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文檔簡介
PLC原理及應用技術
第1章概述3內(nèi)容提要可編程控制器的歷史和發(fā)展可編程控制器的特點及應用可編程控制器的結構和工作原理PLC的硬件認識2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院4
PLC(ProgrammableLogicControler
)是可編程控制器簡稱,它是20世紀70年代以來,在集成電路、計算機技術基礎上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設備。廣泛應用于自動化控制的各個領域。優(yōu)點:功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等。PLC的定義:1.1可編程序控制器的概述2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院5PLC的起源1968年,美國最大的汽車制造廠家通用汽車公司(GM公司)提出設想。1969年,美國數(shù)字設備公司研制出了世界上第一臺PLC,型號為PDP-14。1.1.1可編程控制器的歷史2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院6第一代:CPU由1位機開發(fā),存儲器為磁芯存儲器。僅具有邏輯控制、定時、計數(shù)功能。第二代:CPU采用8位微處理器,存儲器采用半導體存儲器。能實現(xiàn)數(shù)字運算、傳送、比較等功能。第三代:CPU采用16位微處理器或位片式CPU(CentralProcessingUnit),工作速度大幅度提高,具有通信聯(lián)網(wǎng)能力,還有較強的自診斷功能。第四代:全面使用16位和32位的微處理器芯片,有的已使用RISC芯片,存儲器容量大,外部接口豐富,可直接用于大規(guī)模復雜控制系統(tǒng)。程序設計語言多樣,除了使用傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖等外,還可使用高級語言。PLC的發(fā)展史1.1.1可編程控制器的歷史2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院71.1.2可編程控制器的發(fā)展方向
(1)向高速度、大存儲容量方向發(fā)展CPU處理速度進一步加快存儲容量進一步擴大(2)加強通信和聯(lián)網(wǎng)能力加強PLC與PLC之間、PLC與上位計算機的聯(lián)網(wǎng)功能廠商間協(xié)議制訂通用的通信標準(3)致力于開發(fā)新型智能I/O功能模塊智能I/O模塊是以微處理器為核心的功能部件,能滿足某些特定控制對象的特殊控制需求(4)增強外部故障的檢測與處理能力(5)編程語言的多樣化1.在功能和技術指標方面的發(fā)展
2.在經(jīng)濟指標與產(chǎn)品類型方面的發(fā)展
2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院本節(jié)結束!謝謝觀看!浙江機電職業(yè)技術學院91.2可編程控制器的特點和應用
1.可靠性高、抗干擾能力強2.編程簡單、易于掌握3.設計、安裝容易,維護工作量少4.功能強、通用性好5.開發(fā)周期短,成功率高6.體積小,重量輕、功耗低1.2.1可編程控制器的特點2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院101.2.2可編程控制器的應用
開關量的邏輯控制位置控制過程控制數(shù)據(jù)處理通信連網(wǎng)在計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)中的應用1.2可編程控制器的特點和應用
2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院11PLC應用舉例2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院122025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院132025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院142025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院152025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院162025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院172025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院182025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院192025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院202025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院212025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院222025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院232025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院242025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院252025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院262025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院27PLC在水處理行業(yè)的應用2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院28PLC在火電廠行業(yè)的應用2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院29PLC在鋼鐵行業(yè)的應用2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院30PLC在煤炭行業(yè)的應用2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院31PLC在隧道行業(yè)的應用2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院32PLC在水泥行業(yè)的應用2025/2/11本節(jié)結束!