《機(jī)床電氣控制與plc》課件第4章_可編程序控制器

1、第4章 可編程序控制器 4.1概述 4.2 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu) 4.3 PLC的基本工作原理 4.4 PLC的主要性能指標(biāo)和分類(lèi) 4. 5 三菱FX系列PLC 4.1概述可編程序控制器(Programmable Controller)通常也可簡(jiǎn)稱(chēng)為PC，但由于個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)也簡(jiǎn)稱(chēng)為PC,為便于區(qū)別, 簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC?？删幊绦蚩刂破魇窃陔娖骺刂萍夹g(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心,綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它們的產(chǎn)品控制著世界上大部分的PLC市場(chǎng)。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈

2、活通用、維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械、冶金、能源、化工、石油、交通、電力等領(lǐng)域中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用, PLC技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化控制三大技術(shù)(PLC技術(shù)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析)支柱之一。尤其是PLC在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用更為典型。1.可編程序控制器的定義1987年國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在頒布可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)可編程控制器定義如下： “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，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)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂?/p>

3、器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)”。 4.1.1可編程序控制器的歷史 2.可編程序控制器的歷史20世紀(jì)60年代中期,美國(guó)通用汽車(chē)公司(GM)為適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要,提出了一種設(shè)想:把計(jì)算機(jī)的功能完善、通用靈活等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。并由此提出了新型電氣控制的10條招標(biāo)要求, 根椐這10條要求,美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)于1969年研制成功了第一臺(tái)可編程序控制器,并在汽車(chē)自動(dòng)裝配線上試用成功。 70年代初期： 僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。 70年代中期： 微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使

4、之真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備。 80年代以后：16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。 PLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能。 目前，國(guó)內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家有30余家，并有跡象顯示，更多的來(lái)自于原PLC應(yīng)用的技術(shù)人員準(zhǔn)備加入到小型PLC開(kāi)發(fā)的行列。 PLC大致經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代。第一代PLC,多數(shù)用1位機(jī)開(kāi)發(fā),采用磁芯存儲(chǔ)器存儲(chǔ),僅具有邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。第二代PLC,使用了8位微處理器及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,其產(chǎn)品逐步系列化,功能也有所增強(qiáng),已能實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算、傳送、比較等功能。第三代PLC,采用了高性能微處理器及位片式CP

5、U,工作速度大幅度提高,同時(shí)促使其向多功能和聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展,并具有較強(qiáng)的自診斷能力。第四代PLC,不僅全面使用16位、32、64位微處理器作為CPU,內(nèi)存容量也更大?？梢灾苯佑糜谝恍┮?guī)模較大的復(fù)雜控制系統(tǒng);編程語(yǔ)言除了可使用傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖等外,還可使用高級(jí)語(yǔ)言;外設(shè)也更多樣化。根據(jù)2004年度PLC市場(chǎng)研究報(bào)告有關(guān)資料： 作為目前國(guó)內(nèi)控制市場(chǎng)上的主流控制器，在高達(dá)31億的PLC市場(chǎng)總需求中，國(guó)產(chǎn)PLC不到整個(gè)市場(chǎng)份額1。 在按照I/O數(shù)量劃分的市場(chǎng)總量中，小型PLC（256點(diǎn)以下）的市場(chǎng)巨大，占據(jù)市場(chǎng)總額的64，而國(guó)產(chǎn)PLC的市場(chǎng)貢獻(xiàn)恰恰就在小型PLC的市場(chǎng)中。 中國(guó)2008年P(guān)LC市場(chǎng)：

6、 最近幾年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，中國(guó)以其制造業(yè)發(fā)展的迅猛，使PLC在某些自動(dòng)化領(lǐng)域增長(zhǎng)超過(guò)了20%。 現(xiàn)在,PLC已廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車(chē)、輕工、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)領(lǐng)域,PLC技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)共同構(gòu)成了工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。1.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng) 2.通用性強(qiáng),使用方便 3.程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,容易理解和掌握4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短 5. 體積小,重量輕6.適應(yīng)性強(qiáng) 4.1.2可編程序控制器的特點(diǎn) 1. 可編程控制器的應(yīng)用 根據(jù)資料介紹：寶鋼一期工程整個(gè)生產(chǎn)線上就使用了數(shù)百臺(tái)的PLC,二期工程將使用更多的PLC.東風(fēng)汽車(chē)公司裝備系統(tǒng)全面采用PLC對(duì)老設(shè)備進(jìn)

