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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,機(jī)電系統(tǒng)的微機(jī)控制,楊緒劍,哈工大（威海）船舶學(xué)院,第十二講,PLC,硬件原理,一、,PLC,概述,二、,PLC,的基本組成與工作原理,三、,PLC,的編程,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,五、三菱,FX1N PLC,的軟元件,本講討論如下內(nèi)容：,第十二講,PLC,硬件原理,本講討論如下內(nèi)容：,一、,PLC,概述,二、,PLC,的基本組成與工作原理,三、,PLC,的編程,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,五、三菱,FX1N PLC,的軟元件,一、,PLC,概述,1.PLC,的發(fā)展與特點(diǎn)
2、,1969,年，第一臺(tái),PLC,誕生于美國(guó)，用在通用汽車的生產(chǎn)線上。早期的,PLC,多用于邏輯控制，替代繼電器邏輯控制系統(tǒng)，所以稱之為,Programmable Logic Controller,（,PLC,）。隨著處理器功能的日趨強(qiáng)大，,PLC,的功能得到很大的擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)諸如運(yùn)動(dòng)控制、,PID,運(yùn)算等功能，所以現(xiàn)在有時(shí)稱其為,Programmable Controller,（,PC,）。,PLC,的特點(diǎn)：,1,）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；（平均無(wú)故障時(shí)間遠(yuǎn)超過(guò),10,萬(wàn)小時(shí)）,2,）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活；（系列化生產(chǎn)）,3,）編程方便，易于使用；（梯形圖直觀易懂）,4,）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)
3、試、維修方便；（可模擬、自診斷）,一、,PLC,概述,2.PLC,的分類,一般,PLC,按照容量和結(jié)構(gòu)形式分類。按照容量（,IO,點(diǎn)的個(gè)數(shù)）,PLC,可以分為小型、中型和大型機(jī)；按照結(jié)構(gòu)形式可以分為整體式、模塊式和機(jī)架式。對(duì)于,IO,點(diǎn)數(shù)較少的系統(tǒng)，多采用整體式結(jié)構(gòu)的,PLC,。,整體式,模塊式,機(jī)架式,一、,PLC,概述,2.PLC,的分類,PLC,的輸入通道個(gè)數(shù)與輸出通道的個(gè)數(shù)之和稱之為,PLC,的點(diǎn)數(shù)，用于衡量,PLC,的規(guī)模，也決定了,PLC,的價(jià)格。,一、,PLC,概述,3.,常用,PLC,型號(hào),對(duì)于機(jī)械領(lǐng)域，小型,PLC,較為常用，多為整體式。目前較為普遍采用的,PLC,有：,FX
4、,系列：,FX1N/FX2N,CPM1A/2A,S7-200,系列：,CPU22x,在中國(guó)，,95%,以上的市場(chǎng)被歐美和日本品牌占據(jù)；臺(tái)灣（如臺(tái)達(dá)）品牌在大陸也有所應(yīng)用，但份額不大；大陸,PLC,基本為零。,第十二講,PLC,硬件原理,一、,PLC,概述,二、,PLC,的基本組成與工作原理,三、,PLC,的編程,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,五、三菱,FX1N PLC,的軟元件,本講討論如下內(nèi)容：,第十二講,PLC,硬件原理,本講討論如下內(nèi)容：,一、,PLC,概述,二、,PLC,的基本組成與工作原理,三、,PLC,的編程,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,五、三菱,FX1N
5、 PLC,的軟元件,二、,PLC,的基本組成與工作原理,1.PLC,的基本組成,PLC,實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，但它比一般的計(jì)算機(jī)具有更適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的硬件與接口，以及符合現(xiàn)場(chǎng)工程人員思維習(xí)慣的編程方法。從硬件結(jié)構(gòu)上，,PLC,與計(jì)算機(jī)的組成相似。,CPU,運(yùn)算,輸入單元,輸出單元,PLC,電源,存儲(chǔ)器,外圍接口,編程設(shè)備,二、,PLC,的基本組成與工作原理,2.PLC,的工作原理,PLC,的工作過(guò)程如圖所示。,電源,ON,內(nèi)部處理,輸入處理（輸入傳送、遠(yuǎn)程,IO,）,通信服務(wù)（外設(shè)、,CPU,、總線服務(wù)）,更新時(shí)鐘、特殊寄存器,CPU,運(yùn)行方式？,執(zhí)行程序,輸出處理,執(zhí)行自診斷,PLC
