《電氣可編程控制原理與應(yīng)用》

1、第3章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.1 PLC的組成3.1.1 概述3.1.2 初步認(rèn)識(shí)可編程控制器（PLC）3.2 PLC的基本工作原理3.2.1 PLC的等效電路3.2.2 PLC的工作過程3.2.3 PLC的接線圖和梯形圖的繪制方法3.2.4 串行工作方式對(duì)梯形圖控制結(jié)果的影響3.3 PLC的輸入輸出接口電路3.3.1 開關(guān)量輸入接口模塊3.3.2 開關(guān)量輸出接口模塊3.4 FX2N型PLC的配制3.4.1 FX2N型PLC的主要種類及型號(hào)3.4.2 FX2N型PLC的產(chǎn)品規(guī)格3.5 PLC中的軟元件3.5.1 輸入、輸出繼電器（X、Y）3.5.2 輔助繼電器（M）3.5.3 狀態(tài)繼電

2、器（S）3.5.4 定時(shí)器（T）3.5.5 計(jì)數(shù)器（C）3.5.6 數(shù)據(jù)寄存器（D）3.5.7 指針（P）、（I）習(xí)題 8/27/20221第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.1 PLC的組成3.1.1 概述可編程序控制器(Programmable Controller)，簡(jiǎn)稱PC，為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的PC相區(qū)別，又稱可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller) ，簡(jiǎn)稱PLC。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，歐洲的代表是西門子公司，日本的代表是三菱和歐姆龍公司，美國(guó)的代表是AB與GE公司。本書主要介紹三菱公司生產(chǎn)的FX2N型PLC的基本組成

3、，原理與應(yīng)用。在了解PLC工作原理與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹小型PLC的應(yīng)用技術(shù)。包括小型PLC的硬件與系統(tǒng)構(gòu)成、基本性能、指令與編程方法、控制系統(tǒng)的硬件與軟件的設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)的安裝與調(diào)試等 。PLC實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 。在初次學(xué)習(xí)PLC的控制原理時(shí)，可以先不必從計(jì)算機(jī)的角度上去理解它，而把它當(dāng)作一個(gè)由各種控制功能的繼電器、開關(guān)等控制元件組成的控制裝置來看待。 8/27/20222第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.2 初步認(rèn)識(shí)可編程控制器(PLC)輸入端子輸入信號(hào)燈輸出端子輸出信號(hào)燈編程電纜運(yùn)行開關(guān)電源指示燈運(yùn)行指示燈電池指示燈出錯(cuò)指示燈擴(kuò)展端口鋰電池FX2N型PLC外觀圖3-

4、1 FX2N型PLC的外形8/27/20223第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理各種類型的PLC8/27/20224第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理中、大型PLC的結(jié)構(gòu)外型中、大型PLC的結(jié)構(gòu)外型，它通常采用積木式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需要將各種標(biāo)準(zhǔn)模塊進(jìn)行搭接，常用的模塊有電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊以及各種特殊模塊。 圖3- 2中、大型PLC的結(jié)構(gòu)外型8/27/20225第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.2 PLC的基本工作原理 3.2.1 PLC的等效電路在PLC中有大量的、各種各樣的繼電器，如輸入繼電器(X)、輸出繼電器(Y)、輔助繼電器(M)、定時(shí)器(T)、計(jì)數(shù)器(C)等。

5、不過這些繼電器不是真正的繼電器，而是用計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器來模擬的，我們把它叫作軟繼電器。存儲(chǔ)器中的某一位就可以表示一個(gè)繼電器，這種繼電器也叫位繼電器。儲(chǔ)器中的一位有兩種狀態(tài)：“0”和“1”。我們用0表示繼電器失電，用1表示繼電器得電。把“0”或 “1”寫入存儲(chǔ)器中的某一位就表示對(duì)應(yīng)的繼電器線圈失電或得電。讀出該存儲(chǔ)器某位的值為0時(shí)，表示對(duì)應(yīng)繼電器的常開接點(diǎn)斷開；為1時(shí)，表示對(duì)應(yīng)繼電器的常開接點(diǎn)閉合。而常閉接點(diǎn)的值是對(duì)存儲(chǔ)器位的取反。讀存儲(chǔ)器的次數(shù)是不受限制的，所以一個(gè)位繼電器的接點(diǎn)從理論上講是無窮多的。8/27/20226第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理為了區(qū)別常規(guī)控制電路和PLC控制電路(通

