可編程控制器應(yīng)用技術(shù)課件

可編程控制器應(yīng)用技術(shù)第一章可編程控制器概述圖書信息可編程控制器應(yīng)用技術(shù)（第二版）張萬忠主編教育部高職高專規(guī)劃教材化學(xué)工業(yè)出版社高等教育教材出版中心出版發(fā)行1目錄

可編程控制器的定義

PLC之前的工業(yè)控制裝置

PLC的歷史及發(fā)展可編程控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用未來的可編程控制器2內(nèi)容提要3

作為通用工業(yè)控制計算機(jī),30多年來,可編程控制器從無到有,實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍;其功能從弱到強(qiáng),實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步;其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大,實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運(yùn)動控制、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備,在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來越大的作用。本章回顧了可編程控制器的發(fā)展過程,概述了可編程控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域,對未來的可編程控制器作了展望。第一節(jié)可編程控制器的定義

4可編程控制器簡稱PLC(Program-mableLogicController)。1987年頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC作的定義：

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。第一節(jié)可編程控制器的定義定義中值得注意的幾點(diǎn)：①可編程控制器是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置”。②可編程控制器是“為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用”而設(shè)計的計算機(jī)。③可編程控制器能控制“各種類型”的工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)過程。5第一節(jié)可編程控制器的定義

可編程控制器實(shí)質(zhì)上是經(jīng)過一次開發(fā)的工業(yè)控制用計算機(jī)，它不僅具有計算機(jī)的內(nèi)核,還配置了許多使其適用于工業(yè)控制的器件。但是它只是一種通用機(jī),不經(jīng)過二次開發(fā),不能在任何具體的工業(yè)設(shè)備上使用。不過可編程控制器二次開發(fā)十分容易且具有體積小、工作可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、控制功能完善,適應(yīng)性強(qiáng),安裝接線簡單等眾多優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)論6第二節(jié)PLC之前的工業(yè)控制裝置圖1-1電磁繼電器的結(jié)構(gòu)

在PLC誕生之前,工業(yè)控制設(shè)備的主流品種是以繼電器、接觸器為主體的控制裝置。繼電器、接觸器是一些電磁開關(guān)。7第二節(jié)PLC之前的工業(yè)控制裝置圖1-2接觸器控制異步電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)電路圖1-3接觸器控制異步電動機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)電路說明：通過繼電器、接觸器及其他控制元件的線路連接,可以實(shí)現(xiàn)一定的控制邏輯,從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的各種操作控制。接線邏輯？8第二節(jié)PLC之前的工業(yè)控制裝置缺陷

首先復(fù)雜的系統(tǒng)需要使用成百上千個各種各樣的繼電器和成千上萬根導(dǎo)線,只要有一個電器,一根導(dǎo)線出現(xiàn)故障,系統(tǒng)就不能正常工作,這大大降低了系統(tǒng)的可靠性。其次是這種系統(tǒng)的維修及改造很不容易。9第三節(jié)PLC的歷史及發(fā)展1969第一臺PLC問世。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器，很快被引入可編程控制器,使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能,成為真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。20世紀(jì)70年代中末期,可編程控制器進(jìn)入了實(shí)用化發(fā)展階段，計算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中,使其功能發(fā)生了飛躍。10第三節(jié)PLC的歷史及發(fā)展20世紀(jì)80年代初,可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得了廣泛的應(yīng)用。特點(diǎn)

大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多,產(chǎn)量日益上升。20世紀(jì)末期,可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要。

21世紀(jì)初的幾年,可編程控制器重點(diǎn)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)通訊能力。11第四節(jié)可編程控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用一、PLC的特點(diǎn)

1.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)

2.配套齊全,功能完善,適用性強(qiáng),性價比高

3.易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎

4.系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小,維護(hù)方便,改造容易

5.體積小,重量輕,能耗低12第四節(jié)可編程控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用二、可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域

(一)開關(guān)量邏輯控制

(二)運(yùn)動控制

(三)閉環(huán)過程控制

(四)數(shù)據(jù)處理

(五)通訊及聯(lián)網(wǎng)13第五節(jié)未來的可編程控制器從技術(shù)上看

計算機(jī)技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計及制造上,會有運(yùn)算速度更快、存儲容量更大、組網(wǎng)能力更強(qiáng)的品種出現(xiàn)。從產(chǎn)品規(guī)模上看

會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展。

14第五節(jié)未來的可編程控制器從產(chǎn)品的配套性上看

產(chǎn)品的品種會更豐富,規(guī)格更齊備。完美的人機(jī)界面、完備的通訊設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求。從市場上看

各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破,會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面,會出現(xiàn)國際通用的編程語言。15第五節(jié)未來的可編程控制器從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看

可編程控制器和其他工業(yè)控制計算機(jī)組網(wǎng),構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。16可編程控制器應(yīng)用技術(shù)第二章可編程控制器的構(gòu)成及工作原理目錄

可編程控制器的硬件組成

可編程控制器按硬件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用規(guī)模分類

可編程控制器的軟件可編程控制器的工作原理可編程控制器的主要性能指標(biāo)常用PLC簡介1內(nèi)容提要2

和普通計算機(jī)一樣,可編程控制器由硬件及軟件構(gòu)成。硬件方面,可編程控制器和普通計算機(jī)的主要差別在于PLC的輸入輸出口是為方便與工業(yè)控制系統(tǒng)接口專門設(shè)計的。軟件方面和普通計算機(jī)的主要差別為PLC的應(yīng)用軟件是由使用者編制,用梯形圖或指令表表達(dá)的專用軟件?？删幊炭刂破鞴ぷ鲿r采用應(yīng)用軟件的逐行掃描執(zhí)行方式,這和普通計算機(jī)等待命令工作方式也有所不同。從時序上來說,可編程控制器指令的串行工作方式和繼電接觸器邏輯判斷的并行工作方式也是不同的。

第一節(jié)可編程控制器的硬件組成圖2-1單元式PLC結(jié)構(gòu)框圖中央處理器(CPU)存儲器(RAM、ROM)輸入輸出器件(I/O接口)電源及編程設(shè)備。3第一節(jié)可編程控制器的硬件組成一、中央處理器

中央處理器是可編程控制器的核心,它在系統(tǒng)程序的控制下,完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等任務(wù)。可編程控制器中采用的CPU的三大類

通用微處理器,如80286、80386等單片機(jī)芯片,如8031、8096等位處理器,如AMD2900、AMD2903等4第一節(jié)可編程控制器的硬件組成二、存儲器

存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元。分類按照存儲類型分類只讀存儲器(ROM)隨機(jī)讀寫存儲器(RAM)存儲器區(qū)域按用途不同分類

程序區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)5第一節(jié)可編程控制器的硬件組成三、輸入輸出接口

輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。

輸入口用來接收生產(chǎn)過程的各種參數(shù)。

輸出口用來送出可編程控制器運(yùn)算后得出的控制信息,并通過機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。對輸入輸出接口有兩個主要的要求：

一是有良好的抗干擾能力；二是能滿足工業(yè)現(xiàn)場各類信號的匹配要求。6第一節(jié)可編程控制器的硬件組成1.開關(guān)量輸入接口

作用是把現(xiàn)場的開關(guān)量信號變成可編程控制器內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號。

按可接納的外信號電源的類型不同分類：

直流輸入單元交流輸入單元交/直流輸入單元7第一節(jié)可編程控制器的硬件組成圖2-3交流/直流輸入電路圖2-4交流輸入電路圖2-2直流輸入電路8第一節(jié)可編程控制器的硬件組成

2.開關(guān)量輸出接口

作用是把可編程內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的開關(guān)量信號。按可編程機(jī)內(nèi)使用的器件分類：

