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教学导案电气控制与PLC应用.doc
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PLC技术
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第一、二讲
任务一 PLC 基本知识与操作
任务引入
本任务通过 PLC 控制电动机点动运行的例子来学习 PLC 的基本知识和操作技能。
根据点动控制要求编写的 PLC 控制程序如图 2.2 所示。图 2.2(a)为程序梯形
图,图 2.2(b)为程序指令表,PLC 程序指令表由程序步、指令助记符和软元件号
(或参数)构成。
图 2.2 PLC 点动控制程序
程序梯形图中的左、右两条竖线分别称为左母线和右母线,常开触点 X000(即
X0,以下类同)与左母线连接,线圈 Y0 与右母线连接,X0 和 Y0 构成一行程序。
可以将左、右母线看成“电源线”,当常开触点 X0 闭合时,便有“电流”从左母线经过
X0 流向线圈 Y0,称为线圈 Y0 通电;当常开触点 X0 分断时,线圈 Y0 断电。
分析系统控制功能时,必须将图 2.1 所示控制线路与图 2.2 所示程序相结合。当
按下点动按钮 SB 时,PLC 的输入继电器 X0 与输入公共端 COM 接通,称为输入继
电器 X0 通电,程序梯形图中 X0 常开触点闭合,输出继电器 Y0 线圈通电。PLC 内
部硬件继电器 Y0 常开触头闭合,接通 Y0 端与输出公共端 COM1,使接触器 KM 线
圈通电(电压 220V),主电路中 KM 常开触头闭合,电动机通电启动。
当松开点动按钮 SB 时,输入继电器 X0 断电,程序梯形图中 X0 常开触点分断,
输出继电器 Y0 线圈断电。PLC 内部硬件继电器 Y0 常开触头分断,接触器 KM 线圈
断电,主电路中 KM 常开触头分断,电动机断电停止。
相关知识
一、什么是 PLC
PLC 是可编程逻辑控制器(Programmable logic Controller)的简称,具有逻辑和
运算控制等功能,由 PLC 组成的控制系统与继电器控制系统相比较,具有以下特点:
(1)继电器控制系统采用接线逻辑,而 PLC 控制系统采用编程逻辑,可以在
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不改变硬件的情况下通过修改程序来改变控制功能。
(2)继电器控制系统使用众多的中间继电器、时间继电器等,而 PLC 控制系
统使用“软继电器”,硬件大大减少,安装工程量小,维护方便,可靠性高。
PLC 作为新型工业控制器,与普通计算机一样,主要由 CPU、存储器、输入/输
出端口和电源等部分组成。CPU 是 PLC 的逻辑运算和控制指挥中心,在系统程序的
控制下,协调系统工作。存储器用来存储程序和数据,ROM 存储器中固化着系统程
序,RAM 存储器中存放用户程序和工作数据,在 PLC 断电时由锂电池供电。输入/
输出端口是 PLC 与外部设备交换控制信号的窗口。
二、三菱 FX 系列 PLC
三菱 FX
2N
-48MR 产品的内部结构如图 2.3 所示。
1. FX 系列 PLC 基本单元的型号
FX 系列 PLC 的基本单元型号由字母和数字组成。
2. 状态指示灯
POWER:电源指示,当交流 220V 电源接通时灯亮。
RUN:运行指示,PLC 处于程序运行方式时灯亮。
BATT.V:电池电压下降指示,电源电压过低或内部锂电池电压不足时灯亮。
PROG·E:由于忘记设置定时器、计数器的值,电路不良使程序存储器的内容有
变化时,该指示灯闪烁。
CPU·E:当 PLC 内部混入导电性异物,外部异常噪声传入而导致 CPU 失控时,
或者当运算周期超时 200ms 时,该指示灯亮。
IN LED:当外部输入电路接通时,对应的 IN LED 亮。
OUT LED:当 PLC 内部输出继电器通电动作时,对应的 OUT LED 亮。
3. 交流电源输入端子
L、N、⊥:分别接交流电源相线、零线和接地线。FX
2N
系列 PLC 的额定电压为