謝謝觀看!浙江機電職業(yè)技術學院341.3.1I/O結構和系統(tǒng)配置1.3可編程控制器的結構和工作原理2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院35PLC所采用的微處理器CPU有三種:通用微處理器小型PLC使用8位微處理器,如8080、8085、6800和Z80等。大中型PLC使用16位或32位處理器,如Pentium。
單片機
用于小型PLC,如8096位片式微處理器
用于大型PLC,如AMD-29001.3.2中央處理器(CPU)
2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院361.3.3中央系統(tǒng)及供電存儲器系統(tǒng)存儲器。由ROM構成,用于存入系統(tǒng)程序。用戶程序存儲器。由RAM構成,用于存放用戶程序。I/O單元輸入接口電路。包括直流輸入和交流輸入兩種形式。輸出接口電路。包括繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。電源交流輸入電源??稍陬~定電壓-15%~+10%范圍內(nèi)使用。直流輸入電源。采用24V電源。2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院37(1)PLC的輸入接口電路(輸入單元)采用光電耦合電路,將限位開關、手動開關、編碼器等現(xiàn)場輸入設備的控制信號轉換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。直流型交流型2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院38①晶體管輸出型適用于無觸點、24V直流0.5-0.8A小負載。2025/2/11(2)PLC的輸出接口電路(輸出單元)浙江機電職業(yè)技術學院39②繼電器輸出型適用于有觸點、交直流、2A的負載。2025/2/11(2)PLC的輸出接口電路(輸出單元)浙江機電職業(yè)技術學院40③晶閘管輸出型適用于無觸點、90-265V交流、2A的大負載。2025/2/11(2)PLC的輸出接口電路(輸出單元)浙江機電職業(yè)技術學院411、PLC的工作原理PLC采用周期循環(huán)掃描的工作方式,這個過程可分為輸入采樣,程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段,整個過程掃描并執(zhí)行一次所需的時間稱為掃描周期。1.3.4可編程控制器的工作狀態(tài)、工作方式和掃描周期
2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院42輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出鎖存器元件映象寄存器輸出端子程序執(zhí)行讀讀寫輸入采樣程序執(zhí)行輸出刷新PLC的工作過程:2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院431.輸入采樣階段PLC的工作過程:
過程:PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入端狀態(tài)(“0”或“1”),并將它們存入輸入映象寄存器。特點:在輸入采樣結束后,即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化,輸入映象寄存器中的相應單元的狀態(tài)也不會改變,直到下一個掃描周期的采樣階段,才能重新寫入輸入端的新內(nèi)容。2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院44PLC的工作過程:2.程序執(zhí)行階段
過程:PLC對用戶程序按從左至右、從上至下的順序,依次執(zhí)行程序指令。在程序執(zhí)行過程中根據(jù)程序執(zhí)行需要,從輸入映象寄存器、內(nèi)部元件寄存器中,將有關元件的狀態(tài)、數(shù)據(jù)讀出,按程序要求進行邏輯運算和算術運算,并將每步運算結果寫入相關元件映象寄存器。特點:內(nèi)部元件寄存器隨程序執(zhí)行在不斷刷新。2025/2/11浙江機電職業(yè)技術學院45PLC的工作過程:3.輸出刷新階段
過程:所有程序指令執(zhí)行完畢,將內(nèi)部元件映象寄存器中所有輸出繼電器狀態(tài)在輸出刷新階段一次轉存到輸出鎖存器中,經(jīng)隔離、驅動功率放大電路送到輸出端,并通過PLC外部接線驅動實際負載。特點:暫存在元件映象寄存器中的輸出信號,要等到一個循環(huán)周期結束后,才由CPU集中將這些輸出信號全部輸出構成實際的PLC的輸出。2025/2/11本節(jié)結束!謝謝觀看!浙江機電職業(yè)技術學院471.4PLC的硬件認識三菱FX系列PLC,是三菱PLC小型系列產(chǎn)品。FX1S系列FX1N系列FX2N系列FX3U系列FX5U系列浙江機電職業(yè)技術學院48型號性能FX1SFX1NFX2NFX3UFX5U最大I/O301282563841024基本/步進/功能指令27/2/8527/2/8927/2/13227/2/2091038執(zhí)行速度(us/步)0.55-0.70.55-0.70.080.0650.034程序容量/步20008000160006400064K數(shù)據(jù)寄存器2568000800080005M文件寄存器1500700070003276832768定時/計數(shù)器64/32256/235256/235512/2351024/1024輔助繼電器51215363072768032768高速計數(shù)器(最高kHz)606060100200FX系列基本性能一覽表浙江機電職業(yè)技術學院491.4PLC的硬件認識1.4.1FX系列PLC型號含義