繼電器型晶體管型可控硅型9第一節(jié)可編程控制器的硬件組成圖2-5開關(guān)量輸出電路10第一節(jié)可編程控制器的硬件組成

輸出接口本身都不帶電源,而且在考慮外驅(qū)動電源時,還需慮及輸出器件的類型。繼電器式的輸出接口可用于交流及直流兩種電源,但接通斷開的頻率低;晶體管式的輸出接口有較高的接通斷開頻率,但只適用于直流驅(qū)動的場合;可控硅型的輸出接口僅適用于交流驅(qū)動場合。注意11第一節(jié)可編程控制器的硬件組成3.模擬量輸入接口

作用是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成適合可編程序控制器內(nèi)部處理的由若干位二進(jìn)制數(shù)字表示的信號?，F(xiàn)場裝置現(xiàn)場裝置濾波電平轉(zhuǎn)換濾波電平轉(zhuǎn)換多路轉(zhuǎn)換開關(guān)A/D鎖存器光電隔離總線邏輯數(shù)據(jù)總線圖2-6模擬量輸入電路框圖12第一節(jié)可編程控制器的硬件組成4.模擬量輸出接口

作用是將可編程控制器運(yùn)算處理后的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為模擬量輸出,以滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場連續(xù)控制信號的需求。圖2-7模擬量輸出原理框圖13第一節(jié)可編程控制器的硬件組成5.智能輸入輸出接口功能模塊

——智能控制單元，如PID工作單元、高速計數(shù)器工作單元、溫度控制單元等智能輸入輸出接口和普通輸入輸出接口的區(qū)別

——在于具有單獨(dú)的CPU,有專門的處理能力。

14第一節(jié)可編程控制器的硬件組成四、電源分類

可編程控制器各工作單元供電的開關(guān)電源為掉電保護(hù)電路供電的后備電源15第一節(jié)可編程控制器的硬件組成五、外部設(shè)備1.編程器

專用的編程器個人計算機(jī)分類功能

編程一定的調(diào)試及監(jiān)視功能按照功能強(qiáng)弱,手持式編程器又可分為簡易型及智能型。16圖2-8FX-20P型手持式編程器第一節(jié)可編程控制器的硬件組成17第一節(jié)可編程控制器的硬件組成2.其他外部設(shè)備PLC還可以配設(shè)盒式磁帶機(jī)、打印機(jī)、EPROM寫入器、高分辨率大屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)等其他一些外部設(shè)備。18第二節(jié)可編程控制器按硬件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用規(guī)模分類一、按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類1.單元式結(jié)構(gòu)

把CPU、RAM、ROM、輸入輸出端子及其他I/O接口、電源、指示燈甚至編程器等都裝配在一起的整體裝置,一個箱體就是一個完整的PLC。特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊,體積小、成本低、安裝方便。

缺點(diǎn)輸入輸出接口數(shù)是固定的,不一定適合具體的控制現(xiàn)場的需要。19第二節(jié)可編程控制器按硬件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用規(guī)模分類圖2-9單元式可編程控制器20第二節(jié)可編程控制器按硬件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用規(guī)模分類2.模塊式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)把PLC的每個工作單元都制成獨(dú)立的模塊,機(jī)器上有一塊帶有插槽的母板。

該結(jié)構(gòu)的PLC的特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成非常靈活,安裝、擴(kuò)展、維修都很方便。缺點(diǎn)是體積比較大。21第二節(jié)可編程控制器按硬件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用規(guī)模分類圖2-10模塊式可編程控制器22第二節(jié)可編程控制器按硬件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用規(guī)模分類3.疊裝式結(jié)構(gòu)

疊裝式結(jié)構(gòu)是單元式和模塊式相結(jié)合的產(chǎn)物。把某一系列PLC工作單元的外形都做成外觀尺寸一致的,CPU、I/O口及電源也可做成獨(dú)立的,不使用模塊式PLC中的母板,采用電纜連接各個單元,在控制設(shè)備中安裝時可以一層層地疊裝,這就是疊裝式PLC。23第二節(jié)可編程控制器按硬件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用規(guī)模分類圖2-11疊裝式可編程控制器24第二節(jié)可編程控制器按硬件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用規(guī)模分類

單元式PLC一般用于規(guī)模較小,輸入輸出點(diǎn)數(shù)固定,以后也少有擴(kuò)展的場合。模塊式PLC一般用于規(guī)模較大,輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多,輸入輸出點(diǎn)數(shù)比例比較靈活的場合。疊裝式PLC具有二者的優(yōu)點(diǎn),從近年來市場上看,單元式及模塊式有結(jié)合為疊裝式的趨勢。使用場合比較25第二節(jié)可編程控制器按硬件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用規(guī)模分類二、按可應(yīng)用規(guī)模及功能分類

按照機(jī)器點(diǎn)數(shù)（一般將一路信號叫做一個點(diǎn),將輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)數(shù)的總和稱為機(jī)器的點(diǎn)數(shù)）的多少,可將PLC分為超小(微)、小、中、大、超大等五種類型。超小型小型中型大型超大型64點(diǎn)以下64～128點(diǎn)128～512點(diǎn)512～8192點(diǎn)8192點(diǎn)以上表2-1PLC按點(diǎn)數(shù)規(guī)模分類按功能分為低檔機(jī)、中檔機(jī)及高檔機(jī)。26第三節(jié)可編程控制器的軟件一、軟件的分類1.系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件含系統(tǒng)的管理程序,用戶指令的解釋程序,另外還包括一些供系統(tǒng)調(diào)用的專用標(biāo)準(zhǔn)程序塊等。2.應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件也叫用戶軟件,是用戶為達(dá)到某種控制目的,采用專用編程語言自主編制的程序。27第三節(jié)可編程控制器的軟件圖2-12異步電動機(jī)單向運(yùn)行PLC控制方案28第三節(jié)可編程控制器的軟件圖2-13異步電動機(jī)可逆運(yùn)行PLC控制方案29第三節(jié)可編程控制器的軟件二、應(yīng)用軟件常用的編程語言1.梯形圖(Ladderdiagram)

梯形圖語言是一種以圖形符號及圖形符號在圖中的相互關(guān)系表示控制關(guān)系的編程語言,是從繼電器電路圖演變過來的。30第三節(jié)可編程控制器的軟件

繪梯形圖的一種設(shè)計思想:將可編程控制器中參與邏輯組合的元件看成和繼電器一樣,具有常開、常閉觸點(diǎn)及線圈,且線圈的得電失電將導(dǎo)致觸點(diǎn)的相應(yīng)動作;再用母線代替電源線,用能量流概念來代替繼電器電路中的電流概念;使用繪制繼電器電路圖類似的思路繪出梯形圖。

PLC中的繼電器等編程元件不是實(shí)際物理元件,而只是計算機(jī)存儲器中一定的位,它的所謂接通不過是相應(yīng)存儲單元置1而已。31第三節(jié)可編程控制器的軟件符號名稱繼電器電路圖符號梯形圖符號常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)線圈表2-2符號對照表32第三節(jié)可編程控制器的軟件

2.指令表(Instructionlist)

指令表也叫做語句表。它和單片機(jī)程序中的匯編語言有點(diǎn)類似,由語句指令依一定的順序排列而成。一條指令一般可分為二部分,一為助記符,二為操作數(shù)。

指令表語言和梯形圖有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。對指令表運(yùn)用不熟悉的人可先畫出梯形圖,再轉(zhuǎn)換為語句表。另一方面,程序編制完畢裝入機(jī)內(nèi)運(yùn)行時,簡易編程設(shè)備都不具備直接讀取圖形的功能,梯形圖程序只有改寫為指令表才有可能送入可編程控制器運(yùn)行。33第三節(jié)可編程控制器的軟件

3.順序功能圖(Sequentialfunctionchart)

