PLC基礎(chǔ)與實(shí)訓(xùn)三菱FX2N（中職）全套教學(xué)課件

課題一

電動(dòng)機(jī)的單向連續(xù)運(yùn)行控制課題一全套可編輯PPT課件課題1電動(dòng)機(jī)的單向連續(xù)運(yùn)行控制課題2三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制課題3自動(dòng)送料小車(chē)課題4搶答器控制系統(tǒng)課題5簡(jiǎn)易汽車(chē)清洗裝置課題6液體混合控制系統(tǒng)課題7帶式運(yùn)輸機(jī)課題8十字路口交通燈控制課題9功能指令及應(yīng)用1典型工作任務(wù)2理論知識(shí)平臺(tái)3項(xiàng)目實(shí)施4總結(jié)與練習(xí)5項(xiàng)目拓展

目錄Contents

學(xué)習(xí)目標(biāo)了解可編程控制器的產(chǎn)生和特點(diǎn)，熟悉PLC的分類(lèi)和發(fā)展現(xiàn)狀。2掌握PLC的軟硬件結(jié)構(gòu)及工作原理。3掌握PLC的外部接線。4了解PLC的5種編程語(yǔ)言，掌握梯形圖的畫(huà)法。5熟悉FX2N系列PLC的型號(hào)及接線。67掌握GXDeveloper編程軟件的安裝與使用。掌握電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)運(yùn)行控制的編程、安裝、調(diào)試方法。1實(shí)際生產(chǎn)中，如鼓風(fēng)機(jī)、砂輪機(jī)（見(jiàn)圖1-1）等很多生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)都需要應(yīng)用電動(dòng)機(jī)的單向運(yùn)行。（a）砂輪電動(dòng)機(jī)（b）控制電路圖圖1-1砂輪電動(dòng)機(jī)的單向運(yùn)行圖1-2所示是一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)單方向連續(xù)運(yùn)行控制的實(shí)物安裝圖。

其中，圖1-2（a）所示是常見(jiàn)的采用繼電接觸器邏輯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的三相異步電動(dòng)機(jī)單方向連續(xù)運(yùn)行控制實(shí)物；圖1-2（b）所示是采用PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的三相異步電動(dòng)機(jī)單方向連續(xù)運(yùn)行控制實(shí)物。（b）PLC控制系統(tǒng)（a）接觸器邏輯控制系統(tǒng)

通過(guò)通電操作試機(jī)，可以看到當(dāng)分別按下圖1-2（a）和圖1-2（b）中的綠色啟動(dòng)按鈕SB2后，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都會(huì)啟動(dòng)并連續(xù)運(yùn)行；當(dāng)分別按下圖1-2（a）和圖1-2（b）中的紅色停止按鈕SB1后，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。本項(xiàng)目的主要內(nèi)容是通過(guò)比較兩種控制系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，學(xué)習(xí)PLC的基礎(chǔ)知識(shí)。

目錄Contents1典型工作任務(wù)2理論知識(shí)平臺(tái)3項(xiàng)目實(shí)施4總結(jié)與練習(xí)5項(xiàng)目拓展一、可編程控制器概述

二、PLC的結(jié)構(gòu)

三、PLC的工作原理

四、PLC的編程語(yǔ)言

五、PLC控制系統(tǒng)與繼電接觸器

邏輯控制系統(tǒng)的比較

六、FX2N系列PLC的型號(hào)

七、PLC的接線

理論知識(shí)平臺(tái)：可編程控制器的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展PLC的分類(lèi)PLC的特點(diǎn)PLC的定義可編程控制器的產(chǎn)生一、可編程控制器概述我國(guó)可編程控制器發(fā)展中的問(wèn)題及對(duì)策1．可編程控制器的產(chǎn)生（1）編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；（2）維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電器控制盤(pán)；（4）體積小于繼電器控制盤(pán)；（5）數(shù)據(jù)可直接送入計(jì)算機(jī)管理；（6）成本可與繼電器控制盤(pán)競(jìng)爭(zhēng)；（7）輸入可為市電；（8）輸出可為市電，要求2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等；（9）擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)變更少；（10）用戶(hù)存儲(chǔ)器大于4K；20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)汽車(chē)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司（GM）首先公開(kāi)招標(biāo)，對(duì)控制系統(tǒng)提出的基本要求為：歸納后其核心為：（1）用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤(pán)；（2）用程序代替硬件連線；（3）輸入/輸出電平可與外部裝置直接相連；（4）結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)上述要求，研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在GM公司汽車(chē)生產(chǎn)線上首次試用成功，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)控制?？删幊踢壿嬁刂破?，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC（ProgrammableLogicController）或PC（ProgrammableController），但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）混淆，故人們習(xí)慣用PLC作為可編程控制器的縮寫(xiě)。2．PLC的定義它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，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)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其相關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC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)?？煽啃愿?，抗干擾能力強(qiáng)PLC特點(diǎn)3．PLC的特點(diǎn)功能完善，品種齊全，適用性強(qiáng)編程方便，易學(xué)易用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造體積小，重量輕，能耗低1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)從PLC的內(nèi)部系統(tǒng)來(lái)看，一方面在系統(tǒng)硬件中，PLC帶有故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，另一方面在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)，大大降低了系統(tǒng)故障?？煽啃允请姎饪刂圃O(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC的可靠性很高，原因如下：從PLC的機(jī)外電路來(lái)看，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)與同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，大大降低了機(jī)械故障；抗干擾能力是電氣控制設(shè)備的一個(gè)重要性能。PLC的抗干擾能力很強(qiáng)，原因如下：PLC在主模塊部分采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)；在結(jié)構(gòu)上采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造；在內(nèi)部電路中采用了隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性和極強(qiáng)的抗干擾能力也就不奇怪了。目前，各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC，平均無(wú)故障時(shí)間都很長(zhǎng)。例如，三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)，一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。2）功能完善，品種齊全，適用性強(qiáng)PLC中含有數(shù)量巨大的用于開(kāi)關(guān)量處理的繼電器類(lèi)元件，可輕松地實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的開(kāi)關(guān)量邏輯控制。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多還具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可以用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。隨著PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常簡(jiǎn)單。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，品種齊全，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合，適用性強(qiáng)。3)PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程方便。編程中采用梯形圖語(yǔ)言或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令。編程方便，易學(xué)易用梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)，因此深受現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員歡迎。4)PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，一方面大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)使維護(hù)也變得容易起來(lái)；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造另一方面使同一設(shè)備通過(guò)改變程序來(lái)改變生產(chǎn)過(guò)程成為了可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。5)體積小，重量輕，能耗低PLC的體積和重量較小，能耗較低。例如，超小型PLC新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。PLC由于體積小，很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。PLC產(chǎn)品種類(lèi)繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)PLC，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類(lèi)。

PLC的分類(lèi)ABC1）按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)2）按功能分類(lèi)3）按I/O點(diǎn)數(shù)分類(lèi)4．PLC的分類(lèi)(1)按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)整體式模塊式疊裝式1）按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)（1）整體式PLC整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口以及與編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成。基本單元又稱(chēng)主機(jī)，即包括裝在機(jī)箱內(nèi)的電源、CPU、內(nèi)有CPU、I/O接口等元件；擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O接口和電源等，沒(méi)有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。（2）模塊式PLC模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成，模塊裝在框架或基板的插座上。模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。（3）疊裝式PLC還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC的CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行連接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但可以靈活配置系統(tǒng)，還可將PLC的體積做得小巧。根據(jù)PLC所具有功能的差異，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類(lèi)。分類(lèi)

低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等擴(kuò)展功能，主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。高檔PLC除具有中檔PLC的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算、其他特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。2）按功能分類(lèi)（1）小型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)＜256點(diǎn)；單CPU，8位或16位處理器，用戶(hù)存儲(chǔ)器容量4K字以下。常見(jiàn)的小型PLC產(chǎn)品系列及其生產(chǎn)廠商如下：3）按I/O點(diǎn)數(shù)分類(lèi)根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類(lèi)。SR-20/21——中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司EX20、EX40——日本東芝公司S7-200——德國(guó)西門(mén)子公司C20、C40——日本立石公司（歐姆龍）F、F1、F2——日本三菱電氣公司TI100——美國(guó)德州儀器公司GE-I型——美國(guó)通用電氣公司（GE）（2）中型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)256～2048點(diǎn)；雙CPU，用戶(hù)存儲(chǔ)器容量2～8K。常見(jiàn)的中型PLC產(chǎn)品系列及其生產(chǎn)廠商如下：GE-Ⅲ——GE公司C-500——日本立石公司SU-5、SU-6——德國(guó)西門(mén)子公司SR-400——中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司S7-300——德國(guó)西門(mén)子公司（3）大型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)>2048點(diǎn)；多CPU，16位、32位處理器，用戶(hù)存儲(chǔ)器容量8～16K。常見(jiàn)的大型PLC產(chǎn)品系列及其生產(chǎn)廠商如下：S7-400——德國(guó)西門(mén)子公司K3——日本三菱公司C-2000——日本立石公司GE-Ⅳ——GE公司

