三菱plc面板介紹教案

1、泰州技師學(xué)院教案首頁授課日期班級(jí)課題：可編程控制器的硬件、軟件結(jié)構(gòu)及工作原理教學(xué)目的要求：1）掌握可編程控制器的硬件組成和各部分的功能2）掌握可編程控制器的常用編程語言3）了解可編程控制器的工作原理和主要性能指標(biāo)授課方法：講授教學(xué)參考及教具（含電教設(shè)備）授課執(zhí)行情況及分析：重點(diǎn)要求學(xué)生掌握可編程控制器的硬件組成和各部分的功能，以及對(duì)可編程控制器的常用編程語言的了解。泰州技師學(xué)院教案用紙一、新課導(dǎo)入復(fù)習(xí)通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件組成引入新課二、新課講授1.硬件主要組成各部分功能1）中央處理單元（CPU）CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU隨機(jī)型不同而不同，常用有三類：通用微處理器（如Z80、80

2、86、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器（如AMD29W等）。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器2）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，另一種是只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。在PLC中，存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。3）輸入輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。PLC通過輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依

3、據(jù)；同時(shí)PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。I/O接口的主要類型有：開關(guān)量（數(shù)字量）輸入、開關(guān)量（數(shù)字量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等開關(guān)量輸入：直流輸入、父流輸入、父/直流輸入開關(guān)量輸出：繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出4）電源PLC配有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不咼，一般允許電源電壓在其額定值15%的范圍內(nèi)波動(dòng)。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。5）編程裝置:編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專用編程器是由PLC廠

4、家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專用編程器有簡易編程器和智能編程器兩類。6）通信接口、智能接口模塊7）其它外部設(shè)備除了以上所述的部件和設(shè)備外，PLC還有許多外部設(shè)備，如EPROM寫入器、外存儲(chǔ)器、人/機(jī)接口裝置等8）PLC分類硬件結(jié)構(gòu)分類：單元式結(jié)構(gòu)、模塊式結(jié)構(gòu)、疊裝式結(jié)構(gòu)應(yīng)用規(guī)模及功能分類：微型、小、中、大、超大型PLC的軟件組成PLC的軟件由系統(tǒng)程序和用戶程序組成。系統(tǒng)程序由PLC制造廠商設(shè)計(jì)編寫的，并存入PLC的系統(tǒng)存儲(chǔ)器中,用戶不能直接讀寫與更改。系統(tǒng)程序一般包括系統(tǒng)診斷程序、輸入處理程序、編譯程序、信息傳送程序、監(jiān)控程序等。

5、PLC用戶程序是用戶利用PLC的編程語言，根據(jù)控制要求編制的程序。PLC編程語言是多種多樣的，但基本上可歸納兩種類型：一是采用字符表達(dá)方式的編程語言，如語句表等；二是采用圖形符號(hào)表達(dá)方式編程語言，如梯形圖等。常見的PLC編程語言：梯形圖、指令表（語句表）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖和高級(jí)語言1）梯形圖語言梯形圖語言梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號(hào)的基礎(chǔ)上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)。舉例如圖2-1圖2-1電器控制線路圖與梯形圖從圖2-1中可看出，兩種圖基本

6、表示思想是一致的，具體表達(dá)方式有一定區(qū)別。PLC的梯形圖使用的是內(nèi)部繼電器，定時(shí)/計(jì)數(shù)器等，都是由軟件來實(shí)現(xiàn)的，使用方便，修改靈活，是原電器控制線路硬接線無法比擬的。2）指令表語言這種編程語言是一種與匯編語言類似的助記符編程表達(dá)方式。在PLC應(yīng)用中，經(jīng)常采用簡易編程器，而這種編程器中沒有CRT屏幕顯示,或沒有較大的液晶屏幕顯示。因此，就用一系列PLC操作命令組成的指令表將梯形圖描述出來，再通過簡易編程器輸入到PLC中。梯形圖對(duì)應(yīng)的（FX系列PLC）指令表程序。3）功能塊圖功能塊圖功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路結(jié)構(gòu)的編程語言，由與門、或門、非門、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器等邏輯符號(hào)組成?？梢钥闯?，

