电气控制系统与可编程控制器_常晓玲第5章.ppt

1 第五章 FX2N系列可编程控制器 第五章第五章 FX2N FX2N系列可编程控制器系列可编程控制器 第一节第一节 可编程控制器的基础知识可编程控制器的基础知识 第二节第二节 可编程控制器的工作方式及编程语言可编程控制器的工作方式及编程语言 第三节第三节 FX2N FX2N系列系列PLCPLC的性能规格与内部资源的性能规格与内部资源 第四节第四节 FX2N FX2N系列系列PLCPLC的基本指令编程法的基本指令编程法 第五节第五节 FX2N FX2N系列系列PLCPLC的功能图与步进梯形图的功能图与步进梯形图 第六节第六节 FX2N FX2N系列系列PLCPLC的应用指令编程方法的应用指令编程方法第七节第七节 FX2N FX2N系列可编程控制器的应用系列可编程控制器的应用 2 第五章 FX2N系列可编程控制器第一节第一节 可编程控制器的基础知识可编程控制器的基础知识1PLC的定义的定义2PLC的特点的特点 可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强 编程简单，易于掌握编程简单，易于掌握 功能完善，灵活方便功能完善，灵活方便 体积小、质量轻、功耗低体积小、质量轻、功耗低 可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器PLCProgrammable Logical Controller可编程控制器可编程控制器PCProgrammable Controllers，但这很容易和，但这很容易和个人计算机个人计算机PC Personal Computer相混淆，因此，一般仍把相混淆，因此，一般仍把PLC作为可编程控制器的简称。作为可编程控制器的简称。3 第五章 FX2N系列可编程控制器3PLC的可编程控制器的性能指标的可编程控制器的性能指标4PLC的可编程控制器的分类的可编程控制器的分类 输入输入/输出点数（输出点数（I/O点数）点数）存储容量存储容量 扫描速度扫描速度 功能扩展能力功能扩展能力 指令系统指令系统 按结构形式分类分为整体式和模块式按结构形式分类分为整体式和模块式 按控制规模大小，可以分为小型、中型和大型按控制规模大小，可以分为小型、中型和大型4 第五章 FX2N系列可编程控制器 5PLC系统的组成系统的组成 硬件系统硬件系统 软件系统软件系统 基本单元基本单元 I/O扩展单元扩展单元 外部设备外部设备CPURAMEPROM输入输入/输出接口输出接口内部电源内部电源系统程序系统程序 用户程序用户程序 系统程序由系统程序由PLC生产厂家提供，并固化在生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能直接读写中，用户不能直接读写 用户通过编程器或用户通过编程器或PC机写入到机写入到PLC的的RAM内存内存中的梯形图程序，可以修改和更新。当中的梯形图程序，可以修改和更新。当PLC断电断电时被锂电池保持时被锂电池保持 5 第五章 FX2N系列可编程控制器 PLC的硬件外型结构：的硬件外型结构：6 第五章 FX2N系列可编程控制器 PLC硬件的功能部件：硬件的功能部件：PLC的硬件系统由基本单元（包含的硬件系统由基本单元（包含CPU、RAM、EPROM、输入、输入/输出接口、输出接口、内部电源）、内部电源）、I/O扩展单元及外部设备组成。扩展单元及外部设备组成。7 第五章 FX2N系列可编程控制器通常有干接触、直流输通常有干接触、直流输入、交流输入三种形式。入、交流输入三种形式。干接触式由内部的直流干接触式由内部的直流电源供电，小型电源供电，小型PLC的的直流输入电路也由内部直流输入电路也由内部的直流电源供电，交流的直流电源供电，交流输入必须外加电源。输入必须外加电源。PLC PLC的的输入接口电路的的输入接口电路8 第五章 FX2N系列可编程控制器PLC的输出形式有三种：继电器输出、晶体管输出和晶闸的输出形式有三种：继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。管输出。