6、常叫梯形圖)，PLC一般用專用圖形符號(hào)來表示，如表3-1所示，其中可編程序控制器的繼電器線圈可有多種畫法?？删幊绦蚩刂破鲌D形符號(hào)表3- 1常規(guī)電器和可編程序控制器的圖形符號(hào)對(duì)照 8/27/20227第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理輸入部分元件熱繼電器FR、停止按鈕SB1、起動(dòng)按鈕SB2；中間邏輯部分元件中間繼電器KA、時(shí)間繼電器KT；輸出執(zhí)行部分元件接觸器KM1、KM2。電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制圖3- 3 圖2-16自耦變壓器降壓起動(dòng)控制電路8/27/20228第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理用PLC控制電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制用PLC控制電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制等效電路圖圖3- 4 PLC等效控制電路8/

7、27/20229第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.2.2 LC的工作過程圖3- 5 PLC等效電路工作過程示意圖8/27/202210第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理梯形圖的過程可分為以下三個(gè)階段：輸入采樣階段 程序處理階段輸出刷新結(jié)果輸出階段PLC完成上述3個(gè)階段稱為一個(gè)掃描周期。PLC反復(fù)不斷地執(zhí)行上述過程。掃描周期的長(zhǎng)短和PLC的運(yùn)算速度和工作方式有關(guān)，但主要和梯形圖的長(zhǎng)度及指令的種類有關(guān)，一個(gè)掃描周期的時(shí)間大約在幾毫秒到幾百毫秒之間。 PLC執(zhí)行梯形圖 (讀程序) 是一步一步進(jìn)行的，所以它的邏輯結(jié)果也是由前到后逐步產(chǎn)生的，為串行工作方式。常規(guī)電器的控制電路中所有的控制電器都是同時(shí)

8、工作的，在通電和得電順序上不存在先后的問題，為并行工作方式。3.2.2 LC的工作過程8/27/202211第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.2.3 PLC的接線圖和梯形圖的繪制方法梯形圖采用水平布置畫法，梯形圖最左邊的豎線叫作左母線，右邊的豎線叫作右母線，右母線可以省略不畫，左右母線相當(dāng)于電源線。畫梯形圖時(shí)應(yīng)注意 ：1 梯形圖中的連接線(相當(dāng)于導(dǎo)線)不能相互交叉，并且只能 水平或垂直繪制，2 梯形圖中的接點(diǎn)一般只能水平繪制，不能垂直繪制，3 各種繼電器線圈只能與右母線連接，不能與左母線連接，4 接點(diǎn)不能與右母線連接，5 接點(diǎn)中的“電流”只的從左向右單方向流動(dòng)，不能出現(xiàn)反向流動(dòng)的現(xiàn)象。8/

9、27/202212第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理圖3- 6 PLC的接線圖和梯形圖8/27/202213第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.2.4 串行工作方式對(duì)梯形圖控制結(jié)果的影響梯形圖中繼電器線圈的接點(diǎn)在線圈之前和在線圈之后，對(duì)它的控制結(jié)果可能是有影響的。圖3- 7 接點(diǎn)前后順序?qū)μ菪螆D控制的影響8/27/202214第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理點(diǎn)動(dòng)控制的電路圖和梯形圖圖3- 8 點(diǎn)動(dòng)控制的電路圖和梯形圖圖3- 9 接點(diǎn)順序的調(diào)整 8/27/202215第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.3 PLC的輸入輸出接口電路 PLC的輸入輸出接口電路是與外部控制電路聯(lián)絡(luò)的主要通道。輸

