《機電控制技術(shù)》教學參考講稿教案-第7章

第7章可編程控制器及其應用教學要求了解PLC的產(chǎn)生、PLC硬件組成及特點、PLC的工作原理及分類和PLC的技術(shù)指標及應用領(lǐng)域。掌握三菱FX2N系列PLC內(nèi)部資源、基本指令和應用軟件。教學重點三菱FX2N系列PLC內(nèi)部資源、基本指令和應用軟件。教學難點三菱FX2N系列PLC控制系統(tǒng)的設計方法。課時安排本章安排6課時。教學內(nèi)容7.1可編程控制器概述7.1.1可編程控制器的產(chǎn)生為了實現(xiàn)用這種新型控制裝置取代傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制裝置，美國通用汽車公司在公開招標中提出了該新型控制裝置應具備的10項基本性能指標，被稱為“GM10條”即：（1）程序編寫要方便，可以現(xiàn)場修改程序。（2）故障維修要方便，最好采用模塊結(jié)構(gòu)。（3）電路可靠性要高于繼電器-接觸器控制裝置。（4）控制面板體積要小于繼電器-接觸器控制面板。（5）數(shù)據(jù)可直接與管理計算機互相傳送。（6）成本可與繼電器-接觸器控制裝置競爭。（7）可直接用115V交流輸入。（8）通用性強，能應用于柔性制造系統(tǒng)。（9）輸出為交流115V，2（10）用戶程序存儲器容量可擴展到4KB?；谶@個指標，美國數(shù)字設備公司DEC在1969年研制出了第一臺可編程控制器并應用于美國通用汽車公司的生產(chǎn)線中，取得了極大的成功。7.1.2PLCPLC的硬件組成與計算機硬件相似，主要是由中央處理器CPU、存儲器、輸入/輸出接口電路、通信接口、擴展接口、智能接口模塊、編程裝置和電源等部分組成的。其中，CPU是PLC的核心，輸入/輸出接口電路主要用于現(xiàn)場輸入/輸出設備與CPU的連接，通信接口用于與編程器、上位計算機等外部設備連接。PLC的特點1）高可靠性。2）編程簡單。3）通用性強。4）體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、維修方便。5）減少了控制系統(tǒng)的設計及施工的工作量。7.2.PLC的工作原理及分類7.2.1PLC的工作原理PLC采用程序循環(huán)掃描的工作方式，首先，用手持編程器或計算機把用戶程序送入PLC中，其程序在PLC存儲器中按一定的順序存放，執(zhí)行程序時，由CPU從第一條指令開始執(zhí)行，結(jié)束后又返回第一條指令，如此周而復始不斷循環(huán)。7.2.2PLC的分類PLC按硬件結(jié)構(gòu)分可分為整體式、模塊式和疊裝式。7.3PLC的技術(shù)指標及應用領(lǐng)域7.3.1PLC的技術(shù)指標PLC的技術(shù)指標很多，主要有五個基本技術(shù)指標：CPU類型、存儲器的容量、編程語言、掃描速度和I/O點數(shù)。7.3.2PLC的應用領(lǐng)域PLC具體控制有以下幾個方面的應用：（1）開關(guān)量邏輯控制。（2）PID控制。（3）位置控制。（4）定時控制。（5）計數(shù)控制。（6）監(jiān)控系統(tǒng)。（7）步進控制。（8）數(shù)據(jù)處理。（7）分布控制系統(tǒng)。7.4三菱FX2N系列PLC7.4.1三菱FX2N系列PLC的內(nèi)部資源三菱FX2N系列PLC由基本單元、擴展單元、擴展模塊及特殊功能單元構(gòu)成。7.4.2三菱FX2N系列PLC的基本指令梯形圖最左邊是起始母線（左母線），每一個邏輯行必須從左母線開始。梯形圖最右邊是結(jié)束母線（右母線），這條母線也可以省去不畫。梯形圖是按照從左至右、從上至下的順序書寫，PLC的CPU也是按此順序執(zhí)行程序。梯形圖中的觸頭可以串聯(lián)或并聯(lián)，輸出線圈可以并聯(lián)但不能串聯(lián)。程序結(jié)束時應有結(jié)束符。7.4.3三菱FX2N系列PLC的應用軟件SWOPC-FXGP/WIN-C是三菱公司開發(fā)的用于PLC的編程軟件，可在WindowsXP下運行，該程序可在串行系統(tǒng)中與PLC進行通信、文件傳送、操作監(jiān)控以及進行各種測試功能。在該軟件中，可通過線路符號、助記符來創(chuàng)建程序，建立注釋數(shù)據(jù)及設置寄存器數(shù)據(jù)，并可將其存儲為文件，用打印機打印。7.5PLC控制系統(tǒng)的設計及應用實例7.5.1P用PLC實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制，通常采用的設計流程圖，如圖所示。從設計流程圖中可以看出PLC的控制系統(tǒng)設計任務一般分為硬件設計和軟件設計。硬件設計的主要內(nèi)容包括：（1）確定安排PLC的輸入、輸出點。（2）設計外圍電路，包括主電路。（3）選擇PLC并進行現(xiàn)場安裝接線等內(nèi)容。軟件設計的主要內(nèi)容包括：（1）設計控制流程，根據(jù)工藝要求先畫出工作循環(huán)圖，如有必要再畫詳細的工藝流程圖。（2）根據(jù)工作循環(huán)圖，畫出接線圖和梯形圖。（3）按梯形圖編寫語句表。（4）根據(jù)設計要求，對程序進行調(diào)試和修改，必要時對硬