電器基礎(chǔ)PLC基礎(chǔ)

PLC根底前言1、目的：了解PLC的特點(diǎn)和使用方法，懂得維修PLC控制設(shè)備的檢修方法。2、難點(diǎn)：〔1〕指令的理解；〔2〕指令與梯形圖之間的關(guān)系；〔3〕梯形圖化簡(jiǎn)和變換；〔4〕軟件分析；〔5〕硬件和軟件之間的結(jié)構(gòu)和控制關(guān)系。前言學(xué)習(xí)和應(yīng)用步驟：1、根底理論學(xué)習(xí)；2、實(shí)驗(yàn)；3、模仿。PLC概念：PLC是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。

PLC根底PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面：1.開關(guān)量邏輯控制 利用PLC最根本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等，這是PLC最根本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

2.運(yùn)動(dòng)控制大多數(shù)PLC都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。3.過(guò)程控制大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過(guò)程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、水處理以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。PLC根底4.數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過(guò)通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制〔CNC〕設(shè)備，進(jìn)行處理。

5.通信聯(lián)網(wǎng)

PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計(jì)算機(jī)、PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制〞的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化〔FA〕系統(tǒng)開展的需要。PLC的幾種控制系統(tǒng)1單機(jī)控制〔一臺(tái)PLC控制一臺(tái)設(shè)備〕2集中控制系統(tǒng)是用一個(gè)PLC控制一臺(tái)或多個(gè)被控設(shè)備。主要用于輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較少，各被控設(shè)備所處的位置比較近，且相互間的動(dòng)作有一定聯(lián)系的場(chǎng)合。其特點(diǎn)是控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

PLC根底3遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)〔一臺(tái)PLC控制多個(gè)分散系統(tǒng)〕是指控制單元遠(yuǎn)離控制現(xiàn)場(chǎng)，PLC通過(guò)通信電纜與被控設(shè)備進(jìn)行信息傳遞。該系統(tǒng)一般用于被控設(shè)備十分分散，或工作環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合。其特點(diǎn)是需要采用遠(yuǎn)程通信模塊，提高了系統(tǒng)的本錢和復(fù)雜性。

