《課余訓(xùn)練手冊一》

1、PLC應(yīng)用技術(shù)課余訓(xùn)練手冊任務(wù)_第_學(xué)習(xí)小組學(xué)習(xí)小組成員_本訓(xùn)練手冊作者_(dá)2010年_月_日任務(wù)一 認(rèn)識(shí)PLC閱讀能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)一表1-2 一般了解PLC的信息填寫（60分） 自檢要求將合理的答案填入相應(yīng)欄目扣分得分了解PLC的產(chǎn)生發(fā)展過程背景20 世紀(jì)20 年代起，人們把各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、容易掌握、價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位。但是以各種繼電器為主要元件的電氣控制線路可能需要成千只繼電器來構(gòu)成，需要使用成千上

2、萬根導(dǎo)線來連接，安裝這些繼電器需要大量的繼電器控制柜，且占據(jù)大量的空間。運(yùn)行時(shí)，又產(chǎn)生大量的噪聲，消耗大量的電能。為保證控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要安排大量的電氣技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)。系統(tǒng)出現(xiàn)故障，排除故障又非常困難。尤其是在生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，可能需要增加很多的繼電器或控制柜，系統(tǒng)改造的工作量極大。所以通用性和靈活性較差。發(fā)展20世紀(jì)60年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大規(guī)模生產(chǎn)及多機(jī)群控的發(fā)展，人們曾試圖用小型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的要求，但由于價(jià)格高，輸入、輸出電路不匹配和編程技術(shù)復(fù)雜等原因，一直未能得到推廣應(yīng)用。20 世紀(jì) 60 年代末，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)不斷更新，它必然

3、要求加工的生產(chǎn)線亦隨之改變，以及對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)重新配置。為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，1968 年美國通用汽車制造公司（GM）公開招標(biāo)，對(duì)控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納其要求，其核心是：該設(shè)備要使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，能讓以前的電氣技術(shù)人員很容易掌握的編程語言，該設(shè)備與被控制設(shè)備連接方便，不需要使用特別的供電方式。根據(jù)這些要求，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC 公司）于 1969 年研制開發(fā)出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器 PDP-14,并在 GM 公司的汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。當(dāng)時(shí)人們把它稱為可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱 PLC,可編程序控制器由

4、此誕生。知道PLC是什么？定義PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程特點(diǎn)一、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動(dòng)化。 二、使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。三

5、、能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。應(yīng)用場合1用于開關(guān)量控制2用于模擬量控制3用于數(shù)字量控制4用于數(shù)據(jù)采集5用于進(jìn)行監(jiān)控6用于聯(lián)網(wǎng)、通訊了解目前市場上起主導(dǎo)地位的PLC產(chǎn)品分類按照PLC的結(jié)構(gòu)分類箱體式PLC 模塊式PLC按照規(guī)模分類微型PLC 小型PLC 中型PLC 大型PLC 超大型PLC產(chǎn)品照片(占市場份額的2/3)知名品牌型號(hào)產(chǎn)品照片西門子（SIEMENS）公司PLC（德國）S7-200/240PLCA-B(AllenBradly)公司PLC(美國)PLCA-B1746-OW16施耐德（Schneider）公司PLC(法國)PLCM340了解市場上的

6、PLC產(chǎn)品照片(占市場份額的2/3)知名品牌型號(hào)產(chǎn)品照片三菱（MITSUBISHI）公司PLC(日本)FX3G-40MR/EB-A立石（OMRON）公司PLC(日本)C200H三菱FX2N系列PLC的初步認(rèn)知是否看過實(shí)物？什么型號(hào)？型號(hào)含義？知道怎么用？照片是FX2N-32MRDFX2N系列，輸入輸出總點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)，繼電器輸出、DC電源，DC輸入的基本單元。不知道表1-3 三種以上市場上常用PLC的性價(jià)比比較 （30分）比較內(nèi)容比較對(duì)象三種品牌的小型plc性價(jià)比比較型號(hào)性能價(jià)格（元）三菱FX2N-16MR-001X2n系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2n系列具備如下特點(diǎn)：最大范

7、圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。680西門子S7-20014點(diǎn)數(shù)字量輸入10點(diǎn)數(shù)字量輸出，2路0-5V模擬量輸入,1路模擬量輸出；6路高速計(jì)數(shù)器，雙向輸入；支持雙路獨(dú)立PPI,波特率9.6K,19.2K;支持自由口，支持MODBUS庫，支持USS庫;支持PID268臺(tái)達(dá)DVP16ES200R臺(tái)達(dá)PLC采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程

8、。 576 表1-4 信息獲取方式自查表（10分）信息獲取自查表手段復(fù)制（？%）90錄入（？%）10繪制（？%）0來源網(wǎng)絡(luò)（？%）80書籍（？%）20其他（？%）0閱讀能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)二表1-6 PLC的工作原理核心信息填寫（50分） 自檢要求將合理的答案填入相應(yīng)欄目扣分得分掌握plc的工作原理掌握plc的工作原理PLC硬件組成的框圖及各部分含義PLC硬件組成的框圖各部分功能中央處理器當(dāng)從 編程器輸入的程序存入到 用戶程序存儲(chǔ)器中，然后CPU根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能（系統(tǒng) 程序存儲(chǔ)器的解釋 編譯程序），把用戶程序翻譯成PLC內(nèi)部所認(rèn)可的用戶編譯程序。  橫：輸入狀態(tài)和輸入信息從輸入

