三菱FX系列PLC编程应用基础教学课件(第一章).ppt
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1、三菱三菱FXFX系列系列PLCPLC编程应编程应用基础教学课件用基础教学课件(第一章第一章)可编程可编程控制器控制器FXFX2N2N2 2、可编程控制器、可编程控制器、可编程控制器、可编程控制器(PLC)(PLC)的定义的定义的定义的定义 国际电工委员会(国际电工委员会(IEC)定义:)定义:可编程控制器可编程控制器可编程控制器可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下的应用设计。它采用可编程的存储器,用来存储执行业环境下的应用设计。它采用可编程的存储器,用来存储执行逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,逻辑运算和顺序控制、
2、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字或模拟的输入并通过数字或模拟的输入/输出接口,控制各种类型的机器设输出接口,控制各种类型的机器设备或生产过程。备或生产过程。是一种易与工业控制系统连成一个整体且具有扩充功能的是一种易与工业控制系统连成一个整体且具有扩充功能的设备,是一种具有通讯功能与可扩展输入设备,是一种具有通讯功能与可扩展输入/输出接口的输出接口的工业计工业计工业计工业计算机算机算机算机。根据可编程控制器可编程控制器可编程控制器可编程控制器这个名字可以理解为它是一个可以编写程序来实现某些控制的机器;英文名为Programmable Logical ControllerProgram
3、mable Logical Controller简称PLCPLC1.1.1.1.可编程控制器的名字可编程控制器的名字可编程控制器的名字可编程控制器的名字 世界第一台世界第一台PLC:1969年由美国数字设备公司年由美国数字设备公司(DEC公司)研制成功。公司)研制成功。19701980年:年:PLC的结构定型阶段。应用主要的结构定型阶段。应用主要面向机床、生产线。面向机床、生产线。1980 1990年:年:PLC普及阶段。应用向顺序控普及阶段。应用向顺序控制的各个工业领域扩展。制的各个工业领域扩展。1990 2000年:年:PLC的多功能与小型化阶段。的多功能与小型化阶段。应用由顺序控制向现场
4、控制拓展。应用由顺序控制向现场控制拓展。2000年至今:年至今:PLC继续高性能与网络化阶段。应继续高性能与网络化阶段。应用面向全部工业自动化控制领域。用面向全部工业自动化控制领域。3 3 3 3、PLCPLCPLCPLC的产生与发展的产生与发展的产生与发展的产生与发展 PLCPLC的特点的特点 可靠性高:可靠性高:适适应应不同的工不同的工业环业环境,抗外部干境,抗外部干扰扰强强,无故障,无故障时间长时间长,系系统统程序与用程序与用户户程序相程序相对对独立,不容易独立,不容易发发生死机生死机现现象。象。使用灵活:使用灵活:以基本以基本单单元加元加扩扩展模展模块块的形式,能的形式,能满满足更多的
5、接口需要足更多的接口需要与多功能需要。与多功能需要。编程容易:编程容易:编编程程语语言面向言面向电电气工程人气工程人员员,采用与,采用与继电继电器控制器控制线线路相路相似的梯形似的梯形图图(或(或顺顺序控制流程序控制流程图图)进进行行设计设计,简洁简洁直直观观,易于理解和掌,易于理解和掌握。握。安装、调试、维修方便:安装、调试、维修方便:只需只需进进行行输输入入/输输出接口接出接口接线线,外部,外部连连接接线线少。有自少。有自诊诊断和断和动态监动态监控功能,方便控功能,方便调试调试,可,可现场进现场进行程序行程序调调整与修改。整与修改。4.PLC4.PLC4.PLC4.PLC的特点的特点的特点
