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1可编程序控制器讲稿冯青华新疆工程学院2第一讲《绪论》及可编程控制器的结构和工作原理教学目的：通过本讲的学习，使学生了解PLC系统的组成，各组成部分的作用和工作形式及PLC工作原理,并了解PLC在自动控制中的应用及发展方向及PLC基本功能及应用。思想教育:一、强调课堂纪律（包括考勤、课堂秩序、课堂记录等）；二、强调实训制度（包括统一服装、写实训心得等）；三、明确可编程控制器的结构及工作原理在本课程中的重要意义；四、实训当中反复强调用电安全及操作安全等。教学方法:一、通过与实物相结合的方法，使学生对PLC有一个初步的认识；二、安排一定的时间，通过演示让学生进行适当的操作，以便对所学的理论知识有较深的认识。重点：PLC的组成及各组成部分的作用和意义。难点：PLC的工作原理及编程语言。教具：三菱FX2N系列可编程控制器及配套装置。教学过程：一、组织教学（起立、点明等），并进行自我介绍（仅在第一次课上）；二、分组及课前教育（强调品德、素质的重要性及学习目的）；讲授新课：《绪论》PLC发展概况及特点一、可编程控制器（PLC）的发展概况：1、统继电控制盘的缺点：（1）系统运行的可靠性差；（2）效率低；（3）功能局限性大；（4）体积大、耗能多。二、可编程序控制器的功能及特点：1、PLC具有以下功能：（1）条件控制：具有逻辑运算功能；（2）定时控制：运行时定时数值可修改或读出；3（3）计数控制：编成可设定计数值可修改或读出；（4）步进控制：较复杂电路可进行步进顺序控制；（5）数据处理：四则运算，字操作，数字转换，译码及数据管理；（6）通讯联网：多台PLC之间可进行同位链接一台计算机与多台PLC可构成集中管理，分散控制网络；（7）对控制系统的监控——可以进行监控运行并可改变设定值。2、可编程序控制器的优点：（1）可靠性高；（2）编程方便；（3）对环境要求低；（4）与其它装置配置连接方便。3、PLC的输入量：（1）开关量：有触点开关，无触点开关；（2）模拟量：只需要模拟信号电平在一定范围内（10mA或20mA）自由设置转换特性。4、PLC的输出驱动外围电路：(1)继电器形式；(2)晶闸管形式；(3)晶体管形式。三、学习本课程的目的：通过本课程的学习，应了解可编程序控制器的基本构成和工作特点，熟悉基本指令及其编程方法，了解以可编程序控制器为核心的控制系统的组成和编程技巧，结合实验操作，对PLC系统的组成及运行等有较全面的了解，巩固和加深对课堂所学知识的理解，提高实际操作和分析问题、解决问题的能力，以适应科学技术的发展对技术工人的要求。第一章可编程控制器的结构及工作原理1--1可编程控制器的结构可编程序控制器由五大部分组成：（1）CPU（中央处理器）（2）存储器（3）输入接口（4）输出接口（5）电源（一）中央处理器中央处理器—简称为（CPU）,CPU是核心,在整机中起到类似于人的神中枢的作用4（二）存储器1．系统程序存储器：用来存放制造商为用户提供的监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其他各种管理程序.（1）系统程序直接影响着PLC的整机性能.系统程序需要永久保存在PLC中,（2）制造商都将系统程序固化在只读存储器ROM中,作为机器的一部分提供给用户,用户无法改变系统程序的内容.2.用户存储器：用户存储器是专门提供给用户存放程序和数据的存储器和数据存储器两个部分.用户存储器有RAM、EPROM、EZPROM三种类型（三）输入接口电路输入输出信号有三类：开关量、模拟量、数字量（四）输出接口电路1．可编程控制器的输出有三种形式继电器输出型：是利用继电器线圈与输出触点,将PLC内部电路与外部负载电路进行电气隔离晶闸管输出型：是采用光控晶闸管,将PLC的内部电路与外部负载电路进行电气隔离;晶体管输出型：是采用光电耦合器将PLC内部电路与输出晶体管进行隔离的2.