項(xiàng)目1-1FX2N系列可編程控制器軟硬件介紹

1、可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 三菱FX2N系列PLC教學(xué)課件 1、PLC的定義 1987年國際電工委員會（IEC）給出定義如下： “可編程控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算 操作的電子裝置，是帶有存儲器、可以編制程序的控制器。它能夠存 儲和執(zhí)行命令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等 操作，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生 產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系 統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)” 2 、可編程控制器的用途 （1）開關(guān)量的邏輯控制 一、引言一、引言: （2）運(yùn)動(dòng)控制 （3）過程控制 （4）數(shù)據(jù)處理 （5）通信

2、聯(lián)網(wǎng) （6）在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中的應(yīng)用 代替繼電器,可用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制 具有運(yùn)動(dòng)控制模塊，可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊,應(yīng)用于各種機(jī)械、 機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。 大中型可編程控制器一般都有PID閉環(huán)控制功能，可完成模擬量的閉環(huán)控制 各種運(yùn)算功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理 可以組成“集中管理、分散控制的分布式控制系統(tǒng)，以滿足工廠自動(dòng)化 系統(tǒng)發(fā)展的需要 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)簡稱CIMS，共分為6級子系統(tǒng)， 前三級為生產(chǎn)控制級EIC，PLC就是實(shí)現(xiàn)EIC綜合控 制系統(tǒng)的整機(jī)設(shè)備 二、情景模擬：二、情景模擬： 本課題將通過完成下面指定的控制任務(wù)來使學(xué)

3、生了解三菱FX2N系列可編程控 制器的基本結(jié)構(gòu)及初步認(rèn)識PLC的軟硬件。 控制要求如下： （1）按下啟動(dòng)按鈕SB,臺車電機(jī)M正轉(zhuǎn)，臺車前進(jìn)，碰 到限位開關(guān)SQ1后，臺車電機(jī)M反轉(zhuǎn)，臺車后退。 （2）臺車后退碰到限位開關(guān)SQ2后，臺車電機(jī)M停轉(zhuǎn)， 臺車停車，停5S，第二次前進(jìn)，碰到限位開關(guān)SQ3，再 次后退。 （3）當(dāng)后退再次碰到限位開關(guān)SQ2時(shí)，臺車停止。 A地 SQ2(X2) B地SQ1(X1)C地SQ3(X3) 啟動(dòng)SB(X0) 前進(jìn)Y1 后退Y2 臺車往返示意圖 停5秒 forward 10 三、知識準(zhǔn)備三、知識準(zhǔn)備 【引導(dǎo)問題【引導(dǎo)問題】 1、如果使用繼電器控制電路完成此小車的控制任務(wù)

4、，需要準(zhǔn)備哪些元器件？試著運(yùn) 用前面所學(xué)電力拖動(dòng)的有關(guān)知識畫出該小車控制的主電路及控制電路。 1 1、PLCPLC控制系統(tǒng)的組成控制系統(tǒng)的組成 一個(gè)最簡單的PLC控制系統(tǒng)：主要由輸入接口電 路，PLC主機(jī)（基本單元）及輸出接口電路三部分 組成 （1）PLC主機(jī)分類 PLC按結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式和模塊式兩類 PLC按控制規(guī)模大小，可分為小型、中型和大型三種類型 小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，存儲容量在8K步以內(nèi)，具有 邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位、自診斷和監(jiān)控等基本功能 PLC主機(jī)（基本單元） 2、如果將該小車的繼電器控制改造成由PLC控制，需要準(zhǔn)備哪些元器件？ 只需考慮所應(yīng)使用的輸

5、入和輸出器件，而完成控制的邏輯電路由PLC內(nèi)部程序來完成， 此舉會大量減少了控制設(shè)備的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建造的周期大大縮短。 （2）FX系列小型機(jī)的外部特征 FX2N系列PLC的面板由三部分組 成，即外部接線端子、指示部 分和接口部分。 1）外部接線端子。外部接線端子包括PLC電 源(L、N 、E)、輸入用直流電源（24、 COM）、輸入端子（X）、輸出端子（Y）和機(jī) 器接地等。 2）指示部分。指示部分包括各輸入輸出點(diǎn)的狀態(tài)指示、機(jī)器電源指示（POWER）、 機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)指示（RUN）、用戶程序存儲器后備電池指示（BATT.V）和程序錯(cuò)誤 或CPU錯(cuò)誤指示（PROG-E、CPU-E） 3）

