等控制設(shè)施和傳感器以及驅(qū)動設(shè)施連結(jié)起來的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，為整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最低層的網(wǎng)絡(luò)。采納CC-Link現(xiàn)場總線連結(jié)，布線數(shù)目大大減少，提升了系統(tǒng)可保護性。并且，不可以是ON/OFF等開關(guān)量的數(shù)據(jù)，還可連結(jié)ID系統(tǒng)、條形碼閱讀器、變頻器、人機界面等智能化設(shè)施，從達成各樣數(shù)據(jù)的通信，到終端生產(chǎn)信息的管理均可實現(xiàn)，加上對機器動作狀態(tài)的集中管理，使維涵養(yǎng)護的工作效率也大有提升。在Q系列PLC中使用，CC-Link的功能更好，并且使用更簡單。在三菱的PLC網(wǎng)絡(luò)中進行通信時，不會感覺到有網(wǎng)絡(luò)種類的差別和中斷，可進行跨網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)通信和程序的遠程監(jiān)控、改正、調(diào)試等工作，而無需考慮網(wǎng)絡(luò)的層次和種類。MELSECNET/H和CC-Link使用循環(huán)通信的方式，周期性自動地收發(fā)信息，不需要專門的數(shù)據(jù)通信程序，只需簡單的參數(shù)設(shè)定即可。MELSECNET/H和CC-Link是使用播放方式進行循環(huán)通信發(fā)送和接收的，這樣即可做到網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)共享。關(guān)于Q系列PLC使用的Ethernet、MELSECNET/H、CC-Link網(wǎng)絡(luò)，能夠在GXDeveloper軟件畫面上設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及各樣功能，簡單方便。其他，Q系列PLC除了擁有上邊所提到的網(wǎng)絡(luò)以外，還可支持PROFIBUS、Modbus、DeviceNet、ASi等其他廠商的網(wǎng)絡(luò)，還可進行RS-232/RS-422/RS－485等串行通信，經(jīng)過數(shù)據(jù)專線、線進行數(shù)據(jù)傳送等多種通信方式?！菜摹砈IEMENS公司的PLC網(wǎng)絡(luò)西門子PLC的網(wǎng)絡(luò)是合適不同樣的控制需要制定的，也為各個網(wǎng)絡(luò)層次之間提供了互連模塊或裝置，利用它們能夠設(shè)計出知足各樣應(yīng)用需求的控制管理網(wǎng)絡(luò)。西門子S7系列PLC網(wǎng)絡(luò)如圖7-25所示，它采納3級總線復(fù)合型構(gòu)造，最底一級為遠程I/O鏈路，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場設(shè)施通信，在遠程I/O鏈路中配置周期I/O通信系統(tǒng)。中間一級為Profibus現(xiàn)場總線或主從式多點鏈路。前者是一種新式現(xiàn)場總線，可擔(dān)當(dāng)現(xiàn)場、控制、監(jiān)控三級的通信，采納令牌方式與主從輪詢相聯(lián)合的存取控制方式；后者為一種主從式總線，采月主從輪詢式通信。最高一層為工業(yè)以太網(wǎng)，它負(fù)責(zé)傳達生產(chǎn)管理信息。在工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議的基層中配置以802.3為核心的以太網(wǎng)協(xié)議，在上層向用戶供給TF接口，實現(xiàn)AP協(xié)議與MMS協(xié)議。圖16-5SIEMENS公司的PLC網(wǎng)絡(luò)〔五〕OMRON公司的PLC網(wǎng)絡(luò)OMRONPLC網(wǎng)絡(luò)種類好多，功能齊備，能夠合用各樣層次工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)的不同樣需要。如圖7-27所示為OMRON公司的PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)造系統(tǒng)示企圖。OMRON的PLC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造系統(tǒng)大概分為三個層次：信息層、控制層和器件層。信息層是最高層，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理與決議，除了Ethemet網(wǎng)外，HOSTLink網(wǎng)也可算在此中，因為HOSTLink網(wǎng)主要用于計算機對PLC的管理和監(jiān)控?？刂茖邮侵虚g層，負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程的監(jiān)控、協(xié)調(diào)解優(yōu)化，該層的網(wǎng)絡(luò)有SYSMACNET、SYSMACLink、ControllerLink和PLCLink網(wǎng)。器件層是最低層，為現(xiàn)場總線網(wǎng)，直接面對現(xiàn)場器件和設(shè)施，負(fù)責(zé)現(xiàn)場信號的收集及履行元件的驅(qū)動，有CompoBus/D、CompoBus/S和RemoteI/O網(wǎng)。Ethernet屬于大型網(wǎng)，它的信息辦理功能很強，支持FINS通信、TCP/IP和UDP/IP的Socket〔接駁〕效力、FTP效力。HOSTLink網(wǎng)是OMRON推出較早、使用較廣的一種網(wǎng)。上位計算機使用HOST通信協(xié)議與PLC通信，可以對網(wǎng)中的各臺PLC進行管理與監(jiān)控。SYSMACNET網(wǎng)屬于大型網(wǎng)，是光纖環(huán)網(wǎng)，主假如實現(xiàn)有大容量數(shù)據(jù)鏈接和節(jié)點間信息通信。它合用于地理范圍廣、控制地區(qū)大的場合，是一種大型集散控制的網(wǎng)絡(luò)。SYSMACLink網(wǎng)屬于中型網(wǎng)，采納總線構(gòu)造，合用于中規(guī)模集散控制的網(wǎng)絡(luò)。ControllerLink網(wǎng)〔控制器網(wǎng)〕是SYSMACLink網(wǎng)的簡化，相比而言，規(guī)模要小一些，但實現(xiàn)簡單。PLCLink網(wǎng)的主要功能是各臺PLC成立數(shù)據(jù)鏈接〔容量較小〕，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，它合用于控制范圍較大，需要多臺PLC參加控制且控制環(huán)節(jié)互相關(guān)系的場合。CompoBus/D是一種開放、多主控的器件網(wǎng)，開放性是其特點。它采納了美國AB公司制定的DeviceNet通信規(guī)約，只需符合DeviceNet標(biāo)準(zhǔn)，就能夠接入此中。其主要功能有遠程開關(guān)量和遠程模擬量的I/O控制及信息通信。這是一種較為理想的控制功能齊備、配置靈巧、實現(xiàn)方便的控制網(wǎng)絡(luò)。CompoBus/S也為器件網(wǎng)，是一種高速ON/OFF現(xiàn)場控制總線，使用CompoBus/S專用通信協(xié)議。CompoBus/S的功能雖不及CompoBus/D，但它實現(xiàn)簡單，通信速度更快，主要功能有遠程開關(guān)量的I/O控制。RemoteI/O網(wǎng)其實是PLCI/O點