為了適應(yīng)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，新一代的可編程控制器在技術(shù)創(chuàng)新方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，主要體現(xiàn)在以下幾方面：關(guān)鍵技術(shù)（1）（4）（5）（6）（2）（3）執(zhí)行多任務(wù)功能的出現(xiàn)。集成化軟件的大力發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)能力的強(qiáng)化。微型可編程控制器異軍突起。信息技術(shù)滲入可編程控制器。高速化處理功能的實(shí)現(xiàn)。（7）安全技術(shù)的加強(qiáng)。5．可編程控制器的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展所謂執(zhí)行多任務(wù)，就是在一個(gè)可編程控制器系統(tǒng)中，可同時(shí)安裝幾個(gè)CPU模塊，每個(gè)CPU模塊執(zhí)行各自的任務(wù)，控制與其執(zhí)行任務(wù)相關(guān)的I/O模塊的存取。1）執(zhí)行多任務(wù)功能的出現(xiàn)

執(zhí)行多任務(wù)功能的出現(xiàn)是PLC的革命性變化。網(wǎng)絡(luò)能力的強(qiáng)化，使可編程控制器已經(jīng)突破了原有的使用范圍，特別是引入現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及Internet等技術(shù)后，可編程控制器的應(yīng)用已今非昔比。2）網(wǎng)絡(luò)能力的強(qiáng)化典型的可編程控制器的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括設(shè)備控制層、過(guò)程控制層和信息管理層3個(gè)層次。在設(shè)備控制層中，引入了現(xiàn)場(chǎng)總線，使得工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表、變頻器、MCC控制柜等一切現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都可直接與可編程控制器相連；在設(shè)備控制層中在過(guò)程控制層中在信息管理層在信息管理層，向工業(yè)以太網(wǎng)的擴(kuò)展，使控制與信息管理融為一體。在過(guò)程控制層中，傳統(tǒng)意義上的人機(jī)界面的功能已經(jīng)煥然一新，使可編程控制器能實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)的編程、監(jiān)控、診斷、管理，實(shí)現(xiàn)整個(gè)車(chē)間及全廠范圍的控制；隨著網(wǎng)絡(luò)能力的強(qiáng)化，可編程控制器實(shí)現(xiàn)的控制功能在增強(qiáng)，控制范圍在擴(kuò)大，這就要求可編程控制器實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行和實(shí)時(shí)通信功能。3）高速化處理功能的實(shí)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)高速化，有些可編程控制器已在其內(nèi)核中設(shè)計(jì)有通信功能，借助于無(wú)源數(shù)據(jù)總線，使系統(tǒng)的瓶頸得以消除，這種結(jié)構(gòu)允許多個(gè)處理器、網(wǎng)絡(luò)在一個(gè)機(jī)架中使用而沒(méi)有限制，從而提供了高性能的分布式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的解決方案。高速化包括運(yùn)算速度的高速化、與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)的高速化、編程設(shè)備服務(wù)處理的高速化、外部設(shè)備響應(yīng)的高速化。目前，可編程控制器生產(chǎn)廠商用于開(kāi)發(fā)系統(tǒng)硬件費(fèi)用的比例逐年下降，而用于開(kāi)發(fā)軟件、集成等費(fèi)用的比例逐年上升。4）集成化軟件的大力發(fā)展現(xiàn)在的成套軟件將可編程控制器的編程、操作員界面、運(yùn)動(dòng)控制、程序調(diào)試、故障診斷和處理、通信等集成為一體。人-機(jī)界面及監(jiān)控軟件集成了所有開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)接口，可直接從生產(chǎn)中獲得大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和打包，然后傳送到管理層；同時(shí)它能將過(guò)程優(yōu)化數(shù)據(jù)和生產(chǎn)細(xì)節(jié)的參數(shù)迅速地反饋到控制層和現(xiàn)場(chǎng)，從而為集成ERP系統(tǒng)鋪平道路。傳統(tǒng)的微型可編程控制器一般為8～64點(diǎn)數(shù)字量I/O，1～4點(diǎn)模擬量I/O，體積很小，可直接安裝在機(jī)器內(nèi)。5）微型可編程控制器異軍突起但現(xiàn)在的微型可編程控制器除了具有上述功能外，在網(wǎng)絡(luò)功能和人機(jī)接口功能上已可與大、中型的可編程控制器相比，這一類(lèi)微型可編程控制器是目前發(fā)展最快的。信息技術(shù)滲入可編程控制器是為了適應(yīng)工廠控制系統(tǒng)和企業(yè)信息管理系統(tǒng)日益有機(jī)結(jié)合的發(fā)展趨勢(shì)，適應(yīng)在控制層面上讓不同品牌的可編程控制器之間、可編程控制器與分布式控制系統(tǒng)之間有效交換數(shù)據(jù)的要求。6）信息技術(shù)滲入可編程控制器實(shí)際上多任務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)能力的強(qiáng)化、軟件集成的發(fā)展使得信息技術(shù)可以很容易地與可編程控制器系統(tǒng)融為一體。隨著可編程控制器應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對(duì)可編程控制器系統(tǒng)的可靠性要求也越來(lái)越高，加強(qiáng)可編程控制器的安全技術(shù)也成為了一個(gè)新的發(fā)展方向。7）安全技術(shù)的加強(qiáng)內(nèi)藏冗余的CPU系統(tǒng)的過(guò)程控制器也已出現(xiàn)，這種過(guò)程控制器利用內(nèi)部測(cè)試電路檢查、診斷I/O模板的運(yùn)行狀況，而不是采用冗余的I/O模板。具有容錯(cuò)和冗余性能的故障防止型可編程控制器已經(jīng)出現(xiàn)，它具備能在線插拔的雙通道的信號(hào)模板和電源模板。6．我國(guó)可編程控制器發(fā)展中的問(wèn)題及對(duì)策在國(guó)際上可編程控制器迅速發(fā)展的形勢(shì)下，我國(guó)還沒(méi)有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、能夠參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的可編程控制器產(chǎn)品。一是技術(shù)層面上的目前我國(guó)的可編程控制器的發(fā)展主要面臨著三大問(wèn)題。原因主要在于我國(guó)的整個(gè)基礎(chǔ)工業(yè)與國(guó)際相比還有一定差距，如芯片制造、模具加工等方面的不成熟限制了我們的發(fā)展。實(shí)際上也是一個(gè)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題?，F(xiàn)在95%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)由國(guó)外的可編程控制器產(chǎn)品所占領(lǐng)，大、中型可編程控制器中，幾乎全部由國(guó)外幾大公司壟斷。二是競(jìng)爭(zhēng)層面上的隨著我國(guó)使用可編程控制器領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)越來(lái)越大，然而國(guó)外幾大公司幾乎每年都會(huì)針對(duì)市場(chǎng)推出新的產(chǎn)品，一旦人們使用了新的產(chǎn)品，他們就會(huì)逐漸提高產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)格，而我國(guó)沒(méi)有自己的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，在經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中就只能處于被動(dòng)。隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入，特別是加入WTO后，我國(guó)巨大地市場(chǎng)份額極大的吸引了國(guó)外的大公司，他們開(kāi)拓市場(chǎng)的方法都是采用大范圍建立代理銷(xiāo)售渠道，每個(gè)公司的分銷(xiāo)商、系統(tǒng)集成商都會(huì)有數(shù)十家，甚至上百家之多，造成了我國(guó)的分銷(xiāo)商、系統(tǒng)集成商之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)，而這些無(wú)序的競(jìng)爭(zhēng)為國(guó)際大公司分而治之、獲取穩(wěn)定的高額利潤(rùn)創(chuàng)造了條件。三是市場(chǎng)秩序?qū)用嫔系模?）面對(duì)如此巨大的市場(chǎng)，南大傲拓高舉國(guó)產(chǎn)PLC大旗，集中資金和技術(shù)力量，打造自主民族品牌。汲取國(guó)際主流PLC的成功經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)其不足之處，瞄準(zhǔn)當(dāng)今PLC的最新發(fā)展方向，研制生產(chǎn)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的NA系列可編程控制器。面對(duì)這些問(wèn)題，我們采取了如下對(duì)策：隨著整個(gè)民族工業(yè)的不斷發(fā)展，特別是近年來(lái)芯片工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)很多公司的產(chǎn)品不斷改革創(chuàng)新，一定能推出具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的可編程控制器。（2）繼續(xù)發(fā)揮我國(guó)可編程控制器應(yīng)用技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域。特別是我國(guó)加入WTO后，中國(guó)成為“世界制造工廠”的過(guò)程正在加速。我們?cè)谂⒖删幊炭刂破鲬?yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的同時(shí)，還要憑借技術(shù)和勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)，進(jìn)入可編程控制器在外商投資企業(yè)中的應(yīng)用，并逐漸進(jìn)入國(guó)際上可編程控制器的應(yīng)用市場(chǎng)，讓我國(guó)的應(yīng)用技術(shù)優(yōu)勢(shì)形成真正的增值服務(wù)，從而帶動(dòng)我國(guó)相關(guān)成套設(shè)備和軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。（3）在擴(kuò)大可編程控制器應(yīng)用的同時(shí)，我們還在軟件集成化上下功夫，開(kāi)發(fā)出針對(duì)NA-PLC的遵循IEC-61131國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的NAPro軟件。NAPro軟件可以從縮減開(kāi)發(fā)成本、優(yōu)化運(yùn)行等多方面保證優(yōu)化客戶(hù)的軟件投資，降低培訓(xùn)成本，在開(kāi)發(fā)和兼容性方面有著無(wú)可匹敵的潛力。NAPro軟件集成IEC的全部五種編程語(yǔ)言及原創(chuàng)流程圖語(yǔ)言，支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型及自定義類(lèi)型，支持多種函數(shù)功能塊，全部中文界面，具有控制程序仿真軟件，系統(tǒng)及應(yīng)用診斷功能，完整的在線硬件及軟件幫助，特殊功能塊可以定制，多文檔結(jié)構(gòu)等功能。可編程控制器主要由中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）單元、電源、編程器等幾部分組成。模擬其硬件結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。圖1-3PLC的硬件結(jié)構(gòu)二、PLC的結(jié)構(gòu)CPU在地址總線上給出地址，在控制總線上給出讀命令，從數(shù)據(jù)總線上讀出存儲(chǔ)單元中的指令，存入CPU的指令寄存器。CPU執(zhí)行完一條指令后，能自動(dòng)生成下一條指令的地址，以便取出并執(zhí)行下一條指令。