10、入輸出接口模塊在設(shè)計(jì)時(shí)采取了光電隔離、濾波等抗干擾措施，以提高PLC工作的可靠性，對(duì)各種型號(hào)的輸入輸出接口模塊，我們可以把它們以不同形式進(jìn)行歸類。按照信號(hào)的種類歸類有直流信號(hào)輸入、輸出，交流信號(hào)的輸入、輸出；按照信號(hào)的輸入、輸出形式分有數(shù)字量輸入、輸出，開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入輸出。下面通過開關(guān)量輸入、輸出模塊來說明外部設(shè)備與CPU的連接方式。8/27/202216第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.3.1 開關(guān)量輸入接口模塊輸入形式有兩種：源型(公共端COM接極)和漏型(公共端COM接極)。我國(guó)一般采用漏型輸入形式。開關(guān)量輸入設(shè)備也有兩種型式：一種是無源開關(guān)，如各種按鈕、繼電器接點(diǎn)、控

11、制開關(guān)等；一種是有源開關(guān)，如各種接近開關(guān)、傳感器、編碼器、光電開關(guān)等。圖3- 10 PLC的開關(guān)量輸入接口電路 8/27/202217第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理PLC漏型輸入的外部接線圖3- 11 PLC漏型輸入的外部接線8/27/202218第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.3.2 開關(guān)量輸出接口模塊開關(guān)量輸出模塊通常有三種形式：繼電器輸出可驅(qū)動(dòng)直流30V或交流250V負(fù)載，驅(qū)動(dòng)負(fù)載大，但響應(yīng)時(shí)間慢。常用于各種電動(dòng)機(jī)、電磁閥、信號(hào)燈等負(fù)載的控制。晶體管輸出屬直流輸出，能驅(qū)動(dòng)530V直流負(fù)載，驅(qū)動(dòng)負(fù)載較小，但響應(yīng)時(shí)間快。多用于電子線路的控制。雙向晶閘管輸出為交流輸出。能驅(qū)動(dòng)8524

12、0V交流負(fù)載。驅(qū)動(dòng)負(fù)載較大，響應(yīng)時(shí)間較慢。繼電器輸出晶體管輸出雙向晶閘管輸出8/27/202219第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.3.2 開關(guān)量輸出接口模塊圖3- 12 PLC的開關(guān)量繼電器輸出接口電路8/27/202220第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.4 FX2N型PLC的配制 3.4.1 FX2N型PLC的主要種類及型號(hào)1、FX2N型PLC的主要種類FX2N型PLC按品種可分為：1 基本單元由內(nèi)部電源、內(nèi)部輸入輸出、內(nèi)部CPU和內(nèi)部存儲(chǔ)器組成，只有基本單元可以單獨(dú)使用，當(dāng)輸入輸出點(diǎn)數(shù)不足時(shí)可以進(jìn)行擴(kuò)展。2 擴(kuò)展單元由內(nèi)部電源、內(nèi)部輸入輸出組成，需要和基本單元一起使用。3 擴(kuò)展

13、模塊由內(nèi)部輸入輸出組成，自身不帶電源，由基本單元、擴(kuò)展單元供電，需要和基本單元一起使用。4 特殊擴(kuò)展設(shè)備可分為三類： 特殊功能板用于通信、連接和模擬量設(shè)定等， 特殊模塊主要有模擬量輸入輸出、高速計(jì)數(shù)、脈沖輸出、接口等模塊， 特殊單元用于定位脈沖輸出。8/27/202221第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2、FX2N型PLC的型號(hào)FX2N型PLC的型號(hào)可表示如下：FX2N128 M R001 PLC系列名稱， 輸入和輸出點(diǎn)數(shù)總和，128為64點(diǎn)輸入和64點(diǎn)輸出， 單元種類：M基本單元，E輸入輸出混合擴(kuò)展模塊及擴(kuò)展單元，EX輸入專用擴(kuò)展模塊，EY輸出專用擴(kuò)展模塊， 輸出型式：R繼電器輸出，S晶閘

14、管輸出，T晶體管輸出， 其它區(qū)分：001專為中國(guó)推出的產(chǎn)品。8/27/202222第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.4.2 FX2N型PLC的產(chǎn)品規(guī)格表3- 4基本單元一覽表8/27/202223第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.4.2 FX2N型PLC的產(chǎn)品規(guī)格表3- 5擴(kuò)展單元一覽表8/27/202224第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.4.2 FX2N型PLC的產(chǎn)品規(guī)格表3- 6擴(kuò)展模塊一覽表注：( )中的數(shù)字為擴(kuò)展設(shè)備占用點(diǎn)數(shù)， 控制電源(DC5V)由由基本單元或擴(kuò)展單元供電。8/27/202225第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.5 PLC中的軟元件 在PLC中軟元件