7、行更新改造, 1000多臺(tái)。目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，中國(guó)以其制造業(yè)發(fā)展的迅猛，使PLC在某些自動(dòng)化領(lǐng)域增長(zhǎng)超過(guò)了20%。中國(guó)的PLC市場(chǎng)將以14%的綜合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用冶金、石油、電力、汽車(chē)、環(huán)保、化工、機(jī)械制造、建材、輕工、文化娛樂(lè)等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。4.1.3可編程序控制器的應(yīng)用與發(fā)展概況2.PLC的發(fā)展 目前PLC發(fā)展方向主要有兩個(gè):一是朝著小型化、簡(jiǎn)易、廉價(jià)化、方向發(fā)展。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展,促進(jìn)了PLC向緊湊型發(fā)展,體積減小,價(jià)格降低,可靠性不斷提高。二是朝著大型、高速、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、智能化、高速化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,

8、這將使PLC功能更強(qiáng),可靠性更高,使用更方便,適用面更多功能方向發(fā)展。大型的PLC一般為多微處理器系統(tǒng),有較大的存儲(chǔ)能力和功能強(qiáng)勁的輸入/輸出接口。 4.2 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu) PLC及其控制系統(tǒng)是根據(jù)繼電接觸系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的,因此PLC與這兩種控制系統(tǒng)有許多相同或相似之處,PLC的輸入輸出部分與繼電接觸控制系統(tǒng)的大致相同,PLC的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類(lèi)似，是一種以微處理器為核心的、用于控制的特殊計(jì)算機(jī)。PLC的基本組成包括硬件與軟件兩部分： PLC的硬件：中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器(RAM、ROM)、輸入/輸出(I/O)接口、編程設(shè)備、通信接口、電源和其他一些電路組

9、成。PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示。PLC的軟件：系統(tǒng)程序和用戶(hù)程序。 圖41 PLC的硬件基本結(jié)構(gòu)圖 4.2.1中央處理單元中央處理單元(CPU)是PLC的核心部件,它控制著所有部件的操作。單元包括微處理器、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。整個(gè)PLC的工作過(guò)程都是在中央處理器的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的,它的主要任務(wù)是在系統(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，然后根據(jù)用戶(hù)所編制的應(yīng)用程序的要求去處理有關(guān)數(shù)據(jù),最后再向被控對(duì)象送出相應(yīng)的控制(驅(qū)動(dòng))信號(hào)。CPU一般有三大類(lèi),一是通用微處理器（如Z80、80286, 80386等）；二是單片微處理器（如8031,809

10、6等）；三是位片式微處理器（如AMD2900、AMD2903、如AMD29W等）。CPU的作用主要有以下5個(gè)方面： 1、接收并存儲(chǔ)編程器或其它外設(shè)輸入的用戶(hù)程序或數(shù)據(jù);2、診斷電源、PLC內(nèi)部電路故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等;3、接收并存儲(chǔ)從輸入單元（接口）得到現(xiàn)場(chǎng)輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù);4、逐條讀取并執(zhí)行存儲(chǔ)器中的用戶(hù)程序，并將運(yùn)算結(jié)果存入存儲(chǔ)器中;5、根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位和輸出內(nèi)容，通過(guò)輸出接口實(shí)現(xiàn)控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能。存儲(chǔ)器是PLC用來(lái)存放系統(tǒng)程序、用戶(hù)程序、邏輯變量及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元。存儲(chǔ)器的類(lèi)型有可讀/寫(xiě)操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM、EPROM和EEPROM

