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預備知識繼電器控制技術(shù) 第一部分可編程控制器緒論 第三部分三菱FX 2N可編程控制器 本課程具體內(nèi)容 第二部分可編程控制器基礎(chǔ)知識 第四部分PLC網(wǎng)絡及通信 第五部分PLC控制系統(tǒng)設計與應用 第六部分其他可編程控制器簡介 一 常用低壓電器 二 基本控制線路 繼電器控制技術(shù) 電器的構(gòu)成 電器的定義 1 概述 常用低壓電器 電器是根據(jù)外界信號 機械力 電動力和其它物理量 自動或手動接通和斷開電路 實現(xiàn)對電路或非電對象的切換 控制 保護 檢測 變換和調(diào)節(jié)用的元件或設備 1 電磁機構(gòu) 鐵心 銜鐵 線圈 2 觸頭系統(tǒng) 常用低壓電器 2 接觸器 接觸器是一種用于接通和斷開 交 直流 負荷電流的電磁式自動切換電器 主要用于控制電動機 電焊機 電容器組等大容量設備 具有低壓釋放的保護 常用低壓電器 1 結(jié)構(gòu) 1 動觸頭2 靜觸頭3 銜鐵4 彈簧5 線圈6 鐵心7 墊氈8 觸頭彈簧9 滅弧罩10 觸頭壓力彈簧 3 符號 功能 適用于頻繁操作和遠距離控制 繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化來接通或斷開控制電路 實現(xiàn)自動控制和保護的電器 其輸入量可以是電壓 電流等電氣量 也可以是溫度 時間 速度 壓力等非電氣量 1 結(jié)構(gòu) 1 底座2 反力彈簧3 4 調(diào)節(jié)螺釘5 非磁性墊片6 銜鐵7 鐵心8 極靴9 電磁線圈10 觸點系統(tǒng) 常用低壓電器 3 繼電器 2 種類 1 電流繼電器 2 電壓繼電器 3 中間繼電器 3 符號 中間繼電器 4 時間繼電器 5 熱繼電器 6 速度繼電器 常用低壓電器 常用低壓電器 4 其它常用電器 1 低壓斷路器 1 熱脫扣器的整定按鈕2 手動脫扣按鈕3 脫扣彈簧4 手動合閘機構(gòu)5 合閘聯(lián)桿6 熱脫扣器7 鎖鉤8 電磁脫扣器9 脫扣聯(lián)桿10 11 動 靜觸點12 13 彈簧14 發(fā)熱元件15 電磁脫扣彈簧16 調(diào)節(jié)按鈕 2 控制按鈕 常用低壓電器 2 符號 3 行程開關(guān) 常用低壓電器 1 長動控制 基本控制線路 1 異步電動機直接起動控制線路 2 點動控制 基本控制線路 2 異步電動機正反轉(zhuǎn)控制線路 1 正 停 反 控制 基本控制線路 2 正 反 停 控制 基本控制線路 1 定子串電阻降壓起動控制電路 基本控制線路 3 異步電動機降壓起動控制線路 改進后的電路 基本控制線路 2 星形 三角形降壓起動控制電路 基本控制線路 3 自耦變壓器降壓起動控制線路 基本控制線路 三種降壓起動方式優(yōu)缺點 1 串起動電阻起動的優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單 成本低 動作可靠 缺點 消耗電能 適用場合 要求起動平穩(wěn)的中小容量電動機以及起動不頻繁的場合 2 自耦變壓器起動的優(yōu)點 對電網(wǎng)電流沖擊小 功率損耗小 缺點 價格較貴 體積較大 且是按照非連續(xù)工作制設計制造的 不允許頻繁操作 3 Y 起動的優(yōu)點 定子繞組星形接法時 起動電壓為直接采用三角形接法時的1 3 起動電流為1 3 因而起動電流特性好 缺點 起動轉(zhuǎn)矩也相應下降為三角形接法的1 3 轉(zhuǎn)矩特性差 此線路適合輕載或空載的場合 基本控制線路 1 反接制動控制線路 基本控制線路 4 異步電動機制動控制線路 改進后的電路 基本控制線路 2 能耗制動控制線路 基本控制線路 反接制動優(yōu)點 制動效果好 其缺點是能量損耗大 在制動過程中有沖擊 對轉(zhuǎn)動部件有害 故用于不太經(jīng)常起制動的設備 能耗制動優(yōu)點 能量損耗少 在制動時磁場靜止不動 不會產(chǎn)生有害的反轉(zhuǎn) 制動停車準確 制動過程平穩(wěn) 缺點是需要整流電路 制動速度也較反接制動慢些 所以 能耗制動適用于電動機容量較大 要求制動平穩(wěn)和起動頻繁的場合 兩種制動方式優(yōu)缺點的比較 基本控制線路 PLC緒論 一 PLC的由來 二 PLC的特點 PLC出現(xiàn)后受到普遍重視 應用發(fā)展十分迅速 它有一系列受用戶歡迎的特點 主要是 PLC是上世紀70年代以來發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設備 