AC 100V~240V,电压允许范围为 AC 85V~264V。
4. +24V 输出电源端子
+24: 24V 直流电源正极。为外部传感器供电,FX-32 以下型号可输出 250mA
电流,FX-48 可输出 460mA 电流。
COM:24V 电源负极,也是输入端口的公共端子。
5. 输入接口电路
三 菱 PLC 的 输 入 端 用 字 母 X 表 示 , 采 用 八 进 制 ( X0 ~ X7 , X10 ~
X17……),FX
2N
系列 PLC 最多可扩展 184 个输入端。输入接口电路用来接收外部
开关量输入信号,其外部接线与内部电路如图 2.6 所示,按钮 SB 接在 X0 端和 COM
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端之间。内部电路的主要器件是光电耦合器(简称光耦),光耦可以提高 PLC 的抗
干扰能力和安全性能,进行高低电平(24V/5V)转换。输入接口电路的工作原理如
下:当按钮 SB 未闭合时,光耦发光二极管不导通,光敏三极管截止,放大器输出高
电平信号到内部数据处理电路,X0 LED 指示灯灭;当按钮 SB 闭合时,光耦发光二
极管导通,光敏三极管导通,放大器输出低电平信号到内部数据处理电路, X0 LED
指示灯亮。
6. 输出接口电路
三菱 PLC 的输出端用字母 Y 表示,采用八进制(Y0~Y7,Y10~Y17……),FX
2N
系列 PLC 最多可扩展到 184 个输出端,输入/输出总点数在 256 以内。输出端的作用
是 控 制 外 部 负 载 , 负 载 串 接 在 外 部 电 源 、 输 出 端 Y 和 输 出 公 共 端
(COM1,COM2……)之间。输出接口电路有继电器、晶体管和晶闸管三种形式,
(1)继电器输出。继电器输出可以接交直流负载,由于继电器开关速度低,只
能满足低速控制需要,适用于对电动机的控制。继电器输出接口电路的工作原理如
下:当内部电路输出为“1”时,继电器线圈通电,继电器的常开触头闭合,负载通电;
当内部电路输出为“0”时,继电器线圈断电,其触头分断,负载断电。
(2)晶体管输出。晶体管输出只能接直流负载,开关速度高,适合高速控制或
通断频繁的场合,如输出脉冲信号或控制数码显示等。晶体管输出接口电路的工作
原理如下:当内部电路输出为“1”时,光耦发光二极管有电流通过发光,光电三极管
饱和导通,负载通电;当内部电路输出为“0”时,光耦发光二极管没有电流通过不发
光,光电三极管截止,负载断电。
(3)晶闸管输出。晶闸管输出只能接交流负载,开关速度较高,适合高速控制
的场合。晶闸管输出接口电路的工作原理同晶体管输出。
7. 状态开关
PLC 有程序运行(RUN)和程序停止(STOP)两种工作状态,两种工作状态既
可以通过状态开关转换,也可以在编程时由编程软件转换。
当把状态开关拨到 RUN 位置时,程序运行指示灯亮,PLC 处于程序运行状态。
当把状态开关拨到 STOP 位置时,程序运行指示灯灭,PLC 处于程序停止状态,
程序停止状态用于计算机与 PLC 相互传送程序。
8. RS-422 通信接口
三菱 PLC 采用 RS-422 串行通信接口,可用于 PLC 与计算机或其他设备通信,
以实现对 PLC 编程和控制。
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第三、四讲
任务一 PLC 基本知识与操作
三、LD、LDI、OUT、END 指令
LD、LDI、OUT、END 指令的助记符、逻辑功能等指令属性见表 2.3。
表 2.3 LD、LDI、OUT、END 指令
助记符 逻辑功能 电路表示 操作元件 程序步
LD
取常开触点状态 常开触点与左母线连接 X、Y、M、S、T、C
1
LDI
取常闭触点状态 常闭触点与左母线连接 X、Y、M、S、T、C
1
OUT
线圈输出 驱动线圈输出 Y、M、S、T、C 不定
END
程序结束 无
1
任务实施
一、连接 PLC 点动控制线路
PLC 点动控制线路如图 2.1 所示,由主电路和控制电路组成,使用工具及器材见
1. 断开电源,连接如图 2.1 所示 PLC 点动控制电路。点动按钮 SB 连接 PLC 输