15、有三種類型。第一種為位元件，PLC中的輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M和狀態(tài)繼電器S為位元件。存儲(chǔ)單元中的一位表示一個(gè)繼電器，其值為“0”或“1”，“0”表示繼電器失電，“1”表示繼電器得電。第二種為字元件，最典型的字元件為數(shù)據(jù)寄存器D，一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器可以存放16位二進(jìn)制數(shù)，兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器可以存放32位二進(jìn)制數(shù)，在PLC控制中用于數(shù)據(jù)處理。定時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C也可以作為數(shù)據(jù)寄存器來使用。第三種為位與字混合元件，如定時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C，它們的線圈和接點(diǎn)是位元件，它們的設(shè)定值寄存器和當(dāng)前值寄存器為字元件。8/27/202226第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.5.1 輸入、輸出繼電器(X、

16、Y)表3- 9 輸入繼電器和輸出繼電器元件分配表輸入繼電器(X)和輸出繼電器(Y) 在PLC中各有184點(diǎn)，采用八進(jìn)制編號(hào)。輸入繼電器編號(hào)為：X0X7、X10X17、X20X27X267。輸出繼電器編號(hào)為：Y0Y7、Y10Y17、Y20Y27Y267。但輸入繼電器和輸出繼電器點(diǎn)數(shù)之和不得超過256，如接入特殊單元、特殊模塊時(shí)，每個(gè)占8點(diǎn)，應(yīng)從256點(diǎn)中扣除。8/27/202227第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理例3-1用PLC控制一個(gè)電熱水箱，如圖3-13所示，電熱水箱用3KW電加熱器燒水，用2個(gè)水位開關(guān)檢測(cè)水位。控制要求：首先進(jìn)水電磁閥得電打開，進(jìn)水，當(dāng)水位高于水位開關(guān)1時(shí)，加熱器得電開始

17、加熱，當(dāng)水位高于水位開關(guān)2時(shí)，進(jìn)水電磁閥失電關(guān)閉，當(dāng)加熱器加熱到100度時(shí)停止，放水電磁閥得電將放水閥打開，水龍頭可以放水。當(dāng)水位低于水位開關(guān)1時(shí)，加熱器不得加熱，進(jìn)水電磁閥重新得電開始進(jìn)水。進(jìn)水時(shí)放水電磁閥關(guān)閉。圖3- 13 電熱水箱示意圖8/27/202228第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理電熱水箱PLC的控制圖3- 14電熱水箱的控制8/27/202229第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.5.2 輔助繼電器(M)輔助繼電器(M)相當(dāng)于中間繼電器，它只能在內(nèi)部程序(梯形圖)中使用，不能對(duì)外驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，在梯形圖用于邏輯變換和邏輯記憶作用。輔助繼電器有通用輔助繼電器、斷電保持輔助繼電器

18、和特殊輔助繼電器。 1、通用輔助繼電器通用輔助繼電器的元件編號(hào)為M0M499，共500點(diǎn)。它和普通的中間繼電器功能一樣，運(yùn)行時(shí)如果通用輔助繼電器線圈得電，當(dāng)電源突然中斷時(shí)線圈失電，若電源再次接通時(shí)，線圈仍失電?？赏ㄟ^參數(shù)設(shè)定將其改為斷電保持輔助繼電器。2、斷電保持輔助繼電器斷電保持輔助繼電器的元件編號(hào)為M500M3071其中M500M1023共524點(diǎn)，可通過參數(shù)設(shè)定將其改為通用輔助繼電器。M1024M3071共2048點(diǎn)，為專用斷電保持輔助繼電器。其中M2800M3071用于上升沿，下降沿指令的接點(diǎn)時(shí)，有一種特殊性。 8/27/202230第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理例3-2用傳送帶運(yùn)

