高级电工-电气控制与PLC-6

Date:2019/8/8Page:1PLC的原理第六章PLC的基本原理及组成第一节PLC的基本原理第二节PLC的组成Date:2019/8/8Page:2PLC的原理一、工作方式——周期循环扫描二、工作过程——自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新几个外阶段。三、扫描周期T=自检时间+读入一点时间×输入点数+程序步数×运算速度+输出一点时间×输出点数。第一节PLC的基本原理Date:2019/8/8Page:3PLC的原理PLC的工作过程示意图输入处理程序处理输出处理输入端子输入映像寄存器执行用户程序输出端子输出映像寄存器输入信号输出信号内部存储器刷新输入端子输入映像寄存器执行用户程序输出端子输出映像寄存器输入信号输出信号内部存储器刷新输入处理程序处理输出处理输入端子输入映像寄存器执行用户程序输出端子输出映像寄存器输入信号输出信号内部存储器刷新输入端子输入映像寄存器执行用户程序输出端子输出映像寄存器输入信号输出信号内部存储器刷新Date:2019/8/8Page:4PLC的原理一、型号及意义FX特殊品种输出形式单元类型I/O总点数系列序号D—DC电源A1—AC电源H—大电流输出扩展模块V—立式端子排的扩展模块C—接插口输入输出方式F—输入滤波器1ms扩展模块L—TTL输入扩展模块S—独立端子（无公共端）扩展模块R—继电器输出T—晶体管输出S—晶闸管输出M—基本单元E—输入输出混合扩展单元及扩展模块EX—输入专用扩展模块EY—输出专用扩展模块16~256点0、2、ON、2C、2N型号的命名方式第二节PLC的组成Date:2019/8/8Page:5PLC的原理一、型号及意义I/O点数：16～256点单元类型M——表示基本单元E——表示扩展单元及扩展模块EX——扩展输入单元EY——扩展输出单元Date:2019/8/8Page:6PLC的原理一、型号及意义型号变化DS——24VDC，世界型ES——世界型（晶体管型为漏输出）ESS——世界型（晶体管型为源输出）输出形式R——继电器输出T——晶体管输出S——晶闸管输出Date:2019/8/8Page:7PLC的原理二、PLC硬件系统组成外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器～110V/220V市电PLC基本单元PLC系统结构示意图Date:2019/8/8Page:8PLC的原理FX系列PLC的硬件配置图Date:2019/8/8Page:9PLC的原理FX系列PLC的网络通信能力Date:2019/8/8Page:10PLC的原理微处理器（CPU）接收并存储用户程序和数据；诊断电源、PLC工作状态及编程的语法错误；接收输入信号，送入数据寄存器并保存；运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户程序的各种操作；将用户程序的执行结果送至输出端。二、PLC硬件系统组成Date:2019/8/8Page:11PLC的原理系统存储器——系统程序存储器+系统数据存储器存放系统工作程序（监控程序）；存放模块化应用功能子程序；存放命令解释程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放存储系统参数。二、PLC硬件系统组成Date:2019/8/8Page:12PLC的原理用户存储器——RAM/EPROM/EEPROM存放用户工作程序；存放工作数据。二、PLC硬件系统组成Date:2019/8/8Page:13PLC的原理输入单元——带光电隔离电路多种辅助电源类型：AC电源DC24V输入DC电源DC24V输入DC电源DC12V输入接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收传感器输出信号。Date:2019/8/8Page:14PLC的原理输出单元——带光电隔离器及滤波器多种输出方式：晶体管晶闸管继电器驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动非频繁动作的交/直流负载（继电器输出单元）；驱动频繁动作的交/直流负载（晶闸管输出单元）。Date:2019/8/8Page:15PLC的原理通讯及编程接口——采用RS-485或RS-422串行总线连接专用编程器（FX-20P、FX-10P）；连接个人电脑（PC），实现编程及在线监控；连接工控机，实现编程及在线监控；连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯；连接打印机等计算机外设。二、PLC硬件系统组成Date:2019/8/8Page:16PLC的原理I/O扩展接口——采用并行通讯方式扩展I/O模块；扩展位置控制模块（如F2-30GM）；扩展通讯模块（如FX-232AW等）；扩展模拟量控制模块（如FX-2DA、FX-4AD等）。Date:2019/8/8Page:17PLC的原理三、PLC软件系统组成系统监控程序运行管理生成用户元件系统内部自检管理程序解释程序标准程序模块、系统调用用户程序自动化系统控制程序数据表格软件系统Date:2019/8/8Page:18PLC的原理四、数据结构十进制数（DEC:DECimalnumber），常用于：定时器/计数器的设定值；辅助继电器（M）、定时器（T）、计数器（C）、状态（S）等软元件的地址号；应用指令的数值型操作数及指令动作常数（K）。十六进制数（HEX:HEXdecimalnumber）与十进制数一样，用于指定应用指令的数值型操作数及指令动作常数（H）。Date:2019/8/8Page:19PLC的原理四、数据结构二进制数（BIN:BINarynumber）PLC内部数据类型，通过外设进行监视时，各软元件的数值自动变换为十进制数或十六进制数。八进制数（OCT:OCTalnumber）——用于输入继电器和输出继电器的软元件编号。输入继电器用X00~X07、X10~X17、X20~X27等八进制格式进行编号；输出继电器用Y00~Y07、Y10~Y17、Y20~Y27等八进制格式进行编号。