可编程序控制器概要课件.ppt

可编程序控制器可编程序控制器可编程序控制器可编程序控制器(PLC)实验实验王飞 机械工程学院专业实验中心可编程序控制器可编程序控制器一、一、PLC的发展、分类及应用的发展、分类及应用 1.1产生产生 1.2发展发展 1.3优点优点 1.4缺点缺点 1.5分类分类1.6应用应用1.7国内外现状国内外现状 可编程序控制器可编程序控制器1.1产生产生 可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器PLC产生于产生于1969年，最初只具备年，最初只具备逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电逻辑控制、定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器控制。接触器控制。现在所说的可编程序控制器现在所说的可编程序控制器PC（Programmable Controller）是是1980年以来，美、日、德等国由先前年以来，美、日、德等国由先前的可编程序逻辑控制器的可编程序逻辑控制器PLC进一步发展而来。进一步发展而来。1985年，国际电工委员会年，国际电工委员会IEC对可编程序控制器作了对可编程序控制器作了如下规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电如下规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。子系统，专为工业环境下应用而设计。可编程序控制器可编程序控制器1.2发展发展 1.发展及现状发展及现状 2.发展趋势发展趋势（1）与计算机联系密切）与计算机联系密切（2）发展多样化）发展多样化（3）模块化）模块化（4）网络与通信能力增强）网络与通信能力增强（5）多样化与标准化）多样化与标准化（6）工业软件发展迅速）工业软件发展迅速 可编程序控制器可编程序控制器1.3优点优点 1.可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列系列PLC平均无故障时间高达平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余万小时。一些使用冗余CPU的的PLC的的平均无故障工作时间则更长。从平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。可编程序控制器可编程序控制器2.配套齐全，功能完善，适用性强配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上等各种工业控制中。加上PLC通信能力通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。组成各种控制系统变得非常容易。3.易学易用，深受工程技术人员欢迎易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。可编程序控制器可编程序控制器4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。种、小批量的生产场合。5.体积小，重量轻，能耗低体积小，重量轻，能耗低 以超小型以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小，重量小于于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。一体化的理想控制设备。可编程序控制器可编程序控制器1.4缺点缺点主要是主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，如专用总线、专家通信网络及协议，I/O模板不通用，模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。甚至连机柜、电源模板亦各不相同。编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的均不一致，因此各公司的 PLC互不兼容。互不兼容。SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础，在等公司已经开发出以个人计算机为基础，在Windows平台下，结合平台下，结合IEC11313国际标准的新一国际标准的新一代开放体系结构的代开放体系结构的PLC。