19、送產(chǎn)品。傳送帶由三相鼠籠型電動(dòng)機(jī)控制，在傳送帶末端安裝一個(gè)限位開關(guān)SQ，工人在傳送帶首端放好產(chǎn)品，按下起動(dòng)按鈕，傳送帶開始運(yùn)行。當(dāng)產(chǎn)品到達(dá)傳送帶末端并超過限位開關(guān)（即產(chǎn)品全部離開傳送帶）時(shí)，皮帶停止。圖3- 15 傳送帶示意圖8/27/202231第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理傳送帶PLC控制接線圖和梯形圖圖3- 16 傳送帶PLC控制接線圖和梯形圖例3-3 在例3-2用傳送帶傳運(yùn)送產(chǎn)品控制中，在停電之后再來電時(shí)傳送帶不會(huì)自行起動(dòng)?，F(xiàn)要求停電之后再來電時(shí)傳送帶能夠繼續(xù)工作，試畫出對(duì)應(yīng)的梯形圖。圖3- 17傳送帶PLC控制梯形圖 8/27/202232第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理例3-

20、4一輛小車在一條線路上運(yùn)行，如圖3-18所示。線路上有15共5個(gè)站點(diǎn)，每個(gè)站點(diǎn)各設(shè)一個(gè)行程開關(guān)和一個(gè)呼叫按鈕。要求無論小車在哪個(gè)站點(diǎn)，當(dāng)某一個(gè)站點(diǎn)按下按鈕后，小車將自動(dòng)行進(jìn)到呼叫點(diǎn)。試用PLC對(duì)小車進(jìn)行控制。 圖3- 18 小車行走示意圖8/27/202233第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理小車行走PLC控制圖 圖3- 19 小車行走PLC控制圖 8/27/202234第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理小車行走PLC控制圖 圖3- 19 小車行走PLC控制圖 8/27/202235第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3、特殊輔助繼電器特殊輔助繼電器的元件編號(hào)為M8000M8255，共有256點(diǎn)

21、。特殊輔助繼電器通常分為兩大類。 (1)接點(diǎn)型(只讀型)特殊輔助繼電器此類輔助繼電器的接點(diǎn)由PLC定義，在用戶程序中只可直接使用其觸點(diǎn)。下面介紹幾種常用的接點(diǎn)型特殊輔助繼電器的定義和應(yīng)用實(shí)例。M8000：運(yùn)行監(jiān)控。常開接點(diǎn)，PLC在運(yùn)行(RUN)時(shí)接點(diǎn)閉合。M8002：初始化脈沖。常開接點(diǎn)，僅在PLC運(yùn)行開始時(shí)接通一個(gè)掃描周期。M8005：鋰電池電壓降低。鋰電池電壓下降至規(guī)定值時(shí)接點(diǎn)閉合，可以用它的觸點(diǎn)和輸出繼電器驅(qū)動(dòng)外部指示燈，以提醒工作人員更換鋰電池。M8011M8014分別為10 mS、100 mS、1 S、1min時(shí)鐘脈沖。占空比均為0.5。例M8013為1秒鐘時(shí)鐘脈沖，該接點(diǎn)為0.5

22、秒接通，0.5秒斷開。 圖3- 20接點(diǎn)型特殊輔助繼電器應(yīng)用舉例8/27/202236第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理(2)線圈型(可讀可寫型)特殊輔助繼電器這類特殊輔助繼電器由用戶程序控制其線圈，當(dāng)其線圈得電時(shí)能執(zhí)行某種特定的操作。如：M8033、M8034的線圈等。M8030：M8030的線圈得電時(shí)，PLC面板上的鋰電池電壓降低指示燈熄滅。M8033：M8033的線圈得電時(shí)，在PLC停止(STOP)時(shí)，元件映象寄存器中(Y、M、C、T、D等)的數(shù)據(jù)仍保持。M8034：線圈得電時(shí)全部輸出繼電器失電不輸出。M8035：強(qiáng)制運(yùn)行(RUN)模式。M8036：強(qiáng)制運(yùn)行(RUN)指令。M8037：強(qiáng)

