楊青峰-PLC原理與應(yīng)用-知識模塊二

1、知識模塊二 交通信號燈控制 知識模塊二知識模塊二 交通信號燈控制交通信號燈控制 2.1 教學(xué)組織 2.2 教學(xué)內(nèi)容 2.3 課堂演示交通信號燈控制實例 2.4 技能訓(xùn)練 邊學(xué)邊議 知識模塊二 交通信號燈控制 2.1 教教 學(xué)學(xué) 組組 織織一、教學(xué)目的一、教學(xué)目的(1) 了解可編程控制器的硬件組成。(2) 掌握可編程控制器的編程元件。(3) 理解可編程控制器的工作原理。(4) 熟悉可編程控制器的定時器、計數(shù)器的功能及使用。(5) 熟悉PLC基本的延時控制程序的功能和設(shè)計。知識模塊二 交通信號燈控制 知識模塊二 交通信號燈控制 2.2 教教 學(xué)學(xué) 內(nèi)內(nèi) 容容2.2.1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)組成的硬件結(jié)

2、構(gòu)組成雖然可編程控制器的生產(chǎn)廠家各異，種類繁多，但其基本硬件結(jié)構(gòu)和工作原理卻基本相同。一般而言，PLC的硬件結(jié)構(gòu)通常由輸入部分、邏輯部分、輸出部分及電源部件四個部分組成，如圖2-1所示。具體地講，PLC的基本硬件包括中央處理器CPU、存儲器、輸入/輸出接口、電源、擴展接口、通信接口、編程工具、智能I/O接口、智能單元等部分，如圖2-2所示。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-1 PLC的基本結(jié)構(gòu)圖 知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-2 PLC的基本硬件組成知識模塊二 交通信號燈控制 1. 輸入部分輸入部分PLC的輸入部分也就是其輸入接口部分。輸入部分的主要作用是收集并保存被控對象實際運行的數(shù)據(jù)和

3、信息。其輸入信號分主令信號和現(xiàn)場檢測信號兩種。主令信號一般是指來自操作臺上各種功能鍵(如開機、關(guān)機、調(diào)試或緊急停車等按鍵)的操作信號；現(xiàn)場檢測信號是指來自被控對象的各種檢測元件(如行程開關(guān)、限位開關(guān)、光電檢測開關(guān)、繼電器觸點及其他各類傳感器等)傳送過來的檢測信號。知識模塊二 交通信號燈控制 PLC的輸入接口電路一般可分為開關(guān)量輸入接口電路和模擬量輸入接口電路。開關(guān)量輸入接口電路要求PLC的輸入信號是數(shù)字信號，即開關(guān)信號，如各種開關(guān)、按鈕的通斷信號。模擬量輸入接口電路則接收處理各種模擬信號，即電平信號，如現(xiàn)場各種傳感器輸送過來的電壓或電流信號。PLC的輸入接口部分要求具有較強的抗干擾能力，同時能

4、夠滿足工業(yè)現(xiàn)場各類信號的匹配要求。知識模塊二 交通信號燈控制 PLC開關(guān)量輸入接口電路的作用就是把現(xiàn)場各種開關(guān)信號變成其內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號。按使用的電源不同，通常PLC的開關(guān)量輸入接口可分為三種類型，分別是直流1224 V輸入接口、交流100120 V或200240 V輸入接口、交直流(AC/DC)1224 V輸入接口。輸入接口電路中都有濾波電路和光電耦合電路。濾波電路具有抗干擾的作用；光電耦合電路可以將外部電路與PLC隔離開。光電耦合電路中的光電耦合器通常由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成。知識模塊二 交通信號燈控制 1) 直流輸入接口電路 直流輸入接口電路的原理如圖2-3所示。圖中畫出了一個輸入

5、端口的輸入電路，虛線框中的部分為PLC內(nèi)部電路，虛線框外為用戶接線。R1、R2用于分壓，且R1起限流作用，R2及C構(gòu)成濾波電路。輸入電路采用光耦合實現(xiàn)輸入信號與機內(nèi)電路的耦合，COM為公共端子。當(dāng)輸入端的開關(guān)接通時，光耦合導(dǎo)通，直流輸入信號轉(zhuǎn)換成TTL(5 V)標(biāo)準(zhǔn)信號送入PLC的輸入電路，同時LED輸入指示燈亮，表示輸入端接通。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-3 直流輸入接口電路 知識模塊二 交通信號燈控制 2) 交流輸入接口電路 交流輸入接口電路如圖2-4所示，為減小高頻信號的串入，電路中設(shè)有隔直電容C。圖2-4 交流輸入接口電路 知識模塊二 交通信號燈控制 3) 交/直流輸入接口電路