11、。在PLC中，PLC的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶(hù)程序組成。 4.2.2存儲(chǔ)器 1.系統(tǒng)程序系統(tǒng)存儲(chǔ)器是指控制和完成PLC各種功能的程序。主要用于存放系統(tǒng)正常工作所必須的程序, 這些程序與用戶(hù)無(wú)直接關(guān)系,已由PLC制造廠家用微機(jī)指令編寫(xiě)固化進(jìn)EPROM中，PLC的系統(tǒng)程序有三種類(lèi)型。（1）系統(tǒng)程序是完成系統(tǒng)命令解釋、功能子程序調(diào)用、管理、監(jiān)控、邏輯運(yùn)算、通信、各種參數(shù)設(shè)定、診斷(如電源、系統(tǒng)出錯(cuò),程序語(yǔ)法、句法檢驗(yàn)等)等功能。 （2）系統(tǒng)程序由PLC的制造廠家編寫(xiě)的，在PLC使用過(guò)程中不會(huì)變動(dòng)，它和PLC的硬件組成有關(guān)，它關(guān)系到PLC的性能。（3）系統(tǒng)程序 由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器ROM、P

12、ROM或EPROM中，用戶(hù)不能訪問(wèn)和修改。2.用戶(hù)程序用戶(hù)存儲(chǔ)器是指使用者根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程和工藝要求編寫(xiě)的控制程序，是PLC應(yīng)用于工業(yè)控制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。主要用于存放用戶(hù)按控制要求所編制的程序,可通過(guò)編程器進(jìn)行必要的修改。PLC的編程語(yǔ)言多種多樣,不同的PLC廠家,不同系列PLC采用的編程語(yǔ)言不盡相同。 輸入/輸出(I/O)是PLC和工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)信號(hào)連接的部件。PLC通過(guò)輸入接口把工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)信息讀入,輸入部件接收是從開(kāi)關(guān)、按鈕、繼電器觸點(diǎn)和傳感器等輸入的現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào),通過(guò)用戶(hù)程序的運(yùn)算與操作,對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換等,把輸入信號(hào)的邏輯值準(zhǔn)確、可靠地傳入PLC內(nèi)部。并將

13、這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能接收和處理的數(shù)字信號(hào)，把結(jié)果通過(guò)輸出接口輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。PLC通過(guò)輸出接口，接收經(jīng)過(guò)中央處理器處理過(guò)的輸出的數(shù)字信號(hào),并把它轉(zhuǎn)換成被控制設(shè)備或顯示裝置所能接收的電壓或電流信號(hào),從而驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥和指示器件等。PLC的等效電路圖圖42所示。4.2.3輸入/輸出接口 電源部件是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電源的裝置,它向PLC提供所需要的高質(zhì)量直流電源?？删幊炭刂破麟娫窗ǜ鞴ぷ鲉卧╇姷拈_(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和掉電保護(hù)電源（一般為電池）。 PLC電源與普通電源相比穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。許多PLC還向外提供DC 24V穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。 4.2.4電源模塊 編程器是PLC

14、必不可少的重要外圍設(shè)備。它的主要作用是進(jìn)行編輯、輸入用戶(hù)程序、檢查、調(diào)試、修改，用來(lái)監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的設(shè)備。4.2.5編程器 其它接口包括外存儲(chǔ)器接口、BEPPROM寫(xiě)入器接口、A/D轉(zhuǎn)換接口、D/A轉(zhuǎn)換接口、遠(yuǎn)程通信接口、與計(jì)算機(jī)相連的接口、打PL機(jī)接口、與CRT相連的接口等。 4.2.6其它接口通信與擴(kuò)展接口的連接實(shí)例4.3 PLC的基本工作原理4.3.1掃描工作方式 PLC采用循環(huán)掃描工作方式，為了連續(xù)地完成PLC所承擔(dān)的掃描工作,系統(tǒng)必須重復(fù)執(zhí)行依一定的順序完成循環(huán)掃描工作方式，每重復(fù)一次的

15、時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。由于PLC掃描速度很快,輸入掃描和輸出刷新的周期時(shí)間通常為3ms左右,而程序執(zhí)行時(shí)間可根據(jù)程序的長(zhǎng)度不同而不同。PLC一個(gè)掃描周期通常為10-100ms,對(duì)一般工業(yè)被控對(duì)象來(lái)說(shuō),掃描過(guò)程幾乎是與輸入同時(shí)完成的。如圖4-3所示。 圖4-3 PLC循環(huán)掃描工作過(guò)程1.PLC工作的三個(gè)階段PLC的工作過(guò)程一般可分為三個(gè)階段:輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出處理階段。（1）輸入采樣階段（2）程序執(zhí)行階段（3）輸出處理階段4.3.2工作過(guò)程 4. 四個(gè)過(guò)程 PLC工作的這四個(gè)過(guò)程都是在輸入掃描過(guò)程之后進(jìn)行的。 （1）系統(tǒng)自監(jiān)測(cè)。檢查程序執(zhí)行過(guò)程，程序執(zhí)行是否正確,如果超時(shí)則會(huì)停止中