PLC根底4分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)即采用幾臺(tái)小型PLC分別獨(dú)立控制某些被控設(shè)備，然后再用通信線將幾臺(tái)PLC連接起來(lái)，并用上位機(jī)進(jìn)行管理。其特點(diǎn)是系統(tǒng)靈活性強(qiáng)、控制范圍大，但需要增加用于通信的硬件和軟件，系統(tǒng)的復(fù)雜性也更大。PLC的主要特點(diǎn)(優(yōu)點(diǎn))A、可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)1．對(duì)電源，CPU，存儲(chǔ)器等嚴(yán)格屏蔽，幾乎不受外部干擾。有很好的冗余技術(shù)。PLC不受電視，顯示器，收音機(jī)等這些干擾信號(hào)影響。2．采用微電子技術(shù)，內(nèi)部大量的無(wú)觸點(diǎn)方式，使用壽命大大加長(zhǎng)。正常情況下壽命在5年以上。B、通用性強(qiáng).控制程序可變,使用方便.一條流水線或一臺(tái)控制設(shè)備按控制要求調(diào)試好了,過(guò)段時(shí)間要對(duì)工藝流程更換，換另一種控制,只要對(duì)程序局部進(jìn)行修改,而硬件，線路不需該動(dòng)。方便.，省錢，省時(shí)，省力。C、編程簡(jiǎn)單.容易掌握.梯形圖與繼電器電路很類似.控制線路清晰直觀.很容易上手.D、功能完善。目前，PLC對(duì)數(shù)字量、模擬量輸入、輸出，邏輯、算術(shù)運(yùn)算，定時(shí)、記數(shù)、順序控制，通信、人機(jī)對(duì)話，自檢、記錄、顯示等功能。E、減少控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量.通過(guò)軟件編程，繼電器電路是硬接線來(lái)到達(dá)控制目的。PLC進(jìn)行模擬調(diào)試，減少現(xiàn)場(chǎng)的工作量。F、體積小,重量輕,維護(hù)方便。三菱PLC產(chǎn)品主要有FX系列、A系列、Q系列FX1S系列PLC型號(hào)FX1S-10MRFX1S-14MRFX1S-20MRFX1S-30MRFX1S-10MTFX1S-14MTFX1S-20MTFX1S-30MTFX1S-10MR-DFX1S-14MR-DFX1S-20MR-DFX1S-30MR-DFX1S-10MT-DFX1S-14MT-DFX1S-20MT-DFX1S-30MT-DFX0N系列PLC型號(hào)FX0N-24MRFX0N-40MRFX0N-60MRFX1N系列PLC型號(hào)FX1N-14MRFX1N-24MRFX1N-40MRFX1N-60MRFX2N系列PLC型號(hào)FX2N-16MRFX2N-32MRFX2N-48MRFX2N-64MRFX2N-80MRFX2N-128MR1PLC結(jié)構(gòu)及各部件功能FX系列PLCPLC的分類：A:從組成結(jié)構(gòu)上分：①固定式：PLC各部件組合成一個(gè)不可拆卸的整體②組合式〔模塊式〕：PLC的各部件按照一定規(guī)那么組合配置。B:按I/O點(diǎn)數(shù)及內(nèi)存容量分:①超小型PLC②小型PLC③中型PLC④大型PLC⑤超大型PLCC:按輸出形式分:①繼電器輸出:為有觸點(diǎn)輸出方式，適用于低頻大功率直流或交流負(fù)載②晶體管輸出:為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，適用于高頻小功率直流負(fù)載③晶閘管輸出:為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，適用于高速大功率交流負(fù)載PLC包括1中央處理器(CPU)、2輸入輸出(I/O)、3存儲(chǔ)器、4電源等PLC工作原理1．PLC的工作原理：PLC采用順序掃描,不斷循環(huán)的工作方式.PLC工作的根本步驟為：1自診斷2通訊3輸入采樣4程序執(zhí)行5輸出刷新.一般來(lái)說(shuō)，PLC的掃描周期如以下圖所示，一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。PLC的編程語(yǔ)言有：指令表、梯形圖、順序功能圖、功能塊圖、結(jié)構(gòu)化文本等。1、指令表IL：此語(yǔ)言類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，但比匯編語(yǔ)言通俗、易懂，并且在各種編程語(yǔ)言中應(yīng)用最早。局部梯形圖及其他語(yǔ)言無(wú)法表示的程序，必須用指令表才能編程。2梯形圖LD：梯形圖沿用了繼電器的觸點(diǎn)、線圈、連線等圖形與符號(hào)，是編程語(yǔ)言中應(yīng)用最為廣泛的一種。3、順序功能圖SFC：是一種新穎的、按照工藝流程圖進(jìn)行編程的圖形編程語(yǔ)言，這是一種〞IEC〞標(biāo)準(zhǔn)推薦的首選編程語(yǔ)言，近年來(lái)開始逐步的普及與推廣。4、功能塊圖FBD：此語(yǔ)言在三菱PLC中應(yīng)用較少，在西門子PLC中應(yīng)用為多。5、結(jié)構(gòu)化文本ST：在一些大型、復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，需要將開關(guān)量控制、模擬量控制、數(shù)值計(jì)算、通信等功能和為一體，此時(shí)PLC需要通過(guò)計(jì)算機(jī)中常用的BASIC、PASCAL、C等語(yǔ)言進(jìn)行結(jié)構(gòu)化編程，才能完成設(shè)計(jì)。常見的輸入元器件：按鈕，選擇開關(guān)，光電開關(guān)，行程開關(guān)，傳感器等。