PLC电气控制与组态设计XXXX最新版第五章.pptx

2022-5-311第一页，共58页。第五章第五章 FP1 FP1的特殊功能和的特殊功能和高级高级(goj)(goj)模块模块 第二页，共58页。脉冲输出进行(jnxng)位置控制示意图 FP1的输出端Y7可输出一路脉冲信号，最大频率范围为45Hz 5kHz。这一功能只有晶体管输出方式的PLC才具有，且需配合(pih)脉冲输出控制指令F164(SPD0)使用。 第三页，共58页。 在FP1内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲。 最高计数频率(pnl)：10kHz； 计数范围： K-8388608 K8388607； 输入模式：加计数、减计数、可逆计数、两相输入； 此外，每种模式又分为有复位输入和无复位输入两种情况，输入计数不受扫描周期影响，处理过程中响应时间不延时。 第四页，共58页。第五页，共58页。四种计数(j sh)模式的脉冲波形示意图第六页，共58页。表表5-1 系统系统(xtng)寄存器控制字说明寄存器控制字说明设定值功 能输入模式X0X1X2H1双相输入双相输入方式H2双相输入复位H3加计数加计数方式H4加计数复位H5减计数减计数方式H6减计数复位H7加计数减计数加/减计数方式H8加计数减计数复位H0HSC功能未用不工作(默认模式)第七页，共58页。 HSC的经过值存放于特殊数据寄存器DT9044和DT9045中，目标值存放于特殊数据寄存器DT9046和DT9047中。其中DT9044和DT9046分别存放低16位，DT9045和DT9047分别存放高16位。当高速计数器的经过值和目标值一致(yzh)时，DT9046和DT9047中的数据就被清除。 特殊功能继电器R903A规定为HSC的标志寄存器。当HSC计数时该继电器为ON，停止计数时为OFF。当HSC计数时，Y7可以输出脉冲，而停止计数时Y7停止发脉冲。第八页，共58页。第九页，共58页。HSC不但可以(ky)通过X2硬复位，还可进行软复位，即将控制字H1送入DT9052，使bit0为1，从而可以(ky)实现软件复位功能。这里需要注意的是高速计数器运行方式的改变只能使用该指令。 软件复位(f wi)控制 计数输入(shr)控制 第十页，共58页。“复位(f wi)输入端”X2的可用性控制 第十一页，共58页。例：当触发信号X3为ON时，把高速计数(j sh)器的经过值清0并开始计数(j sh)。设计的梯形图如下图所示。第十二页，共58页。2) 高速计数器经过值的读写指令高速计数器经过值的读写指令 F1 DMV, S, DT9044 ：存储高速计数器经过值。将：存储高速计数器经过值。将(S+1, S)中高速计数器的经过值写入中高速计数器的经过值写入DT9045、DT9044中。中。 F1 DMV, DT9044, D ：调出高速计数器经过值。是将：调出高速计数器经过值。是将DT9045、DT9044中的经过值读出拷贝到中的经过值读出拷贝到(D+1, D)中。中。3) 高速计数器输出置位复位高速计数器输出置位复位(f wi)指令指令 F162 HC0S, S, Yn ：高速计数器的输出置位指令。当高速：高速计数器的输出置位指令。当高速计数器的经过值和目标值相等时，将指定的输出继电器接通。计数器的经过值和目标值相等时，将指定的输出继电器接通。 F163 HC0R, S, Yn ：高速计数器的输出复位：高速计数器的输出复位(f wi)指令。指令。当高速计数器的经过值和目标值相等时，将指定的输出继电器断开。当高速计数器的经过值和目标值相等时，将指定的输出继电器断开。 其中，S为高速计数器的目标值，可以用常数设置，也可以用寄存器中的数据设置，数值的取值范围(fnwi)为是K-8388608K8388607（HFF800000 H007FFFFF）；Yn为输出继电器，YnY0 Y7。第十三页，共58页。例：例：梯形图中，当触发(chf)信号X3接通时，将高速计数器HSC目标值设置为K1500。当高速计数器的经过值等于K1500时，将输出继电器Y1接通并保持。 梯形图中，当触发(chf)信号X4接通时，将高速计数器HSC目标值设置为K800。当高速计数器的经过值等于K800时，将输出继电器Y2断开，即Y2=0。