6、接口部分。主要包括編程器接口、存儲器接口、擴(kuò)展接口和特殊功能模塊接 口等。在機(jī)器面板上，還設(shè)置了一個(gè)PLC運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換開關(guān)SW(RUN/STOP)，RUN使 機(jī)器處于運(yùn)行狀態(tài)（RUN指示燈亮）；STOP使機(jī)器處于停止?fàn)顟B(tài)（RUN指示燈滅） 2、PLCPLC硬件組成硬件組成 一套PLC系統(tǒng)的硬件一般由基本單元（包括CPU、儲存器、輸入/輸出接 口及內(nèi)部電源等）、I/O擴(kuò)展模塊、擴(kuò)展單元、轉(zhuǎn)換電纜接口、特殊適配 器和特殊功能模塊等外部設(shè)備組成。 （1）中央處理器（CPU） 目前常用的可編程機(jī)型一般多為8位或16位機(jī)，可編程器的檔次越高， CPU位數(shù)越多，運(yùn)算速度也越快，指令功能也越強(qiáng)。 （2）存儲

7、器 1) 只讀存儲器（ROM): 存放系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序是指PLC生產(chǎn)廠家編寫并固 化在ROM內(nèi)，用戶不能更改的程序，它使PLC具有基本功能，完成PLC設(shè)計(jì)者 規(guī)定的各項(xiàng)工作。 2)隨機(jī)讀寫存儲器(RAM):存放用戶程序及系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的臨時(shí)數(shù)據(jù),配備 電池，使用戶程序脫離電源也能夠保持。 （3）輸入輸出端口 1）輸入端口 數(shù)字量輸入接口 （a)直流輸入接口單元電路 圖中R1、R2的作用是什么？ (b) 交/直流輸入接口單元電路 (c) 交流輸入電路 圖中C1及整流橋的作用是什么？ 2）輸出端口 數(shù)字（開關(guān)）量輸出接口 (a) 繼電器輸出：可用于交流和直 流兩種電源，但接通斷開效率低 (b)

8、晶體管輸出：只適用于直流驅(qū)動(dòng)的 場合，有較高的接通斷開頻率 (c) 晶閘管輸出：僅適用于交流驅(qū) 動(dòng)場合，有較高的接通斷開頻率 （4）電源部分 3 3、I/OI/O端子使用說明端子使用說明 FX2N系列PLC機(jī)器上有兩組電源端子 1）用于PLC工作電源的輸入：L、N 、E是PLC的電源輸入端子，額定電壓 為AC100240V 2）輸入回路所用電源：24、COM是機(jī)器為輸入回路提供的直流24V電源 FX2N系列PLC的 I/O點(diǎn)編號采用8進(jìn)制，以FX2N-48點(diǎn)的PLC為例： 輸入寄存器為：X000X007、X010X017、X020X027共24點(diǎn) FX2N系列PLC輸入對低電平有效，應(yīng)該采用N

9、PN型傳感器件；如果 要使用PNP型傳感器件，需要外加電源或者將PLC輸入電路板打開， 改變S/S與選擇端的連接。 錯(cuò)誤！ 如果將圖中PNP型傳感器換成 NPN，如何接線？FXFX系列系列 PLCPLC接接NPNNPN型傳感器型傳感器FXFX系列系列 PLCPLC接接PNPPNP型傳感器型傳感器 輸出寄存器為：Y000Y007、Y010Y017、Y020Y027共24點(diǎn)。 3 、負(fù)載電源的規(guī)格應(yīng)根據(jù)負(fù)載的需要來選擇 4 4、FX2NFX2N可編程控制器軟件認(rèn)識可編程控制器軟件認(rèn)識 （1）系統(tǒng)程序 (2) 用戶程序 （3）工作數(shù)據(jù)區(qū) PLC對各類數(shù)據(jù)的存儲位置有著嚴(yán)格的劃分 詳見附錄A FX系列

10、PLC基本性能 管理程序、用戶指令解釋程序以及供系統(tǒng)調(diào)用的專用標(biāo)準(zhǔn)程序 用戶使用PLC編程的軟元件和編程語言（如梯形圖）編制的應(yīng)用程序 1 、根據(jù)負(fù)載性質(zhì)分組輸出 2 、輸出電路應(yīng)具有相應(yīng)的保護(hù) 5 5、PLCPLC型號命名方式型號命名方式 FX 系 列 名 16 I/O點(diǎn) 總 數(shù) M 單 元 功 能 M:基 本 單 元 E:擴(kuò) 展 單 元 EX:擴(kuò) 展 輸 入 單 元 EY:擴(kuò) 展 輸 出 單 元 RU L 標(biāo) 準(zhǔn) 型 E S 型 號 變 化 DS:24V DC， 世 界 型 ES:世 界 型 （ 晶 體 管 型 為 漏 輸 出 ） ESS:世 界 型 （ 晶 體 管 型 為 源 輸 出 ）

