電氣控制與PLC應(yīng)用(三菱FX3U系列)課件項(xiàng)目3任務(wù)2

項(xiàng)目三PLC的認(rèn)知任務(wù)二三菱FX3U系列PLC硬件認(rèn)知以三菱FX3U系列中的FX3U-32MPLC為例認(rèn)知PLC的硬件。A任務(wù)內(nèi)容圖3-11三菱FX3U系列PLC的外形結(jié)構(gòu)圖1.PLC的硬件組成

圖3-12PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖如：按鈕傳感器行程開(kāi)關(guān)等等如：

繼電器線圈電磁閥線圈指示燈等等如：A/D、D/A模塊通信模塊高速計(jì)數(shù)模塊等如：打印機(jī)圖形監(jiān)控器上位計(jì)算機(jī)等等知識(shí)點(diǎn)—PLC的硬件組成（1）中央處理器（CPU）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)。（2）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)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。

（3）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(chǎng)各類(lèi)信號(hào)連接的部分。輸入接口用來(lái)接收生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)。輸出接口用來(lái)送出可編程控制器運(yùn)算后得出的控制信息，并通過(guò)機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)控制。

開(kāi)關(guān)量輸入接口是把現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)變成可編程控制器內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。知識(shí)點(diǎn)—PLC的硬件組成

開(kāi)關(guān)量輸出接口：其內(nèi)部參考電路如下圖所示。各類(lèi)輸出接口中也都具有光電耦合電路。特別需要指出的是，輸出接口本身不帶電源。在考慮外驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，還需考慮輸出器件的類(lèi)型。圖（a）為繼電器式輸出型，可用交直流兩種電源，但通、斷頻率低；圖（b）為晶體管式輸出型，有較高的通、斷頻率，但只適用于直流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合；圖（c）為可控硅型輸出型，僅適用于交流驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。知識(shí)點(diǎn)—PLC的硬件組成

模擬量輸入接口：其作用是把現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合可編程控制器內(nèi)部處理的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是指符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通用交互用電壓電流信號(hào)值，如4～20mA的直流電流信號(hào)，1～10V的直流電壓信號(hào)等。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中模擬量信號(hào)的變化范圍一般是不標(biāo)準(zhǔn)的，在送入模擬量接口時(shí)一般都需經(jīng)過(guò)變送處理才能使用，下圖是模擬量輸入接口的內(nèi)部電路框圖。模擬量信號(hào)輸入后一般經(jīng)運(yùn)算放大器放大后進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)光電耦合后為PLC提供一定位數(shù)的數(shù)字量信號(hào)。知識(shí)點(diǎn)—PLC的硬件組成

模擬量輸出接口：它的作用是將可編程控制器運(yùn)算處理后的若干位數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信號(hào)輸出，以滿足生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)控制信號(hào)的需要。模擬量輸出接口一般由光電隔離、D／A轉(zhuǎn)換和信號(hào)驅(qū)動(dòng)等環(huán)節(jié)組成。其原理圖見(jiàn)下圖。模擬量輸入輸出接口一般安裝在專(zhuān)門(mén)的模擬量工作單元上。知識(shí)點(diǎn)—PLC的硬件組成用于擴(kuò)展I/O單元的，可以配接開(kāi)關(guān)量I/O單元，也可配置如模擬量、高速脈沖等單元以及通信適配器等。在大型機(jī)中，擴(kuò)展接口為插槽擴(kuò)展基板的形式。