23、制停止(STOP)指令。M8039：線圈得電時(shí)，PLC以D8039中指定的掃描時(shí)間工作。這類繼電器不僅可以用其線圈，也可以用其接點(diǎn)。圖3- 21線圈型特殊輔助繼電器應(yīng)用舉例8/27/202237第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理用特殊輔助繼電器控制PLC的運(yùn)行和停止圖3- 22 用特殊輔助繼電器控制PLC的運(yùn)行和停止8/27/202238第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.5.3 狀態(tài)繼電器(S)狀態(tài)繼電器(S)主要用于步進(jìn)順序控制。狀態(tài)繼電器有3種類型。元件編號(hào)范圍為S0S 999。1、通用型狀態(tài)繼電器：S0S 499共500點(diǎn)，其中S0S9共10點(diǎn)用于初始狀態(tài)，S10S19共10點(diǎn)用于回

24、零狀態(tài)。通用型狀態(tài)繼電器沒有失電保持功能。2、失電保持型狀態(tài)繼電器：S500S899共00點(diǎn)，在失電時(shí)能保持原來的狀態(tài)不變。3、報(bào)警型狀態(tài)繼電器：S900S999共100點(diǎn)，失電保持型，它和功能指令A(yù)NS、ANR等配合可以組成各種故障診斷電路，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。利用外部設(shè)備（如編程軟件或編程器）進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，可改變其狀態(tài)繼電器的失電保持的范圍。狀態(tài)繼電器如果不用于步進(jìn)指令編程，也可以當(dāng)作輔助繼電器使用，使用方法和輔助繼電器一樣。8/27/202239第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.5.4 定時(shí)器(T)定時(shí)器相當(dāng)于通電延時(shí)型時(shí)間繼電器，在梯形圖中起時(shí)間控制作用。 FX2N系列PLC給用戶提供

25、了256個(gè)定時(shí)器，其編號(hào)為T0T255。定時(shí)器按時(shí)鐘脈沖分有1ms、10 ms、100 ms三擋。表3- 10 定時(shí)器的類型8/27/202240第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1、定時(shí)器的基本用法圖3- 23 通用定時(shí)器圖3- 24 積算定時(shí)器8/27/202241第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2、定時(shí)器設(shè)定值的設(shè)定方法(1) 常數(shù)設(shè)定方法：用于固定延時(shí)的定時(shí)器，如圖3- 23 和圖3- 24的設(shè)定值均為十進(jìn)制常數(shù)設(shè)定。(2) 間接設(shè)定方法：一般用數(shù)據(jù)寄存器D存放設(shè)定值，數(shù)據(jù)寄存器D中的值可以是常數(shù)，也可以是用外部輸入開關(guān)或數(shù)字開關(guān)輸入的變量，間接設(shè)定方法靈活方便，但是一般需要占用一定

26、數(shù)量的輸入量。(3) 機(jī)能擴(kuò)充板設(shè)定方法：用FX2N-8AV-D型機(jī)能擴(kuò)充板，安裝在PLC基本單元上，擴(kuò)充板上有8個(gè)可變電阻旋鈕可以輸入8點(diǎn)模擬量，并把模擬量轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制數(shù)(0255)。當(dāng)設(shè)定值大于255時(shí)，可以用乘法指令(MUL)乘以一個(gè)常數(shù)使之變大作為定時(shí)器的設(shè)定值。編程方法詳見功能指令VRRD。8/27/202242第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理定時(shí)器設(shè)定方式圖3- 25 定時(shí)器設(shè)定方式8/27/202243第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3、定時(shí)器的誤差圖3- 26定時(shí)器的誤差8/27/202244第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理定時(shí)器的誤差定時(shí)器的誤差可以表示如下： 2T

27、0 T0：掃描周期 ：與1mS、10mS、100mS定時(shí)器對(duì)應(yīng)，分別是1.5mS、15mS、150mS T：定時(shí)器設(shè)定值在子程序與中斷程序中應(yīng)采用T192T199定時(shí)器。如果在子程序與中斷程序中采用1 mS型累積定時(shí)器T246T249，當(dāng)線圈得電時(shí)，采用中斷工作方式對(duì)1 mS時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，在執(zhí)行最初線圈指令時(shí)接點(diǎn)動(dòng)作。8/27/202245第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理4、典型定時(shí)器應(yīng)用梯形圖(1) 斷電延時(shí)型定時(shí)器 (2) 通斷電均延時(shí)型定時(shí)器 圖3- 27斷電延時(shí)型定時(shí)器圖3- 28通斷電均延時(shí)型定時(shí)器8/27/202246第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理4、典型