6、圖2-5所示為交/直流輸入接口電路。其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)與直流輸入接口電路基本相同，所不同的是外部電源除直流電源外，還可用1224 V交流電源。開關(guān)量輸入接口電路的主要參數(shù)是電流信號。當(dāng)現(xiàn)場開關(guān)閉合時，輸入信號接通，此時必須有足夠的電流流入光耦輸入端，光敏晶體管才能飽和導(dǎo)通，使CPU在輸入采樣階段讀入數(shù)字1；而當(dāng)現(xiàn)場開關(guān)斷開時，輸入信號中斷，必須保證流入光耦輸入端的電流足夠小，以保證光耦輸出端的光敏晶體管可靠截止，光耦合器中的發(fā)光二極管熄滅，使CPU在輸入采樣階段讀入數(shù)字0。不同型號的PLC對輸入可靠動作的電流都有明確規(guī)定，使用時可參照使用手冊。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-5 交/直流輸入接口

7、電路 知識模塊二 交通信號燈控制 模擬量輸入接口電路框圖如圖2-6所示。由于現(xiàn)場中模擬量的變化范圍一般是不標(biāo)準(zhǔn)的，因此需將現(xiàn)場中的各類檢測信號通過傳感器和變送器先轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成PLC可以認(rèn)識的數(shù)字量。PLC是根據(jù)數(shù)字量的大小來判斷模擬量的大小的。由此可見，模擬量輸入接口電路的作用就是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成PLC可以進行內(nèi)部處理的數(shù)字信號。模擬量輸入接口接收的標(biāo)準(zhǔn)模擬電流或電壓信號分別是420 mA直流電流信號、110 V直流電壓信號等。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-6 模擬量輸入接口電路框圖知識模塊二 交通信號燈控制 2. 邏輯部分邏輯

8、部分可編程控制器本質(zhì)上是一種工業(yè)控制計算機，因此其邏輯部分的核心部件就是CPU和存儲器。邏輯部分的主要功能就是處理輸入部分所得信息，并按被控對象的實際動作要求做出反應(yīng)。1) 中央處理器CPU與一般計算機一樣，CPU是PLC的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊地進行工作，其主要作用如下：(1) 接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。(2) 診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤。知識模塊二 交通信號燈控制 (3) 用掃描的方式通過I/O部件接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像存儲器或數(shù)據(jù)存儲器中。(4) PLC進入運行狀態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶指令，解釋并按指令規(guī)

9、定的任務(wù)進行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運算等；根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和映像存儲器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信的功能。不同型號的PLC，其CPU芯片是不同的，有采用通用CPU芯片的，有采用廠家自行設(shè)計的專用CPU芯片的。CPU芯片的性能關(guān)系到PLC處理控制信號的能力與速度，CPU位數(shù)越高，系統(tǒng)處理的信息量越大，運算速度越快。PLC的功能隨著CPU芯片技術(shù)的發(fā)展不斷提高。知識模塊二 交通信號燈控制 2) 存儲器PLC的存儲器是用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序和運行數(shù)據(jù)的單元。PLC的存儲器按其作用分為系統(tǒng)存儲器與用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序。

10、系統(tǒng)程序相當(dāng)于個人計算機的操作系統(tǒng)，它使PLC具有基本的職能，以完成PLC設(shè)計者規(guī)定的各種工作。系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家設(shè)計并固化在ROM中，用戶不能直接更改。知識模塊二 交通信號燈控制 用戶存儲器包括用戶程序存儲器(程序區(qū))和功能存儲器(數(shù)據(jù)區(qū))兩部分。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序。用戶程序存儲器根據(jù)所選用的存儲器單元類型的不同，可以是隨機存儲器RAM(有掉電保護)、可擦除可編程只讀存儲器EPROM或電擦除可編程只讀存儲器EEPROM，其內(nèi)容可以由用戶任意修改或增刪。用戶功能存儲器是用來存放(記憶)用戶程序中使用的ON/OFF狀態(tài)、數(shù)值數(shù)

