1、2022-5-25三菱小型可編程序控制三菱小型可編程序控制器器第二篇第二篇三菱小型可編程序控制器三菱小型可編程序控制器2022-5-25內(nèi)容內(nèi)容 介介 紹紹n第三章 三菱小型PLCn第四章 FX2N的基本指令、步進(jìn)指令n第五章 FX2N的功能指令n第六章 FX2N的編程器和編程軟件n第七章 FX2N的特殊功能模塊和通信 網(wǎng)絡(luò)n第八章 FX2N控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計2022-5-25第二章第二章 2022-5-25本章內(nèi)容本章內(nèi)容可編程序控制器概述可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-25第一節(jié)第一節(jié)可編程序控制器概述可編程序控制器概述n可編程序控制器的n可編程序控制器的n可編程序控制器的

2、n可編程序控制器的n可編程序控制器的2022-5-25n美國通用汽車公司1969年公開招標(biāo)新的控制裝置取代繼電器控制裝置，提出十項招標(biāo)指標(biāo)：1.編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；2.維護(hù)方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；3.可靠性高于繼電器控制柜；4.體積小于繼電器控制柜；5.成本可與繼電器控制柜競爭；6.可將數(shù)據(jù)直接送入計算機(jī)；7.可直接用115V交流輸入；8.輸出采用交流115V，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等；9.通用性強(qiáng)，擴(kuò)展時很方便；10.程序要能存儲，存儲器容量可擴(kuò)展到4K字節(jié)。n可編程序控制器的產(chǎn)生2.1 2.1 可編程序控制器概述可編程序控制器概述2022-5-252.1 2.1 可編程序控制器

3、概述可編程序控制器概述1969年末，美國DEC公司研制出世界第一臺PLCPDP-14 1971年，日本第一臺DCS-8 1973年，德國第一臺PLC1974年，中國第一臺PLC 2022-5-25n可編程序控制器的特點n高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)；n豐富的輸入/輸出接口模塊；n采用模塊化結(jié)構(gòu)；n編程簡單；n安裝簡單，維護(hù)方便。2.1 2.1 可編程序控制器概述可編程序控制器概述2022-5-25三菱三菱n按輸入和輸出（I/O）點數(shù)分為：n按結(jié)構(gòu)形式分為：廂體式（單元式或整體式）模塊式n底座或機(jī)架n電源模塊、CPU模塊、I/O模塊、功能模塊n可編程序控制器的分類類型超小型小 型中 型大 型超大型I/

4、O點數(shù)8192存儲器容量/KB12288161664642562.1 2.1 可編程序控制器概述可編程序控制器概述2022-5-25 FX2N-64MRFX2N-16EX基本單元：CPU模塊、IO模塊、電源扁平電纜擴(kuò)展單元：IO模塊、電源2.1 2.1 可編程序控制器概述可編程序控制器概述2022-5-252.1 2.1 可編程序控制器概述可編程序控制器概述 2022-5-25n可編程序控制器的應(yīng)用2.1 2.1 可編程序控制器概述可編程序控制器概述n開關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制。 n模擬量控制 溫度、壓力、流量、液位和速

5、度等都是模擬量。A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 n運動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。如各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。 2022-5-252.1 2.1 可編程序控制器概述可編程序控制器概述n過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。大中型PLC都有PID模塊，過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 n數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)

6、的采集、分析及處理；數(shù)據(jù)處理通常用在大、中型控制系統(tǒng)中，如柔性制造系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)等。n通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 2022-5-25n可編程序控制器的發(fā)展2.1 2.1 可編程序控制器概述可編程序控制器概述n發(fā)展方向產(chǎn)品規(guī)模向兩極分化n向微型化、專業(yè)化的方向發(fā)展n向大型化、高速度、高性能方向發(fā)展軟、硬件日趨標(biāo)準(zhǔn)化與其他工業(yè)控制產(chǎn)品更加融合n（1）PLC與PC的融合n（2）PLC與DCS的融合n（3）PLC與CNC（數(shù)控機(jī)床）的融合與現(xiàn)場總線相結(jié)合通訊接口和智能模塊，增強(qiáng)通訊聯(lián)網(wǎng)能力Schneider

7、2022-5-252.1 2.1 可編程序控制器概述可編程序控制器概述ABBOMRON2022-5-25第二節(jié)第二節(jié)可編程序控制器可編程序控制器基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本結(jié)構(gòu)和工作原理n可編程序控制器的n可編程序控制器的n可編程序控制器的2022-5-25n可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理一、中央處理單元二、存儲器三、輸入/輸出電路四、電源五、編程器2022-5-25工作指示燈工作指示燈輸出端子輸出端子輸入端子輸入端子I/O狀態(tài)指示燈狀態(tài)指示燈2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和