9、接口輸進(jìn)，CPU將之存入工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中或輸入映象 寄 存器。然后由CPU把數(shù)據(jù)和程序有機(jī)地結(jié)合在一起。把結(jié)果存入輸出映象寄存器或工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，然后輸出到輸出接口、控制外部 驅(qū)動(dòng)器。存儲(chǔ)器有記憶功能的半導(dǎo)體電路。   分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。  系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序， 監(jiān)控程序以及對(duì)用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由 只讀存儲(chǔ)器、ROM組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。  用戶存儲(chǔ)器：分為用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）組成。輸入接口光電耦合器由兩個(gè)發(fā)光二極度管

10、和光電 三極管組成。   發(fā)光二級(jí)管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號(hào)， 發(fā)光二極管就產(chǎn)生與 輸入信號(hào)變化規(guī)律相同的光信號(hào)。   光電三級(jí)管：在光信號(hào)的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號(hào)的強(qiáng)弱有關(guān)。在光電耦合器的線性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)有 線性關(guān)系。   輸入接口電路工作過程：當(dāng)開關(guān)合上， 二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的 數(shù)字信號(hào)。輸出接口PLC的 繼電器輸出接口電路 

11、;  工作過程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)1，有電流流過， 繼電器線圈有電流，然后 常開觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點(diǎn)斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的 數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或不動(dòng)作。通信接口此接口可將打印機(jī)、條碼掃描儀,變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。內(nèi)部電源電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。PLC的軟件組成系統(tǒng)程序系統(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

12、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。應(yīng)用程序PLC的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。在PLC的應(yīng)用中，最重要的是用PLC的編程語言來編寫用戶程序，以實(shí)現(xiàn)控制目的。由于PLC是專門為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其主要使用者是廣大電氣技術(shù)人員，為了滿足他們的傳統(tǒng)習(xí)慣和掌握能力，PLC的主要編程語言采用比計(jì)算機(jī)語言相對(duì)簡單、易懂、形象的專用語言。PLC的常用外設(shè)控制用I/O設(shè)備控制一個(gè)或多個(gè)I/O設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。它是CPU與I/O設(shè)備之間的接口，它接收從CPU發(fā)來的命令，并去控制I/O設(shè)

13、備工作，以使處理機(jī)從繁雜的設(shè)備控制事務(wù)中解脫出來現(xiàn)場操作/顯示設(shè)備設(shè)備控制器是一個(gè)可編址的設(shè)備，當(dāng)它僅控制一個(gè)設(shè)備時(shí)，它只有一個(gè)唯一的設(shè)備地址；若控制可連接多個(gè)設(shè)備時(shí)，則應(yīng)含有多個(gè)設(shè)備地址，并使每一個(gè)設(shè)備地址對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)備編程/調(diào)試設(shè)備于圖形編程。復(fù)雜一點(diǎn)的有圖形編程器，可用梯形圖語編程。有的還有專用的計(jì)算機(jī)，可用其他高級(jí)語言進(jìn)行編程。編程器除了用于編程，還可對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定，以確定PLC控制方式或工作方式。編程器還可以監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作情況，以進(jìn)行PLC用戶程序的調(diào)試。數(shù)據(jù)輸入/輸出設(shè)備用于調(diào)理輸入輸出信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換等。包括直流開關(guān)量輸入模塊，交流開

14、關(guān)量輸入模塊，直流開關(guān)量輸出模塊，交流開關(guān)量輸出模塊。PLC的等效工作電路及各部分含義PLC的等效工作電路從PLC控制系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)比較可知PLC的用戶程序軟件代替了繼電器控制電路硬件。因此對(duì)于使用者來說可以將PLC等效成是許許多多各種各樣的“軟繼電器”和“軟接線”的集合而用戶程序就是用“軟接線”將“軟繼電器”及其“觸點(diǎn)”按一定要求連接起來的“控制電路”。各部分含義輸入電路由外部輸入電路、PLC輸入接線端子（COM是輸入公共端）和輸入繼電器組成。外部輸入信號(hào)經(jīng)PLC輸入接線端子驅(qū)動(dòng)輸入繼電器。一個(gè)輸入端子對(duì)應(yīng)一個(gè)等效電路中的輸入繼電器，它可提供任意個(gè)常開和常閉觸點(diǎn)，供PLC內(nèi)部控制電路編程