7、語句是指令表步序號(hào)指令數(shù)據(jù)程序的基本單元，每個(gè)語0LDX1句和微機(jī)一樣也由地址1ORY0（步序號(hào)）、操作碼（指令）2ANIX2和操作數(shù)（數(shù)據(jù)）二部分3OUTY0組成。4LDX35OUTY1X34）順序功能圖4）順序功能圖順序功能圖順序功能圖語言（SFC語言）是一種較新的編程方法,又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖語言。它將一個(gè)完整的控制過程分為若干階段，各階段具有不同的動(dòng)作，階段間有一定的轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件滿足就實(shí)現(xiàn)階段轉(zhuǎn)移，上一階段動(dòng)作結(jié)束，下一階段動(dòng)作開始。是用功能表圖的方式來表達(dá)一個(gè)控制過程，對(duì)于順序控制系統(tǒng)特別適用。5）高級(jí)語言高級(jí)語言隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，為了增強(qiáng)PLC的運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理及通信等功能，以上

8、編程語言無法很好地滿足要求。近年來推出的PLC，尤其是大型PLC，都可用高級(jí)語言，如BASIC語言、C語言、圖2-3掃描過程示意圖PASCAL語言等進(jìn)行編程。采用高級(jí)語言后，用戶可以像使用普通微型計(jì)算機(jī)一樣操作PLC,使PLC的各種功能得到更好的發(fā)揮。PLC的工作原理1）掃描工作原理當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成控制任務(wù)的，需要執(zhí)行眾多的操作，但CPU不可能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作，它只能按分時(shí)操作（串行工作）方式，每一次執(zhí)行一個(gè)操作，按順序逐個(gè)執(zhí)行。由于CPU的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來看，PLC外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)（并行）完成的。這種串行工作過程稱為PLC的掃描

9、工作方式。PLC的掃描工作方式與電器控制的工作原理比較。電器控制裝置采用硬邏輯的并行工作方式，如果某個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，那么該繼電器的所有常開和常閉觸點(diǎn)不論處在控制線路的哪個(gè)位置上,都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作；而PLC采用掃描工作方式（串行工作方式），如果某個(gè)軟繼電器的線圈被接通或斷開，其所有的觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該時(shí)才會(huì)動(dòng)作。但由于PLC的掃描速度快，通常PLC與電器控制裝置在I/O的處理結(jié)果上并沒有什么差別。2）PLC掃描工作過程如圖2-3所示，整個(gè)掃描工作過程包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新五個(gè)階段。整個(gè)過程掃描執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描周期與CPU運(yùn)

10、行速度、PLC硬件配置及用戶程序長短有關(guān)，典型值為1100ms。在內(nèi)部處理階段，進(jìn)行PLC自檢，檢查內(nèi)部硬件是否正常，對(duì)監(jiān)視定時(shí)器（WDT）復(fù)位以及完成其它一些內(nèi)部處理工作。在通信服務(wù)階段,PLC與其它智能裝置實(shí)現(xiàn)通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等。PLC有兩種基本工作狀態(tài):STOP和RUN3）PLC執(zhí)行程序的過程及特點(diǎn)PLC執(zhí)行程序的過程分為三個(gè)階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段，如圖2-4所示輸入子1p.寫$f11+*.1出/TOXIXA諜二+二o1*FIYTY一習(xí):去-圖2-4PLC執(zhí)行程序過程示意圖輸入采樣階段在輸入采樣階段,PLC以掃描工作方式按順序?qū)λ?/p>

11、有輸入端的輸入狀態(tài)進(jìn)行采樣，并存入輸入映象寄存器中，此時(shí)輸入映象寄存器被刷新。程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，PLC對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描執(zhí)行。若程序用梯形圖來表示，則總是按先上后下，先左后右的順序進(jìn)行。當(dāng)遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序是否跳轉(zhuǎn)。當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映像寄存器和元件映象寄存器中讀出，根據(jù)用戶程序進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果再存入元件映象寄存器中。對(duì)于元件映象寄存器來說，其內(nèi)容會(huì)隨程序執(zhí)行的過程而變化。輸出刷新階段當(dāng)所有程序執(zhí)行完畢后，進(jìn)入輸出處理階段。在這一階段里，PLC將輸出映象寄存器中與輸出有關(guān)的狀態(tài)（輸出繼電器狀態(tài)）轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，并通過一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。PLC執(zhí)行程序的過程及特點(diǎn)輸入/輸出滯后時(shí)間（系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間）:指從外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻起至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻止之間間隔輸入/輸出滯后時(shí)間由輸入電路濾波時(shí)間，輸出模塊的滯后時(shí)間和因掃描方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間.PLC的主要性能指標(biāo)1）存儲(chǔ)容量2）I/O點(diǎn)數(shù)輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)是P