CPU除順序執(zhí)行程序外，還能接受內(nèi)

部或外部發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求，并進(jìn)行中

斷處理，處理完返回?cái)帱c(diǎn)，繼續(xù)順序執(zhí)

行程序。4）處理中斷1）從存儲(chǔ)器中讀取指令CPU是PLC的核心，它按PLC系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊的進(jìn)行工作，其主要作用有：1．中央處理單元（CPU）對(duì)存放在指令寄存器中的指令進(jìn)行譯碼，識(shí)別并執(zhí)

行指令規(guī)定的操作，如算術(shù)運(yùn)

算或邏輯運(yùn)

算，并將執(zhí)行結(jié)果送輸出相關(guān)部分。3）順取指令2）執(zhí)行指令存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體集成電路，用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)程序、用戶(hù)程序、邏輯變量、系統(tǒng)組態(tài)等信息。2．存儲(chǔ)器可編程控制器配有系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)管理程序，用戶(hù)存儲(chǔ)器存放用戶(hù)設(shè)計(jì)編輯的應(yīng)用程序。常用的存儲(chǔ)器有隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器主要存放用戶(hù)程序和系統(tǒng)參數(shù)。當(dāng)可編程控制器處于編程工作狀態(tài)時(shí)，用編程器或編程軟件設(shè)計(jì)、編輯的程序和參數(shù)存放在RAM中；當(dāng)切換到運(yùn)行方式時(shí)，CPU從RAM中讀取指令并執(zhí)行。程序執(zhí)行過(guò)程中產(chǎn)生的中間結(jié)果也在RAM中暫時(shí)存放。只讀存儲(chǔ)器可以用來(lái)存放系統(tǒng)程序，PLC失電后再加電，系統(tǒng)程序內(nèi)容不變且重新執(zhí)行；只讀存儲(chǔ)器也可以用于固化用戶(hù)程序和一些重要參數(shù)，以免因偶然操作失誤而造成程序和數(shù)據(jù)的損失或破壞。按編程方式不同，只讀存儲(chǔ)器分為ROM、EPROM和EEPROM。ROM是掩膜只讀存儲(chǔ)器，也可以代表一般的只讀存儲(chǔ)器；EPROM是紫外線擦除可編程只讀存儲(chǔ)器；EEPROM也可以寫(xiě)作E2PROM，是電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器。實(shí)際生產(chǎn)中信號(hào)電平是多樣的，外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的電平也不同，而可編程控制器的CPU所處理的信號(hào)只能是其標(biāo)準(zhǔn)電平，因此，需要通過(guò)輸入/輸出單元實(shí)現(xiàn)這些信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換。3．輸入/輸出單元可編程控制器的輸入和輸出單元實(shí)際上是PLC與被控對(duì)象之間傳送信號(hào)的接口部件。通過(guò)接口電路將這些器件產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU能夠識(shí)別和處理的信號(hào)，并送入輸入映像存儲(chǔ)器。運(yùn)行時(shí)CPU從輸入映像寄存器中讀取輸入信息并進(jìn)行處理，將處理結(jié)果存放到輸出映像寄存器中。輸入/輸出單元有良好的電隔離和濾波作用。連接到PLC輸入端的輸入器件是各種開(kāi)關(guān)、操作按鈕和傳感器等。輸入/輸出映像寄存器由相應(yīng)的輸入/輸出觸發(fā)器組成，輸出接口將其弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制現(xiàn)場(chǎng)所需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，驅(qū)動(dòng)顯示燈、電磁閥、繼電器、接觸器等各種被控設(shè)備的執(zhí)行器件。下面簡(jiǎn)單介紹常見(jiàn)的輸入接口電路和輸出接口電路。輸入接口電路為了防止各種干擾信號(hào)和高電壓信號(hào)進(jìn)入PLC，一般用RC濾波器消除輸入端的抖動(dòng)和外部噪聲干擾，用光電耦合電路進(jìn)行隔離。光電耦合電路由發(fā)光二極管和光電三極管組成。3．輸入/輸出單元1）輸入接口電路通常PLC的輸入可以是直流、交流或交直流信號(hào)。輸入電路電源可以由外部提供，也可以由PLC內(nèi)部提供。采用外部電源的直流、交流和交直流輸入接口電路如圖1-4所示。圖1-4（a）所示為直流輸入電路，當(dāng)輸入開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，表示輸入端接通。同時(shí)光電耦合器中的發(fā)光二極管使三極管導(dǎo)通，信號(hào)進(jìn)入內(nèi)部電路，此輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電平由0變?yōu)?，即輸入映像寄存器的對(duì)應(yīng)電平由0變?yōu)?。（a）直流輸入電路（b）交流輸入電路圖1-4（b）所示為交流輸入電路，電路中設(shè)有隔直電容器C來(lái)減小高頻信號(hào)串入。（c）交直流輸入電路圖1-4（c）所示為交直流輸入電路，它的外接電源除直流電源外，還可用12～24V的交流電源，而其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)與直流輸入電路基本相同。2）輸出接口電路繼電器輸出最常用。當(dāng)CPU有輸出時(shí)，根據(jù)輸出映像區(qū)對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，接通或斷開(kāi)輸出電路中的繼電器線圈，使繼電器的觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)，通過(guò)該觸點(diǎn)來(lái)控制外部負(fù)載電路的通斷。輸出接口電路有三種輸出形式：繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。圖1-5所示是PLC的輸出電路圖。每種輸出都采用了電氣隔離技術(shù)，電源由外部供給，輸出電流一般為0.5～2A，輸出電流的額定值與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)。繼電器輸出利用繼電器的線圈和觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部負(fù)載的電氣隔離，如圖1-5（a）所示。（a）繼電器輸出