输出接口电路的主要技术参数(l)响应时间：响应时间是表示PLC输出器件从ON状态转变为OFF状态,或从OFF状态转变为ON状态所需要的时间继电器输出响应时间——输出继电器的线圈通电或断电到输出触点ON或OFF的响应时间均为10ms;光控晶闸管输出响应时间——获得驱动信号或失去驱动信号到晶闸管完全导5通或完全截止的时间在lins以下;晶体管输出响应时间——光耦获得驱动信号或失去驱动信号到输出晶体管完全导通或完全截止的时间在0.2ms以下(24V、200d时).(2)输出电流（a）继电器型具有较大的输出电流的电路驱动纯电阻负载的能力（b）晶闸管型和晶体管型输出电流都较小3.输出公共端PLC的输出端子有两种接法（1）输出端无公共端,每一路输出都是各自独立的;（2）若干路输出构成一组,共用一个公共端,各组的公共端用编号区分如COM1COM2COM3各组公共端间相互隔离.可使用不同的电压类型和电压等级.如假设输出端每四个分为一端,YO一Y3共用COM1,Y4～Y7共用COM2Y10～Y13使用的电压可以为AC220V,Y14～Y17使用的电压可以为DC24V.（五）电源有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。PLC对电源的基本要求是:（1)能有效控制、消除电网电源带来的各种噪声.(2)不会因电源发生故障而导致其他部分产生故障.(3)能在较宽的电压波动范围内保持输出电压稳定.-(4)电源本身的功耗应尽可能低,以降低整机的温升.(5)内部电源及PLC向外提供的电源与外部电源间应完全隔离.(6)有较强的自动保护功能.目前PLC都采用开关电源,性能稳定.可靠.对数据存储器常采用狸电池作断电保护后备电源,钾电池的工作寿命大约为5年存器状态。1-2可编程控制系统的组成一、可编程控制系统的组成可编程控制器为核心单元的控制系统称为可编程控制系统.可编程控制系统一般由控制器、编程器、信号输人部件、输出执行部件等组成二、可编程控制系统中各部分的作用1、控制器是控制系统的核心：逻辑运算算术运算、顺序控制，定6时、计数等控制功2、编程器编程器是开发、维护可编程自动控制系统不可缺少的外部设备.不同系列的可编程控制器其编程器一般是不能通用的.编程器在系统中的作用是:对可编程控制器进行编程、发出命令和监视功能编程器的工作方式有下列三种:(1)编程方式编程器在这种方式下可以把用户程序送人PLC主机的内存,也可对原有的程序进行显示、修改、插人、删除等编辑操作.(2)命令方式此方式可对PLC发出各种命令,如向PLC发出运行暂停、出错复位等命令.(2)监视方式此方式可对PLC进行检索,观察各个输人、输出点的通、断状态和内部线圈、计数器、定时器、寄存器的工作状况及当前值,也可跟踪程序的运行过程,对故障进行监测等手持编程器的特点、便携式图形编程器和微型计算机价格低、体积小、使用最普及,特别适用于一般自动控制系统的编程和现场调试便携式图形编程器和微型计算特点；微型计算机显示多行梯形图,但由于性价比不高,使它的应用和发展受到了很大的限用微型计算机并且可对梯形图和指令进行相互转换,编好程序可直接存人计算机的硬盘或软3.信号输人部件信号输人部件是指安装在现场的按钮.行程开关、接近开关,以及各种传感器等.信号，输人部件的作用是接收系统的运行条件,并将这些条件传送给PLC.4.输出执行部件：输出执行部件是指接触器,电磁阀，指示灯1-3可编程序控制器工作原理及编程语言一、工作原理1.扫描工作方式:PLC有两种基本的工作模式——运行(RUN)模式停止(STOP)模式2．PLC工作的五个阶段7（1）内部处理——自珍（2）通讯服务——与编程器联系（3）输入处理——输入采样（4）程序执行——用户执行程序（5）输出处理——输出刷新3、工作周期需要三个阶段1、输入处理——输入采样2.