三菱PLC课件1

第一篇PLC的基本组成和工作原理（三菱机型）项目一PLC的产生与发展项目二PLC的硬件组成项目三PLC的软元件【教学要求】（1）了解PLC的产生、特点、应用场合、分类方法及技术指标。（2）掌握PLC的定义。（3）熟悉PLC的基本结构，理解并掌握其工作原理。（4）掌握FX2N系列PLC内部软元件资源第一篇PLC的基本组成和工作原理【重点与难点】（1）PLC工作原理（2）PLC内部软元件。PLC的产生与发展1946年，世界上第一台电子数字计算机在美国宾夕法尼亚大学诞生。20世纪60年代，计算机技术开始应用于工业控制，但由于计算机本身很复杂、编程难度高、价格高并且难以适应恶劣的工业环境，所以未能广泛应用。工业控制仍然采用继电器-接触器控制系统。PLC的产生背景：1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。1968年，GM公司提出十项设计标准：编程简单，可在现场修改和调试程序；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可直接使用115V交流输入电压；输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便;能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。PLC的产生1969年，美国数字设备公司（DEC）研制第一台可编程控制器，型号为PDP-14并成功应用于GM公司自动装配线上。★1969年美国DEC数字设备公司研制出世界上第一台PLC；1971年日本生产出微处理式PLC；1973年欧洲开始生产；1974年我国开始研究；80年代PLC技术开始成熟、进入应用阶段。★PLC的七大生产厂家：（占有世界80%的市场）美国：AB公司GE公司日本：三菱公司OMRON（欧姆龙）德国：SENMENS法国：TE公司、施耐德公司我国生产：引进与合资、组装（与美、日、德合作）。PLC的定义早期的PLC只能进行逻辑控制，所以被称为可编程逻辑控制器，即ProgrammableLogicController－PLC随着计算机的发展，又增加了许多功能，如数据处理功能、通信功能等，因此又改称可编程控制器，简称PC，即ProgrammableController－PC但易与个人电脑（PersonalComputer）相混淆，故人们仍习惯用PLC。国际电工委员会（IEC）对PLC定义可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。它与有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。PLC的定义PLC、CAD/CAM和机器人并称为现代工业生产自动化三大支柱IEC:InternationalElectroTechnicalComissionCAD/CAM:ComputerAidedDesign/ManufacturingPLC的主要特点①可靠性高、抗干扰能力强；PLC使用软件编程输入输出采用光电隔离技术②编程简单易学；采用梯形图编程③使用维护方便；硬件配置方便安装方便使用方便维护方便④体积小、质量轻、功耗低⑤设计施工周期短PLC应用1、逻辑开关和顺序控制可编程序控制器具有逻辑运算功能，它设置有“与”、“或“、“非”等逻辑运算指令，能够描述继电器触点的串联、并联、串并联、并串联等各种连接。因此它可以代替继电器进行组合逻辑和顺序逻辑控制。2、机械位移控制指PLC使用专门的位移控制模块控制驱动步进电机和伺服电机，实现对机械部件的运动控制。大多数可编程序控制器都具有数据处理功能，能进行数据并行传送、比较运算；BCD码的加、减、乘、除等运算；还能进行字的按位“与”、“或”、“异或”、求反、逻辑移位、算术移位、数据检索、比较、数制转换等操作。3.数据处理功能大多数可编程序控制器还具有模/数（A/D）和数/模（D/A）转换功能，能完成对模拟量的检测与控制。4.模拟量控制可编程序控制器具有联网和通信功能，可以进行远程I/O控制，多台可编程序控制器之间还可以进行同位链接，还可以与计算机进行上位链接。由一台计算机和多台可编程序控制器可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以完成较大规模的复杂控制。5.通信与联网应用领域PLC在生产中的一些具体应用PLC在生产中的一些具体应用PLC在生产中的一些具体应用PLC在生产中的一些具体应用PLC在生产中的一些具体应用PLC在生产中的一些具体应用PLC在生产中的一些具体应用PLC的分类整体式PLC：将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。1、按结构形式模块式PLC：将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块以及各种功能模块。PLC的分类①微型机I/O点数小于32；②微小型机I/O点数在32-128；③小型机I/O点数在128-256；④中型机I/O点数在256-2048；⑤大型机I/O点数在2048以上；⑥超大型机I/O点数在4000以上。2、按I/O点数分类PLC的分类PLC技术指标1、输入/输出点数（I/O）指PLC输入输出端子的总数。选用PLC时要根据控制对象的I/O点数来确定机型。2、存储容量指PLC中用户程序存储器的容量，一般以PLC所能存放用户程序的多少来衡量。在PLC中程序指令是按步存放的，一步占一个字的地址单元，即两个字节。程序存储器的容量与最大I/O点数大体成正比。3、扫描速度一般指执行1步指令所需时间，单位为ms/步。有时也以执行1000步指令所需时间计，单位为ms/千步。4、编程语言与指令系统不同品牌的PLC，其指令的形式、多少和功能的强弱是不同的。