例：例：第十四页，共58页。4) 速度和位置控制指令速度和位置控制指令 F164 SPD0, S ：速度及位置控制。该指令配合高：速度及位置控制。该指令配合高速计数器和速计数器和Y7的脉冲输出的脉冲输出(shch)可以实现速度和位置控可以实现速度和位置控制。制。 a) 脉冲工作方式脉冲工作方式 b) 波形工作方式波形工作方式5) 凸轮控制指令凸轮控制指令 F165 CAM0, S ：凸轮控制。当高速计数器的经过：凸轮控制。当高速计数器的经过值和参数表中设定的目标值相一致时，接通或断开参数表中值和参数表中设定的目标值相一致时，接通或断开参数表中指定的输出指定的输出(shch)继电器。继电器。第十五页，共58页。 在顺序控制系统中，许多场合是按工序进行操作的：第一步作某些机械动作，第二步作另一些(yxi)机械动作，如此顺序进行直至整个工序结束。凸轮控制器就是专为这种顺序控制设计的机电式设备，它是一个由多层可编程圆盘组成的机电式圆鼓，每转动一步可接通某些接点，从而作出规定的机械动作。由于采用机械方式实现，其转动的步数和接点数都受到很大限制，体积大且可靠性差。而利用可编程控制器可以模拟凸轮控制器的功能，控制的步数和点数多，并且节省了硬件设备投资。FP1的凸轮控制指令F165和高速计数器配合使用，既方便又准确，几乎可以满足所有需要凸轮控制的场合。 第十六页，共58页。 在开关按下的瞬间，接触很不可靠，时断时续，经过(jnggu)一段短暂时间后，开关才能可靠地接通，这一现象叫做开关的机械抖动，它可能会造成系统的误动作。为消除开关抖动造成的不利影响，FP1的输入端采用了输入延时滤波技术，即延迟一段时间t之后，再对输入端X采样，以躲过开关的抖动时间，从而提高了系统运行的可靠性。第十七页，共58页。 图中，t1为干扰(gnro)脉冲，小于延时时间t，因此不响应；t2、t4分别为机械开关接通和断开时的抖动时间，由图可见，经过延时，避开了输入信号的抖动部分，直接在稳定导通区间t3进行输入状态的采集和响应。 输入(shr)信号延时滤波示意图第十八页，共58页。 FP1的延迟时间(shjin)可以根据需要，在1 128ms之间进行调节。延时时间(shjin)的设定是通过软件，在对应的系统寄存器中设置时间(shjin)常数来实现，时间(shjin)常数和延时时间(shjin)的对应关系如下表：表5-2 时间(shjin)常数与对应延时时间(shjin)关系 系统寄存器No.404 407用于预先存放设置的时间(shjin)常数，与输入端的对应关系为：设定X0 X1F的时间(shjin)常数。：设定X20 X3F的时间(shjin)常数。：设定X40 X5F的时间(shjin)常数。：设定X60 X6F的时间(shjin)常数。时间常数(BCD码)01234567延时时间(ms)1248163264128第十九页，共58页。例如(lr)，要使X0 X7的延时时间为1ms对应的时间常数为0；X8 XF的延时时间为2ms，对应的时间常数为1；X10 X17的延时时间为4ms，对应的时间常数为2；X18 X1F的延时时间为8ms，对应的时间常数为3；则应在中写入如下二进制数码：即8个输入端为一组，系统寄存器中的16位分成四组，每组对应8个输入端的时间常数，故一个系统寄存器可以设定32个输入端的时间常数。注意：只用了低8位，故只能设定16个输入端。第二十页，共58页。 由于PLC采用循环扫描工作方式，其输出对输入的响应速度受扫描周期的影响。这在一般情况不会有问题，反而提高了输入信号的抗干扰能力。但是，有些特殊情况，特别是一些(yxi)瞬间的输入信号（持续时间小于一个扫描周期）往往被遗漏。为了防止出现这种情况，在FP1中设计了脉冲捕捉功能，它可以随时捕捉瞬间脉冲并记忆下来，并在规定的时间内响应，可捕捉的最小脉冲宽度达，且不受扫描周期影响。第二十一页，共58页。 一个窄脉冲在第n个扫描周期的I/O刷新后到来(doli)，若无捕捉功能，此脉冲将会被漏掉；有了捕捉功能，PLC内部电路将此脉冲一直延时到下一个(第n+1个)扫描周期的I/O刷新结束，这样PLC就能响应此脉冲。 脉冲(michng)捕捉示意图第二十二页，共58页。 只有输入端X0 X7共8个输入端可以(ky)设成具有脉冲捕捉功能的输入端，这可以(ky)通过对系统寄存器的设置来实现。