輸入是PLC接受外部開關(guān)的信號(hào)，其狀態(tài)只能由外部開關(guān)決定，PLC不能改變輸入信號(hào)狀態(tài)。常見的輸出元器件：電磁閥，繼電器，接觸器，指示燈，顯示器等。輸出是PLC控制外部設(shè)備的信號(hào)。其狀態(tài)由PLC內(nèi)容程序及運(yùn)行結(jié)果有關(guān)，PLC通過(guò)掃描內(nèi)部程序，通過(guò)輸出信號(hào)來(lái)控制外部設(shè)備。注:輸入繼電器只能由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，而不能由PLC指令來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出繼電器只能由PLC指令來(lái)驅(qū)動(dòng)，而外部信號(hào)不能直接驅(qū)動(dòng)輸出繼電器。1．自動(dòng)門控制裝置的硬件組成：自動(dòng)門控制裝置由入門傳感器X0,出門傳感器X1,開門限位開關(guān)X2、關(guān)門限位開關(guān)X3、門上升Y0(使直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn))、關(guān)門下降Y1(使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn))等部件組成。2．控制要求：1〕當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)光電檢測(cè)開關(guān)X0或X1時(shí)，開門執(zhí)行機(jī)構(gòu)Y0動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開門限位開關(guān)X2位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。2〕自動(dòng)門在開門位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò)程，關(guān)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)Y1被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門移動(dòng)到關(guān)門限位開關(guān)X3位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。3〕在關(guān)門過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢測(cè)開關(guān)X0或X1時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門，并自動(dòng)進(jìn)入開門程序。4〕在門翻開后的8秒等待時(shí)間內(nèi)，假設(shè)有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過(guò)光電檢測(cè)開關(guān)X0或X1時(shí)，必須重新開始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過(guò)程，以保證人員平安通過(guò)。1.I/0地址分配入門傳感器---------X0門上升---------Y0出門傳感器---------X1門下降---------Y1上下位開關(guān)---------X2下限位開關(guān)---------X32.I/0硬件接線圖PLC常見設(shè)備故障維修方案一、PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)PLC的可靠性很高，但環(huán)境的影響及內(nèi)部元件的老化等因素，也會(huì)造成PLC不能正常工作。如果等到PLC報(bào)警或故障發(fā)生后再去檢查、修理，總歸是被動(dòng)的。如果能經(jīng)常定期地做好維護(hù)、檢修，就可以做到系統(tǒng)始終工作在最正確狀態(tài)下。因此，定期檢修與做好日常維護(hù)是非常重要的。一般情況下檢修時(shí)間以每6個(gè)月至一年1次為宜，當(dāng)外部環(huán)境條件較差時(shí)，可根據(jù)具體情況縮短檢修間隔時(shí)間。序號(hào)檢修項(xiàng)目檢修內(nèi)容1供電電源在電源端子處測(cè)電壓變化是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)2外部環(huán)境環(huán)境溫度(控制柜內(nèi))是否在規(guī)定范圍環(huán)境濕度(控制柜內(nèi))是否在規(guī)定范圍積塵情況(一般不能積塵)3輸入輸出電源在輸入、輸出端子處測(cè)電壓變化是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)4安裝狀態(tài)各單元是否可靠固定、有無(wú)松動(dòng)連接電纜的連接器是否完全插入旋緊外部配件的螺釘是否松動(dòng)5壽命元件鋰電池壽命等一：PLC自診斷PLC控制系統(tǒng)故障可分為：外部設(shè)備故障，程序錯(cuò)誤及PLC本身不良.1外部故障主要是系統(tǒng)的某一個(gè)部位動(dòng)作錯(cuò)誤或不動(dòng)作,有可能是外部信號(hào)線破損,傳感器損壞,或PLC某個(gè)信號(hào)點(diǎn)燒毀等因素 2程序錯(cuò)誤一般很少發(fā)生,一個(gè)控制系統(tǒng)調(diào)試好之后,不去修改程序,PLC程序不會(huì)自動(dòng)變化,很少出現(xiàn)程序錯(cuò)誤的故障.3PLC在正常工作時(shí)很穩(wěn)定,幾乎不受外部信號(hào)的干擾,但在過(guò)電壓,過(guò)電流等工作環(huán)境下有可能導(dǎo)致部件損壞,在程序及外部信號(hào)都正常的情況下,考慮是不是PLC本身的不良引起的故障.