11、據(jù)的，由于這些數(shù)據(jù)是不斷變化的，因此用隨機存取存儲器RAM來組成功能存儲器，它構(gòu)成PLC的各種內(nèi)部器件，也稱為“軟元件”。用戶存儲器容量的大小關(guān)系到用戶程序容量的大小和內(nèi)部器件的多少，它是反映PLC性能的重要指標(biāo)之一。知識模塊二 交通信號燈控制 PLC中的物理存儲器有兩種：一種為可進行讀/寫操作的隨機存取的存儲器RAM；另一種為只讀存儲器ROM。按編程方式的不同，只讀存儲器又有掩膜只讀存儲器ROM、可編程只讀存儲器PROM、可擦除可編程只讀存儲器EPROM和電擦除可編程只讀存儲器EEPROM。ROM的存儲內(nèi)容在其制造過程中確定，不允許再改寫；PROM的存儲內(nèi)容是用戶用編程器一次性寫入的，不能再

12、改寫；EPROM的存儲內(nèi)容也是用戶用編程器寫入的，但可以在紫外線燈的照射下擦除，因此，它允許反復(fù)多次地擦除和寫入；EEPROM的存儲內(nèi)容由用戶寫入，在寫入新的內(nèi)容時，原來存儲的內(nèi)容會自動清除，允許反復(fù)多次寫入。知識模塊二 交通信號燈控制 只讀存儲器是非揮發(fā)性的器件，它的特點是在斷電狀態(tài)下仍能保存所存儲的內(nèi)容；隨機存取存儲器是一種揮發(fā)性的器件，即當(dāng)供電電源掉電后，其存儲的內(nèi)容就會丟失。因此，在實際使用中，通常需要配備掉電保護電路，當(dāng)正常電源切斷后，用配備電池來供電，以保護其存儲內(nèi)容不會丟失。知識模塊二 交通信號燈控制 3. 輸出部分輸出部分PLC的輸出接口部分用來連接被控對象中的各種執(zhí)行元件，并

13、驅(qū)動這些執(zhí)行元件產(chǎn)生相應(yīng)的動作，這些執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥和調(diào)速裝置等。PLC的輸出接口部分的主要作用就是對現(xiàn)場被控裝置進行實時操作處理。對輸出部分的要求是應(yīng)當(dāng)具有足夠大的輸出功率，以便能驅(qū)動現(xiàn)場需控制的設(shè)備，使其產(chǎn)生相應(yīng)動作。知識模塊二 交通信號燈控制 PLC的開關(guān)量輸出接口按輸出開關(guān)器件種類的不同分為三種形式：第一種是繼電器輸出型，CPU輸出時接通或斷開繼電器的線圈，使繼電器觸點閉合或斷開，再去控制外部電路的通斷；第二種是晶體管輸出型，通過光耦合使開關(guān)晶體管截止或飽和導(dǎo)通，以控制外部電路；第三種是雙向晶閘管輸出型，采用的是光觸發(fā)型雙向晶閘管。知識模塊二 交通信號燈控制 開

14、關(guān)量輸出接口的作用是把PLC的內(nèi)部信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的各種開關(guān)信號，以實現(xiàn)PLC內(nèi)部電路與外部設(shè)備的連接。按照負載使用電源的不同，輸出接口電路可分為直流輸出接口、交流輸出接口和交/直流輸出接口電路。在開關(guān)量輸出接口中，晶體管輸出型的接口只能帶直流負載，屬于直流輸出接口。雙向晶閘管輸出型的接口只能帶交流負載，屬于交流輸出接口。繼電器輸出型的接口可帶直流負載，也可帶交流負載，屬于交/直流輸出接口。知識模塊二 交通信號燈控制 下面簡單介紹常見的開關(guān)量輸出接口電路。1) 繼電器輸出型接口電路(交/直流輸出接口)圖2-7所示為繼電器輸出型接口電路。圖中：繼電器既是輸出開關(guān)器件又是隔離器件，電阻R1和

15、指示燈LED組成輸出狀態(tài)顯示器；電阻R2和電容C組成RC滅弧電路。當(dāng)需要某一輸出端產(chǎn)生輸出時，由CPU控制，將輸出信號輸出，接通輸出繼電器線圈，輸出繼電器的觸點閉合，使外部負載電路接通，同時輸出指示燈亮，指示該路輸出端有輸出，負載所需交/直流電源由用戶提供。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-7 繼電器輸出型接口電路 知識模塊二 交通信號燈控制 2) 雙向晶閘管輸出型接口電路(交流輸出接口)圖2-8所示為雙向晶閘管輸出型接口電路，圖中只畫出了一個輸出端的輸出電路。其中：雙向晶閘管為輸出開關(guān)器件，由它組成的固態(tài)繼電器(ACSSR)具有光電隔離作用，作為隔離元件；電阻R2與電容C組成高頻濾波電路，用

