可编程控制器实训教程项目一ppt课件(全).ppt
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1、项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识1.3.1.2 PLC的基本构成的基本构成nFX2N系列系列PLC硬件硬件组成与其他成与其他类型型PLC基本相同,主体基本相同,主体由三部分由三部分组成,主要包括中央成,主要包括中央处理器理器CPU、存、存储系系统和和输入、入、输出接口。出接口。PLC的基本的基本结构如构如图1-1所示。所示。n系系统电源有些在源有些在CPU模模块内,也有内,也有单独作独作为一个一个单元的,元的,编程器一般看作程器一般看作PLC的外的外设。nPLC内部采用内部采用总线结构,构,进行数据和指令的行数据和指令的传输。湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical
2、 College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识编编 程程 器器图图1-1 PLC的组成框图的组成框图继电器触点继电器触点输输入入模模块块CPUEPROM扫描程序扫描程序I/O管理管理RAM用户存储器用户存储器用户逻辑用户逻辑I/O信息信息输输出出模模块块电电 源源开关或传感器开关或传感器行程开关行程开关模拟量输入模拟量输入指示灯指示灯电磁装置电动机电磁装置电动机其他执行装置其他执行装置主机主机湖
3、南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识外部的开关信号、模外部的开关信号、模拟信号以及各种信号以及各种传感感器器检测信号作信号作为PLC的的输入入变量,它量,它们经PLC的的输入端子入端子进入入PLC的的输入存入存储器,收器,收集和集和暂存被控存被控对象象实际运行的状运行的状态信息和数信息和数据;据;经PLC内部运算与内部运算与处理后,按
4、被控理后,按被控对象象实际动作要求作要求产生生输出出结果;果;输出出结果送到果送到输出端子作出端子作为输出出变量,量,驱动执行机构。行机构。PLC的各部分的各部分协调一致地一致地实现对现场设备的的控制。控制。湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识(1)中央处理器)中央处理器CPUnCPU的主要作用是解的主要作用是解释并并执行用行用户及
5、系及系统程序,程序,通通过运行用运行用户及系及系统程序完成所有控制、程序完成所有控制、处理、理、通信以及所通信以及所赋予的其它功能,控制整个系予的其它功能,控制整个系统协调一致地工作。常用的一致地工作。常用的CPU主要有通用微主要有通用微处理器、理器、单片机和双极型位片机。片机和双极型位片机。湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识(2
6、)存储器模块)存储器模块n随机存取存储器随机存取存储器RAM 用于存储用于存储PLC内部的输入、输出信息,并存储内部继内部的输入、输出信息,并存储内部继电器(软继电器)、移位寄存器、数据寄存器、定时器电器(软继电器)、移位寄存器、数据寄存器、定时器计数器以及累加器等的工作状态,还可存储用户正在调试计数器以及累加器等的工作状态,还可存储用户正在调试和修改的程序以及各种暂存的数据、中间变量等。和修改的程序以及各种暂存的数据、中间变量等。n只读存储器只读存储器ROM 用于存储系统程序。可擦除可编程序的只读存储器用于存储系统程序。可擦除可编程序的只读存储器EPROM主要用来存放主要用来存放PLC的操作
7、系统和监控程序,如果的操作系统和监控程序,如果用户程序已完全调试好,也可将程序固化在用户程序已完全调试好,也可将程序固化在EPROM中。中。湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N系列系列PLC的的认识(3)输入输出模块)输入输出模块n可编程序控制器是一种工业控制计算机系统,它的控制对可编程序控制器是一种工业控制计算机系统,它的控制对象是工业生产过程,与象是工业
8、生产过程,与DCS相似,它与工业生产过程的联相似,它与工业生产过程的联系也是通过输入输出接口模块系也是通过输入输出接口模块(I/O)实现的。实现的。I/O模块是可模块是可编程序控制器与生产过程相联系的桥梁。编程序控制器与生产过程相联系的桥梁。nPLC连接的接的过程程变量按信号量按信号类型划分可分型划分可分为开关量(即数开关量(即数字量)、模字量)、模拟量和脉冲量等,相量和脉冲量等,相应输入入输出模出模块可分可分为开开关量关量输入模入模块、开关量、开关量输出模出模块、模、模拟量量输入模入模块、模、模拟量量输出模出模块和脉冲量和脉冲量输入模入模块等。等。湖南水利水电职业技术学院Hunan Tech