输入端子与系统寄存器的位对应关系如下所示： 输入端X0 X7分别与的低8位对应，当某位设置为1时，则该位对应的输入端就具有脉冲捕捉功能；设置为0时，对应的输入端仍是普通的输入端。 第二十三页，共58页。 大多数特殊功能均需占用PLC的I/O点，当多种功能同时使用时，对I/O的占用须按一定顺序进行优先权排队。 FP1特殊功能优先权排队从高到低依次(yc)为：高速计数器脉冲捕捉中断输入延时滤波 FP1还有一些其它的特殊控制功能，如强制置位/复位控制功能、口令保护功能、固定扫描时间设定功能和时钟日历控制功能等 。第二十四页，共58页。第五章第五章 FP1 FP1的特殊的特殊(tsh)(tsh)功能及高级模块功能及高级模块 第二十五页，共58页。 FP1的高级模块主要有A/D、D/A转换模块和通信模块，由于一般都自带CPU和存储器，因此又称为智能模块。在工业控制中除了数字信号以外，还有大量的温度、湿度、流量、压力等连续变化的模拟信号，为了对这些过程变量进行监测和控制，必须首先将这些信号变换成标准(biozhn)的电信号，再转换成计算机可以接受的数字信号；然后根据监测到的运行参数，进行相关的计算分析，确定控制措施，再将数字信号形式的控制信息，转变成电信号，驱动有关的执行机构，完成控制过程。这些处理环节都是过程控制不可缺少的重要组成部分。本节主要介绍FP1的A/D和D/A单元的性能及其使用方法。 第二十六页，共58页。(zhuq)(zhuq)只进行一次。只进行一次。第二十七页，共58页。 项目说明模拟输入点数4通道/单元(CH0 CH3)模拟输入范围电压0 5V和0 10V电流0 20mA分辨率1/1000总精度满量程的1%响应时间2.5ms/通道输入阻抗电压不小于1兆欧(0 5V和0 10V范围内)电流250欧姆(0 20mA)绝对输入范围电压+7.5V(0 5V)、+15V(0 10V)电流+30mA(0 20mA)数字输出范围K0 K1000(H0 H03E8)绝缘方式光耦合：端子与内部电路之间无绝缘：通道间连接方式端子板(M3.5螺丝)第二十八页，共58页。 A/D转换单元(dnyun)的输入输出特性 由上图可见，不论是电压输入还是电流输入，不论是满程值5V还是10V，A/D转换器转换后的数字(shz)量对应的十进制数最大值均为K1000。这意味着该A/D转换器输出位数是10bit（即210 1024K1000） 第二十九页，共58页。 A/D单元的每个通道有4个接线端：V、I、C和F.G.，此外(cwi)，还有一对电压范围选择端子RANGE。其中，V是电压输入端，I是电流输入端，C是公共端，F.G.是屏蔽接地端。左端扩展插座用于连接FP1控制单元或扩展单元，右端插座用于连接D/A转换单元或I/O LINK单元。第三十页，共58页。扩展槽(右侧)连接到FP1的D/A转换单元或I/O LINK单元通道0到通道3的端子说明： V：模拟电压输入端子 I：模拟电流输入端子 C：公共端子F.G.：框架接地端子电源端子通道3电压范围选择端子通道0通道1通道2DIN导轨安装杆扩展槽(左侧)连接到FP1的控制单元或扩展单元电源指示灯A/D单元(dnyun)的面板布置图 第三十一页，共58页。 A/D单元的接线方法： 电压输入方式的接线如图5-8所示。信号由V和C两端输入，屏蔽外壳接F.G.端。当电压范围选择(xunz)端子RANGE间开路时，输入模拟电压范围为0 5V；短路时，输入模拟电压范围为0 10V。 电流输入方式的接线如图5-9所示。信号由I和C两端输入，将电压输入V和电流输入I端子连接在一起，屏蔽外壳接F.G.端。此时，需要将当电压范围选择(xunz)端子RANGE开路。第三十二页，共58页。屏蔽线输入设备输入设备屏蔽线 电压输入接线(ji xin)方式 电流输入接线(ji xin)方式 第三十三页，共58页。 当需对某信号进行监测，要求超限报警。这时可将该信号输入到A/D，并用段比较指令(zhlng)将输入信号与上、下限进行比较。程序如图5-10所示。 图5-10 A/D模块信号监控举例 若将A/D模块输入范围选在0 10V(即将RANGE短接)，并将需监测的信号输入CH0，则执行该程序后可实现下面功能：设输入信号上限为，即对应A/D内部十进制数为K360；输入信号下限为，对应A/D内部十进制数为K340。