16、央處理器的工作。（2）與編程器交換信息,這個(gè)過(guò)程，只有使用編程器輸入和調(diào)試程序時(shí)才執(zhí)行。（3）與數(shù)字處理器交換信息, 這個(gè)過(guò)程，也只有在PLC中配置有專(zhuān)用數(shù)字處理器時(shí)才執(zhí)行。（4）網(wǎng)絡(luò)通信,這個(gè)過(guò)程，也只有當(dāng)PLC配置有網(wǎng)絡(luò)通信模塊時(shí),應(yīng)與通信對(duì)象(如磁帶機(jī)、其它PLC或計(jì)算機(jī)等)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。4.4 PLC的主要性能指標(biāo)和分類(lèi) 4.4.1 PLC性能的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)在對(duì)PLC性能進(jìn)行描述時(shí),經(jīng)常用到位、數(shù)字、字節(jié)及字等術(shù)語(yǔ)。位指二進(jìn)制的一位,僅有O、1兩種取值。一個(gè)位對(duì)應(yīng)PLC一個(gè)繼電器,某位的狀態(tài)為O或1,分別對(duì)應(yīng)繼電器線圈斷電或通電。 4位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成一個(gè)數(shù)字,這個(gè)數(shù)字可以是0000-1001

17、(十進(jìn)制),也可以是00001111(十六進(jìn)制)。 2個(gè)數(shù)字或8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成一個(gè)字節(jié)。2個(gè)字節(jié)構(gòu)成一個(gè)字。在PLC術(shù)語(yǔ)中,字稱(chēng)為通道。一個(gè)字含16位,或者說(shuō)一個(gè)通道含16個(gè)繼電器。 1.編程語(yǔ)言種類(lèi)2.存儲(chǔ)容量 3.輸入輸出（I/O）總點(diǎn)數(shù) 4.掃描速度 5.PLC內(nèi)部繼電器的種類(lèi) 6.擴(kuò)展能力 7.工作環(huán)境 8.其它4.4.2 PLC的性能指標(biāo)1.按輸入/輸出點(diǎn)數(shù)分類(lèi) （1）超小型PLC（2）小型PLC（3）中型PLC（4）大型PLC（5）超大型PLC2按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi) （1）整體式 （2）模塊式 3.按實(shí)現(xiàn)的功能分類(lèi)（1）低檔機(jī)（2）中檔機(jī)（3）高檔機(jī)4.4.3 PLC的分類(lèi)4.5 三菱F

18、X系列PLC 4.5.1三菱FX系列可編程控制器簡(jiǎn)介 三菱公司是日本生產(chǎn)PLC的主要廠家之一,先后推出的小型、超小型PLC有F1、F2、FX0 、FX1、FX2、FX2C、FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列。其中FX0S、FX1S、FX0N、FX2、FX2C等系列機(jī)設(shè)計(jì)合理,結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕,具有很強(qiáng)的抗干擾能力和負(fù)載能力及優(yōu)良的性能價(jià)格比,在我國(guó)應(yīng)用較廣泛。 本教材介紹了三菱FX0S、FX1S、FX0N、FX2、FX2C等系列機(jī)的內(nèi)部繼電器、編號(hào)和性能等功能，以FX1S機(jī)型為例，介紹三菱FX系列的PLC指令系統(tǒng)與編程。讀者可通過(guò)學(xué)習(xí)掌握FX1S機(jī)型PL