16、于減少高頻信號干擾；在輸出回路中還設(shè)有阻容過壓保護和浪涌吸收器，可承受嚴(yán)重的瞬時干擾。 知識模塊二 交通信號燈控制 3) 晶體管輸出型接口電路(直流輸出接口) 圖2-9所示為晶體管輸出型接口電路，圖中虛線框中的電路是PLC的內(nèi)部電路，框外是PLC輸出點的驅(qū)動負載電路。圖中只畫出了一個輸出端的輸出電路，各個輸出端所對應(yīng)的輸出電路均相同。在圖2-9中，晶體三極管V為輸出開關(guān)器件，光電耦合器為隔離器件，穩(wěn)壓管和熔斷器分別用于輸出端的過電壓保護和短路保護。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-9 晶體管輸出型接口電路 知識模塊二 交通信號燈控制 由于PLC種類繁多，上面介紹的幾種開關(guān)量的輸入/輸出接口電路

17、會因生產(chǎn)廠家的不同而有所不同，但其基本原理相差不大。在PLC中，開關(guān)量的輸入信號端個數(shù)和輸出信號端個數(shù)稱為PLC的輸入/輸出點數(shù)，它是衡量PLC性能的重要指標(biāo)之一。開關(guān)量輸出接口電路的主要技術(shù)參數(shù)如下：(1) 響應(yīng)時間。響應(yīng)時間為PLC輸出器件由一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)所需的時間。繼電器輸出型PLC的響應(yīng)時間最長，從輸出繼電器的線圈通電到觸點閉合約為10 ms；晶體管輸出型PLC從光耦獲得或失去驅(qū)動信號到晶體管完全導(dǎo)通或完全截止的時間在0.2 ms以下；雙向晶閘管輸出型PLC從光控晶閘管獲得或失去驅(qū)動信號到晶閘管完全導(dǎo)通或完全截止的時間在1 ms以下。知識模塊二 交通信號燈控制 (2) 輸出電流

18、。繼電器輸出型PLC具有較大的輸出電流，純阻性負載在220 V(AC)以下的電路為2 A/點；晶體管輸出型和雙向晶閘管輸出型PLC的輸出電流較小，一般為0.5 A/點和0.3 A/點。不同型號的PLC其輸出電流有所不同，使用時需參閱使用手冊。對于感性負載，由于在斷開的瞬間會產(chǎn)生較高的自感電動勢，因此在使用時應(yīng)考慮輸出電流。(3) 開路漏電流。開路漏電流為PLC輸出處于關(guān)斷狀態(tài)時，輸出回路中的電流。繼電器輸出型PLC沒有開路漏電流；晶體管輸出型PLC的開路漏電流較小，在0.1 mA以下，一般不會造成輸出誤動作；雙向晶閘管輸出型PLC的開路漏電流較大，為2.4 mA左右，這是因為在PLC內(nèi)部，與晶

19、閘管并聯(lián)了RC吸收電路，故引起了較大的開路漏電流。使用雙向晶閘管輸出型PLC時，一定要注意開路漏電流的問題。知識模塊二 交通信號燈控制 PLC的模擬量輸出接口電路的作用是將PLC處理后的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號量信號并輸出，以滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場連續(xù)控制信號的需要。模擬量輸出接口電路主要由光電隔離、DA轉(zhuǎn)換及驅(qū)動等環(huán)節(jié)組成。圖2-10所示為模擬量輸出接口電路框圖。模擬量輸出接口一般安裝在專用的模擬量輸出模塊上。 知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-10 模擬量輸出接口電路框圖 知識模塊二 交通信號燈控制 PLC的輸出通常是分組的，即幾個輸出點共用一個公共點，也有單獨一個輸出點為一組的。各組輸出

20、點是相互隔離的。對于共用一個公共點的同一組輸出，必須使用同一組電壓類型和等級的電源。因為在一個較大的控制系統(tǒng)中，執(zhí)行元器件的電壓等級和類別不可能完全相同，設(shè)計時就要把它們分在不同的公共組，不同的公共點上提供不同等級和類型的外接電源。輸出的分組為PLC控制整個系統(tǒng)提供了方便。知識模塊二 交通信號燈控制 4. 電源部件電源部件電源部件的作用就是將交流電轉(zhuǎn)換成供PLC的中央處理器、存儲器等電子電路工作所需的直流電源，使PLC能正常工作。PLC內(nèi)部電路使用的電源是整體的能源供給中心，它的好壞直接影響PLC的功能和可靠性，目前大部分PLC采用開關(guān)式電源供電。小型的整體式可編程控制器內(nèi)部有一個開關(guān)穩(wěn)壓電源