可编程序控制器可编程序控制器1.5分类分类 1.从结构上从结构上可可编编程程序序控控制制器器从从结结构构上上可可分分为为整整体体式式和和模模块块式。式。2.从规模上从规模上按按PLC的输入输出点数可分为小型、中型和大的输入输出点数可分为小型、中型和大型。型。小型：小型：128点以下点以下 中型：中型：129512点点 大型：大型：513点以上点以上可编程序控制器可编程序控制器1.6应用应用 1.工业工业1）开关量控制，如逻辑、定时、计数、顺序等；）开关量控制，如逻辑、定时、计数、顺序等；2）模模拟拟量量控控制制，部部分分PLC或或功功能能模模块块具具有有PID控控制制功功能，可实现过程控制；能，可实现过程控制；3）监控，用）监控，用PLC可构成数据采集和处理的监控系统；可构成数据采集和处理的监控系统；4）建建立立工工业业网网络络，为为适适应应复复杂杂的的控控制制任任务务且且节节省省资资源源，可采用单级网络或多级分布式控制系统。可采用单级网络或多级分布式控制系统。2.其他行业其他行业可可编编程程序序控控制制器器在在其其他他行行业业的的应应用用也也日日益益广广泛泛：在在国国防和民用，如建筑，环保，家用电器等。防和民用，如建筑，环保，家用电器等。可编程序控制器可编程序控制器1.7 国内外状况国内外状况在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。的。1968年美国年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称就是第一代可编程序控制器，称Programmable,是世界上公认的第一台是世界上公认的第一台PLC.限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机（简称微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。）。20世纪世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。控制器已步入成熟阶段。可编程序控制器可编程序控制器上世纪上世纪80年代至年代至90年代中期，是年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在。在这时期，这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭系列、杭州机床电器厂生产的州机床电器厂生产的DKK及及D系列、大连组合机床研究所生产的系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生系列、苏州电子计算机厂生产的产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。在我国将有更广阔的应用天地。可编程序控制器可编程序控制器通通常常PLC的的输输入入类类型型可可以以是是直直流流、交交流流和和交交直直流流。输输入入电电路路的的电电源源可可由由外外部部供供给给，有有的的也也可可由由PLC内内部部提提供供。图图1.2和和图图1.3分分别别为为一一种种型型号号PLC的的直直流流和和交交流流输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。图图1.2描描述述了了一一个个输输入入点点的的接接口口电电路路。其其输输入入电电路路的的一一次次电电路路与与二二次次电电路路用用光光耦耦合合器器相相连连，当当行行程程开开关关闭闭合合时时，输输入入电电路路和和一一次次电电路路接接通通，上上面面的的发发光光管管用用于于对对外外显显示示，同同时时光光耦耦合合器器中中的的发发光光管管使使三三极极管管导导通通，信信号号进进入入内内部部电电路路，此此输输入入点点对对应应的的位位由由0变变为为1。即即输输入映像寄存器的对应位由入映像寄存器的对应位由0变为变为1。可编程序控制器可编程序控制器二二.结构结构 PLC专专为为工工业业场场合合设设计计，采采用用了了典典型型的的计计算算机机结结构构，主主要要是是由由CPU、电电源源、存存储储器器和和专专门门设设计计的的输输入入输输出出接口电路等组成。图接口电路等组成。图1.1为一典型为一典型PLC结构简图。结构简图。图图1.1结构简图结构简图可编程序控制器可编程序控制器1.