机电一体化技术与系统项目3-PLC控制系统课件.ppt
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1、相关知识相关知识一、一、PLC的特点与功能的特点与功能1PLC的特点的特点 衡量衡量PLC性能的主要技术指标性能的主要技术指标有以有以下几个。下几个。 可控制的可控制的I/O点。点。 用户程序存储器容量。用户程序存储器容量。 应用指令数量。应用指令数量。 基本逻辑指令执行时间。基本逻辑指令执行时间。 PLC主要具备逻辑顺序控制、速度主要具备逻辑顺序控制、速度/位置控制与通信网络控制位置控制与通信网络控制3方面功能。方面功能。1PLC控制系统的组成控制系统的组成 PLC控制系统的组成如图控制系统的组成如图3-1.1所示。所示。图图3-1.1 PLC控制系统的组成示意图控制系统的组成示意图 图图3
2、-1.2 固定固定I/O型型PLC图图3-1.3 基本单元加扩展型基本单元加扩展型PLC图图3-1.4 模块式模块式PLC示意图示意图 集成式集成式PLC(也称内置式(也称内置式PLC)一)一般作为般作为CNC系统的辅助控制器使用,用系统的辅助控制器使用,用来实现数控机床的开关量控制功能。来实现数控机床的开关量控制功能。图图3-1.5 带集成式带集成式PLC的的CNC系统系统图图3-1.6 分布式分布式PLC控制系统示意图控制系统示意图 当当PLC用于开关量逻辑程序控制时,用于开关量逻辑程序控制时,其执行过程可分为输入采样、执行程序、其执行过程可分为输入采样、执行程序、通信处理、通信处理、CP
3、U诊断、输出刷新诊断、输出刷新5个基本个基本步骤,并不断重复执行(见图步骤,并不断重复执行(见图3-1.7)。)。 图图3-1.7 PLC的扫描循环的扫描循环 如从理解如从理解PLC程序的执行过程方面考程序的执行过程方面考虑,可认为虑,可认为PLC实际进行的是输入采样、实际进行的是输入采样、执行程序、输出刷新执行程序、输出刷新3个基本步骤(见图个基本步骤(见图3-1.8)。)。 图图3-1.8 用户程序的执行过程用户程序的执行过程一、一、FX系列系列PLC简介简介1产品系列产品系列 FX系列系列PLC是日本三菱公司在是日本三菱公司在F系系列列PLC基础上发展起来的小型基础上发展起来的小型PLC
4、产品产品 (见图(见图3-1.9),主要有),主要有FX1S/1N/2N/3U 4 种基本型号,性能依次增强。种基本型号,性能依次增强。图图3-1.9 FX1S/1N/2N/3U的基本性能比较的基本性能比较 FX1S/1N/2N/3U系列系列PLC的主要技术的主要技术指标如表指标如表3-1.1所示。所示。项项 目目基基 本本 参参 数数FX1SFX1NFX2NFX3U最大输入点最大输入点16+4(内置扩展板)(内置扩展板)128184248最大输出点最大输出点14+2(内置扩展板)(内置扩展板)128184248I/O点总数点总数30(34,内置扩展板),内置扩展板)128256主机主机I/O
5、:256包括远程包括远程I/O:384最大程序存储器容量最大程序存储器容量/步步2k8k16k64k基本逻辑指令执行时间基本逻辑指令执行时间/s0.70.70.080.065基本输入基本输入DC24V/57mA,源,源/汇点输入汇点输入基本输出基本输出DC24V/0.5A晶体管集电极开路输出或晶体管集电极开路输出或DC30V/AC250V,2A继电器接点输出继电器接点输出AC100V输入输入/双向晶闸管输出双向晶闸管输出I/O扩展性能扩展性能内置扩展板内置扩展板扩展单元扩展单元+扩展模块扩展模块特殊功能特殊功能模块模块模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块2点(内置扩展板)点(内置扩展板)高速
6、计数、定高速计数、定位模块位模块网络功能网络功能输入电源输入电源AC85264V或或DC20.426.4V表表3-1.1 FX1S/1N/2N/3U系列系列PLC主要技术性能主要技术性能1基本单元基本单元 FX系列系列PLC基本单元的型号如下。基本单元的型号如下。 FX系列系列I/O扩展单元有扩展单元有32/48点点I/O两两种规格,单元型号如下。种规格,单元型号如下。 FX系列系列I/O扩展模块的规格较多,单个扩展模块的规格较多,单个模块的最大模块的最大I/O点为点为16点,模块型号如下。点,模块型号如下。相关知识相关知识一、一、PLC硬件硬件 基本单元加扩展型基本单元加扩展型PLC是机电一