（b）晶體管輸出

（c）晶閘管輸出圖1-5輸出接口電路晶閘管輸出采用了光觸發(fā)型雙向晶閘管，并通過(guò)它實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)部電路與其驅(qū)動(dòng)的外電路電氣隔離，如圖1-5（c）所示。晶體管輸出是通過(guò)光電耦合器使晶體管飽和或截止以控制外部負(fù)載電路的通斷，同時(shí)利用光電耦合原理實(shí)現(xiàn)PLC與外部電路的電氣隔離，如圖1-5（b）所示。為了避免PLC受到瞬間大電流的作用而損壞，必須采取保護(hù)措施：由于PLC的輸入和輸出端采用光電耦合，在電氣上是完全隔離的，輸出信號(hào)不會(huì)反饋到輸入端，也不會(huì)產(chǎn)生地線干擾和其他串?dāng)_，因此PLC具有很高的可靠性和極強(qiáng)的抗干擾能力。一是在輸入、輸出的公共端接熔斷器；二是采用保護(hù)電路，對(duì)直流感性負(fù)載用續(xù)流二極管回路，對(duì)交流感性負(fù)載用阻容吸收回路。PLC的電源一般采用交流220V市電，電源部件將交流電轉(zhuǎn)換為供PLC工作所需的直流電，使PLC正常工作。4．電源小型PLC電源和CPU單元整合為一體，大、中型PLC有專(zhuān)用的電源模塊。部分PLC電源部件可提供直流24V輸出，用于對(duì)外部傳感器供電，最大輸出電流為500mA。編程器是PLC最重要的外部設(shè)備。利用編程器可以將用戶(hù)程序輸入PLC存儲(chǔ)器，可以檢查、檢修、調(diào)試程序，還可以監(jiān)視程序的運(yùn)行及PLC的工作狀態(tài)。小型PLC常用簡(jiǎn)易型便攜式或手持式編程器，這兩種編程器只能聯(lián)機(jī)編程，不能直接輸入和編輯梯形圖程序。5．編程器計(jì)算機(jī)添加適當(dāng)?shù)挠布涌陔娎|和編程軟件，也可以對(duì)PLC進(jìn)行編程。計(jì)算機(jī)編程器也叫智能型編程器，可以直接顯示梯形圖、讀出程序、寫(xiě)入程序、監(jiān)控程序運(yùn)行等?？删幊炭刂破鲗儆诠I(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)上的，通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶(hù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。三、PLC的工作原理執(zhí)行用戶(hù)程序時(shí)需要各種現(xiàn)場(chǎng)信息，如果這些現(xiàn)場(chǎng)信息（例如按鈕SB接通或斷開(kāi)狀態(tài)）已送到PLC的輸入端口，PLC將采集所有輸入信號(hào)并存放到輸入映象寄存器中，執(zhí)行用戶(hù)程序時(shí)所需輸入狀態(tài)均在輸入映象寄存器中取用。

PLC的工作過(guò)程是一個(gè)不斷循環(huán)掃描的過(guò)程。CPU從第一條指令開(kāi)始，按順序逐條地執(zhí)行用戶(hù)程序直到用戶(hù)程序結(jié)束，然后返回第一條指令開(kāi)始新的一輪掃描。同樣，PLC對(duì)外部的輸出控制也是先把CPU執(zhí)行用戶(hù)程序后的輸出結(jié)果存放在輸出映象寄存器中，等執(zhí)行完用戶(hù)程序后，輸出映像寄存器將所有輸出結(jié)果一次性向輸出端口或輸出模塊輸出，使輸出設(shè)備的部件動(dòng)作。圖1-6PLC工過(guò)程示意圖當(dāng)PLC處于正常運(yùn)行時(shí)，PLC會(huì)不斷循環(huán)掃描地工作下去，其工作過(guò)程示意圖如圖1-6所示。每一次掃描過(guò)程有輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新3個(gè)階段。在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器中。當(dāng)輸入映象寄存器被刷新后，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。1）輸入采樣階段PLC因輸入鎖存器的存在，無(wú)論輸入信號(hào)如何變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容都保持不變，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段開(kāi)始，才重新向輸入端寫(xiě)入新內(nèi)容。在輸出刷新階段，當(dāng)用戶(hù)程序執(zhí)行結(jié)束后，PLC將元件映象寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，并通過(guò)一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。每一次掃描所用的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。3）輸出刷新階段PLC在程序執(zhí)行階段，按從上到下、從左到右的順序逐句掃描程序。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC就從輸入映象寄存器“讀入”上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子的狀態(tài)，從元件映象寄存器“讀入”對(duì)應(yīng)元件（“軟繼電器”）的當(dāng)前狀態(tài)。然后進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果存入元件映象寄存器中。對(duì)元件映象寄存器來(lái)說(shuō)，每一個(gè)元件（“軟繼電器”）的狀態(tài)都會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化。2）程序執(zhí)行階段四、PLC的編程語(yǔ)言PLC使用的編程語(yǔ)言共有5種，即梯形圖、指令語(yǔ)句表、步進(jìn)順控圖、邏輯符號(hào)圖、高級(jí)編程語(yǔ)言。1．梯形圖梯形圖是最直觀、最簡(jiǎn)單的一種編程語(yǔ)言，它類(lèi)似繼電接觸器控制電路的形式，邏輯關(guān)系明顯，是在繼電接觸器控制邏輯基礎(chǔ)上使用簡(jiǎn)化的符號(hào)演變而來(lái)的，具有形象、直觀、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，容易被電氣技術(shù)人員接受，是目前使用較多的一種PLC編程語(yǔ)言。梯形圖左右兩端的母線是不接任何電源的。梯形圖中流過(guò)的并不是真實(shí)的電流，而是假想電流（概念電流）。假想電流只能從左到右、從上到下流動(dòng)，是執(zhí)行用戶(hù)程序時(shí)滿(mǎn)足輸出執(zhí)行條件而作出的假設(shè)。繼電接觸器控制線路圖和PLC梯形圖有對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖1-7所示。由圖可見(jiàn)，兩種控制圖邏輯含義是一樣的，但具體表示方法有本質(zhì)區(qū)別。梯形圖中的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器不是實(shí)物，而是PLC存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)位，因此稱(chēng)為軟元件。若繼電器線圈相應(yīng)的狀態(tài)位為“1”，表示該繼電器線圈通電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。（a）控制線路圖

（b）梯形圖

圖1-7繼電接觸器控制線路圖和PLC梯形圖梯形圖由多個(gè)梯級(jí)組成，每個(gè)梯級(jí)由一個(gè)或多個(gè)支路和輸出元件構(gòu)成。右邊的輸出元件是必須的。例如，圖1-7（b）所示的梯形圖是由三個(gè)梯級(jí)構(gòu)成的，梯級(jí)一有4個(gè)編程元件X0、Y0、X1和Y1，Y0和Y1是輸出元件。同一個(gè)梯形圖中的編程元件，不同的廠家會(huì)有所不同，但它們表示的邏輯控制功能是一致的。2．指令語(yǔ)句表指令語(yǔ)句表是一種與計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言類(lèi)似的助記符編程語(yǔ)言，簡(jiǎn)稱(chēng)指令表，它用一系列操作指令組成的語(yǔ)句描述控制過(guò)程，并通過(guò)編程器傳輸?shù)絇LC中。不同廠家的指令語(yǔ)句表使用的助記符可能不同，因此，一個(gè)功能相同的梯形圖，書(shū)寫(xiě)的指令語(yǔ)句表可能并不相同。表1-1是用三菱FX系列PLC指令語(yǔ)句表完成圖1-7（b）控制功能編寫(xiě)的程序。

序號(hào)指令操作碼（助記符）操作數(shù)（參數(shù)）說(shuō)明1LDX0輸入X0常開(kāi)觸點(diǎn)，邏輯行開(kāi)始2ORY0并聯(lián)Y0自保觸點(diǎn)3ANDX1串聯(lián)X1常閉觸點(diǎn)4OUTY0輸出Y0，邏輯行結(jié)束5LDY0輸入Y0常開(kāi)觸點(diǎn)，邏輯行開(kāi)始6OUTT0輸出驅(qū)動(dòng)定時(shí)器T07

K20設(shè)定定時(shí)器參數(shù)K20，邏輯行結(jié)束8LDT0輸入T0常開(kāi)觸點(diǎn)，邏輯行開(kāi)始9OUTY1輸出Y1，邏輯行結(jié)束表1-1FX系列PLC指令語(yǔ)句表指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言是由若干條語(yǔ)句組成的程序，語(yǔ)句是程序中的最小獨(dú)立單元。每個(gè)操作功能由一條語(yǔ)句來(lái)表示。PLC的語(yǔ)句由指令操作碼和操作數(shù)兩部分組成。操作碼由助記符表示，用來(lái)說(shuō)明操作的功能，告訴CPU做什么。例如，邏輯運(yùn)算的與、或、非等，算術(shù)運(yùn)算的加、減、乘、除等。操作數(shù)一般由標(biāo)志符和參數(shù)組成。標(biāo)志符表示操作數(shù)類(lèi)別，例如輸入繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。參數(shù)表示操作數(shù)地址或預(yù)定值。3．步進(jìn)順控圖步進(jìn)順控圖，簡(jiǎn)稱(chēng)步進(jìn)圖，又叫狀態(tài)流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，是使用“狀態(tài)“來(lái)描述控制任務(wù)或過(guò)程的流程圖，是一種專(zhuān)用于工業(yè)順序控制的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它能完整地描述控制系統(tǒng)的工作過(guò)程、功能和特性，是分析、設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)控制程序的重要工具。步進(jìn)順控圖的例子，如圖1-8所示。圖1-8步進(jìn)順控圖4．邏輯符號(hào)圖邏輯符號(hào)圖與數(shù)字電路的邏輯圖極為相似，模塊有輸入端、輸出端，邏輯符號(hào)圖使用與、或、非、異或等邏輯符號(hào)描述輸出端和輸入端的函數(shù)關(guān)系，模塊間的連接方式與電路連接方式基本相同。邏輯符號(hào)圖編程語(yǔ)言直觀易懂，容易掌握。圖1-9所示是一個(gè)先“或”操作后“與”操作的邏輯符號(hào)圖。