順序功能圖常用來編制順序控制類程序。它包含步、動作、轉(zhuǎn)換三個要素。順序功能編程法將一個復(fù)雜的順序控制過程分解為一些小的工作狀態(tài),對這些小狀態(tài)的功能分別處理后再將它們依順序連接組合成整體的控制程序。步1步2步3動作1動作2轉(zhuǎn)換1轉(zhuǎn)換2圖2-14順序功能圖示意34第三節(jié)可編程控制器的軟件

4.功能塊圖(Functionblockdiagram)

功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系,方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量,右側(cè)為輸出變量,輸入端、輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算,信號自左向右流動。ORANDSRS1Q1RTest1Test2Sw1%IX3ResetStart圖2-15功能塊圖的實(shí)例35第四節(jié)可編程控制器的工作原理

可編程控制器的工作原理可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下,通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。個人計算機(jī)與PLC的工作方式有所不同,計算機(jī)一般采用等待命令的工作方式。而PLC在確定了工作任務(wù),裝入了專用程序后成為一種專用機(jī),它采用循環(huán)掃描工作方式,系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是循環(huán)掃描方式完成的。36第四節(jié)可編程控制器的工作原理一、分時處理及掃描工作方式PLC系統(tǒng)正常工作所要完成的任務(wù):①計算機(jī)內(nèi)部各工作單元的調(diào)度,監(jiān)控；②計算機(jī)與外部設(shè)備間的通訊;③用戶程序所要完成的工作。37第四節(jié)可編程控制器的工作原理用戶程序完成的三個階段：1.輸入處理階段2.程序執(zhí)行階段3.輸出處理階段程序執(zhí)行掃描工作過程38第四節(jié)可編程控制器的工作原理二、掃描周期及PLC的兩種工作狀態(tài)PLC有兩種基本的工作狀態(tài),即運(yùn)行(RUN)狀態(tài)與停止

(STOP)狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)是執(zhí)行應(yīng)用程序的狀態(tài)。停止?fàn)顟B(tài)一般用于程序的編制與修改。內(nèi)部處理通信操作輸入處理程序執(zhí)行輸出處理停止運(yùn)行圖2-17掃描過程示意圖掃描周期？39第四節(jié)可編程控制器的工作原理三、輸入/輸出滯后時間定義

輸入/輸出滯后時間又稱為系統(tǒng)響應(yīng)時間,是指從PLC外部輸入信號發(fā)生變化的時刻起至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時刻止之間的間隔。組成

由輸入電路的濾波時間、輸出模塊的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間三部分組成。40第四節(jié)可編程控制器的工作原理

輸入模塊的RC濾波電路用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲,消除因外接輸入觸點(diǎn)動作時產(chǎn)生抖動引起的不良影響。濾波時間常數(shù)決定了輸入濾波時間的長短,其典型值為10ms左右。輸出模塊的滯后時間與模塊開關(guān)元件的類型有關(guān)。41第四節(jié)可編程控制器的工作原理圖2-18PLC的輸入/輸出延遲42第四節(jié)可編程控制器的工作原理四、可編程控制器系統(tǒng)與繼電接觸器系統(tǒng)工作原理的差別差別一

繼電器電路圖是用低壓電器的接線表達(dá)邏輯控制關(guān)系的,可編程控制器則使用梯形圖表達(dá)這種關(guān)系。43第四節(jié)可編程控制器的工作原理差別二

在運(yùn)行時序上：對于繼電器電路來說,忽略電磁滯后及機(jī)械滯后,同一個繼電器的所有觸點(diǎn)的動作是和它的線圈通電或斷電同時發(fā)生的。但在PLC中,由于指令的分時掃描執(zhí)行。同一個器件的線圈工作和它的各個觸點(diǎn)的動作并不同時發(fā)生。這就是繼電接觸器系統(tǒng)的并行工作方式和PLC的串行工作方式的差別。44第四節(jié)可編程控制器的工作原理圖2-19“定時點(diǎn)滅”電路45第五節(jié)可編程控制器的主要性能指標(biāo)1.輸入/輸出點(diǎn)數(shù)

輸入輸出點(diǎn)數(shù)是PLC組成控制系統(tǒng)時所能接入的輸入輸出信號的最大數(shù)量,表示PLC組成系統(tǒng)時可能的最大規(guī)模。

在總的點(diǎn)數(shù)中,輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)總是按一定的比例設(shè)置的,往往是輸入點(diǎn)數(shù)大于輸出點(diǎn)數(shù),且輸入與輸出點(diǎn)數(shù)不能相互替代。注意！46第五節(jié)可編程控制器的主要性能指標(biāo)2.應(yīng)用程序的存儲容量

應(yīng)用程序的存儲容量是存放用戶程序的存儲器的容量。通常用K字(kw),K字節(jié)(kb)或K位來表示，1K=1024。也有的PLC直接用所能存放的程序量表示。47第五節(jié)可編程控制器的主要性能指標(biāo)3.掃描速度

一般以執(zhí)行1000條基本指令所需的時間來衡量。單位為毫秒/千步,也有以執(zhí)行一步指令時間計的,如微秒/步。一般邏輯指令與運(yùn)算指令的平均執(zhí)行時間有較大的差別,因而大多場合,掃描速度還往往需要標(biāo)明是執(zhí)行哪類程序。48第五節(jié)可編程控制器的主要性能指標(biāo)

4.編程語言及指令功能

不同廠家的PLC編程語言不同且互不兼容。從編程語言的種類來說,一臺機(jī)器能同時使用的編程方法多,則容易更多的人使用。

衡量指令功能強(qiáng)弱可看二個方面:一是指令條數(shù)多少,二是指令中有多少綜合性指令。49第六節(jié)常用PLC簡介一、美國的PLC產(chǎn)品二、歐洲的PLC產(chǎn)品三、日本的PLC產(chǎn)品四、中國的PLC產(chǎn)品50可編程控制器應(yīng)用技術(shù)第三章FX2N系列可編程控制器目錄FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)

FX2N系列可編程控制器的安裝及接線

FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能

FX2N系列可編程控制器的基本指令編程規(guī)則及注意事項(xiàng)1內(nèi)容提要2FX2N系列可編程控制器是三菱公司小型PLC的代表產(chǎn)品之一。本章介紹FX2N系列PLC的外觀、接線、編程元件及基本指令,為學(xué)習(xí)FX2N系列PLC的工業(yè)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)可編程控制器的使用首先要掌握兩個重要內(nèi)容—編程元件及編程指令。在可編程控制器控制系統(tǒng)中,實(shí)質(zhì)為存儲單元的編程元件是輸入、主令信號、反饋信號及執(zhí)行信號的載體。程序則是編程元件間相互關(guān)系的描述。而程序的編制是借助編程指令完成的,編程的過程就是將控制系統(tǒng)工作條件及工作目的間的關(guān)系指令化的過程。第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)一、FX2N的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及產(chǎn)品構(gòu)成

1.FX2N系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)FX2N系列PLC采用一體化箱體結(jié)構(gòu),其基本單元(BasicUnit)將所有的電路,含CPU、存儲器、輸入輸出接口及電源等都裝在一個模塊內(nèi),是一個完整的控制裝置。結(jié)構(gòu)緊湊,體積小巧,成本低,安裝方便。

FX2N系列PLC還配有擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元。FX2N系列PLC可以根據(jù)需要,僅以基本單元或由多種單元組合使用。3第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)

FX2N系列PLC基本單元外觀2.FX2N系列PLC的產(chǎn)品構(gòu)成

FX2N系列PLC的產(chǎn)品如表3-1(基本單元)、表3-2(擴(kuò)展單元)、表3-3(擴(kuò)展模塊)、表3-4(特殊功能單元)所列。4第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)二、FX2N型號規(guī)格及其含義