当输入信号在之间时则R900B常闭触点断开(dun ki)，故Y0OFF，报警灯不亮。若信号超出此范围则R900B常闭触点接通，故Y0ON，报警灯亮，从而实现对信号的监测。第三十四页，共58页。1. 1. 占用通道及编程方法占用通道及编程方法 FP1 FP1可扩展两个可扩展两个D/AD/A模块，可用开关设定其单模块，可用开关设定其单进行编程。进行编程。注意：注意：FP1FP1对对D/AD/A模块写入数据，每个扫描模块写入数据，每个扫描周期只进行一次。周期只进行一次。第三十五页，共58页。 项目说明模拟输出点数2通道/单元(CH0 CH1)模拟输出范围电压0 5V和0 10V电流0 20mA分辨率1/1000总精度满量程的1%响应时间2.5ms/通道输出阻抗不大于0.5欧姆(电压输出端)最大输出电流20mA(电压输出端)允许负载电阻0 500欧姆(电流输出端)数字输出范围K0 K1000(H0 H03E8)绝缘方式光耦合：端子与内部电路之间无绝缘：通道间连接方式端子板(M3.5螺丝)第三十六页，共58页。 D/A转换单元(dnyun)的输入输出特性 第三十七页，共58页。 图5-12是D/A单元的面板(min bn)布置图。D/A单元的每个输出通道有5个端子，V+ 和V - 是模拟电压输出端，I + 和I - 是模拟电流输出端，而RANGE则是电压范围选择端。 当V- 端和RANGE端连在一起，再接入负载设备时，输出电压为0 10 V；RANGE端开路时，输出电压为0 5V。 负载设备直接接到模拟电流输出端I+ 和I 上时，为电流输出方式，输出范围0 20mA。第三十八页，共58页。 D/A转换(zhunhun)单元的面板布置图扩展槽(右侧)连接到FP1的智能单元(A/D或D/A转换单元) 或I/O LINK单元通道0和通道1的端子说明： V+,V-：模拟电压输出端子RANGE：电压范围选择端子 I+,I-：模拟电流输出端子电源端子通道0通道1DIN导轨安装杆扩展槽(左侧)连接到FP1的控制单元或扩展单元电源指示灯单元号选择开关第三十九页，共58页。 电压输出(shch)接线方式 电流输出(shch)接线方式0 5V负载设备屏蔽线屏蔽线屏蔽线负载设备负载设备5 10V10 20mA A/D和D/A单元(dnyun)都需外部电源供电。直流供电电压为24V，交流供电电压为220V。 此外，在使用时还需要注意，同一个通道上电压输出和电流输出不能同时使用，没有使用的输出端子应该开路。第四十页，共58页。 三个模拟量信号分别(fnbi)从A/D模块的CH0 CH2输入，求平均值，再由D/A模块的CH1通道输出。梯形图如图5-15所示。 A/D和D/A模块应用(yngyng)举例第四十一页，共58页。第五章第五章 FP1 FP1的特殊的特殊(tsh)(tsh)功能及高级模块功能及高级模块 第四十二页，共58页。 集散式控制系统的关键技术之一是系统的通信和互联。可编程控制器作为一种高性能的工业现场控制装置，已广泛地用于工业控制的各个领域。目前(mqin)，工业自动控制对PLC的网络通信能力要求越来越高，PLC与上位机之间、PLC与PLC之间、PlC外围设备之间都要能够进行数据共享和控制。 面对众多生产厂家的各种类型PLC，它们各有优缺点，能够满足用户的各种需求，但在形态、组成、功能、编程等方面各不相同，没有一个统一的标准，各厂家制订的通信(tng xn)协议也千差万别，从而也造成PLC设备的通信(tng xn)方式的种类的多样性。 第四十三页，共58页。表表5-5 常用常用PLC设备设备(shbi)的通信方式的通信方式 第四十四页，共58页。 松下电工提供了6种(C-NET，F-Link，P-Link，H-Link，W-Link，FP以太网)功能强大的网络形式，同时(tngsh)提供了若干种与相应的网络连接方式有关的通信方式和链接单元，适合于各种工业自动化网络的不同需要。 第四十五页，共58页。1. 并行通信(tng xn)与串行通信(tng xn) 2. 同步通信(tng xn)与异步通信(tng xn)3. 波特率4. 单工、双工通信(tng xn)方式1) 单工通信(tng xn) 2) 半双工通信(tng xn)(Half Duplex)3) 全双工通信(tng xn)(Full Duplex)第四十六页，共58页。 