圖1-9邏輯符號(hào)圖5．高級(jí)編程語(yǔ)言在大型PLC中，為了完成具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)、定位控制、圖形操作終端等較為復(fù)雜的控制，往往使用高級(jí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，使PLC具有更強(qiáng)的功能。五、PLC控制系統(tǒng)與繼電接觸器邏輯控制系統(tǒng)的比較下面以“三相異步電動(dòng)機(jī)單方向連續(xù)運(yùn)行控制”為例，將PLC控制系統(tǒng)與繼電接觸器邏輯控制系統(tǒng)進(jìn)行比較，可以知道它們的不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1．組成的器件不同繼電接觸器邏輯控制系統(tǒng)是由許多硬件繼電器和接觸器組成的，而PLC則是由許多“軟繼電器”組成的。傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)由于使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，使系統(tǒng)可靠性大大降低。例如，在本項(xiàng)目中繼電接觸器邏輯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的單方向連續(xù)運(yùn)行，就是通過(guò)接觸器KM的一輔助常開(kāi)觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自保的，一旦觸點(diǎn)接觸不良，將會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。PLC則采用無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)的邏輯運(yùn)算微電子技術(shù)，復(fù)雜的控制由PLC內(nèi)部運(yùn)算器來(lái)完成，故壽命長(zhǎng)、可靠性高。2．觸點(diǎn)的數(shù)量不同繼電器和接觸器的觸點(diǎn)數(shù)較少，一般只有4～8對(duì)，而PLC內(nèi)部的“軟繼電器”可供編程的觸點(diǎn)數(shù)是無(wú)限的。3．控制方式不同繼電接觸器邏輯控制系統(tǒng)是通過(guò)元件之間的硬件接線來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能的，而PLC控制系統(tǒng)是通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能的，即它通過(guò)輸入端子接收外部輸入信號(hào)，然后將輸入端子接內(nèi)部輸入繼電器；輸出繼電器的觸點(diǎn)接到PLC的輸出端子上，由事先編好的程序（梯形圖）驅(qū)動(dòng)，通過(guò)輸出繼電器觸點(diǎn)的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的功能控制。如圖1-10所示是電動(dòng)機(jī)單方向連續(xù)運(yùn)行控制的PLC等效控制系統(tǒng)框圖。從圖中可以看出，按下啟動(dòng)按鈕SB2后，內(nèi)部輸入繼電器X1的等效線圈接通（ON），在程序（梯形圖）中的X1的常開(kāi)觸點(diǎn)接通（ON），驅(qū)動(dòng)內(nèi)部輸出繼電器Y0工作，與輸出端子相連的Y0常開(kāi)觸點(diǎn)接通（ON），使與輸出端子相連的接觸器KM得電動(dòng)作，與此同時(shí)在程序（梯形圖）中的Y0常開(kāi)觸點(diǎn)接通（ON）。

需要停止時(shí)，按下停止按鈕SB1，內(nèi)部輸入繼電器X0的等效線圈接通（ON），在程序（梯形圖）中的X0的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)（ON），驅(qū)動(dòng)內(nèi)部輸出繼電器Y0停止工作，與輸出端子相連的Y0常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)（OFF），使與輸出端子相連的接觸器KM失電；與此同時(shí)在程序（梯形圖）中的Y0常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)（OFF）。當(dāng)松開(kāi)停止按鈕SB1后，內(nèi)部輸入繼電器X0的等效線圈失電（OFF），X0的常閉觸點(diǎn)復(fù)位（OFF）。圖1-10電動(dòng)機(jī)單方向連續(xù)運(yùn)行控制的PLC控制系統(tǒng)框圖從上述控制過(guò)程中可以看到，PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)單方向連續(xù)運(yùn)行，主要是通過(guò)PLC的程序（梯形圖）來(lái)驅(qū)動(dòng)，如想將本線路的控制功能改成斷續(xù)（點(diǎn)動(dòng)）控制，只需修改原來(lái)程序就可實(shí)現(xiàn)，不用改變外部接線。因此，PLC控制系統(tǒng)具有只要改變控制程序，即可靈活改變控制功能的特點(diǎn)。4．工作方式不同在繼電接觸器邏輯控制系統(tǒng)中，當(dāng)電源接通時(shí)，線路中各繼電器都處于受制約狀態(tài)。在PLC中，各“軟繼電器”都處于周期性循環(huán)掃描接通中，每個(gè)“軟繼電器”受制約接通的時(shí)間是極其短暫的。六、FX2N系列PLC的型號(hào)FX2N系列PLC的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的型號(hào)規(guī)格分別見(jiàn)表1-2、表1-3和表1-4。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(kāi)關(guān)元件晶體管輸出1688FX2N-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-001—FX2N-128MT-001321616FX2N-32MR-DFX2N-32MT-D482424FX2N-48MR-DFX2N-48MT-D643232FX2N-64MR-DFX2N-64MT-D804040FX2N-80MR-DFX2N-80MT-D表1-2基本單元一覽表輸入輸出

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(kāi)關(guān)元件晶體管輸出321616FX2N-32-ER—FX2N-32ET482424FX2N-48-ER—FX2N-48ET表1-3擴(kuò)展單元一覽表輸入輸出

總點(diǎn)數(shù)輸入

點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)輸入晶體管輸出三端雙向晶閘管

開(kāi)關(guān)元件輸入信號(hào)

電壓連接形式8（16）4（8）FX0N-8ER——DC24V橫端子臺(tái)88—FX0N-8EX——DC24V橫端子臺(tái)80FX0N-8EYR—FX0N-8EYT——橫端子臺(tái)1616—FX0N-16EX——DC24V橫端子臺(tái)160FX0N-16EYR—FX0N-16EYT——橫端子臺(tái)1616—FX2N-16EX——DC24V縱端子臺(tái)160FX0N-16EYR—FX2N-16EYTFX2N-16EYS—縱端子臺(tái)表1-4擴(kuò)展模塊一覽表FX2N系列可編程控制器型號(hào)的格式如圖1-11所示。圖1-11FX2N系列可編程控制器的型號(hào)格式七、PLC的接線PLC控制系統(tǒng)可由可編程控制器和電源、主令器件、傳感器設(shè)備以及驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接而構(gòu)成。1．電源部分PLC的電源接在圖1-12所示的L端子和N端子之間，接線時(shí)要注意：（1）電源電壓不能超過(guò)電壓的允許范圍AC85～264V。（2）為避免發(fā)生無(wú)法補(bǔ)救的重大事故，應(yīng)有急停電路。（3）為防止發(fā)生短路故障，應(yīng)選用250V，1A的熔斷器。（4）為防止過(guò)大的電源電壓波動(dòng)或過(guò)強(qiáng)的噪聲干擾引起整個(gè)控制系統(tǒng)癱瘓，可采取使用隔離變壓器等有效措施。（5）不能將外部電源線接到內(nèi)部提供24V直流電源的端子上。（6）PLC的接地線應(yīng)為專(zhuān)用接地線，進(jìn)行單獨(dú)接地。圖1-12PLC電源接線示意圖電源部分2．輸入部件和輸出部件輸入部件是可編程控制器控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入部分，主要由按鈕、行程開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等主令電器構(gòu)成，用于發(fā)送控制指令。PLC常用輸入、輸出部件的實(shí)物圖如圖1-13所示。可編程控制器輸出接口電路帶負(fù)載的能力是有限的，它是通過(guò)執(zhí)行裝置，即接觸器或繼電器、執(zhí)行器和氣動(dòng)與液動(dòng)電磁閥，來(lái)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械工作的，這些執(zhí)行裝置就是PLC的輸出部件。圖1-13PLC常用輸入、輸出部件的實(shí)物圖輸入部件和輸出部件接線時(shí)要注意：（1）輸入部件導(dǎo)線盡可能遠(yuǎn)離輸出部件導(dǎo)線、高壓線及電動(dòng)機(jī)等干擾源。在PLC的本體上還可以連接多種功能擴(kuò)展單元，例如數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、通信模塊、高速計(jì)數(shù)模塊等。（3）PLC的各“COM”端均為獨(dú)立的，當(dāng)各負(fù)載使用不同電壓時(shí)，可采用獨(dú)立輸出方式；當(dāng)各個(gè)負(fù)載使用相同電壓時(shí)，可采用公共輸出方式，這時(shí)應(yīng)使用型號(hào)為AFP1803的短路片將它們的“COM”端短接起來(lái)。（2）不能將輸入部件和輸出部件接到帶“