FX2N—□□
□
□-□系列名I/O總點數(shù)單元功能特殊品種區(qū)別輸出類型R:繼電器輸出S:晶體管輸出T:晶閘管輸出M:基本單元E:輸入輸出混合擴展單元與擴展模塊EX:輸入專用擴展模塊EY:輸出專用擴展模塊1.4PLC的硬件認識
浙江機電職業(yè)技術學院501.4.1FX系列PLC型號含義三菱FX3U系列的PLC基本單元的型號1.4PLC的硬件認識
浙江機電職業(yè)技術學院511.4.1FX系列PLC型號含義三菱FX3U系列的PLC的輸入輸出擴展單元型號1.4PLC的硬件認識
浙江機電職業(yè)技術學院521.4.1FX系列PLC型號含義三菱FX3U系列的PLC的輸入輸出擴展模塊型號浙江機電職業(yè)技術學院531.4.2FX3U系列PLC的基本構成
FX3U系列PLC組成的一套PLC系統(tǒng)的硬件一般由基本單元(包括CPU、存儲器、輸入/輸出接口及內(nèi)部電源等)、I/O擴展模塊、擴展單元、轉換電纜接口、特殊適配器和特殊功能模塊等外部設備組成?;締卧憬瓩C電職業(yè)技術學院541.4.2FX3U系列PLC的基本構成
基本單元浙江機電職業(yè)技術學院551.4.2FX3U系列PLC的基本構成
擴展單元浙江機電職業(yè)技術學院561.4.2FX3U系列PLC的基本構成
FX3U系列PLC的面板浙江機電職業(yè)技術學院571.4.2FX3U系列PLC的基本構成
FX3U系列PLC的面板浙江機電職業(yè)技術學院581.4.2FX3U系列PLC的基本構成
FX3U系列PLC運行狀態(tài)指示浙江機電職業(yè)技術學院591.4.3FX3U系列PLC的技術指標一般技術指標環(huán)境溫度0~55℃(運行時),-20~75℃(保存時)環(huán)境濕度5~95%RH(不結露)抗振IEC61131-2標準3軸方向各10次,合計80分鐘DIN導軌安裝時10~57Hz0.035mm57~150Hz4.9m/s2直接安裝時10~57Hz0.075mm57~150Hz9.8m/s2抗沖擊IEC61131-2標準147m/s2、作用時間11ms、正弦半波脈沖下3軸方向各3次抗噪聲干擾噪聲電壓1000VP—P,噪聲寬度為1μs,周期為30~100Hz的噪聲模擬器耐壓AC1500V1分鐘(各端子與接地端之間)絕緣電阻5MΩ以上(各端子與接地端之間)接地D類接地(接地電阻:100Ω以下)。不允許與強電系統(tǒng)共同接地。使用環(huán)境無腐蝕性、可燃性氣體,導電性塵埃(灰塵)不嚴重的場合使用高度2000m以下安裝位置控制柜內(nèi)浙江機電職業(yè)技術學院601.4.3FX3U系列PLC的技術指標項目性能指標運算控制方式重復執(zhí)行保存的程序(專用LSI)、有中斷功能I/O控制方式批處理方式(在END指令執(zhí)行時)有輸入輸出刷新指令、脈沖捕捉功能運算處理速度基本指令:0.065s/指令,功能指令:0.642~幾百s/指令編程語言繼電器符號方式+步進梯形圖方式(可用SFC表現(xiàn))程序容量/存貯器類型64000步RAM(標配)快閃存儲器4種FX3U-FLROM存儲器64K、16K步存儲器卡盒(選配)允許寫入次數(shù):1萬次指令種類順控指令29條,步進梯形圖指令2條,應用指令219種498個實時時鐘內(nèi)置,1980~2079年(有閏年修正),陽歷2位/4位,月誤差±45秒/25℃輸入輸出點數(shù)X0~X367248點(擴展合用時輸入計數(shù))Y0~Y367248點(擴展合用時輸出計數(shù))輸入、輸出合計點數(shù)256點以下遠程I/O點數(shù)(CC-Link)256點以下384點以下(擴展合用時合計計數(shù))性能指標一浙江機電職業(yè)技術學院611.4.3FX3U系列PLC的技術指標性能指標二項目性能指標輔助繼電器一般用M0~M499(500點)可通過參數(shù)更改保持/不保持的設定保持用M500~M1023(524點)保持用(固定)M1024~M7679(6656點)特殊用M8000~M8511(512點)狀態(tài)初始狀態(tài)S0~S9(10點)可通過參數(shù)更改保持/不保持的設定一般用S10~S499(490點)保持用S500~S899(400點)信號報警用S900~S999(100點)保持用(固定)S1000~S4095(3096點)浙江機電職業(yè)技術學院62性能指標三項目性能指標定時器(通電延時)100msT0~T191(192點)0.1~3276.7秒T192~T199(8點)子程序、中斷用0.1~3276.7秒10msT200~T245(46點)0.01~327.67秒1ms(累計型)T246~T249(4點)0.001~32.767秒100ms(累計型)T250~T255(6點)0.1~3276.7秒1msT256~T511(256點)0.001~32.767秒計數(shù)器16位加計數(shù)器C0~C99(100點)通用型0~32,767C100~C199(100點)保持型32位加/減計數(shù)器C200~C219(20點)通用型32位-2147483648~2147483648C220~C234(15點)保持型32位高速計數(shù)器C235~C245:單相單計數(shù)輸入雙向C246~C250:單相雙計數(shù)輸入雙向C251~C255:雙相雙計數(shù)輸入雙向C235~C255最大可使用8點1.4.3FX3U系列PLC的技術指標浙江機電職業(yè)技術學院63性能指標四項目性能指標數(shù)據(jù)寄存器16位通用D0~D199(200點)一對處理32位16位保持用D200~D511(312點)16位保持用D512~D7999(7488點)根據(jù)參數(shù)設定,可從D1000開始以500點為單位設定文件寄存器16位特殊寄存器D8000~D8195(106點)16位變址寄存器V0~V7,
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