7、体是机电一体化产品常用的化产品常用的PLC,它由图,它由图3-2.1所示的所示的基本单元、内置扩展选件、存储器扩展基本单元、内置扩展选件、存储器扩展盒、盒、I/O扩展模块、特殊功能模块、通信扩展模块、特殊功能模块、通信适配器等部分组成。适配器等部分组成。图图3-2.1 基本单元加扩展的基本单元加扩展的PLC硬件组成硬件组成 可以为其他扩展模块提供电源(见可以为其他扩展模块提供电源(见图图3-2.2)。)。图图3-2.2 PLC的电源供给的电源供给1PLC连接端布置连接端布置 小型小型PLC的基本单元外形与连接端的基本单元外形与连接端布置通常如图布置通常如图3-2.3所示。所示。L NAC电源D
8、C电源COMX1X3X5X4X2X024+COM0COM1 COM2COM3Y0Y1Y2Y3COMLN输入连接端输出连接端空余端空余端 图图3-2.3 PLC的外形与连接端布置的外形与连接端布置 PLC以直流输入为常用,输入连接以直流输入为常用,输入连接形式有汇点输入、源输入及汇点形式有汇点输入、源输入及汇点/源输入源输入通用通用3种。种。 汇点输入的接口电路原理如图汇点输入的接口电路原理如图3-2.4所示所示。图图3-2.4 汇点输入的接口电路原理简图汇点输入的接口电路原理简图 源输入(源输入(Source input)是一种需要输)是一种需要输入提供驱动电源的入提供驱动电源的“有源有源”输
9、入连接方式,输入连接方式,接口电路原理如图接口电路原理如图3-2.5所示所示。图图3-2.5 源输入的接口电路原理简图源输入的接口电路原理简图 汇点汇点/源通用输入源通用输入”需要采用双向光需要采用双向光耦,其内部接口电路原理如图耦,其内部接口电路原理如图3-2.6所示。所示。图图3-2.6 汇点汇点/源通用输入的原理简图源通用输入的原理简图 PLC的输出以继电器触点输出与直的输出以继电器触点输出与直流晶体管(或场效应晶体管)为常用。流晶体管(或场效应晶体管)为常用。 继电器输出有触点独立输出与共用继电器输出有触点独立输出与共用公共端(见图公共端(见图3-2.7,COM1、COM2为为公共端)
10、两种。公共端)两种。图图3-2.7 触点输出与外部的连接触点输出与外部的连接 晶体管输出分图晶体管输出分图3-2.8(a)所示的)所示的NPN集电极开路集电极开路“汇点输出汇点输出”与图与图3-2.8(b)所)所示的示的PNP集电极开路集电极开路“源输出源输出”两种,外部两种,外部连接要求和继电器接点输出基本相同。连接要求和继电器接点输出基本相同。图图3-2.8 晶体管输出与外部的连接晶体管输出与外部的连接一、一、FX系列系列PLC的的I/O连接连接 FX系列系列PLC以汇点输入以汇点输入/继电器触点继电器触点输出、汇点输入输出、汇点输入/晶体管输出为常用,基本晶体管输出为常用,基本单元连接要
11、求如图单元连接要求如图3-2.9所示;所示; PLC的输入的输入/输出规格如表输出规格如表3-2.1、表、表3-2.2所示。所示。图图3-2.9 FX系列系列PLC的基本单元连接的基本单元连接图图3-2.9 FX系列系列PLC的基本单元连接(续)的基本单元连接(续)项项 目目规规 格格输入电压输入电压DC24V,15%+10%输入电流输入电流高速输入:高速输入:7mA/24V;一般输入:;一般输入:5mA/24V输入输入ON电流电流高速输入:高速输入:4.5mA/24V;一般输入:;一般输入:3.5mA/24V输入输入OFF电流电流1.5mA输入响应时间输入响应时间一般输入,一般输入,10ms
12、;X0/X1,10s;X2,50s表表3-2.1 FX系列系列PLC的输入规格表的输入规格表项项 目目继电器输出继电器输出晶体管输出晶体管输出输出电压输出电压AC电源,电源,250V;DC电电源,源,30VDC530V最大输出电流最大输出电流电阻负载:电阻负载:2A/点点电阻负载:电阻负载:0.5A/点;点;0.8A/4点点感性负载容量感性负载容量80VA/点点12VA/点点电阻负载功率电阻负载功率100W/点点15W/点点输出最小负载输出最小负载2mA/DC5V表表3-2.2 FX系列系列PLC的输出规格表的输出规格表 汇点输入可按照图汇点输入可按照图3-2.10(a)所示)所示的方法与的方