”的端子上。（4）若輸出端接感性負(fù)載時(shí)，需根據(jù)負(fù)載的不同情況接入相應(yīng)的保護(hù)電路，即在交流感性負(fù)載兩端并接RC串聯(lián)電路；在直流感性負(fù)載兩端并接二極管保護(hù)電路；在帶低電流負(fù)載的輸出端并接一個(gè)泄放電阻以避免漏電流的干擾。（5）在PLC內(nèi)部輸出接口電路中若沒(méi)有熔斷器，為防止因負(fù)載短路而造成輸出短路，應(yīng)在外部輸出電路中安裝熔斷器。3．PLC接線圖1）輸入器件的接線FX1s系列PLC的輸入回路采用直流輸入，且在PLC內(nèi)部，無(wú)源的開(kāi)關(guān)類(lèi)輸入不用單獨(dú)提供電源。接近開(kāi)關(guān)指本身需要電源驅(qū)動(dòng)，輸出有一定電壓和電流的開(kāi)關(guān)量傳感器。根據(jù)其信號(hào)線可以分為3類(lèi)：兩線式、三線式、四線式，如圖1-14所示。圖1-14PLC輸入端接線實(shí)物圖圖1-15PLC輸入端接線原理圖PLC輸入端接線原理圖如圖1-15所示。2）輸出器件的接線PLC有3類(lèi)輸出：繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出，如圖1-16所示。（a）繼電器輸出（b）晶體管輸出（c）晶閘管輸出圖1-16繼電器、晶體管、晶閘管輸出接負(fù)載電路圖圖1-17PLC輸出端接線示意圖晶閘管輸出只可接交流負(fù)載，晶體管輸出只可接直流負(fù)載，繼電器輸出既可接交流負(fù)載也可接直流負(fù)載。PLC輸出端接線實(shí)物示意圖如圖1-17所示。圖1-18PLC輸出端接線原理圖PLC輸出端接線原理圖如圖1-18所示。1典型工作任務(wù)2理論知識(shí)平臺(tái)3項(xiàng)目實(shí)施4總結(jié)與練習(xí)5項(xiàng)目拓展

目錄Contents一、程序運(yùn)行與仿真1．通過(guò)分析控制要求，分配輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)，寫(xiě)出I/O通道地址分配表根據(jù)電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)運(yùn)行的控制要求，可確定PLC需要2個(gè)輸入點(diǎn)，1個(gè)輸出點(diǎn)，其I/O通道地址分配見(jiàn)表1-5。表1-5I/O通道地址分配表輸

入輸

出元件代號(hào)作用輸入繼電器元件代號(hào)作用輸出繼電器SB1停止按鈕X0KM正轉(zhuǎn)控制Y0SB2啟動(dòng)按鈕X1

2．畫(huà)出PLC的I/O接線圖PLC接線圖如圖1-19所示。圖1-19電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)運(yùn)行I/O接線圖3．程序設(shè)計(jì)根據(jù)I/O通道地址分配表及對(duì)項(xiàng)目控制要求的分析，畫(huà)出本項(xiàng)目控制的梯形圖，并寫(xiě)出指令語(yǔ)句表。編程思路：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，輸入繼電器X1接通，交流接觸器KM線圈得電，輸出繼電器Y0置1，這時(shí)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)按下停止按鈕SBl時(shí)，KM線圈失電，輸出繼電器Y0置0，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。此時(shí)即使松開(kāi)按鈕SB2，輸出繼電器Y0仍保持接通狀態(tài)，這就是“自鎖”或“自保持”功能；（a）梯形圖

（b）指令表圖1-20PLC控制電動(dòng)機(jī)單方向連續(xù)運(yùn)行從以上分析可知，滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行的控制要求，由此可設(shè)計(jì)出本項(xiàng)目的梯形圖及指令表，如圖1-20所示。4．程序輸入及仿真運(yùn)行三菱GXDeveloper編程軟件是應(yīng)用于三菱系列PLC的中文編程軟件，可在WindowsXP及以上操作系統(tǒng)中運(yùn)行。運(yùn)行安裝盤(pán)中的“SETUP”，按照逐級(jí)提示即可完成GXDeveloper的安裝。安裝結(jié)束后，將在桌面上建立一個(gè)和“GXDeveloper”相對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)，同時(shí)在桌面的“開(kāi)始／程序”中建立一個(gè)“MELSOFT應(yīng)用程序/GXDeveloper”選項(xiàng)。若需增加模擬仿真功能，在上述安裝結(jié)束后，運(yùn)行安裝盤(pán)中LLT文件夾下的“SETUP”文件，按照逐級(jí)提示即可完成模擬仿真功能的安裝。1）GXDeveloper編程軟件的安裝2）程序輸入（1）新工程的建立雙擊桌面上的“GXDeveloper”圖標(biāo)，或單擊“開(kāi)始”>“所有程序”>“MELSOFT應(yīng)用程序”>“GXDeveloper”，即可啟動(dòng)GXDeveloper。程序啟動(dòng)幾秒后即可進(jìn)入程序主界面，如圖1-21所示。圖1-21程序主界面單擊工具欄中的

按鈕，彈出如圖1-22所示的對(duì)話(huà)框，將PLC系列設(shè)置為“FXCPU”，將PLC類(lèi)型設(shè)置為“FX2N”。圖1-22指定PLC系列和類(lèi)型在“創(chuàng)建新工程”對(duì)話(huà)框中，勾選“設(shè)置工程名”復(fù)選框，輸入工程名“123”，然后單擊確定按鈕，再在彈出的提示框中單擊“是”按鈕，如圖1-23所示。圖1-23創(chuàng)建新工程

工程建立完畢后即進(jìn)入圖1-24所示界面。圖1-24編程界面（2）程序輸入依次輸入圖1-20所示梯形圖中的各軟元件，圖1-25所示為

的輸入方法：?jiǎn)螕?/p>

按鈕，出現(xiàn)“梯形圖輸入”對(duì)話(huà)框，選擇所要輸入的元件符號(hào)，輸入元件名稱(chēng)，最后單擊“確定”按鈕。其他元件的輸入方法與之類(lèi)似。圖1-25程序輸入工具欄中各元件的按鈕都標(biāo)注了對(duì)應(yīng)的快捷鍵。如

表示

的快捷鍵為F5，表示

的快捷鍵為F6等。

在梯形圖中新建一行的方法如圖1-26所示：將光標(biāo)移至的空白位置后，單擊鼠標(biāo)右鍵，在出現(xiàn)的快捷菜單中選擇“行插入”（或直接單擊“編輯”菜單下的“行插入”）。圖1-26新建一行程序輸入完成后，單擊“變換”菜單下的“變換”，對(duì)程序進(jìn)行變換。（3）程序?qū)﹀e(cuò)檢查在程序主界面單擊“工具”菜單下的“程序檢查”，在彈出的對(duì)話(huà)框中設(shè)置好檢查內(nèi)容和檢查對(duì)象，然后單擊“執(zhí)行”按鈕，即可對(duì)程序的對(duì)錯(cuò)進(jìn)行檢查，如圖1-27、圖1-28所示。圖1-27程序檢查結(jié)果（沒(méi)有錯(cuò)誤）圖1-28程序檢查結(jié)果（有錯(cuò)誤）3）程序模擬仿真運(yùn)行單擊“工具”菜單下的“梯形圖邏輯測(cè)試起動(dòng)”，即可開(kāi)始仿真，運(yùn)行界面如圖1-29（a）、（b）、（c）所示。（a）（b）（c）圖1-29梯形圖邏輯測(cè)試起動(dòng)若需要強(qiáng)制執(zhí)行一些輸入條件ON，可單擊菜單下的“調(diào)試”>“軟元件的測(cè)試”，打開(kāi)“軟元件測(cè)試”窗口，如圖1-30所示。圖1-30軟元件測(cè)試在“位軟元件”的“軟元件”編輯框中選擇或輸入與案件名稱(chēng)，單擊“強(qiáng)制ON”按鈕即可。若強(qiáng)制元件X1“ON”，則輸入X1，單擊“強(qiáng)制ON”按鈕。測(cè)試完成后，單擊“工具”菜單下的“梯形圖邏輯測(cè)試結(jié)束”來(lái)結(jié)束測(cè)試，如圖1-31所示。圖1-31結(jié)束測(cè)試4）程序保存單擊工具欄中的