8、工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理中央處理單元中央處理單元（CPU）輸入電路輸入電路輸出電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器用戶程序存儲器用戶程序存儲器電源電源按鈕按鈕繼電器觸點繼電器觸點接觸器線圈接觸器線圈指示燈指示燈PLC2022-5-25一、中央處理器PLC的控制中樞nCPU的功能：接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；診斷電源、PC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯誤；用掃描的方式接收輸入信號，送入PC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來；PC進(jìn)入運行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進(jìn)行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作；將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作

9、原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-25n可編程控制器常用的幾類CPU芯片：通用微處理器（如8080、8086、80285、80386等）單片機(jī)（如8031、8096等）雙極型位片式微處理器（如AM2900、AM2901、AM2903等）n小型PLC的CPU多采用單片機(jī)或?qū)Ｓ肅PU，n大型PLC的CPU多采用位片式結(jié)構(gòu)。2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-25中央處理單元中央處理單元（CPU）輸入電路輸入電路輸出電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器用戶程序存儲器用戶程序存儲器電源電源PLC二、存儲器nPLC中的存儲器分為：系統(tǒng)程序存儲器n存放，即用來控制和完成

10、PLC各種功能的程序用戶程序存儲器n存放，即用戶根據(jù)工程現(xiàn)場的生產(chǎn)過程和工藝要求編寫的控制程序n存儲器類型：隨機(jī)存儲器RAM；只讀存儲器ROM；n可擦除只讀存儲器EPROM；n可電擦除的只讀存儲器EEPROM （或E2PROM） 2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-25nPLC存儲空間的分配系統(tǒng)程序存儲區(qū)n廠商固化的系統(tǒng)軟件，PLC的“操作系統(tǒng)”；系統(tǒng)RAM存儲區(qū)nI/O映像區(qū)n系統(tǒng)存儲區(qū)：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、定時器與計數(shù)器用戶程序存儲區(qū)2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-25三、輸入/輸出電路n輸入接口電路有三種類型：直流

11、（ 1224）V 交流（100120）V、（200240）V交直流（1224）Vn輸入信號 數(shù)字量（開關(guān)量）模擬量（420mA，10+10V）2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理+24V輸入口輸入口COMPLC接近開關(guān)接近開關(guān)內(nèi)部電路內(nèi)部電路2022-5-25n輸出接口電路繼電器輸出（響應(yīng)最慢） n交流、直流負(fù)載n負(fù)載電流一般不超過2A晶體管輸出n直流負(fù)載n負(fù)載電流一般在0.3 0.5A之間晶閘管輸出n交流負(fù)載n負(fù)載電流一般在0.3 0.5A之間注：輸出電路的負(fù)載電源由提供!2.2 PLC2.2 PL

12、C結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理COM負(fù)載負(fù)載2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理COM負(fù)載負(fù)載2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理COM負(fù)載負(fù)載2022-5-25四、電源n外部電源PLC的供電電源是一般市電；直流24V供電的；PLC對電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓額定值在1015的范圍內(nèi)波動。n內(nèi)部電源一個穩(wěn)壓電源用于對PLC的CPU單元和I/O單元供電。2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-25五、編程器n

13、主要用來編輯程序、調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行，還可以在線測試PC的內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PC進(jìn)行人機(jī)對話。n編程器一般有兩類：專用編程器:n手持編程器（FX-10P-E，F(xiàn)X-20P-E）n圖形編程器個人計算機(jī)：安裝相關(guān)編程軟件2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-25n可編程序控制器的編程語言2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理一、梯形圖編程語言（LAD）二、指令語句表編程語言（STL）三、功能塊圖編程語言（FBD）四、順序功能圖編程語言（SFC）五、結(jié)構(gòu)化文本編程語言（ST）2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作

14、原理一、梯形圖n梯形圖是一種以圖形符號及圖形符號在圖中的相互關(guān)系表示控制關(guān)系的編程語言，是從電氣控制系統(tǒng)中常用繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡化了符號演變而來。梯形圖中使用的繼電器、定時器、計數(shù)器等而是由軟件實現(xiàn)的，其狀態(tài)由PLC存儲器中的存儲位代表，故稱為軟器件。2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理X0X0Y0Y0X1X1Y1Y1 X0為常開觸點，X0=1時表示常開觸點閉合，輸出繼電器線圈通電，Y0有輸出，Y0=1 X1為常閉觸點，X1=1時表示常閉觸點斷開，輸出繼電器線圈斷電，Y1無輸出，Y1=0左母線右母線n讀梯形圖程序時總是從左至右，從上至下讀；n右

15、邊母線接的元件必須是輸出元件。輸出元件2022-5-25n梯形圖（LD）的特點梯形圖中的繼電器等并物理元件；梯形圖中的母線并不接任何電源；軟器件的觸點在用戶程序中可無限次引用；軟器件的觸點和線圈狀態(tài)對應(yīng)的是I/O映像區(qū)中的存儲位；軟器件 “1”狀態(tài)表示繼電器線圈通電、常開接點閉合、常閉接點斷開。2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理SB1SB2KM2KM1KM1KM1KM2Y1Y2Y1Y1X1X2 繼電器控制電路圖繼電器控制電路圖 PLC梯形圖梯形圖繼電器接觸器符號繼電器接觸器符號三菱梯形圖符號三菱梯形