6、的特点 PLC PLC从开始研制到成熟应用只有短短几十年,作为工业自动控制的核从开始研制到成熟应用只有短短几十年,作为工业自动控制的核心器件,心器件,PLCPLC在工业自动控制领域应用之广、应用之普及,很大程度在于它在工业自动控制领域应用之广、应用之普及,很大程度在于它具备以下两个优势:一是有着强大的功能与很高的可靠性,二是它的程序具备以下两个优势:一是有着强大的功能与很高的可靠性,二是它的程序编写思路与继电器控制电路极为相似,容易为电气技术人员所掌握,因此编写思路与继电器控制电路极为相似,容易为电气技术人员所掌握,因此深受电气技术人员的欢迎。深受电气技术人员的欢迎。5.PLC5.PLC5.P
7、LC5.PLC的应用的应用的应用的应用 PLCPLC应用领域很广应用领域很广,目前,目前,PLCPLC在国内外已广泛应用于在国内外已广泛应用于钢铁、石钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐保及文化娱乐等各个行业中。最等各个行业中。最常见的电梯、交通灯、机械手、常见的电梯、交通灯、机械手、生产线等等。生产线等等。用用PLCPLC作设备自动运行的顺序控制作设备自动运行的顺序控制PLCPLC 自动线的顺序控制自动线的顺序控制 物料包装线物料包装线电镀工作线电镀工作线工作检测线工作检测线各种自动化设备的单机各
8、种自动化设备的单机与多机组的顺序控制与多机组的顺序控制 注塑机注塑机印刷机械印刷机械饮料灌装机饮料灌装机组合车床组合车床 PLCPLCPLCPLC的应用的应用的应用的应用食品包装系统食品包装系统PLCPLCPLCPLC的应用的应用的应用的应用啤酒生产线啤酒生产线PLCPLCPLCPLC的应用的应用的应用的应用PLC电梯控制电梯控制恒压供水系统控制恒压供水系统控制自动售货机自动售货机 L2L2L1L1灯亮灯亮:投币不足投币不足灯亮灯亮:无币找零无币找零灯闪灯闪:无货无货取物口取物口退币按钮退币按钮退币口退币口购物选择按钮购物选择按钮投币口投币口5 5角角5 5元元1 1元元2.52.5元元3 3
9、元元3.5元1.51.5元元自动售货机自动售货机 用用用用PLCPLCPLCPLC作随机控制作随机控制作随机控制作随机控制PLCPLCPLCPLC的应用的应用的应用的应用电梯运行方向控制要求电梯运行方向控制要求 1 1、根据最早输入的呼梯信号,、根据最早输入的呼梯信号,判断电梯是上行还是下行。判断电梯是上行还是下行。定向分轿厢内指令定向和轿厢定向分轿厢内指令定向和轿厢外呼梯定向。外呼梯定向。2 2、同向先执行方式:、同向先执行方式:电梯在收到多个呼梯信号时,电梯在收到多个呼梯信号时,采用首个呼梯信号定向,同向的信采用首个呼梯信号定向,同向的信号先执行;一个方向的任务全部执号先执行;一个方向的任
10、务全部执行完毕后再换向。行完毕后再换向。3 3、一个方向的任务执行完毕后、一个方向的任务执行完毕后换向时,依据最远站响应的原则。换向时,依据最远站响应的原则。4 4、系统具有同向顺路搭客的、系统具有同向顺路搭客的载车功能。载车功能。4321四四层层电电梯梯模模型型PLCPLCPLCPLC的应用的应用的应用的应用 用户用水的多少是用户用水的多少是经常变动的,因此,供经常变动的,因此,供水不足或供水过剩的情水不足或供水过剩的情况经常发生。而用水与况经常发生。而用水与供水间的不平衡集中地供水间的不平衡集中地反映到供水的压力上;反映到供水的压力上;用水多而供水少,则压用水多而供水少,则压力低;用水少而