按鈕，或選擇“工程”菜單下的“保存工程”，即可完成程序的保存，如圖1-32所示。圖1-32程序保存5）程序下載（1）PLC與計(jì)算機(jī)連接PLC一般設(shè)有專(zhuān)用的通信口，通常為RS485口或RS422口，F(xiàn)X2N型PLC為RS422口與計(jì)算機(jī)的COM1串口連接。（2）程序?qū)懭胧紫冉油ㄏ到y(tǒng)電源，將PLC的“RUN/STOP”開(kāi)關(guān)撥到“STOP”的位置，然后通過(guò)單擊GXDeveloper軟件中“在線”菜單下的“PLC寫(xiě)入”，就可以把仿真成功的程序?qū)懭隤LC中。二、PLC線路安裝與調(diào)試1．PLC安裝常識(shí)PLC應(yīng)安裝在環(huán)境溫度為0～55℃，相對(duì)濕度小于89%、大于35%，無(wú)塵埃和油煙，無(wú)腐蝕性及可燃性氣體的場(chǎng)合中。PLC的安裝固定通常有兩種方式：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；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(shí)還要注意在PLC周?chē)糇闵峒敖泳€的空間。如圖1-33所示為FX2N機(jī)及擴(kuò)展設(shè)備在DIN導(dǎo)軌上的安裝情況。①35mm寬的DIN導(dǎo)軌②安裝孔4個(gè)③電源、供給電源、輸入信號(hào)用脫卸式（16點(diǎn)形式的除外）端子排（帶蓋板）④顯示輸入用的LED⑤擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、特殊單元、特殊模塊、連接接口、蓋板⑥輸出用的脫卸式端子排⑦顯示輸出動(dòng)作用的LED⑧DI導(dǎo)軌脫卸用卡扣⑨面板蓋子

⑩連接外圍設(shè)備的接口蓋板等?動(dòng)作指示燈圖1-33FX2N機(jī)及擴(kuò)展設(shè)備在DIN導(dǎo)軌上的安裝2．安裝接線板根據(jù)I/O接線圖，在模擬實(shí)物控制接線板上進(jìn)行元件及線路安裝。（1）檢查元器件根據(jù)表1-5配齊元器件，檢查元器件的規(guī)格是否符合要求，并用萬(wàn)用表檢測(cè)元器件是否完好。（2）固定元器件固定好本項(xiàng)目所需元器件。（3）配線安裝根據(jù)配線原則和工藝要求，進(jìn)行配線安裝。（4）自檢對(duì)照接線圖檢查接線是否無(wú)誤，再使用萬(wàn)用表檢測(cè)電路的阻值是否與設(shè)計(jì)相符。（5）通電調(diào)試①經(jīng)自檢無(wú)誤后，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，方可通電調(diào)試。②首先接通系統(tǒng)電源開(kāi)關(guān)QS，將PLC的“RUN/STOP”開(kāi)關(guān)撥到“RUN”的位置，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)上GXDeveloper軟件中“在線”菜單下的“監(jiān)視”>“監(jiān)視模式”來(lái)監(jiān)視程序的運(yùn)行情況，再按照表1-6進(jìn)行操作，觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況并做好記錄。若出現(xiàn)故障，應(yīng)立即切斷電源，檢查電路或梯形圖并分析故障原因，排除故障后方可進(jìn)行重新調(diào)試，直到系統(tǒng)功能調(diào)試成功為止。表1-6程序調(diào)試步驟操作步驟操作內(nèi)容觀察內(nèi)容觀察結(jié)果思考內(nèi)容第一步將程序下載到PLC后，合上斷路器QS“POWER”燈

理解PLC

的工作過(guò)程所有的“IN”燈

第二步將“RUN/STOP”開(kāi)關(guān)撥到“RUN”的位置“RUN”燈

第三步將“RUN/STOP”開(kāi)關(guān)撥到“STOP”的位置“RUN”燈

第四步按下SB2接觸器KM

第五步按下SB11典型工作任務(wù)2理論知識(shí)平臺(tái)3項(xiàng)目實(shí)施4總結(jié)與練習(xí)5項(xiàng)目拓展

目錄Contents1．總結(jié)通過(guò)對(duì)工作任務(wù)的實(shí)施和觀察，你對(duì)PLC控制系統(tǒng)有哪些初步的了解？請(qǐng)將你的體會(huì)和認(rèn)識(shí)記錄下來(lái)。2．作業(yè)（1）可編程控制器有哪些主要特點(diǎn)？（2）可編程控制器開(kāi)關(guān)量輸出接口按輸

出開(kāi)關(guān)器件的種類(lèi)不同可分為幾種形式？（3）簡(jiǎn)述PLC的掃描工作過(guò)程。（4）PLC常用有哪幾種編程語(yǔ)言？（5）簡(jiǎn)述梯形圖和繼電器控制圖的區(qū)別。3．技能拓展（1）試編寫(xiě)兩地控制電動(dòng)機(jī)單方向連續(xù)運(yùn)行控制電路的梯形圖和指令表。（2）樓上、樓下各有一只開(kāi)關(guān)（SBI、SB2）共同控制一盞照明燈（1EL）。要求兩只開(kāi)關(guān)均可對(duì)燈的狀態(tài)（亮或滅）進(jìn)行控制。試用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)上述控制要求。1典型工作任務(wù)2理論知識(shí)平臺(tái)3項(xiàng)目實(shí)施4總結(jié)與練習(xí)5項(xiàng)目拓展

目錄Contents一、常用的PLC產(chǎn)品簡(jiǎn)介1）美國(guó)的PLC產(chǎn)品美國(guó)有100多家PLC廠商，規(guī)模最大的式A-B公司。2）歐洲的PLC產(chǎn)品德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司的電子產(chǎn)品以性能精良而久負(fù)盛名，在大、中型PLC產(chǎn)品領(lǐng)域與美國(guó)的A-B公司齊名。3）日本的PLC產(chǎn)品日本的PLC產(chǎn)品在小型機(jī)領(lǐng)域頗具盛名。日本有許多PLC制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等，在全世界小型機(jī)市場(chǎng)上，日本產(chǎn)品約占70%的份額。三菱公司的PLC是較早進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品。其小型機(jī)F1/F2系列是F系列的升級(jí)產(chǎn)品，早期在我國(guó)的銷(xiāo)量較大。F1/F2系列加強(qiáng)了指令系統(tǒng)，增加了特殊功能單元和通信功能，比F系列有了更強(qiáng)的控制能力。繼Fl/F2系列之后，20世紀(jì)80年代末三菱公司又推出了FX系列，在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡(luò)功能等方面都有了全面的加強(qiáng)。FX2系列是在20世紀(jì)90年代推出的高性能整體式小型機(jī)，它配有各種通信適配器和特殊功能單元。FX2N系列是近幾年推出的高性能整體式小型機(jī)，它是FX2系列的換代產(chǎn)品。近年來(lái)三菱公司還不斷推出了滿(mǎn)足不同要求的微型機(jī)PLC，如FX0S、FX1S、、FX0N、FX1N等系列的產(chǎn)品，本書(shū)主要以FX2N系列機(jī)型介紹PLC的應(yīng)用技術(shù)。歐姆龍（OMRON）公司的產(chǎn)品，微、小、中、大型規(guī)格齊全。微型機(jī)以SP系列為代表，小型機(jī)有P型、H型、CPMIA、CPM2A系列及CPMIC、CQMI系列等。中型機(jī)有C200H、C200HS、C200HX、C200HG、C200HE及CSI等系列。松下公司的PLC產(chǎn)品中，F(xiàn)PO為微型機(jī)，F(xiàn)PI為整體式小型機(jī)，F(xiàn)P3為中型機(jī)，F(xiàn)P5/FPIO、FPIOS、FP20為大型機(jī)。二、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC的應(yīng)用非常廣泛，其應(yīng)用情況大致可歸納為以下幾類(lèi)：1）開(kāi)關(guān)量邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。PLC的用戶(hù)程序取代了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制線路，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制和順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，又可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線，如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2）模擬量控制PLC利用PID（ProportionalIntegralDerivative）算法可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制功能，例如對(duì)溫度、速度、壓力及流量等過(guò)程量的控制。3）運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的定位控制。近年來(lái)，許多PLC廠商在自己的產(chǎn)品中增加了脈沖輸出功能，配合原有的高速計(jì)數(shù)器功能，使PLC的定位控制能力大大增強(qiáng)。此外，許多PLC品牌具有位置控制模塊，可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，使PLC廣泛地用于機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等領(lǐng)域。4）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)除可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作外，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5）通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信包括PLC間的通信及PLC與其他智能設(shè)備之間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC，無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)接入能力還是通信技術(shù)指標(biāo)都得到了很大加強(qiáng)，這使得PLC在遠(yuǎn)程及大型控制系統(tǒng)中的應(yīng)用能力大大增強(qiáng)。謝謝觀看，我們下章再見(jiàn)！課題二三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制課題二1典型工作任務(wù)2理論知識(shí)平臺(tái)3項(xiàng)目實(shí)施4總結(jié)與練習(xí)5項(xiàng)目拓展