具有功能強 可靠性高 配置靈活 使用方便以及體積小 重量輕等優(yōu)點 國內(nèi)外已廣泛應用于自動化控制的各個方面 并已成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的支柱產(chǎn)品 作為電氣工程技術(shù)人員 必須牢固掌握PLC及其控制系統(tǒng)的基本原理與應用技術(shù) 才能適應當前及今后的社會發(fā)展的需要 1 可靠性高 3 組合靈活 使用方便 4 功能強 通用性好 5 開發(fā)周期短 成功率高 6 體積小 重量輕 功耗低 1 按結(jié)構(gòu)形式 整體式 模塊式 2 按I O點數(shù)和存儲容量 小型 256點 8K步 中型 2048點 32K步 大型 2048點以上 32K步以上 3 按功能 低檔機 中檔機 高檔機 PLC緒論 三 分類 2 編程簡單 易于掌握 四 應用 1 開關(guān)量邏輯控制 2 定時 計數(shù)控制 3 閉環(huán)過程控制 4 冗余控制 5 監(jiān)控 6 數(shù)字通信和聯(lián)網(wǎng)控制 五 發(fā)展方向 PLC緒論 1 小型化方向 多功能 體積小 點數(shù)少 2 大型化方向 功能強 應用范圍大 性能高 編程軟件多樣化和高級化 標準化 構(gòu)成形式的分散化和集散化 六 PLC控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)的比較 1 與繼電器接觸器控制系統(tǒng)的比較 1 控制邏輯 硬接線 軟接線 2 工作方式 受約狀態(tài) 周期掃描 3 控制速度 機械式 電子式 6 設計與施工 周期長且困難 周期短 方便 7 可靠性 差 高 8 價格 便宜 昂貴 小結(jié) 在性能上PLC優(yōu)異 且體積小 功耗低 使用維護方便 但價格較高 1 應用范圍 幾乎所有領(lǐng)域 主要用于工業(yè)領(lǐng)域 PLC緒論 2 與微型計算機控制系統(tǒng)比較 2 使用環(huán)境 要求較高 要求不高 3 輸入輸出 I O與主機采取微電聯(lián)系 不需電氣隔離 控制強電 需電氣隔離 4 程序設計 要求具有較高的計算機硬件和軟件知識 易于學習和掌握 5 運算速度 速度快 微秒級 接口響應速度慢影響運算速度 毫秒級 6 價格 較高 較低 十分之一左右 小結(jié) PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用微機控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡單 抗干擾能力強 易于學習和掌握 價格便宜 1 單片機不如PLC容易掌握 2 單片機不如PLC使用簡單 3 單片機不如PLC可靠 PLC緒論 3 與單片計算機比較 4 PLC不如單片機運算速度快 5 PLC不如單片機數(shù)據(jù)處理能力強 小結(jié) PLC用于控制 穩(wěn)定可靠 抗干擾能力強 使用方便 單片機通用性和適應性較強 PLC緒論 一 PLC基本結(jié)構(gòu) 二 PLC基本工作原理 可編程控制器基礎(chǔ)知識 三 PLC編程語言 主機 PLC的硬件系統(tǒng)簡化圖 基本組成 基本組成 PLC的單總線結(jié)構(gòu)框圖 基本組成 1 輸入部件 輸入部件是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場被控對象之間的連接部件 是現(xiàn)場信號進入PLC的橋梁 開關(guān)量輸入電路 匯點式 分隔式 2 輸出部件 輸出部件也是PLC與現(xiàn)場設備之間的連接部件 其功能是控制現(xiàn)場設備進行工作 直流輸入 交流輸入 2 輸入信號接線圖 基本組成 三種方式的使用場合分別為交直流 直流 交流 I O端口接線 3 可控硅輸出方式 2 晶體管輸出方式 繼電器輸出方式 工作原理 1 工作方式 2 工作過程 1 輸入采樣階段 PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù) 并將它們存入I O映像區(qū)中相應的存儲單元內(nèi) 2 程序執(zhí)行階段 CPU按自上而下 自左而右順序掃描用戶程序 逐句執(zhí)行各條指令 PLC采用周期循環(huán)掃描 集中輸入與集中輸出的工作方式 每次掃描的時間稱為掃描周期 3 輸出刷新階段 所有程序執(zhí)行完畢后 CPU將所有需輸出的數(shù)據(jù)一次性輸出以驅(qū)動外部負載 工作原理 3 輸入輸出響應時序圖 電路 工作原理 4 滯后原因及改進的措施 1 