FX2N的基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊的型號規(guī)格如表3-1、表3-2、表3-3所示。圖3-2為基本單元型號各組成部分的含義說明。擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊型號構(gòu)成與基本單元雷同,只是在模塊區(qū)分部分中用“E”代替“M”。5第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)輸入輸出總點(diǎn)數(shù)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)FX2N系列AC電源DC輸入繼電器輸出三端雙向晶閘管開關(guān)元件晶體管輸出11688FX2N-16MR-001-FX2N-16MT-001321616FX2N-32MR-001FX2N-32MS-001FX2N-32MT-001482424FX2N-48MR-001FX2N-48MS-001FX2N-48MT-001643232FX2N-64MR-001FX2N-64MS-001FX2N-64MT-001804040FX2N-80MR-001FX2N-80MS-001FX2N-80MT-0011286464FX2N-128MR-001FX2N-128MT-001表3-1基本單元一覽表6第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)輸入輸出總點(diǎn)數(shù)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)FX2N系列DC電源AC輸入型繼電器輸出晶體管輸出321616FX2N-32MR-DFX2N-32MT-D4482424FX2N-48MR-DFX2N-48MT-D6643232FX2N-64MR-DFX2N-64MT-D8804040FX2N-80MR-DFX2N-80MT-D續(xù)表7第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)輸入輸出總點(diǎn)數(shù)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)AC電源DC輸入繼電器輸出三端雙向晶閘管開關(guān)元件晶體管輸出321616FX2N-32ER—FX2N-32ET482424FX2N-48ER—FX2N-48ET表3-2擴(kuò)展單元一覽表8第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)輸入輸出總點(diǎn)數(shù)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)繼電器輸出輸入晶體管輸出三端雙向晶閘管開關(guān)元件輸入信號電壓連接形式8(16)4(8)4(8)

FX0N-8ER——DC24V橫端子臺880—FX0N-8EX——DC24V橫端子臺808FX0N-8EYR—FX0N-8EYT——橫端子臺16160—FX0N-16EX——DC24V橫端子臺16016FX0N-16EYR—FX0N-16EYT——橫端子臺16160—FX2N-16EX——DC24V縱端子臺16016FX2N-16EYR—FX2N-16EYTFX2N-16EYS—縱端子臺表3-3擴(kuò)展模塊一覽表9區(qū)分型號名稱占有點(diǎn)數(shù)耗電輸入輸出DC5V特殊功能板FX2N-8AV-BD8點(diǎn)模擬電位器功能擴(kuò)展板—20mAFX2N-422-BDRS422通訊板—60mAFX2N-485-BDRS485通訊板—60mAFX2N-232-BDRS232通訊板—20mAFX2N-CNV-BD連接特殊適配器的功能擴(kuò)展板——特殊模板FX0N-3A2ch模擬輸入、1ch模擬輸出—8—30mAFX0N-16NTM-NET/M1N1用(絞合導(dǎo)線)8820mAFX0N-4AD4ch模擬輸入—8—30mAFX0N-4DA4ch模擬輸出—8—30mAFX0N-4AD-PT4ch溫度傳感器輸入(PT-100)

—8—30mAFX0N-4AD-TC

4ch溫度傳感器輸入(熱電偶)—8—30mA表3-4特殊功能單元一覽表10區(qū)分型號名稱占有點(diǎn)數(shù)耗電輸入輸出DC5V特殊模板FX2N-1HC50kHz2相高速計數(shù)器—8—90mAFX2N-1PG

100kpps脈沖輸出模塊—8—55mAFX2N-232IFRS232C通訊接口—8—40mAFX-16NP

M-NET/M1N1用(光纖)16880mAFX-16NT

M-NET/M1N1用(絞合導(dǎo)線)16880mAFX-16NP-S3

M-NET/N1NT-S3用(光纖)88880mAFX-16NT-S3

M-NET/N1NT-S3用(絞合導(dǎo)線)88880mAFX-1D1F

1D1F接口888130mA特殊單元FX-1GM定位脈沖輸出單元(1軸)—8—自給FX-10GM定位脈沖輸出單元(1軸)—8—自給FX-20GM定位脈沖輸出單元(2軸)—8—自給續(xù)表11第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)FX2N系列PLC型號名稱組成符號的含義如下：①輸入輸出點(diǎn)數(shù)為輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)之和。FX2N系列PLC的最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)。基本單元、擴(kuò)展單元的輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)數(shù)相同。②輸出形式有如下幾種。R:繼電器輸出(有干接點(diǎn),交流、直流負(fù)載兩用);S:三端雙向晶閘管開關(guān)元件輸出(無干接點(diǎn),交流負(fù)載用);T:晶體管輸出(無干接點(diǎn),直流負(fù)載用)。12第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)③其他區(qū)分。AC100/200V電源、DC24V輸入(內(nèi)部供電)。D:DC電源,DC輸入UA1/UL:AC電源,AC輸入(UL規(guī)格品)④擴(kuò)展模塊型號中輸入輸出形式包括以下幾種。R:DC輸入4點(diǎn)、繼電器輸出4點(diǎn)的組合;X:輸入專用(無輸出);YR:繼電器輸出專用(無輸入);YS:三端雙向晶閘管開關(guān)元件輸出專用(無輸入);YT:晶體管輸出專用(無輸入)。13第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)FX2N-○

○M□-□系列名稱輸入輸出點(diǎn)數(shù)其他區(qū)分輸出形式基本單元（模塊區(qū)分）圖3-2基本單元型號體系14第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)三、FX2N系列PLC技術(shù)性能指標(biāo)

FX2N系列可編程控制器的技術(shù)指標(biāo)包括一般技術(shù)指標(biāo)(GeneralSpecification)、電源技術(shù)指標(biāo)、輸入技術(shù)指標(biāo)、輸出技術(shù)指標(biāo)和性能技術(shù)指標(biāo)(PerformanceSpecification),分別如表3-5,表3-6,表3-7,表3-8及表3-9所示。15第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)環(huán)境溫度使用時:0～55℃,儲存時:-20～+70℃環(huán)境濕度35%～89%RH時(不結(jié)露)使用抗振JISC0911標(biāo)準(zhǔn)10～55Hz0.5mm(最大2G)3軸方向各2h(但用DIN導(dǎo)軌安裝時0.5G)抗沖擊JISC0912標(biāo)準(zhǔn)10G3軸方向各3次抗噪聲干擾在用噪聲仿真器產(chǎn)生電壓為1000VP-P、噪聲脈沖寬度為1μs、周期為30～100Hz的噪聲干擾時工作正常耐壓AC1500V1min所有端子與接地端之間絕緣電阻5MΩ以上(DC500V兆歐表)接地第三種接地,不能接地時亦可浮空使用環(huán)境無腐蝕性氣體,無塵埃表3-5FX2N一般技術(shù)指標(biāo)16第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)項(xiàng)目FX2N-16MFX2N-32MFX2N-32EFX2N-48MFX2N-48EFX2N-64MFX2N-80MFX2N-128M電源電壓AC100～240V50/60Hz允許瞬間斷電時間對于10ms以下的瞬間斷電,控制動作不受影響電源保險絲250V3.15A,Φ5×20mm250V5A,Φ5×20mm電力消耗/(V·A)3540(32E35)50(48E45)6070100傳感器電源無擴(kuò)展部件DC24V250mA以下DC24V460mA以下有擴(kuò)展部件DC5V基本單元290mA擴(kuò)展單元690mA表3-6FX2N電源技術(shù)指標(biāo)17第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)輸入電壓輸入電流輸入ON電流輸入OFF電流輸入阻抗輸入隔離輸入響應(yīng)時間X000～7X010以內(nèi)X000～7X010以內(nèi)X000～7X010以內(nèi)X000～7X010以內(nèi)DC24V7mA5mA4.5mA3.5mA≤1.5mA≤1.5mA