15、使用。由于輸入繼電器反映輸入信號(hào)的狀態(tài)，如輸入繼電器接通即表示傳送給PLC一個(gè)接通的輸入信號(hào)，因此習(xí)慣上經(jīng)常將兩者等價(jià)使用。輸入回路的電源可用PLC電源部件提供的直流電壓，也可由獨(dú)立的交流電源供電內(nèi)部控制這部分電路是由用戶程序形成。它的作用是按照程序規(guī)定的邏輯關(guān)系，對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)算、處理和判斷，然后得到相應(yīng)的輸出。用戶程序常采用梯形圖編寫，梯形圖在形式上類似于繼電器控制原理圖，兩者在電路結(jié)構(gòu)及線圈與觸點(diǎn)的控制關(guān)系上都大致相同，只是梯形圖中元件符號(hào)及其含義與繼電器控制電路中的元件不同。 輸出電路由與內(nèi)部電路隔離的輸出繼電器的外部常開觸點(diǎn)、輸出接線端子（COM是輸出公共端）和外部

16、電路組成，用來驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載PLC的輸入輸出接口電路輸入接口電路圖及含義含義：含義：R1是限流與分壓電阻，R2與C構(gòu)成濾波電路，濾波后的輸入信號(hào)經(jīng)光耦合器T與內(nèi)部電路耦合。當(dāng)輸入端的按鈕SB接通時(shí)，光耦合器T導(dǎo)通，直流輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成PLC能處理的5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)電平(簡稱TTL)，同時(shí)LED輸入指示燈亮，表示信號(hào)接通。微電腦輸入接口電路一般由寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路組成，這些電路集成在一個(gè)芯片上。交流輸入與交直流輸入接口電路與直流輸入接口電路類似輸出接口電路圖及含義含義：輸出接口電路向被控對(duì)象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號(hào)。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)、

17、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干擾電隔離。PLC的工作過程表1-7 PLC常見的編程語言（10分） 自檢要求將合理的答案填入相應(yīng)欄目扣分得分PLC的編程語言梯形圖編程的特點(diǎn)與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握。指令表編程的特點(diǎn)采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計(jì)算機(jī)的場合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其特點(diǎn)與梯形圖語言基本一致狀態(tài)功能圖編程的特

18、點(diǎn)采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計(jì)算機(jī)的場合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其特點(diǎn)與梯形圖語言基本一致表1-8 FX2N系列PLC的特點(diǎn)、型號(hào)與規(guī)格（10分） 自檢要求將合理的答案填入相應(yīng)欄目扣分得分FX2N系列PLC的特點(diǎn)型號(hào)與規(guī)格主要特點(diǎn)控制規(guī)模：16256點(diǎn) 內(nèi)置8K容量的RAM存儲(chǔ)器，最大可以擴(kuò)展到16K CPU運(yùn)算處理速度0.08µS/基本指令 在FX2N系列右側(cè)可連接輸入輸出擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊 基本單元內(nèi)置2軸獨(dú)立最高20kHz定位功能(晶體管輸出型基本單元的型號(hào)及規(guī)格型號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)F

19、X2-16MR(T) FX2-24MR(T) FX2-32MR(T) FX2-48MR(T) FX2-64MR(T) FX2-80MR(T) FX2-120MR(T)8 12 16 24 32 40 648 12 16 24 32 40 64擴(kuò)展單元的型號(hào)及規(guī)格FX-32ER FX-48ER FX-48ET162424162424擴(kuò)展模塊的型號(hào)及規(guī)格FX-8EX FX-16EX FX-8EYR FX-8EYT FX-8EYS FX-16EYR FX-16EYT FX-16EYS FX-8ER816-8881616164表1-9 了解FX2N系列PLC內(nèi)部的編程軟元件（10分） 自檢要求分類字母

20、代號(hào)元件范圍扣分得分了解PLC內(nèi)部的編程軟元件輸入繼電器8點(diǎn)16點(diǎn)24點(diǎn)32點(diǎn)40點(diǎn)64點(diǎn)184點(diǎn)X1. XOOOX007 2. X000X017 3. XOOOX027 4. X000XO37 5. XOOOX047 6. XOOOX077 7. XOOOX267(X177)輸出繼電器8點(diǎn)16點(diǎn)24點(diǎn)32點(diǎn)40點(diǎn)64點(diǎn)184點(diǎn)Y1. YOOOY007 2. YOOOY017 3. YOOOY027 4. YOOOY037 5. YOOOY047 6. YOOOY077 7. YOOOY267(Y177)輔助繼電器500點(diǎn)通用1 524點(diǎn)保存用2繼電器用 2048點(diǎn)保存用3 156點(diǎn)特殊用MM000M499 M500M1023 M1024M3071 M8000M8255狀態(tài)寄存器500點(diǎn)1 400點(diǎn)掉電保持用2 100點(diǎn)報(bào)警用3SS000S499 S500S899 S900S999定時(shí)器100定時(shí)器10定時(shí)器1定時(shí)器1積算定時(shí)器100積算定時(shí)器T20046-46計(jì)數(shù)器16通用16電池后備32通用雙向32電池后備C16（c0-c15）184（c19-c199）20（c200-219）15（c220-c234）數(shù)據(jù)寄存器D8000D8001D8020D8030D8031D80399D200-10-指