提高掃描速度 2 提供高速輸入端口以減少輸入濾波時間 3 提供高速處理模塊 4 采用I O立即刷新指令 改進的措施有 導致PLC滯后的因素主要為 1 輸入濾波的時間常數(shù) 輸入延遲 2 輸出繼電器的機械滯后 輸出延遲 3 PLC的循環(huán)掃描工作方式 工作原理 4 PLC的輸入采樣 輸出刷新的特殊性 工作原理 5 用戶程序的編程水平 1 梯形圖與語句表 編程語言 繼電器控制線路與梯形圖的聯(lián)系與區(qū)別 編程語言 2 順序功能圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 3 邏輯圖編程語言 4 高級編程語言 一 FX 2N簡介 二 FX 2N編程軟元件 三菱FX 2N可編程控制器 三 FX 2N基本邏輯指令 四 FX 2N定時器及計數(shù)器編程 五 FX 2N實例 六 FX 2N步進控制 七 FX 2N應用指令編程 1 型號名稱 FX 2NPLC簡介 一 FX 2N系列PLC是由電源 CPU 存貯器和輸入 輸出器件組成的單元型可編程控制器 而且AC電流 DC輸入型的內(nèi)裝DC24V電源作為傳感器的輔助電源 功能強大 可進行邏輯控制 開關(guān)量控制 模擬量控制 并可進行各種各種功能運算 傳送 變址尋址 移位等 FX 2NPLC簡介 舉例 2 FX 2NPLC的主要特點 1 輸入輸出16 256點 2 內(nèi)部隨機存取存貯器 8000步 電池后備 RAM 3 內(nèi)部定時時鐘 4 基本指令 27種步進階梯指令 5種應用指令 128種 3 產(chǎn)品概述 FX 2NPLC簡介 1 輸入繼電器 編程軟元件 要點 1 輸入繼電器是PLC與外部用戶設備連接的接口 用來接受用戶輸入設備發(fā)來的輸入信號 是一種位元件 2 輸入繼電器編址區(qū)域標號為X 采用八進制編址并從X000開始 最多128點 4 輸入繼電器有無數(shù)對常開觸點和常閉觸點供編程時使用 3 輸入繼電器只能由外部信號驅(qū)動 編程軟元件 2 輸出繼電器 4 每個輸出繼電器有無數(shù)對常開和常閉觸點 稱為內(nèi)部觸點 供編程使用 編程軟元件 1 輸出繼電器用于將程序運算的結(jié)果經(jīng)過輸出端送到用戶輸出設備 位元件 2 輸出繼電器編址區(qū)域標號為Y 采用八進制編址并從Y000開始 最多128點 3 輸出繼電器的狀態(tài)只能由由程序驅(qū)動 要點 3 輔助繼電器 編程軟元件 輔助繼電器分為普通型 停電保持型型和特殊型三種 要點 1 輔助繼電器主要用于中繼 中間量寄存 位元件 3 有無數(shù)對常開和常閉觸點 但只能供內(nèi)部編程使用 不能去直接輸出驅(qū)動外部負載 2 輔助繼電器編址區(qū)域標號為M 采用十進制編址并從M000開始 1 普通型輔助繼電器 2 停電保持型輔助繼電器 地址編號 M500 M3071 共2572點 其中M500 M1023 共524點 可通過參數(shù)設定變?yōu)榉峭ｋ姳３中?即普通型 特點 這類輔助繼電器在PLC運行中若突然發(fā)生停電 則保持停電前的狀態(tài) 當電源恢復正常時 系統(tǒng)又繼續(xù)停電前的控制 當清除鎖存時 才將斷電保持型輔助繼電器斷開 編程軟元件 特點 它們無斷電保持功能 即當切斷PLC的電源或PLC進行復位時 其當時狀態(tài)無法保持 一律呈斷開狀態(tài) 地址編號 M0 M499 共500點 舉例 編程軟元件 在繪制或閱讀時序圖時 一般是指某元件常開接點的狀態(tài)隨時間的變化而顯示的波形 3 特殊型輔助繼電器 地址編號 M8000 M8255 共256點 編程軟元件 這些繼電器各自具有特定的功能 可分成以下兩類 M8000 M8001 運行監(jiān)視繼電器 1 觸點利用型 舉例 M8002 M8003 初始脈沖繼電器 編程軟元件 M8011 M8014 內(nèi)部時鐘脈沖 M801110msM8012100msM80131sM80141min M8012的動作時序 編程軟元件 2 線圈驅(qū)動型 M8040 禁止狀態(tài)轉(zhuǎn)移 M8034 全部輸出禁止繼電器 編程軟元件 M8033 停止時保持輸出繼電器 M8030 電池滅燈 M8039 恒定掃描 編程軟元件 4 定時器 定時器分為普通型 保持型二種 1 定時器的作用相當于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器 主要用于定時控制 3 定時器有無數(shù)對常開和常閉觸點 2 定時器編址區(qū)域標號為T 采用十進制編址并從T000開始 是一種位元件 4 定時器的動作過程 要點 