19、C后,對(duì)學(xué)習(xí)其它PLC則可觸類(lèi)旁通,舉一反三。 FX系列PLC FX系列家族成員 FX0 FX2 FX2C FX0S FX1S FX0N FX1N FX2N FX2NC疊裝式結(jié)構(gòu) 4.5.2 FX系列PLC的型號(hào) 為了滿(mǎn)足用戶(hù)不同的控制要求,FX系列PLC有多種型號(hào)規(guī)格,其型號(hào)表示方法如圖44所示。 圖44 FX系列PLC的型號(hào)表示方法4.5.3 部分FX系列PLC的內(nèi)部繼電器一、FX系列PLC輸入輸出接點(diǎn)數(shù) 1、FX1S系列PLC是用于小規(guī)模系統(tǒng)的超小型PLC，它只有1030個(gè)I/O點(diǎn)，而且不能擴(kuò)展，使用的電源有交流和直流電源兩種。FX1S PLC的輸入輸出接點(diǎn)數(shù)如表4-1所示。 2、FX1

20、N系列PLC是用于小規(guī)模系統(tǒng)的超小型PLC，它最大可構(gòu)成I/O點(diǎn)數(shù)為128點(diǎn)，能擴(kuò)展，使用的電源有交流和直流電源兩種。 3、FX2N系列PLC是用于系統(tǒng)的小型PLC，是FX系列中功能最強(qiáng)、運(yùn)行速度最快，用戶(hù)存貯器容量可擴(kuò)展到16K，I/O點(diǎn)數(shù)最大可擴(kuò)展到256點(diǎn)的PLC。二、FX系列性能 1.FX0S、FX1S系列PLC性能 內(nèi)置用于調(diào)整定時(shí)器設(shè)定時(shí)間的模擬電位器（其中FX0S 1個(gè)、FX1S 2個(gè)），F(xiàn)X1S系列PLC內(nèi)設(shè)置有時(shí)鐘功能，可進(jìn)行時(shí)間控制,如果裝上顯示模塊，還可進(jìn)行時(shí)間顯示與設(shè)定。 2、FX0N、FX1N系列PLC性能FX1N可兼用FX0N所有特殊模塊與外圍設(shè)備，通過(guò)RS-232

21、C/422/485接口與外部設(shè)備可實(shí)現(xiàn)通信，裝有8個(gè)選件板，通過(guò)模塊可進(jìn)行時(shí)間顯示與設(shè)定。3. FX2N 、FX2NC系列PLC性能 FX2N有多種模擬量輸入輸出模塊、位置控制模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、串行通信模塊、脈沖輸出模塊或功能擴(kuò)展板、模擬定時(shí)器擴(kuò)展板等。使用這些特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可以進(jìn)行模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。 FX0SFX1SFX0NFX1NFX2N三、輸入輸出方式 1、輸入方式 PLC的輸入方式按輸入回路電流來(lái)分，有直流輸入、交流輸入、交流直流輸入方式三種。直流輸入線路如圖4-5所示，直流電源由PLC內(nèi)部提供。交流輸入線路如圖4-6所示, 交流/直流輸入線路如圖4

22、-7所示。 2.PLC輸出方式 按負(fù)載使用的電源來(lái)分,有直流輸出、交流輸出和交直流輸出三種方式。按輸出開(kāi)關(guān)器件的種類(lèi)來(lái)分, 有繼電器、晶體管和晶閘管三種輸出方式。繼電器輸出線路如圖4-8所示, 晶體管輸出線路如圖4-9所示。 PLC內(nèi)部有很多具有不同功能的器件, 這些器件是由電子電路和存儲(chǔ)器組成的, 通常稱(chēng)為軟組件?？蓪⒏鱾€(gè)軟組件理解為各個(gè)不同功能的內(nèi)存單元,對(duì)這些單元的操作,就是相當(dāng)于對(duì)內(nèi)存單元的讀寫(xiě)。 PLC的內(nèi)部繼電器有：輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、指針P/I、常數(shù)K/H、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、數(shù)據(jù)寄存器D和變址寄存器V/Z。在使用PLC時(shí)，因不同廠家、不同系列