FP1系列PLC进行数据交换时常采用RS232C、RS422、RS485三种串行通信接口，相关的链接单元(dnyun)也有三种，均为串行通信方式。 I/O LINK单元(dnyun)是用于FP1和FP3/FP5等大中型PLC之间进行I/O信息交换的接口(1个RS485接口和2个扩展插座)； C-NET适配器是RS485 RS422/RS232C信号转换器(1个RS485、1个RS422、1个RS232C接口)，用于PLC与计算机之间的数据通讯； S1型C-NET适配器是RS485 RS422信号转换器(1个RS485、1个RS422接口)，用于C-NET适配器和FP1控制单元(dnyun)之间的通讯。 第四十七页，共58页。第四十八页，共58页。第四十九页，共58页。FP1控制单元RS232C端口计算机FP1控制单元计算机RS422/232C适配器编程工具插座(RS422端口)RS422RS232C 直接通过(tnggu)RS232口进行串行通讯 通过(tnggu)适配器进行通讯 第五十页，共58页。C-NET适配器标准型C-NET适配器S1型C-NET适配器S1型FP1控制单元FP1控制单元条码判读器计算机最多可连接32台FP11:N的通讯(tngxn)方式 第五十一页，共58页。主站FP3或FP5从站从单元主单元FP1控制单元FP1 I/OLINK单元FP3或FP5FP1 I/O终端板FP1 I/O终端单元双绞线FP1与FP3/5的通讯(tngxn)第五十二页，共58页。 FP1的相关外围设备有：智能终端I.O.P.，条形码判读器、EPROM写入器和打印机等。这些(zhxi)外围设备均设有RS232串行通信口，可以方便地实现与FP1的通信。 第五十三页，共58页。四、四、PLC与触摸屏之间的通信与触摸屏之间的通信(tng xn) 工业触摸屏(简称GP)是常与 PLC配套使用的设备，它是取代传统控制面板和键盘的智能操作显示器，用于设置参数、显示数据，以动画等形式描绘自动化控制过程，被称为可编程序控制器的脸面。PLC与GP配套使用，一方面扩展了PLC的功能，使其能够组成(z chn)具有图形化、交互式工作界面的独立系统；另一方面也可大大减少操作台上的开关、按钮、仪表等的使用数量，使操作更加简便，工作环境更加舒适。第五十四页，共58页。五、基于人机界面五、基于人机界面(rn j ji min)的的PLC控制控制系统的仿真系统的仿真 PLC控制系统的开发设计、验证和调试，需要实物模型进行模拟试验，这种方法效率低、成本高、不安全。同时，PLC控制系统还需要许多的输入、输出点来支持，这也是一般实物模型或模拟软件所不能达到的。如果要想达到仿真的目的，可选用人机界面（或监控界面）作为模拟设备。人机界面具有丰富的输入、输出指示器，经设计可以用来模拟现场的各种( zhn)设备，并实时显示设备的运行状态；人机界面模拟的主令控制器件可以直接在与PLC相连的上位PC机或触摸屏上操作。第五十五页，共58页。 人机界面软件内部还具有庞大的内部寄存器和功能强大的巨集指令应用方式，使人机界面得以由内部巨集指令功能执行数值运算、逻辑判断、流程控制、数值传送、数值转换、定时、计数等操作，还可以模拟更智能化的控制设备。更为重要的是，PLC和人机界面之间的寄存器数据可以直接读取，这样就很好地解决了用户程序的输入(shr)和识别问题。开发人员借助于人机界面能方便、快捷地为PLC控制系统建立仿真模型，以验证、调试所开发PLC的程序。第五十六页，共58页。 通信协议是通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程。它是FP系列PLC网络设计的基础。 FP1采用松下电工公司专用通信协议 MEWTOCOL。该协议共分为(fn wi)两个部分： MEWTOCOL-COM：计算机与PLC之间的命令通信协议； MEWTOCOL-DATA：PLC与PLC之间及PLC与计算机之间的数据传输协议。 MEWTOCOL-DATA协议用于分散型工业局域网H-LINK、P-LINK、W-LINK及ETLAN中PLC与PLC之间及PLC与计算机间的数据传输。 第五十七页，共58页。2022-5-3158第五十八页，共58页。