6、,工作正常？,存放自診斷錯(cuò)誤結(jié)果,致命 錯(cuò)誤？,CPU,強(qiáng)制為,STOP,STOP,RUN,A,Y,A,N,N,A,Y,A,整個(gè)運(yùn)行過(guò)程可分為三大部分：,上電處理；,掃描過(guò)程；,出錯(cuò)處理；,二、,PLC,的基本組成與工作原理,2.PLC,的工作原理,PLC,的工作過(guò)程如圖所示。,電源,ON,內(nèi)部處理,輸入處理（輸入傳送、遠(yuǎn)程,IO,）,通信服務(wù)（外設(shè)、,CPU,、總線服務(wù)）,更新時(shí)鐘、特殊寄存器,CPU,運(yùn)行方式？,執(zhí)行程序,輸出處理,執(zhí)行自診斷,PLC,工作正常？,存放自診斷錯(cuò)誤結(jié)果,致命 錯(cuò)誤？,CPU,強(qiáng)制為,STOP,STOP,RUN,A,Y,A,N,N,A,Y,A,概括地說(shuō)：,PLC
7、,通過(guò)不斷循環(huán)的順序掃描執(zhí)行用戶的程序，完成設(shè)定的動(dòng)作。,2,）輸入采樣與輸出刷新的方式,分為集中方式和立即方式。集中方式使用較多，此時(shí)輸入采樣和輸出刷新的內(nèi)容存在相應(yīng)的映像寄存器中；在需要立即輸入和輸出的場(chǎng)合要使用相應(yīng)的指令。,1,）,PLC,的掃描過(guò)程可以簡(jiǎn)化為：輸入采樣,程序執(zhí)行,輸出刷新,3,）,PLC,的中斷處理,PLC,的中斷處理與一般微機(jī)系統(tǒng)稍有區(qū)別，需要時(shí)要參閱相應(yīng),PLC,的硬件手冊(cè)及編程手冊(cè)。,第十二講,PLC,硬件原理,一、,PLC,概述,二、,PLC,的基本組成與工作原理,三、,PLC,的編程,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,五、三菱,FX1N PLC,的軟元
8、件,本講討論如下內(nèi)容：,第十二講,PLC,硬件原理,本講討論如下內(nèi)容：,一、,PLC,概述,二、,PLC,的基本組成與工作原理,三、,PLC,的編程,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,五、三菱,FX1N PLC,的軟元件,三、,PLC,的編程,1.,梯形圖編程,PLC,內(nèi)部裝有系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、用戶指令的解釋、標(biāo)準(zhǔn)程序模塊及其調(diào)用，系統(tǒng)軟件的好壞很大程度上影響,PLC,的性能和使用。,PLC,提供的編程語(yǔ)言通常有三種：梯形圖、指令表和順序功能圖（,SFC,）。實(shí)際上，指令表很少有人使用，,SFC,編程與其說(shuō)是一種編程語(yǔ)言，不如說(shuō)是一種編程方法，因?yàn)?SFC,完全可以用梯形圖實(shí)現(xiàn)
9、，雖然有些型號(hào)的,PLC,提供專為,SFC,使用的專用寄存器。,X1,Y1,Y0,X2,Y0,X1,Y1,X1,Y1,Y0,X2,Y0,X1,Y1,從左到右、從上到下；輸入輸出映像；互鎖法設(shè)計(jì)程序的缺點(diǎn)；,三、,PLC,的編程,2.,梯形圖編程設(shè)計(jì)的基本規(guī)則,1,）軟繼電器與能流。在梯形圖設(shè)計(jì)時(shí)，借用繼電器的線圈與觸點(diǎn)的概念，規(guī)定了軟繼電器的線圈與觸點(diǎn)。,2,）觸點(diǎn)應(yīng)畫(huà)在水平線上，不能畫(huà)在垂直分支上。,三、,PLC,的編程,2.,梯形圖編程設(shè)計(jì)的基本規(guī)則,3,）宜將串聯(lián)觸點(diǎn)多的回路寫在上方；將并聯(lián)觸點(diǎn)多的回路寫在左方。,三、,PLC,的編程,2.,梯形圖編程設(shè)計(jì)的基本規(guī)則,4,）關(guān)于雙重線圈處
10、理。雙重線圈編程不違反編程規(guī)則，但要求編程者必須對(duì)其結(jié)果有足夠的把握。,第十二講,PLC,硬件原理,一、,PLC,概述,二、,PLC,的基本組成與工作原理,三、,PLC,的編程,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,五、三菱,FX1N PLC,的軟元件,本講討論如下內(nèi)容：,第十二講,PLC,硬件原理,本講討論如下內(nèi)容：,一、,PLC,概述,二、,PLC,的基本組成與工作原理,三、,PLC,的編程,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,五、三菱,FX1N PLC,的軟元件,1.FX1N,的基本單元,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,1.FX1N,的基本單元,四、三菱,FX1N,系