23、的PLC，其內(nèi)部軟繼電器的功能和編號(hào)也不相同，因此用戶(hù)在編制程序時(shí)，必須熟悉所選用PLC的內(nèi)部繼電器功能和編號(hào)。內(nèi)部繼電器編號(hào)由字母 和 數(shù)字 組成。4.5.4 FX系列PLC內(nèi)部繼電器編號(hào)及功能一、 輸入繼電器（X）二、輸出繼電器（Y）三 輔助繼電器（M）四 狀態(tài)器（S）五、定時(shí)器（T）六、計(jì)數(shù)器（C）七、數(shù)據(jù)寄存器（D）八、 變址寄存器（V/Z）九、常數(shù)（K/H）十、指針（P/I）十一、 FX系列PLC的步進(jìn)指令 一、 輸入繼電器（X） 輸入繼電器是PLC用來(lái)接收用戶(hù)輸入設(shè)備發(fā)來(lái)的輸入信號(hào)，它的代表符號(hào)是“X”。 一個(gè)輸入繼電器就是一個(gè)一位的只讀存儲(chǔ)器單元,它有兩種狀態(tài):當(dāng)外接的開(kāi)關(guān)閉合時(shí)

24、為ON狀態(tài);當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)為0FF狀態(tài)。在使用中,既可以用輸入繼電器的常開(kāi)接點(diǎn),也可以用輸入繼電器的常閉接點(diǎn)。但在程序中絕對(duì)不可能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈，只能出現(xiàn)輸入繼電器的接點(diǎn)。每個(gè)輸入繼電器的常開(kāi)與常閉接點(diǎn)可以反復(fù)使用，使用次數(shù)不受限制。 輸入繼電器線圈由外部輸入信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)，只有當(dāng)外部信號(hào)接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入繼電器才得電，不能用程序來(lái)驅(qū)動(dòng)。輸入繼電器的狀態(tài)用程序是無(wú)法改變的。 二、輸出繼電器（Y） 輸出繼電器是用來(lái)將PLC內(nèi)部信號(hào)輸出傳送給外部負(fù)載，它的代表符號(hào)是“Y” 稱(chēng)為輸出接點(diǎn)。一個(gè)輸出繼電器就是一個(gè)一位的可讀/寫(xiě)的存儲(chǔ)器單元, 在讀取時(shí)既可以用輸出繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn),也可以用輸出繼電器的常

25、閉觸點(diǎn), 可以無(wú)限次讀取和寫(xiě)入， 其斷開(kāi)或閉合受到程序的控制。每個(gè)輸出繼電器，不管是常開(kāi)還是常閉接點(diǎn)都可以反復(fù)使用，使用次數(shù)不受限制。 輸出繼電器線圈是由PLC內(nèi)部程序來(lái)驅(qū)動(dòng)，其線圈狀態(tài)傳送給輸出單元，再由輸出單元對(duì)應(yīng)的硬接點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 FX系列PLC的輸出繼電器以八進(jìn)制進(jìn)行編號(hào)，范圍為： Y000Y007、Y010Y017、Y020Y027、 Y030Y037 Y040Y047等。 三 輔助繼電器（M）輔助繼電器是PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，它的代表符號(hào)是“M”，其作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器，可以由其他各種軟組件驅(qū)動(dòng),也可以驅(qū)動(dòng)其他軟組件。輔助繼電器有常開(kāi)和常閉兩種接點(diǎn),

26、 只有ON和OFF兩種狀態(tài)，接點(diǎn)使用和輸入繼電器類(lèi)似, 當(dāng)在ON狀態(tài)下,常開(kāi)接點(diǎn)閉合,常閉接點(diǎn)斷開(kāi);在OFF狀態(tài)下,常開(kāi)接點(diǎn)斷開(kāi),常閉接點(diǎn)閉合。 1、通用輔助繼電器編號(hào)：（按十進(jìn)制編號(hào)） 通用輔助繼電器在通電之后,全部處于OFF狀態(tài)。無(wú)論程序是如何編制的,一旦斷電,再次通電之后,輔助繼電器都處于OFF狀態(tài)。 2、保持輔助繼電器編號(hào)： 保持用輔助繼電器，當(dāng)PLC斷電源后， 這些繼電器會(huì)保持?jǐn)嚯娭暗乃查g狀態(tài)的功能，再次通電之后能保持?jǐn)嚯娗暗臓顟B(tài)。其他特性與通用輔助繼電器完全一樣。 3、特殊輔助繼電器（M8000M8255） 特殊輔助繼電器是具有某項(xiàng)特定功能的輔助繼電器，這種特殊功能輔助繼電器可分