3.3kΩ4.3kΩ光電絕緣0～60ms可變

注:輸入端X0～X17內(nèi)有數(shù)字濾波器,其響應(yīng)時間可由程序調(diào)整為0～60ms。表3-7FX2N輸入技術(shù)指標(biāo)18項(xiàng)目繼電器輸出晶閘管輸出晶體管輸出外部電源AC250V,DC30V以下AC85～240VDC5～30V最大負(fù)載電阻負(fù)載2A/1點(diǎn);8A/4點(diǎn)共享;8A/8點(diǎn)共享0.3A/1點(diǎn)0.8A/4點(diǎn)0.5A/1點(diǎn)0.8A/4點(diǎn)感性負(fù)載80V·A15V·A/AC100V30V·A/AC200V12W/DC24V燈負(fù)載100W30W1.5W/DC24V開路漏電流—1mA/AC100V2mA/AC200V0.1mA以下/DC30V響應(yīng)時間OFF到ON約10ms1ms以下0.2ms以下ON到OFF約10ms最大10ms0.2ms以下①電路隔離機(jī)械隔離光電晶閘管隔離光電耦合器隔離動作顯示繼電器通電時LED燈亮光電晶閘管驅(qū)動時LED燈亮光電耦合器隔離驅(qū)動時LED燈亮

①響應(yīng)時間0.2ms是在條件為24V/200mA時,實(shí)際所需時間為電路切斷負(fù)載電流到電流為0的時間,可用并接續(xù)流二極管的方法改善響應(yīng)時間。大電流時為0.4mA以下。表3-8FX2N輸出技術(shù)指標(biāo)19第一節(jié)FX2N系列可編程控制器及其性能指標(biāo)運(yùn)算控制方式存儲程序反復(fù)運(yùn)算方法(專用LSI),中斷命令輸入輸出控制方式批處理方式(在執(zhí)行END指令時),但有輸入輸出刷新指令運(yùn)算處理速度基本指令0.08μs/指令應(yīng)用指令(1.52μs～數(shù)百μs)/指令程序語言繼電器符號+步進(jìn)梯形圖方式(可用SFC表示)程序容量存儲器形式內(nèi)附8K步RAM,最大為16K步(可選RAM,EPROMEEPROM存儲卡盒)指令數(shù)基本、步進(jìn)指令基本(順控)指令27個,步進(jìn)指令2個應(yīng)用指令128種298個輸入繼電器(擴(kuò)展合用時)X000～X267(8進(jìn)制編號)184點(diǎn)合計最大256點(diǎn)輸出繼電器(擴(kuò)展合用時)X000～X267(8進(jìn)制編號)184點(diǎn)表3-9FX2N性能技術(shù)指標(biāo)20輔助繼電器一般用①M(fèi)000～M499①500點(diǎn)鎖存用M500～M1023②524點(diǎn),M1024～M3071③2048點(diǎn)合計2572點(diǎn)特殊用M8000～M8255256點(diǎn)狀態(tài)寄存器初始化用S0～S910點(diǎn)一般用S10～S499①90點(diǎn)鎖存用S500～S899②400點(diǎn)報警用S900～S999③100點(diǎn)定時器100msT0～T199(0.1～3276.7s)200點(diǎn)10msT200～T245(0.01～327.67s)46點(diǎn)1ms(積算型)

T246～T249③(0.001～32.767s)4點(diǎn)100ms(積算型)T250～T255③(0.1～32.767s)6點(diǎn)模擬定時器(內(nèi)附)1點(diǎn)③續(xù)表21計數(shù)器增計數(shù)一般用C0～C99①(0～32,767)(16位)100點(diǎn)鎖存用C100～C199②(0～32,767)(16位)100點(diǎn)增/減計數(shù)用一般用C220～C234①(32位)20點(diǎn)鎖存用C220～C234②(32位)15點(diǎn)高速用C235～C255中有:1相60kHz2點(diǎn),10kHz4點(diǎn)或2相30kHz1點(diǎn),5kHz1點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器通用數(shù)據(jù)寄存器一般用D0～D199①(16位)200點(diǎn)鎖存用D200～D511②(16位)312點(diǎn),D512～D7999③(16位)7488點(diǎn)特殊用D8000～D8195(16位)106點(diǎn)變址用V0～V7,Z0～Z7(16位)16點(diǎn)文件寄存器通用寄存器的D1000③以后可每500點(diǎn)為單位設(shè)定文件寄存器(MAX7000點(diǎn))指針跳轉(zhuǎn)、調(diào)用P0～P127128點(diǎn)輸入中斷、計時中斷Ⅰ0□～Ⅰ8□9點(diǎn)續(xù)表22指針計數(shù)中斷Ⅰ010～Ⅰ0606點(diǎn)嵌套(主控)N0～N78點(diǎn)常數(shù)十進(jìn)制K16位:-32768～+32767；32位:-2147483648～+2147483647十六進(jìn)制H16位:0～FFFF(H);32位:0～FFFFFFFF(H)SFC程序〇注釋輸入〇內(nèi)附RUN/STOP開關(guān)〇模擬定時器FX2N-8AV-BD(選擇)安裝時8點(diǎn)程序RUN中寫入〇時鐘功能〇(內(nèi)藏)

輸入濾波器調(diào)整X000～X0170～60ms可變;FX2N-16MX000～X007恒定掃描〇續(xù)表23采樣跟蹤〇關(guān)鍵字登錄〇報警信號器〇脈沖列輸出20kHz/DC5V或10kHz/DC12～24V1點(diǎn)續(xù)表①非后備鋰電池保持區(qū)。通過參數(shù)設(shè)置,可改為后備鋰電池保持區(qū)。②后備鋰電池保持區(qū),通過參數(shù)設(shè)置,可改為非后備鋰電池保持區(qū)。③后備鋰電池固定保持區(qū)固定,該區(qū)域特性不可改變。24第二節(jié)FX2N系列可編程控制器的安裝及接線

可編程控制器的安裝環(huán)境要求：要安裝在環(huán)境溫度為0～55℃,相對濕度小于89%大于35%RH、無粉塵和油煙、無腐蝕性及可燃性氣體的場合中。PLC的安裝固定常有的二種方式:

一是直接利用機(jī)箱上的安裝孔,用螺釘將機(jī)箱固定在控制柜的背板或面板上;

其二是利用DIN導(dǎo)軌安裝,這需先將DIN導(dǎo)軌固定好,再將PLC及各種擴(kuò)展單元卡上DIN導(dǎo)軌。安裝時還要注意在PLC周圍留足散熱及接線的空間。

25第二節(jié)FX2N系列可編程控制器的安裝及接線圖3-3FX2N機(jī)及擴(kuò)展設(shè)備在DIN導(dǎo)軌上安裝①35mm寬，DIN導(dǎo)軌；②安裝孔(32點(diǎn)以下2個,以上4個)；③電源，輔助電源，輸入信號用裝卸式端子臺；④輸入口指示燈；⑤擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、特殊單元、特殊模塊接線插座蓋板；⑥輸出用裝卸式端子臺；⑦輸出口指示燈；⑧DIN導(dǎo)軌裝卸中卡子；⑨面板蓋；⑩外圍設(shè)備接線插座蓋板；⑾電源、運(yùn)行出錯指示燈26第二節(jié)FX2N系列可編程控制器的安裝及接線1.電源接入及端子排列接入控制系統(tǒng)PLC基本單元的供電通常的兩種情況:

直接使用工頻交流電,通過交流輸入端子連接,對電壓的要求比較寬松,100～250V均可使用。采用外部直流開關(guān)電源供電,一般配有直流24V輸入端子。

采用交流供電的PLC機(jī)內(nèi)自帶直流24V內(nèi)部電源,為輸入器件及擴(kuò)展模塊供電。FX2N系列PLC大多為AC電源,DC輸入形式。27第二節(jié)FX2N系列可編程控制器的安裝及接線圖3-4FX2N系列PLC接線端子排列示例(FX2N-48MR)28AC電源、DC輸入型機(jī)電源配線29第二節(jié)FX2N系列可編程控制器的安裝及接線2.輸入口器件的接入