入端 X0,接触器 KM 线圈连接输出端 Y0。
2. 按图 2.8 所示用 SC-09 编程电缆连接计算机串行口 COM1 和 PLC 通信口 RS-
422,并将计算机串行口和 PLC 编程软件的波特率均设置为 9 600bps。
接线注意事项:
(1)要认真核对 PLC 的电源规格。不同厂家、类型的 PLC 使用电源可能大不
相同。FX
2N
系列 PLC 额定工作电压为交流 100~240V。交流电源必须接于专用端子
上,如果接在其他端子上,就会烧坏 PLC。
(2)直流电源输出端 24+,是为外部传感器供电,该端子不能与其他外部 24V
电源并接。
(3)空端子“·”上不能接线,以防损坏 PLC。
(4)接触器应选择线圈额定电压为交流 220V 或以下(对应继电器输出型的
PLC)。
(5)PLC 不要与电动机公共接地。
(6)在实习中,PLC 和负载可共用 220V 电源;在实际生产设备中,为了抑制
干扰,常用隔离变压器(380V/220V 或 220V/220V)为 PLC 单独供电。
二、编写点动控制程序
计算机配套相应的编程软件后,便可以对不同类型或型号的 PLC 进行编程。编
程软件可以使用梯形图或指令表编程,还可以对程序进行仿真测试或运行监控,存
储和修改程序也非常方便。目前三菱 PLC 编程软件的较新版本为 GX-Developer
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8.86。
1. 打开程序
启动计算机,点击 PLC 编程软件 GX-Developer 8.86 的安装文件“setup.exe”,安装后
单击桌面快捷图标“GX Developer”,进入编程软件初始界面.
2. 创建新工程
单击菜单栏“工程” →“创建新工程”,出现如图 2.10 所示的对话框,按要求选择
“PLC 系列”、“PLC 类型”和“程序类型”。例如,选择 PLC 系列为 FXCPU,PLC 类型
为 FX2N(C),程序类型默认为梯形图逻辑。然后点击“设置工程名”,选择工程保
存路径和工程名,点击“确定”。
3. 梯形图程序编辑
(1)点击标准工具栏的 按钮或按 F2 功能键,进入写入模式。
(2)点击梯形图符号工具栏的 按钮或按 F5 功能键,出现如图 2.12 所示触点
输入对话框,在对话框中输入 X0 后,点击确定按钮或按回车键。
(3)点击梯形图符号工具栏的 按钮或按 F7 功能键,出现如图 2.13 所示输出
线圈对话框,在对话框中输入 Y0 后,点击确定按钮或按回车键。
(4)梯形图输入完成界面如图 2.14 所示。
(5)程序变换。此时编程界面为灰色,还必须进行变换。变换方法是点击菜单
栏的“变换”,选择下拉菜单的“变换”即可,或者按 F4 功能键。
4. 仿真测试
对于新设计的 PLC 程序,可以先进行仿真测试,测试结果符合控制要求后再写
入 PLC。点击菜单栏“工具”→“梯形图逻辑测试启动”或者按梯形图符号工具栏的
按钮,即可启动 PLC 仿真测试。程序写入完毕,“LADDER LOGIC TEST TOOL” 对
话框中的 RUN 为黄色,且光标为蓝色,表示程序已进入测试状态。
点击鼠标右键,选择“软元件测试”,先在如图 2.18 所示的“软元件测试”对话框中
填入待测试元件编号 X0,然后点击“强制 ON”按钮,则 X0 和 Y0 同时变成兰色,表
明当 X0 状态为 ON 时,Y0 状态也为 ON ;当 X0 状态为 OFF 时,Y0 状态也为
OFF,测试结果表明程序符合点动控制要求。
5. 将点动程序写入 PLC
仿真结束后,可把程序写入 PLC。点击菜单栏“在线”→“PLC 写入”,选择程序+
参数,并按执行按钮即可写入 PLC,此时工作状态开关可在运行(RUN)状态,也
可在停止(STOP)状态,按提示进行操作。
6. 程序监控
点击菜单栏“在线”→“监视”→“监视开始”,或按 F3 功能键进入程序监控状态,能
从计算机屏幕上直观观察到软元件的工作状态,有助于分析和理解程序。
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