中央处理单元中央处理单元 中央处理单元（中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。CPU的主要功能：的主要功能：1）从存储器中读取指令从存储器中读取指令 2）执行指令）执行指令 3）顺序取指令）顺序取指令 4）处理中断）处理中断 可编程序控制器可编程序控制器CPU是是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个至少有一个CPU，它按，它按PLC的系统程序赋的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不不可缺少的组成单元。可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。解。CPU的控制器控制的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，的工作速度，IO数量及软件容量等，数量及软件容量等，因此限制着控制规模。因此限制着控制规模。可编程序控制器可编程序控制器2.存储器存储器 1）只读存储器）只读存储器 2）随机存储器）随机存储器RAM 可编程序控制器可编程序控制器 3.输入输出单元输入输出单元/O模块模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。）完成的。I/O模块集成了模块集成了PLC的的I/O电路，电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入信号进入PLC系统，输出模块相反。系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（分为开关量输入（DI），开关量输出（），开关量输出（DO），模拟量），模拟量输入（输入（AI），模拟量输出（），模拟量输出（AO）等模块。）等模块。常用的常用的I/O分类如下：分类如下：开关量：按电压水平分，有开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。等。除了上述通用除了上述通用IO外，还有特殊外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按按I/O点数确定模块规格及数量，点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。能力，即受最大的底板或机架槽数限制。可编程序控制器可编程序控制器图图1.2 直流输入电路图直流输入电路图内部电路COM输入1输入 n可编程序控制器可编程序控制器图图1.3交流输入电路图交流输入电路图可编程序控制器可编程序控制器RC滤波电路的作用滤波电路的作用RC滤波电路：防止由于输入点抖动或外部干滤波电路：防止由于输入点抖动或外部干扰脉冲引起的错误信号扰脉冲引起的错误信号 可编程序控制器可编程序控制器光电耦合器的作用光电耦合器的作用1 实现现场与实现现场与PLC主机的电气隔离主机的电气隔离,提高抗提高抗干扰性干扰性.2 避免外避免外电路电路出故障时出故障时,外部强电侵入主机外部强电侵入主机而损坏主机而损坏主机.3 电平交换电平交换,现场开关信号可能有各种电平现场开关信号可能有各种电平,光电耦合器将他们变换成光电耦合器将他们变换成PLC主机要求的标主机要求的标准逻辑电平准逻辑电平.可编程序控制器可编程序控制器PLC与主令电器类设备的连接与主令电器类设备的连接 如图所示是与按钮、行程开关、转换开关等主令电器类输入设备的接线示意图。图中的如图所示是与按钮、行程开关、转换开关等主令电器类输入设备的接线示意图。图中的PLC为直流汇点式输为直流汇点式输入，即所有输入点共用一个公共端入，即所有输入点共用一个公共端COM，同时，同时COM端内带有端内带有DC24V电源。若是分组式输入，也可参照图示电源。若是分组式输入，也可参照图示的方法进行分组连接的方法进行分组连接 可编程序控制器可编程序控制器输出电路（继电器型）输出电路（继电器型）负载负载 内内 部部 电电 路路可编程序控制器可编程序控制器PLC与输出设备连接时，不同组（不同公共端）的输出点，其对应输出设备（负载）的电压与输出设备连接时，不同组（不同公共端）的输出点，其对应输出设备（负载）的电压类型、等级可以不同，但同组（相同公共端）的输出点，其电压类型和等级应该相同。要根类型、等级可以不同，但同组（相同公共端）的输出点，其电压类型和等级应该相同。要根据输出设备电压的类型和等级来决定是否分组连接。