9、nical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识(4)编程器)编程器n编程器是编程器是PLC必不可少的重要外部设备。必不可少的重要外部设备。编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的的用户程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、读出、用户程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、读出、修改,还能对修改,还能对PLC的工作状态进行监控,同时也
10、是用户与的工作状态进行监控,同时也是用户与PLC之间进行人机对话的界面。随着之间进行人机对话的界面。随着PLC的功能不断增强,的功能不断增强,编程语言多样化,编程已经可以在计算机上完成。编程语言多样化,编程已经可以在计算机上完成。具体介绍将在项目二、三中详细说明。具体介绍将在项目二、三中详细说明。湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识
11、1.3.1.3 PLC的分的分类(1)按容量分)按容量分 大致可分为大致可分为“小小”、“中中”、“大大”三种类三种类型型a.小型小型PLC I/O点点总数一般小于或等于数一般小于或等于256点。点。其特点是体其特点是体积小、小、结构构紧凑,整个硬件融凑,整个硬件融为一体,除一体,除了开关量了开关量I/O以外,以外,还可以可以连接模接模拟量量I/O以及其他各种特以及其他各种特殊功能模殊功能模块。它能。它能执行包括行包括逻辑运算、运算、计时、计数、算数、算术运算、数据运算、数据处理和理和传送、通送、通讯联网以及各种网以及各种应用指令。如用指令。如OMRON的的C*P/H、CPM1A系列、系列、C
12、PM2A系列、系列、CQM系系列,列,SIMENS的的S7-200系列。系列。湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识b.中型中型PLC I/O点点总数通常从数通常从256点至点至2048点,内存在点,内存在8K以下以下。I/O的的处理方式除了采用一般理方式除了采用一般PLC通用的通用的扫描描处理方式理方式外,外,还能采用直接能采用直接
13、处理方式,即在理方式,即在扫描用描用户程序的程序的过程中,程中,直接直接读输入、刷新入、刷新输出。它能出。它能联接各种特殊功能模接各种特殊功能模块,通,通讯联网功能更网功能更强,指令系,指令系统更丰富,内存容量更大,更丰富,内存容量更大,扫描描速度更快。如速度更快。如OMRON的的C200P/H,SIMENS的的S7-300系系列。列。c.大型大型PLC I/O点数一般在点数一般在2048点以上的称点以上的称为大型大型PLC。大型大型PLC的的软、硬件功能极、硬件功能极强。具有极。具有极强的自的自诊断功断功能。通能。通讯联网功能网功能强,有各种通,有各种通讯联网的模网的模块,可以构成,可以构成
14、三三级通通讯网,网,实现工厂生工厂生产管理自管理自动化。如化。如OMRON的的C500P/H、C1000P/H,SIMENS的的S7-400系列。系列。湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识(2)按硬件结构分)按硬件结构分 可分为整体式、模块式、叠装式三类可分为整体式、模块式、叠装式三类a.整体式整体式n它是将它是将PLC各组成部分集
15、装在一个机壳内,输入、输出接各组成部分集装在一个机壳内,输入、输出接线端子及电源进线分别在机箱的上、下两侧,并有相应的线端子及电源进线分别在机箱的上、下两侧,并有相应的发光二极管显示输入发光二极管显示输入/输出状态。面板上留有编程器的插输出状态。面板上留有编程器的插座、座、EPROM存储器插座、扩展单元的接口插座等。编程存储器插座、扩展单元的接口插座等。编程器和主机是分离的,程序编写完毕后即可拔下编程器。器和主机是分离的,程序编写完毕后即可拔下编程器。n具有这种结构的可编程控制器结构紧凑、体积小、价格低。具有这种结构的可编程控制器结构紧凑、体积小、价格低。小型小型PLC一般采用整体式结构。一般
16、采用整体式结构。如图如图1-2所示的三菱所示的三菱FX1S系列系列PLC湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识图1-2 三菱三菱FX1S系列系列PLC的外形的外形图湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical
17、College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识b.模块式模块式PLCn输入输入/输出点数较多的大、中型和部分小型输出点数较多的大、中型和部分小型PLC采用模块采用模块式结构。式结构。n模块式模块式PLC采用积木搭接的方式组成系统,便于扩展,其采用积木搭接的方式组成系统,便于扩展,其CPU、输入、输出、电源等都是独立的模块,有的、输入、输出、电源等都是独立的模块,有的PLC的的电源包含在电源包含在CPU模块之中。模块之中。PLC由框架和各模块组成,各由框架和各模块组成,各模块插在相应插槽上,通过总线连接。模块插在