11、供水多,力低;用水少而供水多,则压力大。保持供水的则压力大。保持供水的压力恒定,可使供水与压力恒定,可使供水与用水保持平衡,即用水用水保持平衡,即用水多时供水也多,用水少多时供水也多,用水少时供水也少。时供水也少。通过控制通过控制系统实现流量从系统实现流量从0 0到最大到最大之间变化时保持水压恒之间变化时保持水压恒定。定。达到供水合理、节达到供水合理、节能的目的。能的目的。恒压供水系统恒压供水系统恒压供水控制要求恒压供水控制要求恒压供水控制要求恒压供水控制要求PLCPLCPLCPLC的应用的应用的应用的应用 驱动驱动步进电动机或伺服电动机作步进电动机或伺服电动机作单轴与多轴位置、速度单轴与多轴
12、位置、速度的平滑与高精度控制的平滑与高精度控制X-YX-Y加工机加工机X-YX-Y封装机封装机 用用用用PLCPLCPLCPLC作运动控制作运动控制作运动控制作运动控制PLCPLCPLCPLC的应用的应用的应用的应用转盘式的定位加工机转盘式的定位加工机X-YX-Y定位加工机定位加工机 驱动驱动步进电动机或伺服电步进电动机或伺服电动机作动机作单轴与多轴位置、速度单轴与多轴位置、速度的平滑与高精度控制的平滑与高精度控制PLCPLCPLCPLC的应用的应用的应用的应用对在工作过程中连续变化的温度、压力、流量等物理量作调节对在工作过程中连续变化的温度、压力、流量等物理量作调节 将一个具有将一个具有PI
13、D控制能力的控制能力的PLC用于过程控制,当控制过程中某个变用于过程控制,当控制过程中某个变量出现偏差时,量出现偏差时,PID控制算法会计算出正确的输出,把变量保持在设定值控制算法会计算出正确的输出,把变量保持在设定值上。上。PID算法一旦适应了工艺,就不管工艺发生什么样混乱而保持设定值。算法一旦适应了工艺,就不管工艺发生什么样混乱而保持设定值。从而实现闭环控制功能。从而实现闭环控制功能。废品焚化系统废品焚化系统废品焚化系统废品焚化系统恒温加工场恒温加工场恒温加工场恒温加工场 用用PLCPLC作过程控制作过程控制PLCPLCPLCPLC的应用的应用的应用的应用加工系统加工系统加工系统加工系统把
14、顺序控制的把顺序控制的PLC与计算机数值控制(与计算机数值控制(CNC)设备结合。)设备结合。数控机床(数控机床(CNC)机械加工中心机械加工中心 用用PLCPLC作数据处理作数据处理PLCPLCPLCPLC的应用的应用的应用的应用 通信和联网通信和联网工厂自动化(工厂自动化(工厂自动化(工厂自动化(FAFAFAFA)系统)系统)系统)系统柔性制造(柔性制造(FMSFMS)系统)系统集集 散散 系系 统统 PLC与与PLC间、间、PLC与上级计算机间采用光与上级计算机间采用光纤通信、多级传递。纤通信、多级传递。I/O模块按功能各自放置在生模块按功能各自放置在生产现场作分散控制,用现场总线组成网
15、络构成集产现场作分散控制,用现场总线组成网络构成集中管理信息的分布式实时控制网络系统。中管理信息的分布式实时控制网络系统。PLCPLCPLCPLC的应用的应用的应用的应用6 6、PLCPLC的基本构成的基本构成的基本构成的基本构成.电源:电源:电源:电源:为为PLC内部提供工作电源,同内部提供工作电源,同时也为外部元件提供一个容量不大的时也为外部元件提供一个容量不大的DC24V电源。电源。.CPU.CPU:中央处理器,负责指挥中央处理器,负责指挥信号与数据的接收与处理、程序执信号与数据的接收与处理、程序执行,输出控制等系统工作。行,输出控制等系统工作。.ROM.ROM:系统系统存储器,内部固存