1 普通型定時器 T0 T245 非積算型 1 100ms T0 T199200點 定時范圍 0 1 3276 7s 2 10ms T200 T24546點 定時范圍 0 01 327 67s 編程軟元件 編程軟元件 普通型定時器的工作過程 X1 T5當前值 Y20 編程軟元件 2 保持型定時器T246 T255 積算型 1 1ms T246 T2494點 定時范圍 0 001 32 767s 2 100ms T250 T2556點 定時范圍 0 001 32 767s 編程軟元件 5 計數(shù)器 編程軟元件 計數(shù)器主要用于計數(shù)控制 分為兩大類 內(nèi)部計數(shù)器是在執(zhí)行掃描時對PLC內(nèi)部軟元件 X Y M S T C 的位信號 通 斷 進行計數(shù)的計數(shù)器 1 內(nèi)部計數(shù)器 內(nèi)部計數(shù)器有四種不同的類型 1 普通型16位加計數(shù)器 地址編號為 C0 C99共有100點 2 保持型16位加計數(shù)器 地址編號為 C100 C199共有100點 兩種計數(shù)器的設定設定值范圍都為 1 32767 K 兩種類型計數(shù)器的復位都是由指令來復位的 編程軟元件 3 普通型32位加 減計數(shù)器C200 C219 4 保持型32位加 減計數(shù)器C220 C234 兩種計數(shù)設定范圍都為 2147483648 214748364 K 要點 設定值除了可用常數(shù)K設定外 也可間接通過指定數(shù)據(jù)寄存器來設定 其設定值可超出規(guī)定范圍 2 外部計數(shù)器 高速計數(shù)器 高速計數(shù)器也是32位停電保持型增 減計數(shù)器 但它們只對特定的輸入端子 X0 X5 的脈沖進行計數(shù) 高速計數(shù)器采用終端方式處理 與掃描周期無關(guān) 編程軟元件 單相單輸入高速計數(shù)器 編程軟元件 6 數(shù)據(jù)寄存器 1 普通型數(shù)據(jù)寄存器D0 D199 200點 2 停電保持型數(shù)據(jù)寄存器D200 D7999 7800點 3 特殊型數(shù)據(jù)寄存器D8000 D8255 256點 數(shù)據(jù)寄存器是一種字元件 用來存儲數(shù)值數(shù)據(jù)的軟元件 每個數(shù)據(jù)寄存器都是16位 數(shù)據(jù)寄存器可以分為三種類型 1 P作為一種標號用于跳轉(zhuǎn)指令CJ或子程序調(diào)用指令CALL的跳轉(zhuǎn)或調(diào)用的地址指針 7 指針 P I 要點 編程軟元件 2 I用于中斷服務子程序的地址指針 采用中斷技術(shù)的用戶程序在開中斷期間 一旦中斷響應就停止執(zhí)行主程序 轉(zhuǎn)去執(zhí)行由I指針指定的指定服務子程序 直至遇到IRET指令再回到原主程序繼續(xù)執(zhí)行下去 基本邏輯指令 1 接點取用與線圈輸出指令 舉例 X1 LD 0 Y1 OUT 1 X2 LDI 2 T1K20 OUT 3 M1 OUT 4 基本邏輯指令 2 邏輯運算指令 1 ANB和ORB指令可連續(xù)使用 但不超過7次 2 在使用ANB和ORB指令時 每個塊電路開始總是用LD或LDI指令 要點 基本邏輯指令 舉例 3 內(nèi)部信息與器件狀態(tài)處理指令 1 基本邏輯指令 基本邏輯指令 MPP MPS MRD MPP 多重輸出指令或堆棧指令 X0 MPS MRD X0 基本邏輯指令 PLS PLF 脈沖輸出指令 基本邏輯指令 SET RST 強迫置位與復位指令 基本邏輯指令 4 內(nèi)部信息與器件狀態(tài)處理指令 2 LDP ANDP ORP指令 基本邏輯指令 LDF ANDF ORF指令 基本邏輯指令 5 程序處理指令 基本邏輯指令 MC MCR 用于主控開始和主控結(jié)束指令 定時器編程 1 接通延時定時器 2 斷開延時定時器 定時器編程 計數(shù)器編程 定時器與定時器的串接使用 定時器與計數(shù)器的串接使用 計數(shù)器與計數(shù)器的串接使用 脈沖發(fā)生器 先通后斷 先斷后通 根據(jù)控制電路繪元件時序圖 一個掃描周期 根據(jù)控制電路繪元件時序圖 根據(jù)控制電路繪元件時序圖 實例 機械手動作示意圖 步進控制及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 步進控制是指在多工步的控制中 按照一定的順序分步動作 即上一動作結(jié)束后 下一動作才開始 步進控制的編程軟元件是狀態(tài)繼電器S 