PLCPLC的输出接口电路的输出接口电路继电器输出继电器输出晶体管输出晶体管输出晶闸管输出晶闸管输出9 第五章 FX2N系列可编程控制器l PLCPLC输出点与负载的实际连接示意图输出点与负载的实际连接示意图 三个输出点三个输出点公用一个公用一个COM三个输出点三个输出点公用一个公用一个COM三个输出点三个输出点公用一个公用一个COM10 第五章 FX2N系列可编程控制器第二节第二节 可编程控制器的工作方式及编程语言可编程控制器的工作方式及编程语言1 1可编程控制器可编程控制器PLCPLC的工作方式的工作方式 2 2可编程控制器可编程控制器PLCPLC的编程语言的编程语言11 第五章 FX2N系列可编程控制器 PLC的扫描工作方式的扫描工作方式 包括五个阶断：内部处理、通包括五个阶断：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。输出处理。扫描周期：扫描周期：PLC完成一次扫描完成一次扫描过程所需的时间。过程所需的时间。扫描周期的长短与用户程序的扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关长度和扫描速度有关 1可编程控制器可编程控制器PLC的工作方式的工作方式12 第五章 FX2N系列可编程控制器 PLCPLC的程序执行过程的程序执行过程 PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段个阶段 13 第五章 FX2N系列可编程控制器2 PLC的编程语言的编程语言梯形图语言梯形图语言助记符语言助记符语言顺序功能图语言顺序功能图语言 PLC的编程语言有的编程语言有14 第五章 FX2N系列可编程控制器第三节第三节 FX2NFX2N系列系列PLCPLC内部资源内部资源 输入触点输入触点X 输出继电器输出继电器Y 内部继电器内部继电器M 定时器定时器 T 计数器计数器C 数据寄存器数据寄存器D、V、Z 常数与指针常数与指针 15 第五章 FX2N系列可编程控制器第四节第四节 FX2N FX2N系列系列PLCPLC的基本指令编程法的基本指令编程法 1 1 基本器件编程方法基本器件编程方法 2 2 基本顺控指令编程法基本顺控指令编程法16 第五章 FX2N系列可编程控制器1 基本器件编程方法基本器件编程方法 基本器件也称为元件。基本器件也称为元件。包括输入触点包括输入触点X、输出、输出继电器继电器Y、内部继电器、内部继电器M、定时器、定时器T、计数、计数器器C、当外部当外部有信号有信号时闭合，时闭合，无信号无信号时断开时断开当外部当外部有信号有信号时断开，时断开，无信号无信号时闭合时闭合输出继输出继电器的电器的线圈线圈当输出当输出线圈有线圈有效时，效时，常开闭常开闭合，常合，常闭断开闭断开17 第五章 FX2N系列可编程控制器 比较这两个梯形图的区别比较这两个梯形图的区别当接通输入触点当接通输入触点X10后，后，内部继电器线圈内部继电器线圈M100通电，通电，M100的常闭触的常闭触点断开，常开触点导通，点断开，常开触点导通，因此输出端因此输出端Y0失电，失电，0#灯熄灭，灯熄灭，Y 1得电，得电，1#灯亮灯亮 18 第五章 FX2N系列可编程控制器 定时器定时器T 的编程方法的编程方法初始状态：初始状态：线圈线圈Y0，T0均不通电，均不通电，0#输出信号灯灭，输出信号灯灭，X0闭合时，闭合时，定时器定时器T0的线圈通电，并开始计时，的线圈通电，并开始计时，K123表示计数值为常数表示计数值为常数123，定时时间为，定时时间为100ms123=12.3秒，当秒，当T0 线圈通电够线圈通电够12.3秒后，秒后，定时器动作，其常开触点定时器动作，其常开触点T0闭合，使闭合，使Y0输出灯亮输出灯亮 T0 T199是是100ms普通定时器，普通定时器，T200T245为为10ms普通定普通定时器；时器；T246T249是是10ms累积定时器累积定时器，T250T255是是100ms累积定时器累积定时器 19 第五章 FX2N系列可编程控制器 累积型定时器的程序举例累积型定时器的程序举例 20 第五章 FX2N系列可编程控制器 计数器计数器C 16位递增计数器位递增计数器 32位增减计数器位增减计数器 高速计数器高速计数器 C0C99是是16位向上计数的普通计数器，位向上计数的普通计数器，C100C199是是16位向上计数的断电保持型计数器位向上计数的断电保持型计数器，C200C219是是32位可逆计数的普通计数器位可逆计数的普通计数器，C220C234是是32位可逆计数的断电保持型计数器位可逆计数的断电保持型计数器 C235C255是高速计数器是高速计数器 21 第五章 FX2N系列可编程控制器 普通普通16位递增计数器的动作时序位递增计数器的动作时序 22 第五章 FX2N系列可编程控制器 32位增减定时器的动作时序位增减定时器的动作时序 当对特殊辅助继电器当对特殊辅助继电器M8200M8234进行设定。