如图据输出设备电压的类型和等级来决定是否分组连接。如图6-9所示以所示以FX2N为例说明为例说明PLC与输与输出设备的连接方法。图中接法是输出设备具有相同电源的情况，所以各组的公共端连在一起，出设备的连接方法。图中接法是输出设备具有相同电源的情况，所以各组的公共端连在一起，否则要分组连接。图中只画出否则要分组连接。图中只画出Y0-Y7输出点与输出设备的连接，其它输出点的连接方法相似输出点与输出设备的连接，其它输出点的连接方法相似 可编程序控制器可编程序控制器电源模块电源模块PLC电源用于为电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电的工作电源。电源输入类型有：交流电源（源（220VAC或或110VAC），直流电源（常用的为），直流电源（常用的为24VDC）。）。底板或机架底板或机架大多数模块式大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。各模块间的连接，使各模块构成一个整体。可编程序控制器可编程序控制器三三.工作原理工作原理 1.循环扫描循环扫描PLC采采用用循循环环扫扫描描工工作作方方式式，这这个个工工作作过过程程一一般般包包括括五五个个阶阶段段：内内部部处处理理、与与编编程程器器等等的的通通信信处处理理、输输入入扫扫描描、用用户户程程序序执执行行、输输出出处处理理，其其工工作作过过程程如如图图1.4所示。所示。图图1.4中中当当PLC方方式式开开关关置置于于RUN（运运行行）时时，执执行行所所有有阶阶段段；当当方方式式开开关关置置于于STOP（停停止止）时时，不不执执行行后后3个个阶阶段段，此此时时可可进进行行通通信信处处理理，如如对对PLC联联机机或或离线编程。离线编程。可编程序控制器可编程序控制器图图1.4 工工作作原原理理图图可编程序控制器可编程序控制器可可编编程程序序控控制制器器的的输输入入处处理理、执执行行用用户户程程序序和输出处理过程的原理如图和输出处理过程的原理如图1.5所示。所示。PLC执执行行的的五五个个阶阶段段，称称为为一一个个扫扫描描周周期期，PLC完完成成一一个个周周期期后后，又又重重新新执执行行上上述述过过程程，扫描周而复始地进行。扫描周而复始地进行。可编程序控制器可编程序控制器图图1.5程序执行原理图程序执行原理图X0Y0END行程开关电磁阀指示灯可编程序控制器可编程序控制器四四.技术性能指标技术性能指标 1.外形尺寸外形尺寸 2.输入输出点数输入输出点数 3.机器字长机器字长 4.速度速度5.指令系统指令系统6.存储器容量存储器容量7.扩展性扩展性8.通信功能通信功能 可编程序控制器可编程序控制器五五.编程语言编程语言 1.梯形图梯形图 2.语句表语句表 3.SFC(Sequential Function Chart)图图 4.高级语言高级语言 可编程序控制器可编程序控制器梯形图画法梯形图画法编制PLC程序前的准备：1、设计PLC控制系统的结构、配置；确定I/O位置2、根据I/O位置确定信号的I/O地址（端口表）3、设计、整理输入/输出信号间的逻辑关系梯形图的基本画法：1、在左右两条逻辑电源线之间，按系统逻辑要求从左到右排列接点和线圈；计算机可只画左边2、逻辑可以是一个或多个接点的串并联，然后接到输出线圈(定时器、锁存器、移位寄存器等)3、所有接点必须在输出线圈左边；4、输出线圈不能不经过任何接点直接接在两个逻辑电源线之间。可编程序控制器可编程序控制器PLC梯形图编程原则梯形图编程原则1、梯形图由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个梯级有多条支路，每个梯级代表一个逻辑方程；2、梯形图中的继电器继电器、接点、线圈不是物理的，是PLC存储器中的位(1=ON；0=OFF)；故编程时常开/常闭接点可无限次引用，线圈输出只能是一次；3、梯形图中流过的不是物理电流而是“概念电流”，只能从左向右流；4、用户程序的运算是根据PLC的输入/输出映象寄存器中的内容，逻辑运算结果可以立即被后面的程序使用；5、PLC的内部继电器不能做控制用，只能存放逻辑控制的中间状态；6、输出线圈不能直接驱动现场的执行元件，通过I/O模块上的功率器件来驱动。可编程序控制器可编程序控制器编程所用软件编程所用软件FXGPWIN：主要是针对：主要是针对FX系列的系列的PLC的的GX DEVELOPER：是针对三菱所有系列的：是针对三菱所有系列的pLC的，的，GX DEVELOPER还支持仿真插件可还支持仿真插件可以与三菱触摸屏的仿真交互通讯以与三菱触摸屏的仿真交互通讯 鉴于本实验采用的是鉴于本实验采用的是FX系列的，而且系列的，而且FXGPWIN占用资源少，易于操作，我们本次占用资源少，易于操作，我们本次实验采用它。