28、定時(shí)器應(yīng)用梯形圖(3) 定時(shí)脈沖電路(4)震蕩電路圖3- 29定時(shí)脈沖電路圖3- 30 震蕩電路8/27/202247第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理4、典型定時(shí)器應(yīng)用梯形圖(5) 占空比可調(diào)震蕩電路(6) 上升沿單穩(wěn)態(tài)電路圖3- 31占空比可調(diào)震蕩電路圖3- 32 上升沿單穩(wěn)態(tài)電路8/27/202248第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理4、典型定時(shí)器應(yīng)用梯形圖(7) 下降沿單穩(wěn)態(tài)電路圖3- 33 下降沿單穩(wěn)態(tài)電路8/27/202249第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理例3-5為了保證運(yùn)行安全，許多大型生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)行起動(dòng)之前需用電鈴或蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，預(yù)示機(jī)器即將起動(dòng)，警告人們迅速退出危險(xiǎn)

29、地段。試設(shè)計(jì)PLC控制接線圖和梯形圖。圖3- 34起動(dòng)報(bào)警控制電路8/27/202250第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理例3-6用按鈕控制三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，為了避免三臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)，起動(dòng)電流過大，要求每隔5秒起動(dòng)一臺(tái)，試設(shè)計(jì)PLC控制梯形圖。圖3- 35 三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)控制8/27/202251第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.5.5 計(jì)數(shù)器(C)計(jì)數(shù)器用于對(duì)各種軟元件接點(diǎn)的閉合次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器可分為兩大類：內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器和外部信號(hào)計(jì)數(shù)器(即高速計(jì)數(shù)器)。 1. 內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器用于對(duì)PLC中的內(nèi)部軟元件 (如X、Y、M、S、T、C)的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)?？煞譃?6位加計(jì)數(shù)器（

30、共200點(diǎn)）和32位加減計(jì)數(shù)器（共35點(diǎn)）。表3- 11 內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器 8/27/202252第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理(1) 16位加計(jì)數(shù)器l6位加計(jì)數(shù)器的元件編號(hào)為C0C199。其中C0C99為通用型，C100C199為斷電保持型。設(shè)定值為K1K32767。圖3- 36 16位加計(jì)數(shù)器的工作過程示意圖8/27/202253第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理(2) 32位加減計(jì)數(shù)器32位加減計(jì)數(shù)器C200C234可以加計(jì)數(shù)，也可以減計(jì)數(shù)，其加減計(jì)數(shù)方式由特殊輔助繼電器M8200M8234設(shè)定。如表3-12所示。當(dāng)特殊輔助繼電器為1時(shí)，對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器為減計(jì)數(shù)，反之為0時(shí)為加計(jì)數(shù)。表3-

31、 12 32位加/減計(jì)數(shù)器的加減方式控制用的特殊輔助繼電器8/27/202254第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理(2) 32位加減計(jì)數(shù)器圖3- 37 32位加減計(jì)數(shù)器的工作過程示意圖8/27/202255第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2、典型計(jì)數(shù)器應(yīng)用梯形圖(1) 循環(huán)計(jì)數(shù)器(2) 長(zhǎng)延時(shí)定時(shí)器圖3- 40長(zhǎng)延時(shí)定時(shí)器圖3- 39循環(huán)計(jì)數(shù)器8/27/202256第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理（3）365天定時(shí)器 圖3- 41 365天定時(shí)器8/27/202257第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理(4) 單按鈕控制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)停止圖3- 42單按鈕控制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)停止8/27/202258

32、第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理例3-7用PLC控制一個(gè)圓盤，圓盤的旋轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)控制。要求按下起動(dòng)按鈕后每轉(zhuǎn)1圈后停止3秒，轉(zhuǎn)5圈后停止。 圖3- 43圓盤旋轉(zhuǎn)控制8/27/202259第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3、高速計(jì)數(shù)器高速計(jì)數(shù)器采用中斷工作方式，和掃描周期無關(guān)，可以對(duì)高頻率的輸入信號(hào)計(jì)數(shù)。高速計(jì)數(shù)器只對(duì)固定的輸入繼電器(X0X5)進(jìn)行計(jì)數(shù)。高速計(jì)數(shù)器都具有停電保持功能，也可以利用參數(shù)設(shè)定變?yōu)榉峭ｋ姳３中?。如果不作為高速?jì)數(shù)器使用時(shí)也可作為32位數(shù)據(jù)寄存器使用。表3- 14 高速計(jì)數(shù)器 U：加計(jì)數(shù)輸入， D：減計(jì)數(shù)輸入， R ：復(fù)位輸入，S：起動(dòng)輸入， A：A相輸入，B：B相輸