11、列,PLC,的硬件,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,1.FX1N,的基本單元,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,1.FX1N,的基本單元,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,2.FX1N,的硬件擴(kuò)展,注：,PLC,的硬件擴(kuò)展需要遵循該型號(hào)特定的規(guī)則，需參閱硬件手冊(cè)。,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,2.FX1N,的硬件擴(kuò)展,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,3.FX1N,的電源,僅限交流電源基本單元及擴(kuò)展模塊（單元），直流供電請(qǐng)參閱硬件手冊(cè)。,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,4.FX1N,的輸入接線,基本單元與擴(kuò)展單元,擴(kuò)展模塊,四、三菱,F
12、X1N,系列,PLC,的硬件,4.FX1N,的輸入接線,NPN,型晶體管或接近開(kāi)關(guān)的接線,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,4.FX1N,的輸入接線,內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器的使用,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,5.FX1N,的輸出接線,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,5.FX1N,的輸出接線,1,）,COM,分組，可用于不同的電源電壓系統(tǒng)；,2,）繼電器輸出型不可用于高頻率輸出；,4,）對(duì)感性負(fù)載、燈負(fù)載和電容性負(fù)載要注意其沖擊電流的影響；,3,）對(duì)于有互鎖性要求的觸點(diǎn)，不但要在程序內(nèi)觸點(diǎn)互鎖，還要有外部互鎖；,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,5.FX1N,的輸
13、出接線,第十二講,PLC,硬件原理,一、,PLC,概述,二、,PLC,的基本組成與工作原理,三、,PLC,的編程,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,五、三菱,FX1N PLC,的軟元件,本講討論如下內(nèi)容：,第十二講,PLC,硬件原理,本講討論如下內(nèi)容：,一、,PLC,概述,二、,PLC,的基本組成與工作原理,三、,PLC,的編程,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,五、三菱,FX1N PLC,的軟元件,1.,什么是軟元件,五、三菱,FX1N,系列,PLC,的軟元件,實(shí)際上是,PLC,內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)的一個(gè)單元,2.FX1N PLC,的軟元件,五、三菱,FX1N,系列,PLC,的軟元件,
14、2.FX1N PLC,的軟元件,五、三菱,FX1N,系列,PLC,的軟元件,2.FX1N PLC,的軟元件,五、三菱,FX1N,系列,PLC,的軟元件,第十二講,PLC,硬件原理,一、,PLC,概述,二、,PLC,的基本組成與工作原理,三、,PLC,的編程,四、三菱,FX1N,系列,PLC,的硬件,五、三菱,FX1N PLC,的軟元件,本講討論如下內(nèi)容：,本講結(jié)束，下講再見(jiàn)！,第十二講,PLC,硬件原理,1.,陳立定,.,電氣控制與可編程控制器的原理及應(yīng)用,.,北京,:,機(jī)械工業(yè)出版社,2004.,2.,王阿根,.,電氣可編程控制原理與應(yīng)用,.,北京,:,清華大學(xué)出版社,2007.,3.MITSUBISHI ELECTRIC FX,系列相關(guān)硬件手冊(cè)、編程手冊(cè),.,部分圖片來(lái)自于互聯(lián)網(wǎng),.,本講參考書(shū)：,
第12講 PLC硬件原理