16、储器,内部固化了厂家的系统化了厂家的系统管理程序与用户管理程序与用户指令解释程序,指令解释程序,不能删改。不能删改。存储器存储器系统程序(系统程序(ROMROM)(已固化)(已固化)用户程序(用户程序(RAMRAM)(可修改)(可修改)输输入入接接口口(I I)输输出出接接口口(O O)编程器编程器计算机、编程软件;人机界面;手编器计算机、编程软件;人机界面;手编器电源电源中央处理器中央处理器(CPUCPU)用户控制元件用户控制元件用户执行元件用户执行元件 RAMRAM:用户用户存储器,用于存存储器,用于存储用户编写的程储用户编写的程序,可由用户根序,可由用户根据控制需要进行据控制需要进行删改
17、。删改。.输入接口输入接口输入接口输入接口 用于连接各类用于连接各类开关、按钮和传感开关、按钮和传感器等,接受外来元器等,接受外来元件如开关、按钮、件如开关、按钮、传感器输入的接通传感器输入的接通或断开的开关量信或断开的开关量信号,或电位器、传号,或电位器、传感器等数值连续变感器等数值连续变化输入的模拟量信化输入的模拟量信号(需要进行模拟号(需要进行模拟量与数字量的变换)量与数字量的变换)。.输出接口输出接口输出接口输出接口 用于连接用于连接指示灯、接触指示灯、接触器线圈、电磁器线圈、电磁阀线圈等执行阀线圈等执行元件,输出元件,输出PLC的程序指的程序指令驱动执行元令驱动执行元件。件。PLCP
18、LCPLCPLC设置有通信接口与外部设备(如计算设置有通信接口与外部设备(如计算设置有通信接口与外部设备(如计算设置有通信接口与外部设备(如计算机、触摸屏等)进行通信联接。机、触摸屏等)进行通信联接。机、触摸屏等)进行通信联接。机、触摸屏等)进行通信联接。PLCPLCPLCPLC还安装有还安装有还安装有还安装有扩展接口,在有需要时可以接上各种功能扩扩展接口,在有需要时可以接上各种功能扩扩展接口,在有需要时可以接上各种功能扩扩展接口,在有需要时可以接上各种功能扩展卡,增加展卡,增加展卡,增加展卡,增加PLCPLCPLCPLC的功能。的功能。的功能。的功能。存储器存储器系统程序(系统程序(ROMR
19、OM)(已固化)(已固化)用户程序(用户程序(RAMRAM)(可修改)(可修改)输输入入接接口口(I I)输输出出接接口口(O O)编程器编程器计算机、编程软件;人机界面;手编器计算机、编程软件;人机界面;手编器电源电源中央处理器中央处理器(CPUCPU)用户控制元件用户控制元件用户执行元件用户执行元件 PLCPLCPLCPLC的基本构成的基本构成的基本构成的基本构成7 7、目前国内常见的、目前国内常见的PLCPLC品牌品牌目前,在我国设备上较多使用的目前,在我国设备上较多使用的PLCPLC主要有主要有德德国的西门子公司、日本三菱国的西门子公司、日本三菱国的西门子公司、日本三菱国的西门子公司、
20、日本三菱公司、松下公司和欧姆龙公司公司、松下公司和欧姆龙公司公司、松下公司和欧姆龙公司公司、松下公司和欧姆龙公司的产品,的产品,美美国的国的国的国的ABABABAB公司和公司和公司和公司和GEGEGEGE公司公司公司公司也有产品在也有产品在我国使用。由于不同公司产品的程序指令各有不同,因此每应用任何一种我国使用。由于不同公司产品的程序指令各有不同,因此每应用任何一种不同公司的不同公司的PLCPLC产品,都需要进行使用前的学习。产品,都需要进行使用前的学习。日日本本三三菱菱日日本本欧欧姆姆龙龙日日本本松松下下德德国国西西门门子子8、目前常用的三菱、目前常用的三菱PLC型号型号FX2NFX1NQ系