27、為兩大類(lèi)，即：觸點(diǎn)型和線圈型。四 狀態(tài)器（S）狀態(tài)（組件）器對(duì)在步進(jìn)順控類(lèi)的控制程序中起著重要的作用， 它與步進(jìn)指令STL配合使用。共分為5類(lèi)。前4種狀態(tài)器S要與步進(jìn)指令STL配合使用。第5種狀態(tài)組件專(zhuān)為報(bào)警指示所編程序的錯(cuò)誤設(shè)置的。當(dāng)不用步進(jìn)順控指令時(shí),可以作為輔助繼電器M在程序中使用。狀態(tài)組件有初始用狀態(tài)器、返回原點(diǎn)用狀態(tài)器（FX2N）、普通狀態(tài)器、保持狀態(tài)器、報(bào)警用狀態(tài)器（FX2N）。五、定時(shí)器（T） 定時(shí)器在PLC中的作用，相當(dāng)于電器系統(tǒng)中的通電延時(shí)時(shí)間繼電器。定時(shí)器中有一個(gè)設(shè)定值寄存器(一個(gè)字長(zhǎng))、一個(gè)當(dāng)前值寄存器(一個(gè)字長(zhǎng))和一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)其輸出觸點(diǎn)的映象寄存器（一個(gè)二進(jìn)制位），這三

28、個(gè)量使用同一地址編號(hào)。但使用場(chǎng)合不一樣，意義也不同。定時(shí)器可提供無(wú)數(shù)對(duì)的常開(kāi)、常閉延時(shí)觸點(diǎn)供編程用。通常PLC中有幾十至數(shù)百個(gè)定時(shí)器T。定時(shí)器按特性的不同可分為通用定時(shí)器、積算定時(shí)器二種。 PLC定時(shí)器工作過(guò)程是：定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖累積計(jì)數(shù)而達(dá)到定時(shí)的目的，時(shí)鐘脈沖有1ms 、10ms 、100ms三種，當(dāng)所計(jì)數(shù)達(dá)到規(guī)定值時(shí)，輸出接點(diǎn)動(dòng)作。定時(shí)器設(shè)規(guī)定值可用常數(shù)K作為設(shè)定值, 也可以用數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容作為設(shè)定值。 1、通用定時(shí)器通用定時(shí)器沒(méi)有斷電的保持功能，即當(dāng)輸入電路斷開(kāi)或停電時(shí)定時(shí)器復(fù)位。通用定時(shí)器有100ms和10ms兩種。 100ms定時(shí)器：T0T199共200點(diǎn)，每個(gè)定時(shí)器設(shè)定值

29、范圍為0.13276.7S。 10ms定時(shí)器：T200T245，45點(diǎn)，定時(shí)范圍為0.01327.67S。圖4-10是定時(shí)器的工作原理圖。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入X000接通時(shí), 定時(shí)器T200的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì)10ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù), 當(dāng)設(shè)定值Kl23與該值相等時(shí), 定時(shí)器的輸出接點(diǎn)接通,即輸出接點(diǎn)是在驅(qū)動(dòng)線圈后的123 0. 01s時(shí)動(dòng)作。當(dāng)輸入X000斷開(kāi)或發(fā)生斷電時(shí),計(jì)數(shù)器復(fù)位,輸出接點(diǎn)也復(fù)位。定時(shí)器的工作過(guò)程如圖4-11所示。圖4-10定時(shí)器的工作原理圖 圖4-11定時(shí)器的工作過(guò)程 2、 積算定時(shí)器 積算定時(shí)器具有計(jì)數(shù)累積的功能。在定時(shí)過(guò)程中若斷電或定時(shí)器線圈OFF，積算定時(shí)器將會(huì)保持當(dāng)前的計(jì)