PLC的輸入口連接輸入信號,器件主要有開關(guān)、按鈕及各種傳感器,這些都是觸點(diǎn)類型的器件。在接入PLC時,每個觸點(diǎn)的兩個接頭分別連接一個輸入點(diǎn)及輸入公共端。30第二節(jié)FX2N系列可編程控制器的安裝及接線圖3-6輸入器件的接線31第二節(jié)FX2N系列可編程控制器的安裝及接線3.輸出口器件的接入PLC的輸出口上連接的器件主要是繼電器、接觸器、電磁閥的線圈。這些器件均采用PLC機(jī)外的專用電源供電,PLC內(nèi)部不過是提供一組開關(guān)接點(diǎn)。接入時線圈的一端接輸出點(diǎn)螺釘,一端經(jīng)電源接輸出公共端。

PLC輸出口的電流定額一般為2A，大電流的執(zhí)行器件須配裝中間繼電器。32第二節(jié)FX2N系列可編程控制器的安裝及接線

4.通訊線的連接

PLC一般設(shè)有專用的通訊口,通常為RS485口或RS422口,FX2N型PLC為RS422口。與通訊口的接線常采用專用的接插件連接。33第二節(jié)FX2N系列可編程控制器的安裝及接線圖3-7輸出器件的接線34第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能

可編程控制器用于工業(yè)控制,其實(shí)質(zhì)是用程序表達(dá)控制過程中事物間的邏輯或控制關(guān)系。

在可編程控制器內(nèi)部設(shè)置具有各種各樣功能的,能方便地代表控制過程中各種事物的元器件。定義編程元件物理實(shí)質(zhì)

是電子電路及存儲器。具有不同使用目的的元件的電路有所不同。

35第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能一、FX2N系列PLC編程元件的分類及編號FX2N系列PLC編程元件的編號分為兩個部分。第一部分是代表功能的字母,如輸入繼電器用“X”表示,輸出繼電器用“Y”表示;

第二部分為數(shù)字,數(shù)字為該類器件的序號。

FX2N系列PLC中輸入繼電器及輸出繼電器的序號為八進(jìn)制,其余器件的序號為十進(jìn)制。從元件的最大序號可以了解可編程控制器可能具有的某類器件的最大數(shù)量。36第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能二、FX2N系列PLC編程元件的基本特征

一般地可認(rèn)為編程元件和繼電接觸器的元件類似。作為計算機(jī)的存儲單元,從實(shí)質(zhì)上來說,某個元件被選中,只是代表這個元件的存儲單元置1,失去選中條件只是這個存儲單元置0,由于元件只不過是存儲單元,可以無限次地訪問,可編程控制器的編程元件可以有無數(shù)多個常開、常閉觸點(diǎn)。作為計算機(jī)的存儲單元,可編程控制器的元件可以組合使用。37第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能三、FX2N系列PLC主要編程元件及使用

編程元件的使用要素含元件的啟動信號、復(fù)位信號、工作對象、設(shè)定值、及掉電特性等,不同類型的元件涉及的使用要素不盡相同。1.輸入繼電器

FX2N系列可編程控制器輸入繼電器編號范圍為:X000～X267(184點(diǎn))。38第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能圖3-8輸入繼電器的應(yīng)用

可編程控制器輸入接口的一個接線點(diǎn)對應(yīng)一個輸入繼電器。輸入繼電器是接收機(jī)外信號的窗口。從使用來說,輸入繼電器的線圈只能由機(jī)外信號驅(qū)動,在反映機(jī)內(nèi)器件邏輯關(guān)系的梯形圖中并不出現(xiàn)。梯形圖中常見的是輸入繼電器的常開、常閉觸點(diǎn)。它們的工作對象是其他軟元件的線圈。39第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能

2.輸出繼電器FX2N系列可編程控制器輸出繼電器編號范圍為:Y000～Y267(184點(diǎn))。

可編程控制器輸出接口的一個接線點(diǎn)對應(yīng)一個輸出繼電器。輸出繼電器是PLC中惟一具有外部觸點(diǎn)的繼電器。輸出繼電器可通過外部接點(diǎn)接通該輸出口上連接的輸出負(fù)載或執(zhí)行器件。輸出繼電器的線圈只能由程序驅(qū)動,輸出繼電器的內(nèi)部常開常閉觸點(diǎn)可作為其他器件的工作條件出現(xiàn)在程序中。40第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能3.輔助繼電器

（1）通用型輔助繼電器

M0～M499(500點(diǎn))

主要用途是常用于邏輯運(yùn)算的中間狀態(tài)存儲及信號類型的變換。輔助繼電器的線圈只能由程序驅(qū)動。它只具有內(nèi)部觸點(diǎn)。圖3-9通用型輔助繼電器的應(yīng)用41第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能(2)具有掉電保持的通用型輔助繼電器

M500～1023(524點(diǎn))及M1024～M3071(2048點(diǎn))

掉電保持的通用型輔助繼電器具有記憶能力。

掉電保持是指在PLC外部電源停電后,由機(jī)內(nèi)電池為某些特殊工作單元供電,可以記憶它們在掉電前的狀態(tài)。其中M1024～M3071為固定停電保持區(qū)域,M500～1023為出廠時設(shè)定為停電保持區(qū)域。如需要改變時,用戶可在M0～M499及M500～1023區(qū)域中自由安排停電保持區(qū)。42第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能圖3-10掉電保持輔助繼電器的應(yīng)用舉例

若輔助繼電器M600及M601的狀態(tài)決定電動機(jī)的轉(zhuǎn)向,且M600及M601為具有掉電保持的通用型輔助繼電器,在機(jī)構(gòu)掉電又來電時,電機(jī)可仍按掉電前的轉(zhuǎn)向運(yùn)行,直至碰到限位開關(guān)才發(fā)生轉(zhuǎn)向的變化。43第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能

(3)特殊輔助繼電器

M8000～M8255(256點(diǎn)）特殊輔助繼電器根據(jù)使用方式可以分為二類。

觸點(diǎn)利用型特殊輔助繼電器。線圈驅(qū)動型特殊輔助繼電器。44第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能4.定時器①定時器的類型100ms定時器

T0～T199(200點(diǎn)),計時范圍:0.1～3276.7s10ms定時器

T200～T245(46點(diǎn)),計時范圍:0.01～327.67s1ms積算定時器

T246～T249(4點(diǎn):中斷動作),計時范圍：0.001～32.767s100ms積算定時器

T250～T255(6點(diǎn)),計時范圍:0.1～3276.7s45第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能②定時器的工作原理

可編程控制器中的定時器是對機(jī)內(nèi)1ms、10ms、100ms等不同規(guī)格時鐘脈沖累加計時的。定時器除了占有自己編號的存儲器位外,還占有一個設(shè)定值寄存器和一個當(dāng)前值寄存器。具體工作歷程

定時器滿足計時條件時開始計時,當(dāng)前值寄存器則開始計數(shù),當(dāng)它的當(dāng)前值與設(shè)定值寄存器存放的設(shè)定值相等時定時器動作,其常開觸點(diǎn)接通,常閉觸點(diǎn)斷開,并通過程序作用于控制對象,達(dá)到時間控制的目的。46第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能③普通定時器與積算式定時器的使用圖3-11定時器的使用47第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能5.計數(shù)器

計數(shù)器在程序中用作計數(shù)控制。

分類

內(nèi)部計數(shù)器外部計數(shù)器48第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能(1)16位增計數(shù)器(設(shè)定值:1～32767)