21、列系列FX3UFX2N 4 8 M R9、PLC型号说明型号说明系列名称系列名称系列名称系列名称三菱(三菱(PLC)其中一种型号其中一种型号输输输输入入入入输输输输出出出出点点点点数数数数(输入(输入24点,点,输出输出24点)点)基基基基本本本本单单单单元元元元E:扩展设备:扩展设备输输输输出出出出形形形形式式式式R:继电器输出(有接点、交流、直流负载两用):继电器输出(有接点、交流、直流负载两用)T:晶体管输出(无接点、直流负载用):晶体管输出(无接点、直流负载用)S:三端双向可控硅开关元件输出(无接点,交流负:三端双向可控硅开关元件输出(无接点,交流负 载用)载用)10、三菱、三菱PLC
22、(FX2N48MR)基本单元的面板结构)基本单元的面板结构INOUT(输入指示灯)(输入指示灯)(输出动作指示灯)(输出动作指示灯)可在脱离负载的状态下,通可在脱离负载的状态下,通过观察输入过观察输入/输出指示灯的发光输出指示灯的发光情况对程序进行判断。情况对程序进行判断。LN24+X3X1X5 X7 X10 X13 X15 X17X25X24X26COMX0 X2X6X4X10 X12 X14 X16 X20 X22 X24X27PLC输入端用输入端用Xn表示,用表示,用8位数制标注,(位数制标注,(X0X7、X10X17)。)。Y0COM1Y1 Y3COM2Y7Y5COM3Y11 Y13C
23、OM4Y15 Y17Y23Y21Y26Y2Y4 Y6Y10Y12Y14 Y16 Y20 Y22 Y24COM5Y25 Y27PLC输出端用输出端用Yn表示,用表示,用8位数制标注,(位数制标注,(Y0Y7、Y10Y17)。)。内置内置RUN/STOP开关开关输入程序时置输入程序时置STOP;程序运行时置程序运行时置RUN;通信插座:通信插座:连接手编器、计算连接手编器、计算机的通信接口机的通信接口POWERRUNBATT。VPROGECPUE(电源指示)(电源指示)(运行指示)(运行指示)(电池电压下降指示)(电池电压下降指示)(程序出错指示闪烁)(程序出错指示闪烁)(CPU出错指示闪烁)出错
24、指示闪烁)11、训练器材、训练器材电源模块电源模块交通灯交通灯邮件分拣邮件分拣送料装车送料装车自动售货自动售货自动扶梯自动扶梯无塔供水无塔供水PLCPLC模块模块按钮、开关模块按钮、开关模块天塔之光天塔之光电机控制电机控制水塔供水水塔供水液体混合液体混合由实验模块组成的实训设备示意图由实验模块组成的实训设备示意图+24V+24V0V0VAC220V0AC220V02A2ADC24V2ADC24V2ASA1SA1FUFUU UV VW WN NQFQFSA2SA2380V380V电源电源220V220V电源电源电源总开关电源总开关220V220V电源开关电源开关使用说明:使用说明:QF QF为空
25、气开关,设有为空气开关,设有短路与过载保护,作实训装短路与过载保护,作实训装置的电源总控制。置的电源总控制。PLC PLC工作电源(工作电源(L L、N N)可接交流可接交流220V220V电源插座。用电源插座。用SA2SA2开关控制。开关控制。直流直流24V24V电源用插接孔电源用插接孔连接输出,最大工作电流为连接输出,最大工作电流为2A2A。用开关。用开关SA1SA1控制,并设有控制,并设有短路保护的熔断器。短路保护的熔断器。PLCPLC训练设备的电源模块简图训练设备的电源模块简图(实训时要注意用电安全)(实训时要注意用电安全)SA1SA1SA0SA0SA2SA2SA3SA3SA4SA4S
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- 三菱 FX 系列 PLC 编程 应用 基础 教学 课件 第一章
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