21、，此電源一方面可為CPU、I/O單元及擴展單元提供直流5 V工作電源，另一方面可為外部輸入元件提供直流24 V電源。知識模塊二 交通信號燈控制 對于整體式結(jié)構(gòu)的PLC，電源通常封裝在機箱內(nèi)部；對于組合式PLC，有的采用單獨電源模塊，有的將電源與CPU封裝到一個模塊中。PLC的電源部件有很好的穩(wěn)壓措施，因此對外部電源的穩(wěn)定性要求不高，一般允許外部電源電壓的穩(wěn)定值在15%+10%的范圍內(nèi)波動。為了防止在外部電源發(fā)生故障時，PLC丟失內(nèi)部程序和數(shù)據(jù)等重要信息，PLC用鋰電池作停電時的后備電源。知識模塊二 交通信號燈控制 5. 擴展接口擴展接口擴展接口用于將擴展單元與基本單元相連，使PLC的配置更加靈

22、活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需求。知識模塊二 交通信號燈控制 6. 通信接口通信接口為了實現(xiàn)“人機”或“機機”之間的對話，PLC配有多種通信接口。PLC通過這些通信接口可以與監(jiān)視器、打印機以及其他PLC或計算機相連。當(dāng)PLC與打印機相連時，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打?。划?dāng)與監(jiān)視器(CRT)相連時，可將控制過程圖像顯示出來；當(dāng)與其他PLC相連時，可以組成多機系統(tǒng)或聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)形式的PLC控制系統(tǒng)或?qū)崿F(xiàn)更大規(guī)模的控制；當(dāng)與計算機相連時，可以組成多級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合控制。知識模塊二 交通信號燈控制 7. 智能智能I/O接口接口為了滿足工業(yè)上更加復(fù)雜的控制需要，PLC配

23、有多種智能的I/O接口，如滿足位置調(diào)節(jié)需要的位置閉環(huán)控制模塊，對高速脈沖進行計數(shù)和處理的高速計數(shù)模塊等。這類智能模塊都有其自身的處理器系統(tǒng)。通過智能I/O接口，用戶可方便地構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)各種功能控制。知識模塊二 交通信號燈控制 8. 編程工具編程工具編程工具是供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視用的設(shè)備。編程器是最常用的編程工具之一。編程器有簡易型和智能型兩類。簡易型的編程器只能聯(lián)機編程，不能脫機使用，如手持型簡易編程器往往需先將梯形圖轉(zhuǎn)化為機器語言助記符后才能輸入，它一般由簡易鍵盤和發(fā)光二極管或其他顯示器件組成。不同品牌的PLC配備不同型號的專用手持式簡易編程器，相互之間不能通

24、用。手持式簡易編程器方便系統(tǒng)進行現(xiàn)場調(diào)試和維修。手持式簡易編程器與PLC的連接如圖2-11所示。智能型的編程器又稱圖形編程器，它可以聯(lián)機，也可以脫機編程，具有LCD或CRT圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過屏幕對話。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-11 手持式簡易編程器與PLC的連接 知識模塊二 交通信號燈控制 也可采用微機輔助編程，許多PLC廠家為自己的產(chǎn)品設(shè)計了計算機輔助編程軟件，運用這些軟件可以編輯、修改用戶程序，監(jiān)控系統(tǒng)的運行、打印文件、采集和分析數(shù)據(jù)、在屏幕上顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)、對工業(yè)現(xiàn)場和系統(tǒng)進行仿真等。若要直接與可編程控制器通信，還要配備相應(yīng)的通信電纜。知識模塊二 交通信號燈

25、控制 9. 智能單元智能單元各種型號的PLC都有一些智能單元，它們一般都有自己的CPU，具有自己的系統(tǒng)軟件，能獨立完成一項專門的工作。智能單元通過總線與主機相連，通過通信方式接受主機的管理。常用的智能單元有A/D單元、D/A單元、高速計數(shù)單元、定位單元等。10. 其他部件其他部件PLC還可配備盒式磁帶機、EPROM寫入器、存儲器卡等其他外部設(shè)備。知識模塊二 交通信號燈控制 2.2.2 PLC控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)組成1. PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)由兩大部分組成：控制對象和控制裝置。在由PLC作為控制器的自動控制系統(tǒng)中，PLC就是整個控制系統(tǒng)的核心部分，它接收來自主控臺上的主令信號及由現(xiàn)