33、入。8/27/202260第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理高速計(jì)數(shù)器表3- 15 高速計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)的特殊輔助繼電器8/27/202261第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理各種高速計(jì)數(shù)器的使用方法 (1) 一相一計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器一相一計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器的編號(hào)為C235C245，共有11點(diǎn)。 圖3- 44 一相一計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器8/27/202262第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理(2) 一相二計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器一相二計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器的編號(hào)為C246C250。圖3- 45 一相二計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器8/27/202263第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理(3) AB相計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器AB相

34、高速計(jì)數(shù)器的編號(hào)為C251C255，共5點(diǎn)。AB相高速計(jì)數(shù)器的兩個(gè)脈沖輸入端子是同時(shí)工作的，其計(jì)數(shù)方向的控制方式由A、B兩相脈沖間的相位決定。圖3- 46 AB相計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器8/27/202264第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理(4) 高速計(jì)數(shù)器的使用頻率C235、C236、C246和C251四個(gè)高速計(jì)數(shù)器為硬件計(jì)數(shù)器。單相輸入的C235、C236、C246最高頻率為60KHZ，雙相輸入的C235最高頻率為30KHZ。如果硬件計(jì)數(shù)器采用高速計(jì)數(shù)器專用比較指令FNC53（DHSCS）、FNC54（DHSCR）、FNC55（DHSZ）就變成了軟件計(jì)數(shù)器。其它高速計(jì)數(shù)器為軟件計(jì)數(shù)器，C237

35、C245、C247C250(單相)/FNC56(SPD) 最高頻率為10KHZ，C252C255(雙相) 最高頻率為5KHZ。在程序中采用高速計(jì)數(shù)器專用比較指令FNC53（DHSCS）、FNC54（DHSCR）時(shí)：?jiǎn)蜗嘤?jì)數(shù)器：最高頻率為10KHZ，雙相計(jì)數(shù)器：C251最高頻率為5KHZ，C252C255最高頻率為4KHZ。采用FNC55（DHSZ）時(shí)：?jiǎn)蜗嘤?jì)數(shù)器：最高頻率為5.5KHZ，雙相計(jì)數(shù)器：最高頻率為4KHZ。 多個(gè)高速計(jì)數(shù)器同時(shí)使用，或高速計(jì)數(shù)器和FNC56（SPD）、FNC57（PLSY）、FNC59（PLSR）同時(shí)使用時(shí)，其頻率數(shù)總計(jì)不得超過表3-16中的頻率數(shù)總計(jì)。注意，作為硬

36、件計(jì)數(shù)器的不算其內(nèi)。例如在一個(gè)程序中同時(shí)使用了如表3-17所示的計(jì)數(shù)器和功能指令。8/27/202265第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.5.6 數(shù)據(jù)寄存器器(D)表3- 18數(shù)據(jù)寄存器分類及元件號(hào) 非停電保持型，但可利用參數(shù)設(shè)定變?yōu)橥ｋ姳３中?。停電保持型，但可利用參?shù)設(shè)定變?yōu)榉峭ｋ姳３中?。不能利用參?shù)設(shè)定變?yōu)榉峭ｋ姳３中汀?/27/202266第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理數(shù)據(jù)寄存器圖3- 47 數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)表示方法 數(shù)據(jù)寄存器都是16位的，最高位為正負(fù)符號(hào)位，可存放16位二進(jìn)制數(shù)。也可將2個(gè)數(shù)據(jù)寄存器組合，可存放32位二進(jìn)制數(shù)，最高位是正負(fù)符號(hào)位。 8/27/202267第三章 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理數(shù)據(jù)寄存器1、普通型數(shù)據(jù)寄存器普通型數(shù)據(jù)寄存器元件