目錄Contents

學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握PLC的基本邏輯指令。2進(jìn)一步掌握梯形圖的基本畫(huà)法。3掌握三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的編程、安裝和調(diào)試方法。4熟悉FX2N型可編程控制器常見(jiàn)的軟元件。1在實(shí)際生產(chǎn)中，很多情況下都要求三相交流異步電動(dòng)機(jī)既能正轉(zhuǎn)又能反轉(zhuǎn)，往往通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源相序的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖2-1所示是按鈕接觸器雙重聯(lián)鎖控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路。圖2-1

復(fù)合聯(lián)鎖接觸器正反轉(zhuǎn)控制電路圖

啟動(dòng)時(shí)，首先合上總電源開(kāi)關(guān)QS，按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線圈得電，其輔助常開(kāi)觸頭閉合自鎖，輔助常閉觸頭斷開(kāi)聯(lián)鎖，主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行。當(dāng)需要反轉(zhuǎn)時(shí)，只需按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3，接觸器KM1線圈斷電，KM1觸頭復(fù)位斷開(kāi)正向電源，接觸器KM2線圈得電，其輔助常開(kāi)觸頭閉合自鎖，輔助常閉觸頭斷開(kāi)聯(lián)鎖，主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

SB1為總停止按鈕。本項(xiàng)目要求用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)如圖2-1所示的三相交流異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。（a）正轉(zhuǎn)運(yùn)行

（b）反轉(zhuǎn)運(yùn)行圖2-2

控制時(shí)序圖其控制時(shí)序圖如圖2-2所示。

項(xiàng)目控制要求：（1）能夠用按鈕控制三相交流異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)和停止。（2）具有短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)等必要的保護(hù)措施。（3）利用PLC基本指令來(lái)實(shí)現(xiàn)上述控制。

目錄Contents1典型工作任務(wù)2理論知識(shí)平臺(tái)3項(xiàng)目實(shí)施4總結(jié)與練習(xí)5項(xiàng)目拓展PLC基本指令FX2N型PLC有20條基本指令，F(xiàn)X1S型PLC則有27條基本指令，指令的基本格式是：

步序

指令操作碼

操作數(shù)例如：

10LDX2對(duì)于指令“10LDX2）”10是步序，說(shuō)明指令在用戶(hù)存儲(chǔ)區(qū)的位置和程序執(zhí)行的順序；LD是指令操作碼，說(shuō)明指令操作的內(nèi)容；X2是操作數(shù)，說(shuō)明指令操作的對(duì)象。5．空操作與結(jié)束指令4．脈沖微分指令3．置位與復(fù)位指令2．多路輸出指令1．連接和驅(qū)動(dòng)指令不同的指令操作碼的操作數(shù)可能不同。有些指令不帶操作數(shù)，而有些指令帶有兩個(gè)或兩個(gè)以上的操作數(shù)。1．連接和驅(qū)動(dòng)指令

這類(lèi)指令主要用于表示觸點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系和驅(qū)動(dòng)線圈。1）LD指令和LDI指令在梯形圖中，每個(gè)邏輯行都是從左母線開(kāi)始的，并通過(guò)各類(lèi)常開(kāi)觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)與左母線連接，這時(shí)，對(duì)應(yīng)的指令應(yīng)該用LD指令或LDI指令。（1）LD指令LD指令稱(chēng)為“取指令”，其功能是使常開(kāi)觸點(diǎn)與左母線連接。（2）LDI指令LDI指令稱(chēng)為“取反指令”，其功能是使常閉觸點(diǎn)與左母線連接?！癓D”和“LDI”分別為取指令和取反指令的助記符。LD指令和LDI指令的操作元件可以是輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、定時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C中的任何一個(gè)。LD指令和LDI指令的應(yīng)用如圖2-3所示。（a）LD指令的應(yīng)用

（b）LDI指令的應(yīng)用圖2-3LD指令和LDI指令的應(yīng)用（3）LD指令和LDI指令使用說(shuō)明由觸點(diǎn)混聯(lián)組成的電路塊梯形圖中，雖然某觸點(diǎn)不是接左母線，但它屬于電路塊第一個(gè)觸點(diǎn)，即分支起點(diǎn)，這時(shí)也要用LD指令或LDI指令，如圖2-4所示梯形圖中X1、X3的常開(kāi)觸點(diǎn)和X4的常閉觸點(diǎn)。圖2-4

含電路塊梯形圖中LD指令和LDI指令的應(yīng)用2）OUT指令OUT指令稱(chēng)為“輸出指令”或“驅(qū)動(dòng)指令”，“OUT”是“驅(qū)動(dòng)指令”的助記符，驅(qū)動(dòng)指令的操作元件可以是輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、定時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C中的任何一個(gè)。OUT指令的功能是輸出邏輯運(yùn)算結(jié)果，也就是根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果去驅(qū)動(dòng)一個(gè)指定的線圈。

OUT指令的應(yīng)用如圖2-5所示。圖2-5OUT指令的應(yīng)用當(dāng)輸入繼電器X0的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合時(shí)，PLC執(zhí)行OUTY1指令，輸出繼電器Y1線圈被驅(qū)動(dòng)接通，則Y1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，Y1的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。OUT指令使用說(shuō)明：①

OUT指令不能用于驅(qū)動(dòng)輸入繼電器，因?yàn)檩斎肜^電器的狀態(tài)是由輸入信號(hào)決定的。②

OUT指令可以連續(xù)使用，稱(chēng)為并行輸出，且不受使用次數(shù)的限制。③

定時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C使用OUT指令后，還需有一條常數(shù)設(shè)定值語(yǔ)句，如圖2-6所示。（a）梯形圖

（b）指令語(yǔ)句表圖2-6

定時(shí)器和計(jì)數(shù)器OUT指令的應(yīng)用3）AND指令和ANI指令當(dāng)繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)與其他繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)時(shí)，應(yīng)該使用AND指令或ANI指令。（1）AND指令A(yù)ND指令稱(chēng)為“與指令”，其功能是使繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)與其他繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)。（2）ANI指令A(yù)NI指令稱(chēng)為“與非指令”或“與反指令”，其功能是使繼電器的常閉觸點(diǎn)與其他繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)?！癆ND”和“ANI”分別是與指令和與非指令的助記符。AND指令和ANI指令的操作元件可以是輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、定時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C中的任何一個(gè)。（3）AND指令和ANI指令使用說(shuō)明①AND指令和ANI指令可以連續(xù)使用，并且不受使用次數(shù)的限制，如圖2-7所示。圖2-7AND指令和ANI指令的應(yīng)用②如果在OUT指令之后，再通過(guò)觸點(diǎn)對(duì)其他線圈使用OUT指令，稱(chēng)之為縱接輸出，如圖2-8所示，X1的常開(kāi)觸點(diǎn)與M1的線圈串聯(lián)后，與Y0線圈并聯(lián)，就是縱接輸出。圖2-8

縱接輸出中AND指令的應(yīng)用這種情況下，X1仍可以使用AND指令，并可多次重復(fù)使用，如圖2-9所示。圖2-9縱接輸出中AND指令和ANI指令的應(yīng)用應(yīng)注意，圖2-10所示的梯形圖不能使用AND指令或ANI指令。③當(dāng)繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)與其他繼電器的觸點(diǎn)組成的電路塊串聯(lián)時(shí)，也可以使用AND指令或ANI指令，如圖2-11所示。圖2-10

縱接輸出錯(cuò)誤畫(huà)法圖2-11電路塊串聯(lián)梯形圖中AND指令的應(yīng)用4）OR指令和ORI指令在梯形圖中，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)與其他繼電器的觸點(diǎn)并聯(lián)時(shí)，應(yīng)該使用OR指令或ORI指令。OR指令稱(chēng)為“或指令”，其功能是使繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)與其他繼電器的觸點(diǎn)并聯(lián)。ORI指令稱(chēng)為“或非指令”或“或反指令”，其功能是使繼電器的常閉觸點(diǎn)與其他繼電器的觸點(diǎn)并聯(lián)。（1）OR指令（2）ORI指令“OR”和“ORI”分別是或指令和或非指令的助記符。OR指令和ORI指令的操作元件可以是輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、定時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C中的任何一個(gè)。OR指令的應(yīng)用如圖2-12所示，輸入