與步進階梯指令STL組合使用 在不用于步進階梯指令時 狀態(tài)S也和輔助繼電器一樣 可在一般的PLC中應用 其次 狀態(tài)S既可作信號報警器使用 也可用作外部故障診斷的輸出 步進控制及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 1 普通型狀態(tài)繼電器 S0 S499500點 其中 供初始狀態(tài)使用 一般用雙框表示 S0 S910點供返回原點使用S10 S1910點 2 停電保持型狀態(tài)繼電器 S500 S899400點 步進控制及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 3 信號報警器用狀態(tài)繼電器 S900 S999100點 轉(zhuǎn)移條件 開始狀態(tài) 狀態(tài)1 驅(qū)動負載 轉(zhuǎn)到下一狀態(tài) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖繪制規(guī)則 機械手狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 步進控制及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 步進梯形圖和步進指令 步進控制編程步驟 1 根據(jù)工藝流程畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 2 根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖畫出步進梯形圖 并寫出指令表 步進指令 專門用于步進控制的指令 指令格式 操作碼STL 操作數(shù)S 步進返回指令 RET 步進控制編程要點 1 狀態(tài)也可作普通的輔助繼電器使用 但作為輔助繼電器使用時 不能提供步進接點 2 步進控制輸出的驅(qū)動方法 Y22不能編程 步進梯形圖和步進指令 Y22可以編程 3 棧指令的位置 4 狀態(tài)的轉(zhuǎn)移方法 步進梯形圖和步進指令 5 在不同的步進段 允許有重號的輸出 注意 狀態(tài)號不能重復使用 在不相鄰的步進段 允許使用同一地址編號的定時器 注意 在相鄰的步進段不能使用 步進梯形圖和步進指令 多流程步進控制 1 選擇分支與匯合 2 并行分支與匯合 多流程步進控制 3 跳轉(zhuǎn)與循環(huán) 多流程步進控制 編程實例 1 花樣噴水控制 編程實例 編程實例 2 三臺電機M1 M3的控制要求為 起動時 M1起動2s后M2才起動 當M2起動起動3s后M3才起動 停止時 要求按M3 M1的順序停止 編程實例 3 十字路口的車行燈和人行燈的動作過程如下圖所示 其中 車行道有紅 黃 綠三種顏色的指示燈 人行道有紅 綠兩種顏色的指示燈 下圖所示即為各交通燈在一個周期內(nèi)的動作情況 編程實例 4 大小球的選擇傳送控制機械辟下降時 若電磁鐵吸住大球 則由于活塞沒有達到下限 故下限位開關(guān)斷開 反之若吸住小球 則由于活塞到達下限而使下限位開關(guān)接通 編程實例 應用指令基本規(guī)則 1 應用指令的通則 1 應用指令的表示方法 三要素 1 執(zhí)行條件 2 功能號和助記符 3 操作數(shù) 源操作數(shù) Source 用 S 表示 目標操作數(shù) Destination 用 D 表示 其他操作數(shù)用m n表示 用來表示十進制常數(shù)K或十六進制常數(shù)H 應用指令基本規(guī)則 2 操作數(shù)的表達方式 操作數(shù)可用以下幾種表達方式 位元件X Y M等 字元件T C等 位元件的組合 常數(shù)K H 指針P I 3 不同長度數(shù)據(jù)之間的傳送 應用指令基本規(guī)則 4 16位和32位指令 5 連續(xù)執(zhí)行 脈沖執(zhí)行指令 1 連續(xù)執(zhí)行方式 2 脈沖執(zhí)行方式 應用指令基本規(guī)則 常用應用指令簡介 1 程序流程類指令 FNC00 FNC09 1 條件跳轉(zhuǎn)指令FNC00CJ 該指令的作用是滿足一定條件使程序跳轉(zhuǎn)到指針P所標位置繼續(xù)執(zhí)行 常用應用指令簡介 2 中斷指令 EI DI IRET FEND 常用應用指令簡介 2 數(shù)據(jù)比較和傳送類指令 FNC10 FNC19 1 數(shù)據(jù)比較指令 FNC10CMP 常用應用指令簡介 2 區(qū)間比較指令 FNC11ZCP 3 塊傳送指令 FNC15BMOV 常用應用指令簡介 常用應用指令簡介 