进行设定。当当M8XXX=1时，时，CXXX为减计数；为减计数；当当M8XXX=0时，时，CXXX为增计数。为增计数。23 第五章 FX2N系列可编程控制器 高速计数器是由特定的输入进行计数动作的，与高速计数器是由特定的输入进行计数动作的，与PLC的扫的扫描周期无关，采用中断处理方式进行高速计数。高速计数器共描周期无关，采用中断处理方式进行高速计数。高速计数器共21点，地址编号点，地址编号C235C255，但适用高速计数器输入的，但适用高速计数器输入的PLC输入端只有输入端只有6点点X0X5。高速计数器高速计数器24 第五章 FX2N系列可编程控制器 两个高速计数器及其输入选择示意图。当两个高速计数器及其输入选择示意图。当X20X20接通时，选中高速接通时，选中高速计数器计数器C235C235，而由表，而由表5-35-3中可知，中可知，C235C235对应的计数器输入端为对应的计数器输入端为X0X0，计，计数器输入脉冲应为数器输入脉冲应为X0X0而不是而不是X20X20，当，当X20X20断开时，线圈断开时，线圈C235C235断开，同时断开，同时C236C236接通，选中计数器接通，选中计数器C236C236，这时计数脉冲输入端为，这时计数脉冲输入端为X1X1。高速计数器的输入选择高速计数器的输入选择 25 第五章 FX2N系列可编程控制器2 基本顺控指令编程法基本顺控指令编程法逻辑取与逻辑取与LD、LDI输出线圈驱动指令输出线圈驱动指令OUT 单个触点串联指令单个触点串联指令AND、ANI 触点并联指令触点并联指令OR、ORI 串联电路块的并联指令串联电路块的并联指令0RB并联电路块的串联指令并联电路块的串联指令ANB 边沿触发指令边沿触发指令 多重输出电路指令多重输出电路指令MPS、MRD、MPP 置位指令置位指令SET复位指令复位指令RST 脉冲输出指令脉冲输出指令PLS、PLF 主控指令主控指令MC、MCR 空操作指令空操作指令NOP程序结束指令程序结束指令END 取反指令取反指令INV 全表略全表略26 第五章 FX2N系列可编程控制器 LD、LDI、OUT指令用法指令用法 27 第五章 FX2N系列可编程控制器 AND、ANI指令用法指令用法 28 第五章 FX2N系列可编程控制器 OR、ORI指令用法指令用法 29 第五章 FX2N系列可编程控制器 0RB块或、块或、ANB块与两条指令的用法块与两条指令的用法 30 第五章 FX2N系列可编程控制器 边沿触发指令的用法边沿触发指令的用法 31 第五章 FX2N系列可编程控制器 占用占用1层堆栈的程序层堆栈的程序 32 第五章 FX2N系列可编程控制器 占用占用2层堆栈的程序层堆栈的程序 33 第五章 FX2N系列可编程控制器 SET和和RST指令的用法指令的用法 34 第五章 FX2N系列可编程控制器 PLS、PLF指令的使用方法指令的使用方法 35 第五章 FX2N系列可编程控制器 主控指令应用示例主控指令应用示例 36 第五章 FX2N系列可编程控制器 取反指令的用法取反指令的用法 37 第五章 FX2N系列可编程控制器 第五节第五节 FX2N FX2N系列系列PLCPLC的功能图与步进梯形图的功能图与步进梯形图 功能图是一种描述顺序控制系统功能的图解表示法，也称为流程图，功能图是一种描述顺序控制系统功能的图解表示法，也称为流程图，主要由主要由“步步”、“转移转移”及及“有向线段有向线段”等元素组成等元素组成 流程图的流程图的“步步”初始步初始步 工作步工作步 步对应的动作步对应的动作 1 1、功能图、功能图38 第五章 FX2N系列可编程控制器 步的转移步的转移 39 第五章 FX2N系列可编程控制器 流程图的三种基本形式流程图的三种基本形式 单一的顺序单一的顺序 选择顺序选择顺序 并行顺序并行顺序 40 第五章 FX2N系列可编程控制器 功能图功能图语句表语句表顺序梯形图顺序梯形图 二、顺序控制的功能图与步进梯形图编程二、顺序控制的功能图与步进梯形图编程 简单的简单的SFC图程序示例图程序示例 41 第五章 FX2N系列可编程控制器第六节第六节 FX2N FX2N系列系列PLCPLC的应用指令编程方法的应用指令编程方法 应用指令又称功能指令，由功能编号应用指令又称功能指令，由功能编号FNC00FNCXXX进行指定，进行指定，各指令中有表示其内容的符号（助记符）操作码、操作数组成，能完成各指令中有表示其内容的符号（助记符）操作码、操作数组成，能完成特定的程序功能。特定的程序功能。