实验采用它。可编程序控制器可编程序控制器实验一、验机和基本指令练习实验一、验机和基本指令练习一、实验目的一、实验目的1.熟悉实验仪器（熟悉实验仪器（PLC实验箱），了解实验箱），了解FX1S-30MR PLC的的组成。组成。熟悉编程软件熟悉编程软件FXGPWIN3.掌握掌握PLC验机程序的编制和调试验机程序的编制和调试I/O根据实验要求自定根据实验要求自定义义可编程序控制器可编程序控制器实验一、验机和基本指令练习实验一、验机和基本指令练习二、实验内容二、实验内容1.利用开关按钮驱动相关指示灯实现利用开关按钮驱动相关指示灯实现与、或、与、或、非非逻辑逻辑 处理功能处理功能2.使用使用FXGPWIN软件软件编制程序；编制程序；3.调试调试PLC程序。程序。可编程序控制器可编程序控制器实验二、电动机的转动控制一、实验目的一、实验目的1.学会时间控制的方法，加深对学会时间控制的方法，加深对定时器、计数器定时器、计数器的理解的理解2.掌握掌握自锁、互锁自锁、互锁控制思想控制思想3.学会顺控中的学会顺控中的循环循环控制控制I/O根据实验要求自定根据实验要求自定义义可编程序控制器可编程序控制器实验二、电动机的转动控制 二、实验要求二、实验要求1.通过启动开关使电动机通过启动开关使电动机正转正转4秒后自动停止秒后自动停止，在转动过程中亦可通过另一开关使其停止。在转动过程中亦可通过另一开关使其停止。通过启动开关电机通过启动开关电机正正转转10秒，秒，反反转转5秒，连续秒，连续重复重复上述状态，上述状态，1分钟后自动停止分钟后自动停止.可编程序控制器可编程序控制器实验三、混料罐实验实验三、混料罐实验一、实验目的一、实验目的1.掌握掌握液位控制液位控制技巧技巧了解了解传感器传感器原理及使用方法原理及使用方法3.练习练习步进指令步进指令编程编程I/O根据实验要求自定根据实验要求自定义义可编程序控制器可编程序控制器实验三、混料罐实验实验三、混料罐实验二、实验要求二、实验要求 启动开关后低液位报警出启动开关后低液位报警出料泵关，进料泵一打开；中料泵关，进料泵一打开；中 2液位报警进料泵一关，进料液位报警进料泵一关，进料 1泵二打开；高液位报警进料泵二打开；高液位报警进料 H泵二关，混料泵打开，搅拌泵二关，混料泵打开，搅拌3 秒后关掉，出料泵打开秒后关掉，出料泵打开，M循环动作。循环动作。L可编程序控制器可编程序控制器实验四、红绿交通灯实验实验四、红绿交通灯实验一、实验目的一、实验目的1.熟悉可编程控制器指令。熟悉可编程控制器指令。2.熟悉熟悉PLC 的硬件系统及工作原理。的硬件系统及工作原理。3.熟悉设计和调试熟悉设计和调试PLC 程序的方法程序的方法 可编程序控制器可编程序控制器实验四、红绿交通灯实验实验四、红绿交通灯实验二、实验要求二、实验要求设计一个由红、绿、黄三种颜色的灯组成的彩色霓虹灯共设计一个由红、绿、黄三种颜色的灯组成的彩色霓虹灯共12 个，个，自行确定红绿黄三种自行确定红绿黄三种颜色的灯的变换规律，控制三种灯有次序地正常运行。本实验的颜色的灯的变换规律，控制三种灯有次序地正常运行。本实验的要求是，利用一外部开关要求是，利用一外部开关实现程序的起停，利用另外两个开关确定灯亮灭的方向。实现程序的起停，利用另外两个开关确定灯亮灭的方向。1.画出所设计红、绿、黄灯控制规律的时序图。画出所设计红、绿、黄灯控制规律的时序图。2.设计控制线路图设计控制线路图 并正确接线。并正确接线。3.正确编写出控制梯形图。正确编写出控制梯形图。4.调试，运行，检验程序和接线是否正确。调试，运行，检验程序和接线是否正确。可编程序控制器可编程序控制器实验五、电梯控制实验实验五、电梯控制实验一、实验目的一、实验目的1.熟悉可编程控制器指令。熟悉可编程控制器指令。2.了解传感器控制原理与方法了解传感器控制原理与方法3.熟悉电梯控制基本原理熟悉电梯控制基本原理 I/O根据实验要求自定根据实验要求自定义义可编程序控制器可编程序控制器实验五、电梯控制实验实验五、电梯控制实验二、实验要求二、实验要求1.自动响应层楼召唤信号（含上、下召唤）自动响应层楼召唤信号（含上、下召唤）2.自动响应轿厢服务指令信号自动响应轿厢服务指令信号3.自动完成轿厢层楼位置指示自动完成轿厢层楼位置指示4.具有电梯直达功能和最远反向外呼功能具有电梯直达功能和最远反向外呼功能