3 算術(shù)及邏輯運算類指令 FNC20 FNC29 1 二進制加 減法運算指令 FNC20ADD FNC21SUB 常用應用指令簡介 2 二進制乘法運算指令 FNC22MUL 常用應用指令簡介 3 二進制除法運算指令 FNC23DIV 常用應用指令簡介 4 移位類指令 FNC30 FNC39 1 循環(huán)左移 右移指令 FNC31ROL FNC30ROR 常用應用指令簡介 2 位左移 右移指令 FNC34SFTR FNC35SFTL 常用應用指令簡介 3 區(qū)間復位指令FNC40ZRST 常用應用指令簡介 6 方便類指令 FNC60 FNC69 1 交替輸出指令 FNC66ALT 常用應用指令簡介 閃爍動作 常用應用指令簡介 2 數(shù)據(jù)查找指令 FNC61SER 常用應用指令簡介 3 數(shù)據(jù)排序指令 FNC69SORT PLC的網(wǎng)絡及通信 一 PLC網(wǎng)絡簡介 三 PLC網(wǎng)絡的意義與特點 二 網(wǎng)絡通信的基本知識 四 三菱FX系列PLC網(wǎng)絡構(gòu)成 五 三菱FX系列PLC通信實現(xiàn) PLC網(wǎng)絡簡介 1 網(wǎng)絡的基本概念與特點 1 局域網(wǎng) 本地網(wǎng) 區(qū)域網(wǎng) LAN LocalAreaNetwork 是指覆蓋范圍僅限于有限區(qū)域的計算機網(wǎng)絡 2 企業(yè)網(wǎng)是指一個完整的組織 包括本地和遠程的公司 多種計算機系統(tǒng)以及多個部門 3 廣域網(wǎng)如 Internet 是一種鏈接許多不同或相同組織資源的網(wǎng)絡 2 PLC網(wǎng)絡系統(tǒng) PLC網(wǎng)絡簡介 由上位計算機 PLC 遠程I O設備互相鏈接所形成的分布式控制系統(tǒng) 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)已在廣泛應用 由這種形式構(gòu)成的計算機 PLC等多機通信系統(tǒng)即為PLC的網(wǎng)絡系統(tǒng) 功能特點 1 可以在計算機上編寫 調(diào)試和修改應用程序 并可以自動查錯和自動監(jiān)控等功能 2 可用圖像 圖表和圖形的形式在計算機上對整個生產(chǎn)過程進行運動狀態(tài)的監(jiān)視 3 可對PLC進行全面的系統(tǒng)管理 4 可對PLC實施直接控制 5 可以打印各種信息資料 PLC網(wǎng)絡簡介 6 可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的模擬仿真 7 可以編制多種組態(tài)軟件 8 可以通過LAN或Internet與PLC生產(chǎn)廠家和其他用戶相互間資源共享 PLC通信是指PLC與計算機 PLC與PLC PLC與現(xiàn)場設備 PLC與遠程I O之間的數(shù)據(jù)交換 數(shù)據(jù)交換采用的是并行和串行兩種通信方式 1 并行通信傳輸方式 網(wǎng)絡通信的基本知識 優(yōu)點 傳輸速度快 缺點 使用的線數(shù)多 傳輸距離短 2 串行通信傳輸方式 網(wǎng)絡通信的基本知識 優(yōu)點 使用的線數(shù)少 傳輸距遠 缺點 傳輸速度慢 PLC數(shù)據(jù)通信以串行通信技術(shù)為基礎(chǔ) 在串行通信中 采用兩種數(shù)據(jù)傳送方式 異步傳送和同步傳送 網(wǎng)絡通信的基本知識 1 異步傳送 用一個起始位表示字符的開始 用停止位表示字符的結(jié)束 構(gòu)成一幀數(shù)據(jù)信息 優(yōu)點 硬件結(jié)構(gòu)簡單 缺點 傳輸效率低 應用場合 中 低速的通信 2 同步傳送 網(wǎng)絡通信的基本知識 以數(shù)據(jù)塊為單位進行傳送 用同步字符作為數(shù)據(jù)塊的開始 減少了起始位和停止位 傳輸效率提高 優(yōu)點 傳輸效率高 缺點 硬件結(jié)構(gòu)復雜 應用場合 由于要求有時鐘來實現(xiàn)發(fā)送與接收兩端之間的同步 故常用于計算機與計算機 計算機與外設之間的通信 網(wǎng)絡通信的基本知識 PLC數(shù)據(jù)通信一般有串行通信和網(wǎng)絡通信兩種方法 其中 串行通信采用異步傳送的方式 網(wǎng)絡通信采用同步傳送的方式傳送數(shù)據(jù) 1 傳輸媒介 1 雙絞線 2 同軸電纜 3 光纜 2 串行數(shù)據(jù)通信標準 為實現(xiàn)計算機與計算機 計算機與外設 計算機與PLC以及PLC與PLC之間的串行通信 通常采用標準通信接口 