16、圖符號符號名稱符號名稱常開觸點常開觸點常閉觸點常閉觸點線圈線圈2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理二、指令語句表n采用助記符來表示操作功能，類似于計算機(jī)編程語言。與梯形圖有一一對應(yīng)關(guān)系；便于在編程器的鍵盤上輸入，易于操作，可在無計算機(jī)的場合進(jìn)行編程設(shè)計。n指令語句由操作碼和操作數(shù)組成。LD X1；OR X2操作碼操作碼操作數(shù)操作數(shù)2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理三、功能塊圖n類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言。ORANDSRS1 Q1R StartTest1Test2Sw1Reset%1X32022-5-252.2 PL

17、C2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理四、順序功能圖n用功能表圖來描述程序的一種編程語言，屬于圖形語言。采用功能表圖的描述，從功能入手，控制系統(tǒng)被分為若干個子系統(tǒng)，使系統(tǒng)的操作具有明確的含義，便于設(shè)計思想的溝通，便于程序的分工設(shè)計和檢查調(diào)試。n順序功能圖三要素：步、執(zhí)行和轉(zhuǎn)換。n特點：以功能為主線，條理清楚，便于對程序操作的理解和溝通。只有在活動步的命令和操作被執(zhí)行，對活動步后的轉(zhuǎn)換進(jìn)行掃描，因此，整個程序的掃描時間較其他程序編制的程序掃描時間要大大縮短。對大型的程序，可分工設(shè)計，采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計時間和調(diào)試時間。常用于系統(tǒng)規(guī)模較大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場合。2022-5

18、-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理五、結(jié)構(gòu)化文本n結(jié)構(gòu)化文本(Structured Text)描述編程語言是用結(jié)構(gòu)化的描述語句來描述程序的一種編程語言。它是一種類似于高級語言的編程語言。在大中型的可編程序控制器系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語句描述編程語言來描述控制系統(tǒng)中各個變量的關(guān)系。它也被用于集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)。2022-5-25一、循環(huán)掃描技術(shù)二、PLC掃描周期的中斷處理三、PLC的I/O響應(yīng)時間四、PLC的I/O尋址方式n可編程序控制器的工作原理2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理LG2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原

19、理結(jié)構(gòu)和工作原理一、循環(huán)掃描技術(shù)nPLC是一種工業(yè)控制計算機(jī)，其工作任務(wù)管理和應(yīng)用程序執(zhí)行都是采用循環(huán)掃描的工作方式完成的。系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入（輸入采樣）（輸入采樣）用戶程用戶程序執(zhí)行序執(zhí)行數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出（輸出刷新）（輸出刷新）編程器編程器服務(wù)服務(wù)系統(tǒng)通信系統(tǒng)通信自診斷自診斷PLC掃描時間掃描時間開始下次掃描2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理輸入采樣輸入端子輸入映像X0X1輸出鎖存輸出端子輸出刷新Y0Y1元件映像Y1M0Y1X12022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-25n輸入采樣階段依次讀

20、入所有輸入端子的狀態(tài)和數(shù)據(jù)（接通/斷開），存入輸入映像寄存器；在一個掃描周期中，只有采樣階段輸入映像寄存器中的內(nèi)容才與輸入信號一致；在一個掃描周期中，輸入信號采樣結(jié)束后改變，則下一個掃描周期的采樣時刻才能被讀入；信號寬度必須超過一個掃描周期，才不會丟失。n程序執(zhí)行階段在沒有跳轉(zhuǎn)指令時，CPU按上到下，左到右的順序順次掃描執(zhí)行；在執(zhí)行指令時，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。當(dāng)出現(xiàn)掃描失控或死循環(huán)時，WDT會發(fā)出超時報警信號，使程序重新開始執(zhí)行；若出現(xiàn)不可恢復(fù)的確定性故障，則系統(tǒng)會自動停止執(zhí)行用戶程序，切斷外部負(fù)載，發(fā)出故障信號，等待處理。n輸出刷新階段CPU按輸出映像區(qū)的對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有輸出鎖存電路，從而經(jīng)輸出電路隔離和功率放大后驅(qū)動相應(yīng)被控負(fù)載。2.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理2022-5-252.2 PLC2.2 PLC結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理M1M2M1X1M3M2M4M3M2M3M2M1M4M3M1X1M4M3M2M3M2M1M1X1輸入掃描程序執(zhí)行輸出第一次循環(huán)掃描X1=1M1=1M1=1第二次循環(huán)掃描M2=1M2=1第三次循環(huán)掃描M3=1M3=1第四次循環(huán)掃描M4=1 M4=1輸入掃描程序執(zhí)