18、相应插槽上,通过总线连接。PLC厂家备有不同厂家备有不同槽数的框架供用户选用。用户可以选用不同档次的槽数的框架供用户选用。用户可以选用不同档次的CPU模模块、品种繁多的块、品种繁多的I/O模块和其他特殊模块,硬件配置灵活,模块和其他特殊模块,硬件配置灵活,维修时更换模块也很方便。采用这种结构形式的有维修时更换模块也很方便。采用这种结构形式的有SIEMENS的的S5系列、系列、S7-300、400系列,系列,OMRON的的C500、C1000H及及C2000H等以及小型等以及小型CQM系列。系列。图图1-3所示为三菱所示为三菱MELSEC-Q系列系列PLC的外形图的外形图湖南水利水电职业技术学院
19、Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识图图1-3 三菱三菱MELSEC-Q系列系列PLC外形图外形图湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目
20、一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识c.叠装式叠装式n上述两种结构各有特色,整体式上述两种结构各有特色,整体式PLC结构紧凑、安装方便、结构紧凑、安装方便、体积小,易于与被控设备组成一体,但有时系统所配置的体积小,易于与被控设备组成一体,但有时系统所配置的输入输出点不能被充分利用,且不同输入输出点不能被充分利用,且不同PLC的尺寸大小不一的尺寸大小不一致,不易安装整齐;模块式致,不易安装整齐;模块式PLC点数配置灵活,但是尺寸点数配置灵活,但是尺寸较大,很难与小型设备连成一体。为此开发了叠装式较大,很难与小型设备连成一体。为此开发了叠装式PLC,它吸收了整体式和模块式,它吸收了整体式和模
21、块式PLC的优点,其基本单元、扩的优点,其基本单元、扩展单元等高等宽,它们不用基板,仅用扁平电缆连接,紧展单元等高等宽,它们不用基板,仅用扁平电缆连接,紧密拼装后组成一个整齐的体积小巧的长方体,而且输入、密拼装后组成一个整齐的体积小巧的长方体,而且输入、输出点数的配置也相当灵活。带扩展功能的输出点数的配置也相当灵活。带扩展功能的PLC,扩展后,扩展后的结构即为叠装式的结构即为叠装式PLC如图如图1-4所示的三菱公司所示的三菱公司FX2N系列系列PLC外形图外形图湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Po
22、werHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识图图1-4 三菱公司三菱公司FX2N系列系列PLC外形图外形图湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识1.3.1.4 PLC的的编程程语言言可编程控制器目前常用的编程语言
23、有以下几种:可编程控制器目前常用的编程语言有以下几种:n梯形图语言梯形图语言n助记符语言助记符语言n顺序功能图顺序功能图n功能块图功能块图n某些高级语言某些高级语言n手持编程器多采用助记符语言,计算机软件编程采用梯形手持编程器多采用助记符语言,计算机软件编程采用梯形图语言,也有采用顺序功能图、功能块图的。图语言,也有采用顺序功能图、功能块图的。湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Powe
24、r项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识(1)梯形图语言)梯形图语言n梯形图的表达式沿用了原电气控制系统中的继电接触控制梯形图的表达式沿用了原电气控制系统中的继电接触控制电路图的形式,二者的基本构思是一致的,只是使用符号电路图的形式,二者的基本构思是一致的,只是使用符号和表达方式有所区别。和表达方式有所区别。【例【例1-1】某一某一过程控制系程控制系统中,工中,工艺要求开关要求开关1闭合合40S后,后,指示灯亮,按下开关指示灯亮,按下开关2后灯熄后灯熄灭。采用三菱。采用三菱 FX2N系列系列 PLC实现控制。控制。图1-5(a)为实现这一功能的梯形一功能的梯形图程序程序n它是由若干个梯
25、它是由若干个梯级组成的,每一个成的,每一个输出元素构成一个梯出元素构成一个梯级,而每个梯而每个梯级可由多条支路可由多条支路组成。成。湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerHunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目一目一 FX2N2N系列系列PLC的的认识n梯形图从上至下按行编梯形图从上至下按行编写,每一行则按从左至写,每一行则按从左至右的顺序编写。右的顺序编写。nCPU将按自左到右,从将按自左到右,从上而下的顺序执行
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