26、場的檢測元件傳送過來的各種檢測信號。各種輸入信號被讀取到PLC內(nèi)部后，執(zhí)行邏輯部件組合后所達到的邏輯功能，最后輸出驅(qū)動各種執(zhí)行器，從而達到對被控對象的控制，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的自動化。這就是PLC的基本控制原理。PLC的控制系統(tǒng)方框圖如圖2-12所示。PLC控制系統(tǒng)一般由PLC、編程器、信號輸入部件和輸出執(zhí)行部件等組成，其控制系統(tǒng)的組成如圖2-13所示。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-12 PLC控制系統(tǒng)方框圖 知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-13 P LC控制系統(tǒng)的組成 知識模塊二 交通信號燈控制 2. PLC控制系統(tǒng)的類型控制系統(tǒng)的類型1) 由PLC構(gòu)成的單機控制系統(tǒng)PLC構(gòu)成的單機控制

27、系統(tǒng)如圖2-14所示。在由PLC構(gòu)成的單機控制系統(tǒng)中，被控對象通常是單一的機器或生產(chǎn)流水線，控制器由一臺PLC構(gòu)成，一般不需要與其他PLC或計算機進行通信。但是，如果考慮將來系統(tǒng)升級需進行聯(lián)網(wǎng)，則應(yīng)當(dāng)選用具有通信功能的PLC。 知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-14 單機控制系統(tǒng)知識模塊二 交通信號燈控制 2) 由PLC構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)由PLC構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)如圖2-15所示。在由PLC構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)中，被控對象通常是數(shù)臺機器或數(shù)條流水線，該系統(tǒng)的控制單元由單臺PLC構(gòu)成，每個被控對象與PLC指定的I/O相連。由于采用一臺PLC控制，因此，各個被控對象之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)不需要另外的通信線

28、路。但是一旦PLC出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將停止工作。對于大型的集中控制系統(tǒng)，通常采用冗余系統(tǒng)克服上述缺點。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-15 集中控制系統(tǒng)知識模塊二 交通信號燈控制 3) 由PLC構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)當(dāng)控制系統(tǒng)復(fù)雜、控制對象較多時，通常采用由PLC構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)，如圖2-16所示。在分布式控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的各個元器件分布在一個較大的區(qū)域內(nèi)，相互之間比較遠，而且被控對象之間經(jīng)常需要進行數(shù)據(jù)和信息的交換。因此，該系統(tǒng)的控制器由采用多個相互之間具有通信功能的PLC構(gòu)成。系統(tǒng)的上位機可以采用PLC，也可以采用工控機。在管理層，上位機通常是微型計算機，可完成對下位機的監(jiān)控和數(shù)據(jù)信息

29、共享，同時可對系統(tǒng)所測數(shù)據(jù)完成存儲、處理輸入與輸出、以圖形或表格形式對現(xiàn)場進行動態(tài)模擬顯示、分析限值或報警信息、驅(qū)動打印機實時打印各種圖表等工作。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-16 分布式控制系統(tǒng) 知識模塊二 交通信號燈控制 3. FX系列系列PLC的型號及性能的型號及性能從實際應(yīng)用的角度看，F(xiàn)X系列PLC的硬件一般由基本單元、擴展單元、擴展模塊及特殊功能單元等組成?；締卧ù鎯ζ鳌/O接口及電源，是PLC的主要部分；擴展單元是FX增加I/O點數(shù)的裝置，內(nèi)設(shè)電源；擴展模塊是用于增加I/O點數(shù)和改變I/O點數(shù)比例的裝置，內(nèi)部無電源，其電源由基本單元或擴展單元供給。擴展單元和擴展模塊無C

30、PU，必須與基本單元一起使用。PLC還有特殊功能模塊，是一些具有專門用途的裝置，如位置控制模塊、模擬量I/O模塊、高速計數(shù)器模塊和通信模塊等。知識模塊二 交通信號燈控制 FX系列PLC是整體式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)，可以通過擴展組成不同規(guī)模的系統(tǒng)。FX0是在FX2之后推出的一種小型的PLC?，F(xiàn)在日本三菱公司又相繼推出了將眾多功能凝集在超小型機殼內(nèi)的FX0N、FX1N、FX2N系列PLC。FX型號命名的基本方式表示如下：知識模塊二 交通信號燈控制 其中：I/O總點數(shù)為14256；單元類型中，M表示基本單元，E表示擴展單元及擴展模塊，EX表示擴展輸入單元，EY表示擴展輸出單元；型號變化中，DS