11、 輸 出 類 型 R:繼 電 器 S:晶 閘 管 T:晶 體 管 24V0VS/S X0X1 PC NPN 接近開關(guān) 漏型輸入 24V0VS/SX0X1 PC PNP 接近開關(guān) 源型輸入 ES輸出COM端接直 流電源負(fù)極 ESS輸出COM端接 直流電源正極 三、任務(wù)實(shí)施三、任務(wù)實(shí)施 1、工作過程分析、工作過程分析 （1）分析被控對象工藝條件和控制要求。 （2）根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求和所需輸入/輸出 的點(diǎn)數(shù)，選擇適當(dāng)類型的PLC。 （3）分配輸入/輸出點(diǎn)，繪制控制系統(tǒng)的接線圖。 （4）根據(jù)被控對象的工藝條件和控制要求，設(shè)計(jì)梯形圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 （5）根據(jù)梯形圖，用選定機(jī)型的指令編

12、程程序。 （6）使用編程器或者計(jì)算機(jī)將指令程序錄入PLC。 （7）調(diào)試系統(tǒng)。首先按系統(tǒng)接線圖連接好系統(tǒng)，然后根據(jù)控制要求 對控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，直到符合要求 2、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 （1）分發(fā)元器件，根據(jù)元件布局圖安裝元器件。 KM1KM2 FR XT1 PLC SQ1SQ2 QF FU2 SB1 XT2 SQ2 （2）參照PLC系統(tǒng)接線圖及主電路接線圖，請同學(xué)們按照安裝圖 自行畫出實(shí)際接線圖。 220V L N 1）先進(jìn)行PLC I/O輸入電路的布線 由于開關(guān)、按鈕等器件都是無源器件，PLC內(nèi)部電源能為每個(gè)輸入點(diǎn)提供約7MA 工作電流。因此輸入電路不需要另外加裝熔斷器來進(jìn)行保護(hù)。 表111 I

13、/O分配表 輸入 說明輸出說明 SBX0啟動(dòng)開關(guān)KM1Y1前進(jìn) SQ1X1限位開關(guān)KM2Y2后退 SQ2X2限位開關(guān) SQ3X3限位開關(guān) FRX4熱繼電器保護(hù) 2）按照下圖編寫梯形圖或指令程序，并將其下載至PLC并運(yùn)行，觀察程序 是否符合控制要求。 3）進(jìn)行PLC I/O輸出電路的布線 由于PLC輸出口上連接的器件主要是繼電器、接觸器、電磁閥的線圈。這些 器件均需要PLC機(jī)外的專用電源供電。輸出口連接線圈種類多，所需的電源 種類及電壓不同。但PLC輸出口的電流定額一般為2A，大電流的執(zhí)行器件須 配裝中間繼電器，因此輸出電路必須加熔斷器進(jìn)行短路保護(hù)。 4) 最后進(jìn)行主電路部分的布線。 N L1

14、X0 X1 X2 X3 X4 COM SB1 SQ1 SQ2SQ3 FR L1 L2 L3UVW KM1 KM2 FUQF PLC XT2 XT1COM X4 N L L1 Y2 Y1 Y2 Y1 COM1COM1 5) 全系統(tǒng)接線圖 3 3、評分標(biāo)準(zhǔn)、評分標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目要 求 配 分 評 分 標(biāo) 準(zhǔn)得 分 系統(tǒng)控制原理圖設(shè)計(jì)原理圖繪制規(guī)范10不完整規(guī)范，每處扣1分 I/O地址表編寫I/O地址表完整10不完整規(guī)范，每處扣1分 I/O接線 1、輸入設(shè)備接線 2、輸出設(shè)備接線 20分 輸入設(shè)備接線正確10分 輸出設(shè)備接線正確10分 主電路接線 1、電器安裝與連接 2、電機(jī)接線 10分 電器元件安裝與連接5分 電機(jī)接線5分 控制系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試程序符合控制要求30 第一次調(diào)試不合格扣10分 第二次調(diào)試不合格扣20分 第三次調(diào)試不合格扣30分 運(yùn)行分析 1、PLC控制系統(tǒng)組成 2、程序運(yùn)行步驟 20分 說明系統(tǒng)組成10分 程序運(yùn)行步驟正確10分 時(shí)間90min，每超時(shí)5min,扣5分（延長時(shí)間不超過10min） 安全文明通電檢測，發(fā)現(xiàn)人為短路故障，酌情扣1520分 開始時(shí)間 結(jié)束 時(shí) 間 總分 四、小結(jié)四、小結(jié) PLC