1 RS 232C 網(wǎng)絡通信的基本知識 作用 PLC與計算機 與其他外部設備進行通信的接口 使用場合 近距離 中低速率數(shù)據(jù)傳輸 2 RS 485 作用 PLC與PLC PLC與其他設備之間進行網(wǎng)絡通信的接口 使用場合 遠距離 高速率數(shù)據(jù)傳輸 3 傳輸訪問控制 指對網(wǎng)絡通道占有權(quán)的管理與控制 如何合理使用傳輸通道的控制技術(shù)是網(wǎng)絡通信的關(guān)鍵技術(shù) 控制方式有兩種 網(wǎng)絡通信的基本知識 爭用方式 采用沖突檢測的載波偵聽多路訪問控制技術(shù) 令牌傳送方式 訪問的控制權(quán)是以令牌為標志的 采用沖突檢測的載波偵聽多路訪問控制技術(shù) PLC網(wǎng)絡的意義與特點 1 PLC聯(lián)網(wǎng)通信的意義 1 PLC與計算機連接 構(gòu)成PLC和計算機的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 可使PLC與計算機互補功能上的不足 2 在復雜的控制系統(tǒng)中 常常需要使用多臺PLC 各個PLC之間需共享數(shù)據(jù) 這也要求PLC之間實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通信 2 PLC聯(lián)網(wǎng)通信的特點 1 編程語言 2 多種接口 3 主從式存取控制方法 3 PLC聯(lián)網(wǎng)通信的主要形式 PLC網(wǎng)絡的意義與特點 1 以計算機為主站 多臺同型號的PLC為從站 組成簡易集散控制系統(tǒng) 2 以一臺PLC作為主站 多臺同型號的PLC為從站 構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡 3 PLC專用網(wǎng)絡 如三菱的MELSECNET 11網(wǎng)絡 SIEMENS的SINEC H1網(wǎng)絡 GE公司的GENET網(wǎng)絡等 4 把PLC網(wǎng)絡通過特定的網(wǎng)絡接口連入大型集散系統(tǒng)中去 成為它的子網(wǎng) 三菱FX系列PLC網(wǎng)絡構(gòu)成 1 計算機與PLC之間的連接 上位鏈接系統(tǒng) 特點 串行通信 良好的人機界面 可靠的分散控制 使用場合 控制對象簡單 點數(shù)較少 現(xiàn)場分布比較集中的場合 1 單機系統(tǒng) 2 單機擴展系統(tǒng) 三菱FX系列PLC網(wǎng)絡構(gòu)成 三菱FX系列PLC網(wǎng)絡構(gòu)成 2 PLC與PLC之間的連接 同位鏈接系統(tǒng) 特點 構(gòu)成單獨的PLC網(wǎng)絡 使用場合 大規(guī)模的集散擴展系統(tǒng) 3 PLC主機與本機的遠程模塊之間的連接 下位鏈接系統(tǒng) 三菱FX系列PLC網(wǎng)絡構(gòu)成 4 PLC主機與本機的遠程模塊之間的連接 網(wǎng)絡鏈接系統(tǒng) 三菱FX系列PLC網(wǎng)絡構(gòu)成 三菱FX系列PLC通信實現(xiàn) 1 通信適配器 1 FX 232ADP提供串行通信RS 232C接口 2 FX 485ADP提供RS 485接口并且可以構(gòu)成FX 485網(wǎng)絡 2 通信參數(shù)設置 在兩個串行通信設備進行任意通信之前 必須設置相互可識別的參數(shù) 如波特率 數(shù)據(jù)長度 奇偶校驗位等 3 程序設計 1 通信指令格式及梯形圖 此指令主要用來定義發(fā)送和接收緩沖區(qū) 三菱FX系列PLC通信實現(xiàn) 三菱FX系列PLC通信實現(xiàn) 2 表示串行通信狀態(tài)的參數(shù) 1 M8121該繼電器被激活時 表示正在接收數(shù)據(jù) 傳送被延時 2 M8122該繼電器被激活時 表示已觸發(fā)數(shù)據(jù)的傳送 3 M8123該繼電器被激活時 表示一條信息已被完整接收 3 數(shù)據(jù)的傳送與接收 1 傳送數(shù)據(jù) 編程要點 第一需對RS指令進行設置 第二應將發(fā)送標志M8122置為 1 三菱FX系列PLC通信實現(xiàn) 三菱FX系列PLC通信實現(xiàn) 2 接收數(shù)據(jù) PLC控制系統(tǒng)設計與應用 PLC控制系統(tǒng)的設計方法 一般控制系統(tǒng)的設計分為如下三個階段 1 初步設計 初步設計主要是遞交給上級部門或用戶的一份總體方案設計報告 主要有如下內(nèi)容 1 設備 系統(tǒng) 名稱 用途 