31、表示24 V(DC)，世界型，ES表示世界型(晶體管型為漏輸出)，ESS表示世界型(晶體管型為源輸出)；輸出方式中，R表示繼電器輸出，T表示晶體管輸出，S表示晶閘管輸出。以FX1N系列PLC為例，說明FX系列PLC的連接方式如圖2-17所示。圖中包括一個FX1N-60MR型基本單元、一個FX0N-40ER型擴展單元、一個FX0N-16EX型擴展模塊、一個FX0N-8EYR型擴展模塊和一個FX0N-232ADP型特殊功能模塊(RS-232接口)。知識模塊二 交通信號燈控制 FX系列PLC的特殊功能單元常用的模擬量輸入單元FX-4AD，是一個4路12位A/D轉(zhuǎn)換單元；模擬量輸出單元FX-2DA是一

32、個2路12位D/A轉(zhuǎn)化單元；溫度輸入單元FX-2DA-PT是2路溫度輸入單元(內(nèi)含12位A/D)，可直接與三線的鉑電阻(PT100)連接；還有高速計數(shù)單元FX-1HC等。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-17 FX系列PLC的連接方式 知識模塊二 交通信號燈控制 知識模塊二 交通信號燈控制 用FX2N的基本單元與擴展單元或擴展模塊可構(gòu)成I/O點數(shù)為16256點的PLC系統(tǒng)。用擴展模塊以8為單位增加輸入/輸出點數(shù)，也可只增加輸入點數(shù)，或只增加輸出點數(shù)，因此可以改變輸入/輸出點數(shù)的比例。知識模塊二 交通信號燈控制 2.2.3 PLC的輸入的輸入/輸出設(shè)備及外圍裝置輸出設(shè)備及外圍裝置PLC作為一種工

33、業(yè)控制計算機，其外圍硬件大致可分為外圍器件、外圍設(shè)備和I/O接口模塊三類。PLC的外圍器件有按鈕、開關(guān)、交流接觸器、電磁閥、信號燈、傳感器、變送器等；外圍設(shè)備有編程器、打印機、可編程終端、條碼機、IC讀卡機、變頻器等；PLC的I/O接口模塊有模擬量輸入/輸出模塊、溫度模塊、位置模塊、高速計數(shù)模塊、PID模塊、通信模塊等。結(jié)合PLC的硬件結(jié)構(gòu)組成，這里將介紹一些常用的外圍器件。知識模塊二 交通信號燈控制 1. 輸入設(shè)備輸入設(shè)備1) 按鈕控制按鈕是一種簡單電器，用于發(fā)出手動控制信號，通常用來接通或斷開小電流控制的電路，從而實現(xiàn)對其他電器的控制。按鈕的結(jié)構(gòu)原理圖如圖2-18所示，它由按鈕帽、復(fù)位彈簧

34、、橋式觸頭和外殼組成。當(dāng)外力大于彈簧力時，觸點動作，使得常閉觸點先斷開，常開觸點閉合；反之，當(dāng)外力小于彈簧力時，常開觸點先斷開，常閉觸點再閉合。一般在使用時，紅色為停止，綠色為啟動或運行。按鈕的圖形符號和文字符號如圖2-19所示。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-18 按鈕的結(jié)構(gòu)原理圖 知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-19 按鈕的圖形符號和文字符號 知識模塊二 交通信號燈控制 2) 限位開關(guān)限位開關(guān)又稱行程開關(guān)或位置開關(guān)，是一種控制電器。它是利用生產(chǎn)機械運動部件的碰撞，使其內(nèi)部觸點動作，分?jǐn)嗷蚯袚Q電路，從而控制生產(chǎn)機械行程、位置或改變其運動狀態(tài)。因此，利用限位開關(guān)可以實現(xiàn)對機械運動物體的行程

35、控制或限位保護，如限制機械運動的位置或行程，或使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動或自動往返運動等。按照工作原理的不同，限位開關(guān)可分為機械式限位開關(guān)和電子式限位開關(guān)兩種。知識模塊二 交通信號燈控制 機械式限位開關(guān)由彈簧、動觸點、靜觸點、頂桿、推桿等部分組成，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖2-20所示。它的工作原理和按鈕相同，外力作用下觸點動作，外力消失后復(fù)位；或保持此狀態(tài)，反方向力量作用下再復(fù)位。限位開關(guān)與按鈕的區(qū)別在于施加在觸頭系統(tǒng)的外力不是手指的按壓，而是利用生產(chǎn)機械運動部件的擋塊碰壓而使觸點動作。限位開關(guān)的圖形符號和文字符號如圖2-21所示。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-20 限位開關(guān)的結(jié)