有兩種16位二進(jìn)制增計數(shù)器,通用的C0～C99(100點(diǎn))和掉電保持用的C100～C199(100點(diǎn))。

16位指其設(shè)定值及當(dāng)前值寄存器為二進(jìn)制16位寄存器,其設(shè)定值在K1～K32767范圍內(nèi)有效。設(shè)定值K0與K1意義相同,均在第一次計數(shù)時,其觸點(diǎn)動作。49第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能圖3-1216位增計數(shù)器的工作過程50第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能(2)32位增/減計數(shù)器(設(shè)定值:-2147483648～+2147483647)

有兩種32位的增/減計數(shù)器,通用的C200～C219(20點(diǎn))和掉電保持用的C220～C234(15點(diǎn))。32位指其設(shè)定值寄存器為32位，其首位為符號位。設(shè)定值的最大絕對值為31位二進(jìn)制數(shù)所表示的十進(jìn)制數(shù)。即為-2147483648～+2147483647。設(shè)定值可直接用常數(shù)或間接用數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容。間接設(shè)定時,要用元件號緊連在一起的兩個數(shù)據(jù)寄存器。

計數(shù)的方向

(增計數(shù)器或減計數(shù)器)由特殊輔助繼電器M8200～M8234設(shè)定。51第三節(jié)FX2N系列可編程控制器編程軟元件及功能圖3-1332位增/減計數(shù)器的工作過程

32位增/減計數(shù)器為循環(huán)計數(shù)器。52第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令一、觸點(diǎn)類指令

在梯形圖中,觸點(diǎn)或者觸點(diǎn)的組合(觸點(diǎn)塊)用來表示事件(輸出)發(fā)生的條件,觸點(diǎn)及觸點(diǎn)與其他觸點(diǎn)及其他梯形圖符號間的相互關(guān)聯(lián)是組成梯形圖的最主要的內(nèi)容。基本觸點(diǎn)

動合(常開)觸點(diǎn)動斷(常閉)觸點(diǎn)衍生觸點(diǎn)

上升沿脈沖觸點(diǎn)下降沿脈沖觸點(diǎn)53第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令該類指令含從母線直接取用長開觸點(diǎn)指令LD,從母線直接取用長閉觸點(diǎn)指令LDI,從母線直接取用上升沿脈沖觸點(diǎn)指令LDP,從母線直接取用下降沿脈沖觸點(diǎn)指令LDF。根據(jù)觸點(diǎn)與梯形圖母線及與其他梯形圖符號間的關(guān)聯(lián),觸點(diǎn)指令分類：1.表達(dá)與左母線直接相連接觸點(diǎn)的指令54第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令上升沿觸點(diǎn)指令——指令元件置1的時刻有能流通過一個掃描周期。下降沿觸點(diǎn)指令——指令元件置0的時刻有能流通過一個掃描周期。功能55助記符名稱功能梯形圖表示及可用元件[LD]取邏輯運(yùn)算開始與左母線連接的常開觸點(diǎn)[LDI]取反邏輯運(yùn)算開始與左母線連接的常閉觸點(diǎn)[LDP]取脈沖上升沿邏輯運(yùn)算開始與左母線連接的上升沿檢測[LDF]取脈沖下降沿邏輯運(yùn)算開始與左母線連接的下降沿檢測[AND]與串聯(lián)連接常開觸點(diǎn)[ANI]與非串聯(lián)連接常閉觸點(diǎn)[ANDP]與脈沖上升沿串聯(lián)連接上升沿檢測表3-10基本指令一覽表56助記符名稱功能梯形圖表示及可用元件[ANDF]與脈沖下降沿串聯(lián)連接下降沿檢測[OR]或并聯(lián)連接常開觸點(diǎn)[ORI]或非并聯(lián)連接常閉觸點(diǎn)[ORP]或脈沖上升沿并聯(lián)連接上升沿檢測[ORF]或脈沖下降沿并聯(lián)連接下降沿檢測[ANB]電路塊與并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接[ORB]電路塊或串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接（續(xù)表）57助記符名稱功能梯形圖表示及可用元件[OUT]輸出線圈驅(qū)動指令[SET]置位線圈接通保持指令[RST]復(fù)位線圈接通清除指令[PLS]上沿脈沖上升沿微分輸出指令[PLF]下沿脈沖下降沿微分輸出指令[MC]主控公共串聯(lián)點(diǎn)的連接線圈[MCR]主控復(fù)位公共串聯(lián)點(diǎn)的清除指令（續(xù)表）58助記符名稱功能梯形圖表示及可用元件[MPS]進(jìn)棧連接點(diǎn)數(shù)據(jù)入棧[MRD]讀棧從堆棧讀出連接點(diǎn)數(shù)據(jù)[MPP]出棧從堆棧讀出數(shù)據(jù)并復(fù)位[INV]反轉(zhuǎn)運(yùn)算結(jié)果取反[NOP]空操作無動作變更程序中替代某些指令[END]結(jié)束順控程序結(jié)束順控程序結(jié)束返回到0步（續(xù)表）59第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令單個觸點(diǎn)與梯形圖其他區(qū)域連接有串聯(lián)及并聯(lián)兩種情形,加上觸點(diǎn)有長開、長閉、上升沿、下降沿等4類,該類指令計有8條。分別是:串聯(lián)長開觸點(diǎn)指令A(yù)ND,串聯(lián)長閉觸點(diǎn)指ANI,串聯(lián)上升沿觸點(diǎn)指令A(yù)NDP,串聯(lián)下降沿觸點(diǎn)指令A(yù)NDF,并聯(lián)長開觸點(diǎn)指令OR,并聯(lián)長閉觸點(diǎn)指令ORI,并聯(lián)上升沿觸點(diǎn)指令ORP,并聯(lián)下降沿觸點(diǎn)指令ORF。2.表達(dá)單個觸點(diǎn)與梯形圖其他區(qū)域相連接的指令60第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令語句步指令元素0LDX0011ORIM1002ANDX0033OUTM104LDX0035ANDPX0107OUTY0018LDFM11010ORY00211ANIM1012OUTY002圖3-14單觸點(diǎn)指令說明61第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令并聯(lián)觸點(diǎn)塊的串聯(lián)指令A(yù)NB及串聯(lián)觸點(diǎn)塊的并聯(lián)指令ORB用來表示多觸點(diǎn)組合與前邊梯形圖的關(guān)系。3.表達(dá)多個觸點(diǎn)與梯形圖其他區(qū)域相連接的指令(1)觸點(diǎn)塊的連接指令

62第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令語句步指令元素0LD

X0001ORX0012LDX0023ANDX0034LDIX0045ANDX0056ORB7ORX0068ANB9ORX00710OUTY007ANB指令建立新母線圖3-15ANBORB指令說明63第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令MPS(進(jìn)棧)、MRD(讀棧)、MPP(出棧)為棧操作指令,用于梯形圖某節(jié)點(diǎn)后存在分支支路的情況。(2)棧操作指令64第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令棧操作指令的應(yīng)用65第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令語句步指令元素語句步指令元素0LDX00014LDX0061ANDX00115MPS2MPS16ANDX0073ANDX00217OUTY0044OUTY00018MRD5MPP19ANDX0106OUTY00120OUTY0057LDX00321MPP8MPS22ANDX0119ANDX00423OUTY00610OUTY00224LDX00011MPP25ANDX00112ANDX00526OUTY01113OUTY00327ANDX00228OUTY01066第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令圖3-17二層堆棧67第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令語句步指令元素語句步指令元素0LDX0009MPP1MPS10ANDX0072ANDX00111MPS3MPS12ANDX0024ANDX00413OUTY0005OUTY00214MPP6MPP15ANDX0037ANDX00516OUTY0018OUTY00368第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令主控觸點(diǎn)指令含主控觸點(diǎn)指令(MC)及主控觸點(diǎn)復(fù)位(MCR)兩條指令。(3)主控觸點(diǎn)指令