30、數(shù)值，在通電或定時(shí)器線圈ON后會(huì)繼續(xù)累積，使其當(dāng)前值具有保持功能，積算定時(shí)器有兩種, 既1ms累計(jì)定時(shí)器和100ms累計(jì)定時(shí)器。這兩種定時(shí)器除了定時(shí)分辨率不同外,在使用上也有區(qū)別。如圖412所示。 1）1ms積算定時(shí)器 有4個(gè)1ms累計(jì)定時(shí)器,地址為T(mén)246T249。對(duì)1ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的，定時(shí)范圍為0.00132767s。1ms累計(jì)定時(shí)器可以在子程序或中斷中使用。 2）100ms積算定時(shí)器 100ms累計(jì)定時(shí)器共有6個(gè),地址為T(mén)250T255。對(duì)100ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的定時(shí)范圍為0.13276.7s ，100ms累計(jì)定時(shí)器除了不能在中斷或子程序中使用和定時(shí)分辨率為0.1s外,

31、其余特性與1ms累計(jì)定時(shí)器一樣。 六、計(jì)數(shù)器（C） 計(jì)數(shù)器的作用，就是對(duì)指定輸入端子上的輸入脈沖或其他繼電器邏輯組合的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的設(shè)定值時(shí),計(jì)數(shù)器的接點(diǎn)開(kāi)始動(dòng)作。對(duì)輸入脈沖一般要求要有一定的寬度。計(jì)數(shù)發(fā)生在輸入脈沖的上升沿。所有的計(jì)數(shù)器都有一個(gè)常開(kāi)接點(diǎn)和一個(gè)常閉接點(diǎn)。不管是常開(kāi)還是常閉接點(diǎn)都可以反復(fù)使用，使用次數(shù)不受限制。 計(jì)數(shù)器按特性的不同可分為:增量通用計(jì)數(shù)器、斷電保持式增量通用計(jì)數(shù)器、通用雙向計(jì)數(shù)器、斷電保持式雙向計(jì)數(shù)器和高速計(jì)數(shù)器5種。 部分FX系列PLC 16位增計(jì)數(shù)器編號(hào)如表4-12所示，16位加計(jì)數(shù)器(設(shè)定值:1-32767)有兩種16位加/減計(jì)數(shù)器。 通用型:C0-

32、C99共100點(diǎn)； 斷電保持型:C100Cl99共100點(diǎn)。其設(shè)定值K在1-32767之間。 部分FX系列PLC 32位增/減可逆計(jì)數(shù)器編號(hào)如表4-13所示。32位雙向計(jì)數(shù)器(設(shè)定值:-2147483648-+ 2147483647)有兩種32位加/減計(jì)數(shù)器:通用計(jì)數(shù)器:C200-C219共20點(diǎn)。保持計(jì)數(shù)器:C220-C234共15點(diǎn)。設(shè)定值范圍為-2147483648+2147483647之間,加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)方向由特殊輔助繼電器M8200M8234設(shè)定。 圖412積算定時(shí)器應(yīng)用 1. 加計(jì)數(shù)器圖4-13表示加計(jì)數(shù)器的動(dòng)作過(guò)程。X011為計(jì)數(shù)輸入,當(dāng)X011每接通一次時(shí),當(dāng)前值加1。當(dāng)計(jì)數(shù)器

33、的當(dāng)前值輸入達(dá)到第10次時(shí), CO的輸出接點(diǎn)接通。之后即使輸入X011再接通,計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值也保持不變。當(dāng)復(fù)位輸入X010接通,計(jì)數(shù)器當(dāng)前值為0,輸出觸點(diǎn)CO斷開(kāi)。 圖4-13加計(jì)數(shù)器的動(dòng)作過(guò)程 2. 加減計(jì)數(shù)器圖4-14表示加減計(jì)數(shù)器的動(dòng)作過(guò)程。用X014作為計(jì)數(shù)輸入,驅(qū)動(dòng)C200線圈進(jìn)行加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值由-6向-5(增加)時(shí),其接點(diǎn)接通(置1);由-5向-6(減少)時(shí),其接點(diǎn)斷開(kāi)(置0)。當(dāng)前值的加減與輸出接點(diǎn)的動(dòng)作無(wú)關(guān),不過(guò)，當(dāng)從+ 2147483647起再進(jìn)行加計(jì)數(shù)時(shí),當(dāng)前值就成為-2147483648。同樣從-2147483648起進(jìn)行減計(jì)數(shù),當(dāng)前值就成為+ 2147483647(這動(dòng)作成為