程序执行——用户执行程序3、输出处理——输出刷新4、PLC的工作方式：“循环扫描”、“串行运行”5、接触器控制电路的工作方式：“并行运行”6、FX2N系列特点二、PLC编程语言标准有5种编程语言1、顺序功能图:（1）定义：这是一种位于其他编程语言之上的图形语言,用来编制顺序控制程序；（2）意义：顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法,在顺序功能图中可以用别的语言嵌套、步、转换和动作；（3）元件顺序功能图中的三种主要元件；（4）顺序功能图用来描述开关量控制系统的功能,根据它可以很容易地画变出顺序控制梯形图程序.2．梯形图：（1）定义：使用得最多的PLC图形编程语言.梯形图与继电器控制系统的电路图很相似,直观易懂,,特别适用于开关量逻辑控制图例：（2）组成：梯形图由触点、线圈和应用指令等组成8（3）触点：代表逻辑输入条件,如外部的开关、按钮条件（4）线圈：通常代表逻辑输出结果,用来控制外部的指示灯、交流接触器和内部的输出标志梯形图：3、指令表（1）定义：PLC的指令是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，指令组成的程序叫做指令表，（2）意义：指令表程序较难阅读,其中的逻辑关系很难一眼看出,所以在设计时一般使用梯形图语言（3）说明：如果使用手持式编程器,必将梯形图转换成指令表后再写入PLC.梯形图与助记符的对应关系：其顺序为：先输入，后输出；先上，后下；先左，后右。例：l—12a是一个具有自锁功能的继电控制电路,图l—12b是与其对应的梯形图.(4)梯形图与电气原理图的关系：A:如果仅考虑逻辑控制，梯形图与电气原理图也可建立起一定的对应关系。B:原有的继电控制逻辑，经转换即可变成梯形图，可变成语表程序。4、功能块图：（1）定义：这是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言,有数字电路基础的人很容易掌握（2）意义：该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系5、结构文本（1）定义：是一种专用的高级语言（2）意义：结构文本与梯形图相比,它能实现复杂的数学运算,编写的程序非常简洁和紧凑注：.除了提供几种编程语言供用户选择外,标准还允许编程者在同一程序中使用多种编程语言,这使编程者能选择不同的语言来适应特殊的工作.三、FX系列型号名称的含义9（1）FX子系列名称,如Is,1N,2N等.（2）输人输出的总点数.输人=输出（3）单元类型:M为基本单元,E为输入输出混合扩展(4)单元与扩展模块EX为输人输出专用扩展单元,EY为输出专用扩展单元(5)输出形式R为继电器输出,T为晶体管输出S为双向晶闸管输出.(6)电源和输入、输出类型D和DS为DC24V电源;D为DC24V电源,晶体管输出;UAI为AC电源,AC220或AC380V例如：FX2N—60MT—D属于FX系列是有60个I/O点的基本单元,晶体管输出型,24V直流电源.课后总结及作业一、本讲要点总结。二、书面作业：（1）PLC有哪些特点？（2）可编程控制系统一般由哪几个组成部分，各部分有哪些作用？（3）PLC有哪几种输出形式三、实训操作小结。10第二讲第二章FX系列可编程控制器控制系统的配置教学目的：通过本讲的学习，使学生了解PLC的配置及Y，X，M，T，C的含义及应用，掌握并牢记三菱FX系列PLC的常用软元件及其使用方法。思想教育:一、强调课堂纪律（包括考勤、课堂秩序、课堂记录等）；二、强调实训制度（包括统一服装、写实训心得等）；三、明确三菱FX系列PLC的配置，及Y，X，M，T，C的含义及应用；四、实训当中反复强调用电安全及操作安全等。教学方法:一、通过与实物相结合的方法，使学生对PLC有进一步的认识；二、安排一定的时间，通过演示让学生进行适当的操作，以便对所学的理论知识有较深的认识。重点：三菱FX系列PLC的常用软元件的分配。难点：常用编程语言及三菱FX系列PLC的常用软元件的应用。教具：三菱FX2N系列可编程控制器及配套装置。教学过程：一、组织教学（起立、点明等）；二、分组及课前教育（强调品德、素质的重要性及学习目的）；三、复习旧知识：回顾上一讲介绍过的可编程控制器的结构、系统组成、工