工藝過程 技術(shù)性能和現(xiàn)場條件 2 供電電網(wǎng)種類 電壓等級 頻率和容量 3 對電氣控制的特殊要求 4 投資費用 研制工作量和周期估算率和容量 2 技術(shù)設計 是根據(jù)經(jīng)審批的初步設計中提出的內(nèi)容和方案 最終完成電氣控制設計工作 主要有如下內(nèi)容 PLC控制系統(tǒng)的設計方法 1 對重要環(huán)節(jié)做必要的試驗 寫出試驗報告 2 繪制電氣控制的電氣原理圖 3 對重要環(huán)節(jié)做必要的試驗 寫出試驗報告 4 選擇整個系統(tǒng)的電氣元件 設計電氣箱 控制面板等電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件及總裝接線圖 5 編寫PLC內(nèi)部元件分配表 編寫對重要環(huán)節(jié)做必要的試驗 寫出試驗報告 6 編寫技術(shù)設計說明書 介紹系統(tǒng)原理 主要技術(shù)指標和運行 操作 維護說明書 3 PLC控制部分設計步驟 1 確定受控對象與PLC間的輸入 輸出關(guān)系 2 選擇PLC機型和模塊配置 3 編寫元件表 PLC控制系統(tǒng)的設計方法 4 繪制PLC的控制流程圖 5 編寫PLC用戶程序 6 將用戶程序輸入PLC 并加以調(diào)試 PLC主機及其模塊的選用 PLC主機及模塊選擇的基本原則 1 根據(jù)控制量的數(shù)量選擇 2 廠家及型號的選擇 3 是否可現(xiàn)場在線編程的選擇 4 擴展模塊的選擇 5 開關(guān)量輸入輸出形式的選擇 7 內(nèi)存容量選擇 一般系統(tǒng)中 開關(guān)量輸入和輸出的比例是6 4 則 開關(guān)量所需內(nèi)存字數(shù) 開關(guān)量總點數(shù) 10 模擬量所需內(nèi)存字數(shù) 模擬量總點數(shù) 150 定時器 計數(shù)器 定時器 計數(shù)器數(shù)量 2 通信接口所需內(nèi)存字數(shù) 接口個數(shù) 300 完整性 可靠性 發(fā)展性 繼承性 經(jīng)濟性 PLC應用程序設計方法 1 程序設計內(nèi)容 1 程序設計前對系統(tǒng)的理解和技術(shù)準備工作 2 程序框圖設計 3 編寫程序 4 模擬仿真和測試 5 編寫程序說明書 2 常用典型電路 1 比較電路 是指按預先設好的輸出要求 然后對輸入的信號進行比較 選擇接通某一輸出 如 當X0 X1接通 Y0有輸出X0 X1都不接通 Y1有輸出X0接通 X1不接通 Y2有輸出X0不接通 X1接通 Y3有輸出 PLC應用程序設計方法 PLC應用程序設計方法 2 優(yōu)先級電路 PLC控制系統(tǒng)的安裝和布局 PLC控制系統(tǒng)電氣設備總體布局基本原則 1 組件劃分 2 元器件布局 1 功能類似的元器件組合在一起 2 盡可能減少組件間的連線數(shù)量 3 強弱電分開 盡量減少系統(tǒng)內(nèi)部干擾影響 4 力求美觀 整齊 易于檢查與調(diào)試 1 體積大和分量重的放在控制柜的下端 2 發(fā)熱元件放在控制柜的上端并且熱敏元件遠離發(fā)熱元件 3 需經(jīng)常維護調(diào)節(jié)的元件放在便于操作的位置 4 外形尺寸與結(jié)構(gòu)類似的元器件放在一起 PLC控制系統(tǒng)的安裝和布局 3 PLC布局 1 環(huán)境條件 環(huán)境溫度低于0 或高于55 的場所 溫度變化急劇和凝露場所 環(huán)境濕度低于10 或高于90 的場所 具有高腐蝕氣體或易燃氣體的場所 直接暴露在陽光下的場合 2 元件安裝 所有元件都應安裝于通風口位置的垂直位置 主機應安放在一個令人舒服的工作面上 4 熱繼電器 熔斷器等放在不通風的地方 以免改變它們的保護特性 PLC控制系統(tǒng)應用舉例 PLC在機械手搬運物體控制中的應用 1 裝置簡介 傳送帶A B分別由電動機M1 M2驅(qū)動 A為步進式傳送 機械手的回轉(zhuǎn)運動由氣動閥Y1 Y2控制 機械手的上 下運動由氣動閥Y3 Y4控制 機械手的夾緊與放松由氣動閥Y5控制 位置信號分別為 右旋到位行程開關(guān)為SQ1 左旋到位行程開關(guān)為SQ2 手臂上升到位行程開關(guān)為SQ3 下降到位行程開關(guān)為SQ4 工作過程 原位 啟動 松開 B運行 上升 上升結(jié)束 左旋 下降 下降結(jié)束 A運行 停止 抓物 1S后上升 PLC控制系統(tǒng)應用舉例 上升結(jié)束 右旋 右旋結(jié)束 下降 下降結(jié)束 放松 一個工作循環(huán)