13、法与NPN集电极开路输出的接近开集电极开路输出的接近开关直接连接;但与关直接连接;但与PNP集电极开路接近集电极开路接近开关连接时需要增加图开关连接时需要增加图3-2.10(b)所示)所示的的“下拉电阻下拉电阻”,下拉电阻的阻值通常,下拉电阻的阻值通常为为1.52k。 源输入可按照图源输入可按照图3-2.11(a)所示的)所示的方法与方法与PNP集电极开路输出的接近开关集电极开路输出的接近开关直接连接;但与直接连接;但与NPN集电极开路接近开集电极开路接近开关连接时需要增加图关连接时需要增加图3-2.11(b)所示的)所示的“上拉电阻上拉电阻”,上拉电阻的阻值通常为,上拉电阻的阻值通常为1.5
14、2k。图图3-2.10 汇点输入与接近开关的连接汇点输入与接近开关的连接图图3-2.11 源输入与接近开关的连接源输入与接近开关的连接相关知识相关知识一、指令与编程元件一、指令与编程元件1PLC指令指令 PLC指令有逻辑运算、数据比较与转换、指令有逻辑运算、数据比较与转换、数学运算、功能指令多种,指令由数学运算、功能指令多种,指令由“操作码操作码”与与“操作数操作数”两部分组成,指令的集合称为两部分组成,指令的集合称为指令表程序。指令表程序。LD X001操作码操作数 PLC常用的编程元件有以下几种。常用的编程元件有以下几种。 输入继电器通常按输入继电器通常按“字节字节”(8位二进位二进制)进
15、位,因此,后缀的数字一般不能为制)进位,因此,后缀的数字一般不能为 “8”与与“9”(见图(见图3-3.1)。)。图图3-3.1 输入继电器与输出继电器输入继电器与输出继电器 输出继电器代表开关量输出信号,它输出继电器代表开关量输出信号,它一般以二进制位的形式参与逻辑运算,并一般以二进制位的形式参与逻辑运算,并以以“字节字节”进位(见图进位(见图3-3.1)。)。1基本逻辑处理指令基本逻辑处理指令 FX系列系列PLC在梯形图编程与监控显在梯形图编程与监控显示时的常用图形符号及意义如表示时的常用图形符号及意义如表3-3.1所所示,示,PLC的基本逻辑处理指令代码、功的基本逻辑处理指令代码、功能、
16、操作数及在梯形图上的符号与格式能、操作数及在梯形图上的符号与格式如表如表3-3.2所示。所示。符符 号号代表的意义代表的意义 常用的地址常用的地址常开触点,未接通常开触点,未接通X、Y、M、T、S常开触点,已接通常开触点,已接通X、Y、M、T、S常闭触点,未接通常闭触点,未接通X、Y、M、T、S常闭触点,已接通常闭触点,已接通X、Y、M、T、S继电器线圈,未接通继电器线圈,未接通Y、M、T、S继电器线圈,已接通继电器线圈,已接通Y、M、T、S表表3-3.1 二进制逻辑图形以及代表的意义二进制逻辑图形以及代表的意义指令指令代码代码功功 能能操操 作作 数数梯形图表示梯形图表示LD逻辑状态读入累加
17、器逻辑状态读入累加器X、Y、M、T、C触点触点LDI逻辑状态逻辑状态“取反取反”后后读入累加器读入累加器X、Y、M、T、C触点触点AND操作数与累加器的内操作数与累加器的内容进行容进行“与与”运算运算X、Y、M、T、C触点触点ANI操作数状态操作数状态“取反取反”后与累加器的内容进行后与累加器的内容进行“与与”运算运算X、Y、M、T、C触点触点OR操作数与累加器的内操作数与累加器的内容进行容进行“或或”运算运算X、Y、M、T、C触点触点ORI操作数状态取反后与操作数状态取反后与累加器的内容进行累加器的内容进行“或或”运算运算X、Y、M、T、C触点触点OUT 累累加器内容输出到指加器内容输出到指
18、定线圈定线圈Y、M、T、C线圈线圈INV累加器内容取反累加器内容取反表表3-3.2 FX系列系列PLC的基本逻辑处理指令的基本逻辑处理指令指令指令代码代码功功 能能操操 作作 数数梯形图表示梯形图表示SET置位,累加器为置位,累加器为1,输出输出“1”并保持并保持Y、M线圈线圈RST复位,累加器为复位,累加器为1,输出输出“0”并保持并保持Y、M线圈线圈NOP空操作,不进行任空操作,不进行任何处理何处理END程序结束程序结束续表续表 PLC的梯形图程序可用图的梯形图程序可用图3-3.2所示所示的等效继电器控制线路进行描述。的等效继电器控制线路进行描述。 等效工作电路图分为输入电路、内等效工作电
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