PLC技术指标PLC技术指标6、内部寄存器配置与容量5、功能模块主控模块实现基本控制功能，功能模块实现一些特殊的专门功能。常用的功能模块有A/D和D/A转换模块、高速计数模块、位置控制模块、速度控制模块、温度控制模块、远程通信模块等。PLC内部有许多寄存器，用于存放输入/输出变量状态、逻辑运算的中间结果、定时器/计数器的中间结果等。其数量的多少、容量的大小，直接关系到用户编程时的方便与灵活。PLC与继电器-接触器控制系统的比较继电器-接触器的控制采用硬件接线实现，接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，系统一旦确定，想要改变或增加功能，十分困难。可靠性和灵活性差。PLC采用软件存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，通过改变程序来改变控制逻辑的方式称为软接线。1、控制逻辑继电器-接触器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。2、控制速度PLC与继电器-接触器控制系统的比较3、工作方式电源接通时，继电器-接触器控制线路中的各个继电器、接触器同时处于受控状态，该闭合的全部闭合，该断开的全部断开，属于并行工作方式。PLC控制逻辑中，各内部器件处于周期性循环扫描过程中，各种逻辑输出结果按照在程序中的前后顺序依次得出，属于串行工作方式。PLC与继电器-接触器控制系统的比较4、定时控制继电器-接触器控制系统利用时间继电器进行时间控制，定时精度低，定时范围窄，且易受环境变化的影响，调整时间困难。PLC使用集成电路做定时器，定时精度高，定时范围最小可为1ms，最长几乎没限制，且定时时间不受环境变化的影响。PLC与继电器-接触器控制系统的比较5、可靠性和可维护性PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路完成，体积小、寿命长、可靠性高。PLC配有自检和监督功能，能检查出自身故障。还可通过软件动态监视程序执行情况，为现场调试和维护带来方便。PLC与继电器-接触器控制系统的比较PLC与微型计算机的比较相同点PLC和计算机都是主要有CPU、存储器、输入和输出部分组成。不同点（1）PLC主要用于工业控制，计算机在控制领域主要用于上位机，另外计算机更多用于科学计算、数据处理和计算机通信等。（2）计算机执行指令时，每执行完一条指令，立即产生结果，这一结果立即影响到所涉及的部件。PLC以循环扫描的方式工作，执行用户程序只是其中一步，指令的执行结果并不立即传送到输出点，只是改变内部的映像寄存器，当所有指令执行完成后，同时对各物理输出点刷新。（3）计算机有丰富的编程语言，语法关系复杂；PLC采用梯形图作为程序表达方式，形象直观，易于学习。（4）工作环境PLC与微型计算机的比较PLC的发展趋势1、向小型化、专用化、低成本方向发展微电子技术的快速发展，使新型器件性能不断提高，但体积越来越小，同时价格大幅下降。一些专用的微型PLC仅有一个香皂大小。2、向大容量、高速度、信息化方向发展现在大中型PLC都采用多微处理器系统，并集成了通信联网功能，可同时进行多任务操作，运算速度、数据交换速度及外设响应速度都有大幅度提高。3、智能化模块的发展智能模块本身带有CPU，使得占用主CPU的时间很少，减少了对PLC扫描速度的影响，提高了整个PLC控制系统的性能。典型的智能化模块有高速计数模块、定位控制模块、温度控制模块、闭环控制模块、以太网通信模块和各种现场总线协议通信模块等。4、人机界面的发展（1）编程工具过去的PLC仅提供手持式编程器，编程人员通过它与PLC打交道。现在都是基于Windows的编程软件。西门子STEP7-MicroWIN，三菱GXDeveloper、GXWorks（2）基于PC的组态软件通过组态软件，可以完成复杂的、大量的画面显示、数据处理、报警处理、设备管理等任务。知名的组态软件有WinCC、iFIX、Intouch，国内的有亚控的KingView，北京昆仑的MCGS。组态软件，又称组态监控系统软件。译自英文SCADA,即SupervisoryControlandDataAcquisition（数据采集与监视控制）。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们是处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件在国内是一个约定俗成的概念，可以理解为“组态式监控软件”。“组态（Configure）”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，不需要编写计算机程序。“监控（SupervisoryControl）”，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。5、开放性与标准化PLC没有一个统一的规范和标准，不同品牌的PLC在使用上都存在差别。非标准化使程序的重复使用和可移植都成为不可能的事情。现在的PLC采用了各种工业标准，如IEC61131、IEEE802.3以太网、TCP/IP、UDP/IP及WindowsNT等。IEC61131是PLC的国际标准，愈来愈多的PLC制造商都在尽量往该标准上靠拢。6、通信联网功能的增强PLC通信功能的增强使它更容易与PC和其它智能控制设备进行互联，使系统形成一个统一的整体，实现分散控制和集中管理。在提供网络接口方面，PLC向两个方向发展：一是提供直接挂到现场总线网络中的接口；二是提供Internet接口。PLC的硬件组成PLC的基本结构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CPU是PLC的核心部件，C