通過(guò)編程器接口，連接各種形式的編程裝置，并利用此接口做一些監(jiān)控的工作。為了存儲(chǔ)用戶程序以及擴(kuò)展用戶程序存儲(chǔ)區(qū)、數(shù)據(jù)參數(shù)存儲(chǔ)區(qū)，可編程控制器上還設(shè)有存儲(chǔ)器擴(kuò)展口，可以根據(jù)使用的需要擴(kuò)展存儲(chǔ)器，其內(nèi)部也是接到總線上的。（6）存儲(chǔ)器接口（5）編程器接口（4）擴(kuò)展接口知識(shí)點(diǎn)—PLC的硬件組成可編程控制器的電源包括為可編程控制器各工作單元供電的開(kāi)關(guān)電源及為掉電保護(hù)電路供電的后備電源，后備電源一般為電池。（7）電源1）編程器編程器除了編程以外，還具有一定的調(diào)試及監(jiān)控功能，能實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話操作。2）其他外部設(shè)備盒式磁帶機(jī)用以記錄程序或信息。打印機(jī)用以打印程序或制表。EPROM寫(xiě)入器用以將程序?qū)懭氲接脩鬍PROM中。高分辨率大屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)用以顯示或監(jiān)視有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)。（8）外部設(shè)備知識(shí)點(diǎn)—PLC的硬件組成FX系列PLC由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元構(gòu)成?；締卧˙asicUnit）包括CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出口及電源，是PLC的主要部分。擴(kuò)展單元（ExtensionUnit）是用于增加I/O點(diǎn)數(shù)的裝置，內(nèi)部無(wú)電源，用電由基本單元供給。擴(kuò)展模塊（ExtensionModule）用于增加I/O點(diǎn)數(shù)及改變I/O比例，內(nèi)部無(wú)電源，必須與基本單元一起使用。特殊功能單元（SpecialFunctionUnit）是一些專(zhuān)門(mén)用途的裝置。如位置控制模塊、模擬量控制模塊、計(jì)算機(jī)通信模塊等。知識(shí)點(diǎn)—PLC的基本構(gòu)成（1）FX系列PLC型號(hào)名稱(chēng)的含義如下：（a）系列序號(hào)：如1S、1N、2N、3U（b）I/O總點(diǎn)數(shù)：10~256（c）單元類(lèi)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(zhuān)用擴(kuò)展模塊

EY為輸出專(zhuān)用擴(kuò)展模塊（d）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

FX□□-□□□□/□□□(a)(b)(c)(d)(e)(f)2.FX系列型號(hào)的含義知識(shí)點(diǎn)—FX系列PLC的型號(hào)（e）電源形式:E為AC100~240V電源/DC24V輸入型D為DC24V電源/DC24V輸入U(xiǎn)A1為AC100~240V電源/AC100V~200V輸入（f）輸入輸出方式：S:DC5~30V漏型/源型輸入、漏型（對(duì)于晶體管而言）輸出SS:DC5~30V漏型/源型輸入、源型（對(duì)于晶體管而言）輸出

FX3U-16MR/ES？知識(shí)點(diǎn)—FX系列PLC的型號(hào)圖3-13PLC控制三相籠型異步電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)單向運(yùn)轉(zhuǎn)的接線圖和梯形圖

知識(shí)點(diǎn)—PLC的工作原理圖3-15循環(huán)掃描過(guò)程

PLC有運(yùn)行（RUN）與停止（STOP）兩種基本的工作模式。PLC是以分時(shí)處理及循環(huán)掃描方式來(lái)完成工作任務(wù)。3.PLC工作原理（1）PLC工作方式知識(shí)點(diǎn)—PLC的工作原理圖3-16PLC的掃描工作過(guò)程

知識(shí)點(diǎn)—PLC的工作原理順序逐個(gè)采集所有輸入端子上的信號(hào)，并將信號(hào)寫(xiě)入輸入映像寄存器（集中批處理）（2）PLC工作過(guò)程1）內(nèi)部處理階段公共處理階段包括PLC自檢，執(zhí)行來(lái)自外設(shè)命令，對(duì)警戒時(shí)鐘又稱(chēng)監(jiān)視定時(shí)器，WDT清零等。2）通信服務(wù)階段處理PLC與其他的智能裝置的通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當(dāng)PLC處于停止模式時(shí)，只執(zhí)行以上兩個(gè)操作；當(dāng)PLC處于運(yùn)行模式時(shí)還要完成以下三個(gè)階段的操作。