FX2N系列系列PLC有有246个功能指令个功能指令 S 表示源操作数，多个源操作数时用表示源操作数，多个源操作数时用S1、S2表示；表示；D 表示目的操作数，多个目的操作数时用表示目的操作数，多个目的操作数时用D1、D2表示；表示；K、H表示常数，如表示常数，如K6表示十进制常数表示十进制常数6；KnXm、KnYm、KnMm、KnSm表示以表示以n为组数，每组为组数，每组4位所组成位所组成4*n位的数据（位的数据（Xm、Ym、Mm、Sm为最低位）。为最低位）。下面就一些常用的功能指令加以说明下面就一些常用的功能指令加以说明 42 第五章 FX2N系列可编程控制器1 程序控制功能指令（程序控制功能指令（FNC 00FNC 09）2 中断指令中断指令IRET（FNC 03）、）、EI（FNC 04）、）、DI（FNC 05）3 监视定时器刷新指令监视定时器刷新指令WDT（FNC 07）4 循环指令循环指令FOR(FNC 08)和和NEXT(FNC 09)5 比较指令比较指令CMP（FNC 10）6 传送指令传送指令MOV（FNC 12）7 四则逻辑运算指令（四则逻辑运算指令（FNC 20FNC 29）8 高速计数器指令高速计数器指令 9 位移位指令（位移位指令（FNC 34、35）10 PID指令（指令（FNC 88）43 第五章 FX2N系列可编程控制器1 程序控制功能指令（程序控制功能指令（FNC 00FNC 09）CJ（FNC 00）条件跳转指令条件跳转指令 44 第五章 FX2N系列可编程控制器 子程序调用指令子程序调用指令CALL（FNC 01）子程序返回指令子程序返回指令SRET（FNC 02）45 第五章 FX2N系列可编程控制器2 中断指令中断指令IRET（FNC 03）、）、EI（FNC 04）、）、DI（FNC 05）3 监视定时器刷新指令监视定时器刷新指令WDT（FNC 07）46 第五章 FX2N系列可编程控制器4 循环指令循环指令FOR(FNC 08)和和NEXT(FNC 09)5 比较指令比较指令CMP（FNC 10）6传送指令传送指令MOV（FNC 12）47 第五章 FX2N系列可编程控制器7 四则逻辑运算指令（四则逻辑运算指令（FNC 20FNC 29）加法指令加法指令ADD （FNC 20）减法指令减法指令SUB（FNC 21）乘法指令乘法指令MUL （FNC 22）除法指令除法指令DIV （FNC 23）递增加递增加“1”指令指令INC （FNC 24）递减递减“1”指令指令DEC （FNC 25）48 第五章 FX2N系列可编程控制器 高速计数器置位指令高速计数器置位指令HSCS（FNC 53）高速计数器复位指令高速计数器复位指令HSCR（FNC 54）8 高速计数器指令高速计数器指令 49 第五章 FX2N系列可编程控制器9 位移位指令（位移位指令（FNC 34、35）右移位指令右移位指令SFTR 左移位指令左移位指令SFTL 50 第五章 FX2N系列可编程控制器10 PID指令（指令（FNC 88）本指令对当前值数据寄存器本指令对当前值数据寄存器S2和设定值数据寄存器和设定值数据寄存器S1进进行比较，通过行比较，通过PID回路处理两值之间的偏差来产生一个调节回路处理两值之间的偏差来产生一个调节值，此值已考虑了计算偏差的前一次的迭代和趋势。值，此值已考虑了计算偏差的前一次的迭代和趋势。PID回回路计算出的调节值存入目标软元件路计算出的调节值存入目标软元件D中。中。PID控制回路的设定控制回路的设定参数存储在由参数存储在由S3+0到到S3+24的的25个地址连续的数据寄存器中个地址连续的数据寄存器中 51 第五章 FX2N系列可编程控制器第七节第七节 FX2N FX2N系列可编程控制器的应用系列可编程控制器的应用1 1 加热反应炉自动控制系统加热反应炉自动控制系统 2 2 交通信号灯控制程序交通信号灯控制程序 3 3 机械手搬物顺序控制程序机械手搬物顺序控制程序 4 FX2N4 FX2N系列系列PLCPLC的通讯的通讯 52 第五章 FX2N系列可编程控制器1 加热反应炉自动控制系统加热反应炉自动控制系统 53 第五章 FX2N系列可编程控制器2 交通信号灯控制程序交通信号灯控制程序 54 第五章 FX2N系列可编程控制器3 机械手搬物顺序控制程序机械手搬物顺序控制程序 55 第五章 FX2N系列可编程控制器56 第五章 FX2N系列可编程控制器4 FX2N系列系列PLC的通讯的通讯 PLC与计算机通信与计算机通信 57 第五章 FX2N系列可编程控制器PLC与与PLC通信通信 多级多级PLC网络系统网络系统 单级单级PLC网络系统网络系统