主控觸點(diǎn)指令與棧指令功能的異同：相同點(diǎn)：都是一個觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對一片梯形圖區(qū)域的控制。不同點(diǎn)：棧指令是用“棧”建立一個分支結(jié)點(diǎn)(梯形圖支路的分支點(diǎn)),而主控觸點(diǎn)指令則用增繪一個實(shí)際的觸點(diǎn)建立一個由這個觸點(diǎn)隔離的區(qū)域。69第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令圖3-18MC、MCR指令說明70第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令二、線圈輸出類指令線圈用來表示梯形圖支路的輸出,類似功能的梯形圖符號是功能框。分類

線圈輸出指令置位、復(fù)位指令上升沿檢出指令及下降沿檢出指令定時器計數(shù)器輸出指令71第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令PLS、PLF復(fù)置位及線圈輸出指令說明72第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令圖3-20取反INV指令的編程應(yīng)用三、其他基本指令包括INV(取反)指令、NOP(空操作)及END(程序結(jié)束)指令。取反指令用于將指令前的運(yùn)算結(jié)果取反,該指令可以在AND或ANI,ANDP或ANDF指令的位置后編程,也可以在ORB、ANB指令回路中編程,但不能像OR、ORI、ORP、ORF指令那樣單獨(dú)使用,也不能像LD、LDI、LDP、LDF那樣單獨(dú)與母線連接。73第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令空操作指令NOP可以理解為程序表中預(yù)留的“空檔”,可作為調(diào)試時增補(bǔ)指令使用。從指令本身的意義來說,空操作即是沒有操作。圖3-21INV指令在ORB、ANB指令的復(fù)雜回路中的編程74第四節(jié)FX2N系列可編程控制器的基本指令程序結(jié)束END指令表示指令的結(jié)尾。在程序的分段調(diào)試時,可在長程序中加入END指令,從而調(diào)試END指令前邊的程序部分。75第五節(jié)編程規(guī)則及注意事項(xiàng)一、梯形圖的結(jié)構(gòu)規(guī)則①梯形圖的各種符號,要以左母線為起點(diǎn),右母線為終點(diǎn)從左向右分行繪出。每一行的開始是觸點(diǎn)群組成的“工作條件”,最右邊是線圈表達(dá)的“工作結(jié)果”。一行寫完,自上而下依次再寫下一行。注意：觸點(diǎn)不能接在線圈的右邊。

圖3-22規(guī)則(1)說明76第五節(jié)編程規(guī)則及注意事項(xiàng)②觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上,不能畫在垂直分支線上。圖3-23規(guī)則(2)說明:橋式梯形圖改成雙信號流向的梯形圖77第五節(jié)編程規(guī)則及注意事項(xiàng)③不包含觸點(diǎn)的分支應(yīng)放在垂直方向,不可放在水平位置,以便于識別觸點(diǎn)的組合和對輸出線圈的控制路徑。圖3-24規(guī)則(3)說明78第五節(jié)編程規(guī)則及注意事項(xiàng)④如果有幾個電路塊并聯(lián)時,應(yīng)將觸點(diǎn)最多的支路塊放在最上面。在有幾個并聯(lián)回路相串聯(lián)時,應(yīng)將并聯(lián)支路多的盡量靠近母線。這樣可以使編制的程序簡潔明了,語句較少。圖3-25規(guī)則(4)說明79第五節(jié)編程規(guī)則及注意事項(xiàng)⑤遇到不可編程的梯形圖時,可根據(jù)信號流對原梯形圖重新編排,以便于正確應(yīng)用PLC基本指令來編程。圖3-26重排電路舉例80第五節(jié)編程規(guī)則及注意事項(xiàng)圖3-27梯形圖推薦畫法之一81第五節(jié)編程規(guī)則及注意事項(xiàng)二、語句表的編輯規(guī)則①利用PLC基本指令對梯形圖編程時,必須按梯形圖節(jié)點(diǎn)從左到右、自上而下的原則進(jìn)行。②在處理較復(fù)雜的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)時,如觸點(diǎn)塊的串聯(lián)并聯(lián)或堆棧相關(guān)指令,指令表的表達(dá)順序?yàn)?先寫出參與因素的內(nèi)容,再表達(dá)參與因素間的關(guān)系。82圖3-28梯形圖的編程順序83可編程控制器應(yīng)用技術(shù)第四章FX2N系列可編程控制器基本指令的編程應(yīng)用目錄

可編程控制器的應(yīng)用開發(fā)

常用基本環(huán)節(jié)的編程

基本指令編程實(shí)例及經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法

FX2N系列可編程控制器編程軟件及程序下載1內(nèi)容提要2

基本指令是PLC程序中應(yīng)用最頻繁的指令,熟練應(yīng)用基本指令是PLC編程的基礎(chǔ)。程序的編制過程是將控制系統(tǒng)工作條件及工作目的間的關(guān)系指令化的過程。本章在介紹工業(yè)控制中常用基本環(huán)節(jié)編程的基礎(chǔ)上以實(shí)例說明FX2N系列PLC基本指令的編程應(yīng)用,并總結(jié)“經(jīng)驗(yàn)法”編程的基本技巧。編制完成的程序需下載到PLC中運(yùn)行,各PLC廠商都為自己的產(chǎn)品配備了編程軟件,本章簡要介紹SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的用法。第一節(jié)可編程控制器的應(yīng)用開發(fā)可編程控制器在應(yīng)用開發(fā)過程中的步驟組成控制對象的生產(chǎn)工藝過程及控制要求調(diào)查可編程控制器的資源分配及接線設(shè)計程序編制程序的調(diào)試及修改完善3第二節(jié)常用基本環(huán)節(jié)的編程一、三相異步電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制:啟—?！ｋ娐穯卧獔D4-1異步電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制4第二節(jié)常用基本環(huán)節(jié)的編程梯形圖程序的全部要素(1)事件(2)事件發(fā)生的條件(3)事件得以延續(xù)的條件(4)使事件中止的條件5第二節(jié)常用基本環(huán)節(jié)的編程二、三相異步電動機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)控制:互鎖環(huán)節(jié)若希望實(shí)現(xiàn)三相異步電動機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)，需增加一個反轉(zhuǎn)控制按鈕和一只反轉(zhuǎn)接觸器。圖4-2三相異步電動機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)控制6第二節(jié)常用基本環(huán)節(jié)的編程三、兩電機(jī)分時啟動的電路:基本延時環(huán)節(jié)圖4-3兩臺異步電動機(jī)延時啟動控制設(shè)計思路:先繪兩臺電機(jī)獨(dú)立的啟—保—停電路。第一臺電機(jī)使用啟動按鈕啟動。第二臺電機(jī)使用定時器的常開觸點(diǎn)啟動。兩臺電機(jī)均使用同一停止按鈕。然后再解決定時器的工作問題。

7第二節(jié)常用基本環(huán)節(jié)的編程四、定時器的延時功能擴(kuò)展環(huán)節(jié)采用兩種方法圖4-4兩定時器接力延時400s圖4-5定時器配合計數(shù)器延時1000s8第二節(jié)常用基本環(huán)節(jié)的編程五、定時器構(gòu)成的振蕩電路圖4-5中定時器T1的工作實(shí)質(zhì)是構(gòu)成一種振蕩電路,產(chǎn)生時間間隔為定時器的設(shè)定值,脈沖寬度為一個掃描周期的方波脈沖。9第二節(jié)常用基本環(huán)節(jié)的編程六、分頻電路用PLC可以實(shí)現(xiàn)對輸入信號的任意分頻。圖4-62分頻電路及波形10第三節(jié)基本指令編程實(shí)例及經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法一、編程實(shí)例【例1】三組搶答器兒童2人、青年學(xué)生1人和教授2人成3組搶答。兒童任一人按鈕均可搶得