3）輸入處理階段知識(shí)點(diǎn)—PLC的工作原理可編程控制器根據(jù)本周期讀入的輸入數(shù)據(jù)，依用戶程序的順序逐條執(zhí)行用戶程序。執(zhí)行的結(jié)果均存入元件映像寄存器輸入信息：讀輸入映像寄存器中間結(jié)果：讀、寫(xiě)元件映像寄存器輸出結(jié)果：讀、寫(xiě)輸出映像寄存器4）程序執(zhí)行階段可編程控制器將本周期執(zhí)行用戶程序的結(jié)果同時(shí)從輸出映像寄存器送到輸出鎖存器，再同時(shí)輸出到輸出端子，控制外部執(zhí)行元件。（集中批處理）

5）輸出處理階段知識(shí)點(diǎn)—PLC的工作原理1）掃描周期：PLC在RUN工作狀態(tài)，執(zhí)行一次完整的掃描工作過(guò)程所需的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期。

2）影響掃描周期的因素：時(shí)鐘頻率、系統(tǒng)配置

、用戶程序長(zhǎng)短(主要因素)3）響應(yīng)時(shí)間：從PLC的輸入端有一個(gè)輸入信號(hào)發(fā)生變化到PLC的輸出端對(duì)該輸入變化做出反應(yīng)所需的時(shí)間，也稱(chēng)滯后時(shí)間。它由輸入電路的濾波時(shí)間、輸出模塊的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分所組成。

（3）可編程控制器的掃描周期和滯后影響知識(shí)點(diǎn)—PLC的工作原理

4）影響響應(yīng)時(shí)間快慢的因素

（1）輸入濾波器的時(shí)間常數(shù)(輸入延遲)

（2）輸出濾波器的機(jī)械滯后(輸出滯后)

（3）PLC對(duì)輸入采樣、輸出刷新的集中批處理方式a.集中刷新方式b.直接刷新方式c.混合刷新方式（4）PLC的循環(huán)掃描工作方式

（5）用戶程序中語(yǔ)句順序安排不當(dāng)(如下圖所示)

知識(shí)點(diǎn)—PLC的工作原理

“定時(shí)點(diǎn)滅電路”能很好地體現(xiàn)PLC程序掃描執(zhí)行的特點(diǎn)。？PLC與繼電接觸器電路運(yùn)行時(shí)序上差別繼電器的所有觸點(diǎn)的動(dòng)作是和它的線圈通電或斷電同時(shí)發(fā)生的。但在PLC中，由于指令的分時(shí)掃描執(zhí)行，同一個(gè)器件的線圈工作和它的各個(gè)觸點(diǎn)的動(dòng)作并不同時(shí)發(fā)生。

繼電接觸系統(tǒng)是并行工作方式，PLC是串行工作方式。知識(shí)點(diǎn)—PLC的工作原理PLC端子圖3-17FX3U-32MR/ESPLC端子排列知識(shí)點(diǎn)—PLC的端子與接線PLC輸入接線（1）輸入電路的接線（a）漏型輸入接線

（b）源型輸入接線

圖3-18PLC為AC電源型的DC輸入電路接線知識(shí)點(diǎn)—PLC的端子與接線（1）輸入電路的接線圖3-19PLC為AC輸入型的輸入電路接線PLC輸入接線知識(shí)點(diǎn)—PLC的端子與接線（2）輸出電路的接線圖3-20(a)繼電器輸出型接線圖

(b)晶閘管輸出型接線圖PLC輸出接線知識(shí)點(diǎn)—PLC的端子與接線（2）輸出電路的接線圖3-20(c)晶體管漏型輸出型接線圖

(d)晶體管源型輸出型接線圖PLC輸出接線知識(shí)點(diǎn)—PLC的端子與接線完成PLC端口接線與調(diào)試，填寫(xiě)表格C任務(wù)實(shí)施序號(hào)實(shí)施過(guò)程實(shí)施要求實(shí)施方案或結(jié)果異常原因分析及處理方法1PLC認(rèn)知1.寫(xiě)出PLC的型號(hào)及含義2.熟悉PLC端子的排列3.寫(xiě)出P