二PLC自診斷：A利用PLC的狀態(tài)指示燈診斷〔電源燈，ERR燈，電池?zé)簦\(yùn)行燈〕故障方法1.電源指示〔[POWER]LED指示〕當(dāng)向PLC根本單元供電時(shí)，根本單元外表上設(shè)置的［POWER］LED指示燈會(huì)亮。如果電源合上但［POWER］LED指示燈不亮，請(qǐng)確認(rèn)電源接線。另外，假設(shè)同一電源有驅(qū)動(dòng)傳感器等時(shí)，請(qǐng)確認(rèn)有無(wú)負(fù)載短路或過(guò)電流。假設(shè)不是上述原因，那么可能是PLC內(nèi)混入導(dǎo)電性異物或其他異常情況，使根本單元內(nèi)的保險(xiǎn)絲熔斷，此時(shí)可通過(guò)更換保險(xiǎn)絲來(lái)解決。2．運(yùn)行指示燈：指示燈亮那么表示PLC處于正常工作狀態(tài)，假設(shè)指示燈不亮，那么可能的原因有以下幾點(diǎn)：A.PLC上的RUN/STOP開被設(shè)置為STOP狀態(tài)，PLC沒有在運(yùn)行。B.PLC程序存在錯(cuò)誤，此時(shí)ERROR燈也會(huì)亮。C.PLC掃描超時(shí)，此時(shí)PLC異常ERROR燈也會(huì)亮。3．電池指示燈：指示PLC內(nèi)部電池的狀態(tài)。指示燈亮表示內(nèi)部電池電壓過(guò)低。4．出錯(cuò)指示〔［EPROR］LED閃爍〕當(dāng)程序語(yǔ)法錯(cuò)誤〔如忘記設(shè)定定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的常數(shù)等〕，或有異常噪音、導(dǎo)電性異物混入等原因而引起程序內(nèi)存的內(nèi)容變化時(shí)，［EPROR］LED會(huì)閃爍，PLC處于STOP狀態(tài)，同時(shí)輸出全部變?yōu)镺FF。在這種情況下，應(yīng)檢查程序是否有錯(cuò)，檢查有無(wú)導(dǎo)電性異物混入和高強(qiáng)度噪音源。發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，8009、8060~8068其中之一的值被寫入特殊數(shù)據(jù)存放器D8004中，假設(shè)這個(gè)寫入D8004中內(nèi)容是8064，那么通過(guò)查看D8064的內(nèi)容便可知道出錯(cuò)代碼。與出錯(cuò)代碼相對(duì)應(yīng)的實(shí)際出錯(cuò)內(nèi)容參見PLC使用手冊(cè)的錯(cuò)誤代碼表。出錯(cuò)指示〔［EPROR］LED燈亮〕由于PLC內(nèi)部混入導(dǎo)電性異物或受外部異常噪音的影響，導(dǎo)致CPU失控或運(yùn)算周期超過(guò)200ms，那么WDT出錯(cuò)，［EPROR］LED燈亮，PLC處于STOP，同時(shí)輸出全部都變?yōu)镺FF。此時(shí)可進(jìn)行斷電復(fù)位，假設(shè)PLC恢復(fù)正常，請(qǐng)檢查一下有無(wú)異常噪音發(fā)生源和導(dǎo)電性異物混入的情況。另外，請(qǐng)檢查PLC的接地是否符合要求。檢查過(guò)程如果出現(xiàn)［EPROR］LED燈亮→閃爍的變化，請(qǐng)進(jìn)行程序檢查。如果［EPROR］LED依然一直保持燈亮狀態(tài)時(shí)，請(qǐng)確認(rèn)一下程序運(yùn)算周期是否過(guò)長(zhǎng)〔監(jiān)視D8012可知最大掃描時(shí)間〕。如果進(jìn)行了全部的檢查之后，［EPROR］LED的燈亮狀態(tài)仍不能解除，應(yīng)考慮PLC內(nèi)部發(fā)生了某種故障，請(qǐng)與廠商聯(lián)系。5．輸入指示燈：當(dāng)設(shè)備側(cè)開關(guān)等信號(hào)觸發(fā)時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈亮。假設(shè)指示燈不亮，可能的原因有：A.采用匯點(diǎn)輸入〔無(wú)源〕時(shí)，信號(hào)的接觸電阻太大或輸入信號(hào)的電壓過(guò)低，短路引起PLC內(nèi)部電源電壓降低與保護(hù)，使輸入電源缺乏以驅(qū)動(dòng)輸入接口電路。B.開用源輸入〔有源〕時(shí)，因信號(hào)的接觸電阻太大或輸入信號(hào)的電壓過(guò)低，使輸入電流缺乏以驅(qū)動(dòng)輸入接口電路。C.輸入端子的接觸不良或輸入連接線連接不良D.當(dāng)故障發(fā)生在擴(kuò)展單元時(shí)，可能是根本單元與擴(kuò)展單元間的連接不良E.PLC輸入接口電路損壞等。6．輸出指示燈：輸出指示燈用來(lái)指示PLC輸出信號(hào)的狀態(tài)。當(dāng)PLC書出線圈接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出指示燈亮，假設(shè)不亮，原因可能有：A.采用匯點(diǎn)輸出〔無(wú)源〕時(shí)，可能PLC輸出接口電路損壞。B.采用愿輸出〔有源〕時(shí)，可能因輸出負(fù)載過(guò)重、短路引起PLC內(nèi)部電源電壓的降低與保護(hù)。C.當(dāng)故障發(fā)生在擴(kuò)展單元時(shí)，可能是根本單元與擴(kuò)展單元間的連接不良引起。D.PLC輸出接口電路損壞。等等。B利用內(nèi)部特殊繼電器診斷PLC內(nèi)部一