Date:2019/8/8Page:20PLC的原理四、数据结构BCD码（BCD:BINaryCodeDecimal）——用二进制形式表示的十进制数，常采用8421BCD码。常用BCD码编码开关将BCD码数据送入PLC；PLC常以BCD码格式将输出数据送数码显示器显示。浮点数据（标绘值）二进制浮点数常用于高精度浮点运算；十进制浮点数用于实施监视。Date:2019/8/8Page:21PLC的原理输入继电器（X）在PLC内部，与输入端子相连的输入继电器是光电隔离的电子继电器，采用八进制编号，用无数个常开和常闭触点。输入继电器不能用程序驱动。五、软元件（逻辑元件）Y0COMX0X0COM1Y0X0X1Y0Y0Y0X0X0常开触点常闭触点输入信号输入端子梯形图电源公共端输入继电器输出继电器公共端输出端子输出负载Y0COMX0X0COM1Y0X0X1Y0Y0Y0X0X0常开触点常闭触点输入信号输入端子梯形图电源公共端输入继电器输出继电器公共端输出端子输出负载Date:2019/8/8Page:22PLC的原理输出继电器（Y）输出继电器采用八进制编号，有内部触点和外部输出触点（继电器触点、双向可控硅、晶体管等输出元件）之分，由程序驱动。在PLC内部，外部输出触点与输出端子相连，向外部负载输出信号，且一个输出继电器只有一个常开型外部输出触点。输出继电器有无数个内部常开和常闭触点，编程时可随意使用。五、软元件（逻辑元件）Date:2019/8/8Page:23PLC的原理辅助继电器（M）由内部软元件的触点驱动,常开和常闭触点使用次数不限，但不能直接驱动外部负载,采用十进制编号。通用辅助继电器M0～M499（500点）掉电保持辅助继电器M500～M1023（524点）特殊辅助继电器M8000～M8255（256点）只能利用其触点的特殊辅助继电器可驱动线圈的特殊辅助继电器通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例，可通过外设设定参数进行调整。五、软元件（逻辑元件）Date:2019/8/8Page:24PLC的原理只能利用其触点的特殊辅助继电器M8000：运行监控用，PLC运行时M8000接通。M8002：仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电器。M8012：产生100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器。可驱动线圈的特殊辅助继电器M8030：锂电池电压指示灯特殊继电器。M8033：PLC停止时输出保持特殊辅助继电器。M8034：禁止全部输出特殊辅助继电器。M8039：定时扫描特殊辅助继电器。Date:2019/8/8Page:25PLC的原理状态（S）状态是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元件，采用十进制编号。与步进指令STL配合使用；状态有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用；状态不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。状态同样有通用状态和掉电保持用状态，其比例分配可由外设设定。五、软元件（逻辑元件）Date:2019/8/8Page:26PLC的原理状态（S）状态有五种类型：初始状态S0～S9共10点回零状态S10～S19共10点通用状态S20～S499共480点保持状态S500～S899共400点报警用状态S900～S999共100点五、软元件（逻辑元件）Date:2019/8/8Page:27PLC的原理定时器（T）定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部1ms、10ms和100ms时钟脉冲进行加计数，当达到用户设定值时，触点动作。定时器可以用用户程序存储器内的常数k或H作为设定值，也可以用数据寄存器D的内容作为设定值。普通定时器（T0～T245）100ms定时器T0～T199共200点，设定范围0.1～3276.7s；10ms定时器T200～T245共46点，设定范围0.01～327.67s。积算定时器（T246～T255）1ms定时器T246～T249共4点，设定范围0.001～32.767s；100ms定时器T250～T255共6点，设定范围为0.1～3276.7s。五、软元件（逻辑元件）Date:2019/8/8Page:28PLC的原理加法计数器设定值K、H或D触点动作TxTx时钟脉冲驱动T10K123X0T10Y1相等比较器普通定时器的工作原理T10Date:2019/8/8Page:29PLC的原理T250设定值K计数器1100ms时钟脉冲X2X1触点动作Tx相等比较器积算定时器的工作原理RSTT250K345X1X2T250Y1T250Date:2019/8/8Page:30PLC的原理计数器（C）计数器可分为通用计数器和高速计数器。16位通用加计数器，C0～C199共200点，设定值：1～32767。设定值K0与K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点动作。32位通用加/减计数器，C200～C234共135点，设定值：-2147483648～+2147483647。高速计数器C235～C255共21点，共享PLC上6个高速计数器输入（X000～X005）。高速计数器按中断原则运行。五、软元件（逻辑元件）Date:2019/8/8Page:31PLC的原理16位加计数器通用型：C0~C99共100点断电保持型：C100~C199共100点16位计数器工作过程示意图RSTC0C0K10Y0012345678910X10X11Y0C0当前值设定值也可以间接设定X10X11C0Date:2019/8/8Page:32PLC的原理32位双向计数器有两种32位加/减计数器，设定值：-2147483648～+2147483647。通用计数器：C200～C219共20点保持计数器：C220～C234共15点计