36、構(gòu)原理圖知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-21 限位開關(guān)的圖形符號和文字符號 知識模塊二 交通信號燈控制 3) 接近開關(guān)接近開關(guān)又稱無觸點行程開關(guān)，當(dāng)某種物體與之接近到一定距離時就發(fā)出“動作”信號，它不需施以機械力。接近開關(guān)的用途已經(jīng)遠遠超出一般的行程開關(guān)的行程和限位保護，它還可以用于高速計數(shù)、測速、液面控制、檢測金屬體的存在、檢測零件尺寸、無觸點按鈕及用作計算機或可編程控制器的傳感器等。知識模塊二 交通信號燈控制 接近開關(guān)按工作原理可分為高頻振蕩型(檢測各種金屬)、永磁型及磁敏元件型、電磁感應(yīng)型、電容型、光電型和超生波型接近開關(guān)等。常用的接近開關(guān)是高頻振蕩型接近開關(guān)，它由振蕩、檢測、晶閘管等

37、部分組成。其工作原理是當(dāng)運動部件上的金屬物體接近高頻振蕩器的感應(yīng)頭(即振動器線圈)時，金屬物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流損耗，使振蕩回路的等效電阻變大，能量損耗增加，從而使振蕩變?nèi)?，直至停止，于是開關(guān)輸出控制信號。接近開關(guān)的圖形符號和文字符號如圖2-22所示。接近開關(guān)工作穩(wěn)定可靠、壽命長、重復(fù)定位精度高、動作迅速、操作頻率高，因此在PLC控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-22 接近開關(guān)的圖形符號和文字符號 知識模塊二 交通信號燈控制 4) 光電開關(guān)光電開關(guān)可以將光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化。它是根據(jù)發(fā)射器發(fā)出的光束，被物體阻斷或部分反射，接收器最終據(jù)此作出判定反應(yīng)。光電開關(guān)在一般情況下

38、，通常由發(fā)射器、接收器和檢測電路三部分構(gòu)成。發(fā)射器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，如發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管，光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器由光電二極管、光電三極管和光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件，如透鏡和光圈等；在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。知識模塊二 交通信號燈控制 光電開關(guān)與接近開關(guān)的主要區(qū)別是接近開關(guān)只對金屬材料起作用，而光電開關(guān)只要是材料不透光均可以有效檢測。根據(jù)檢測方式的不同，紅外線光電開關(guān)可分為漫反射式光電開關(guān)、鏡反射式光電開關(guān)和對射式光電開關(guān)等。如圖2-23所示，漫反射式光電開關(guān)是一種集發(fā)射器和

39、接收器于一體的傳感器。當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線被反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式光電開關(guān)是首選的檢測模式。 知識模塊二 交通信號燈控制 如圖2-24所示，鏡反射式光電開關(guān)也是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器。光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡，反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-23 漫反射式光電開關(guān) 知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-24 鏡反射式光電開關(guān) 知識模塊二 交通信號燈控制 如圖2-25所示，對射式光電開關(guān)包含在結(jié)構(gòu)

40、上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器。當(dāng)被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)檢測物體是不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測模式。光電開關(guān)的應(yīng)用如圖2-26所示。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-25 對射式光電開關(guān) 知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-26 光電開關(guān)的應(yīng)用(a) 辨別物體倒置；(b) 液位控制知識模塊二 交通信號燈控制 2. 輸出設(shè)備輸出設(shè)備在自動控制系統(tǒng)中，PLC與系統(tǒng)的被控對象之間有一個重要的環(huán)節(jié)，即執(zhí)行裝置。這些執(zhí)行裝置通常是繼電器、接觸器、電磁閥等。執(zhí)行裝置選擇的好壞、合適與否直接影響到自動控制的

41、質(zhì)量和運行的安全。這里從實用的角度對一些常用的執(zhí)行裝置作以簡單介紹。除了這些執(zhí)行裝置外，在PLC輸出設(shè)備中還有一些指示燈及報警器等。知識模塊二 交通信號燈控制 1) 接觸器接觸器是一種用來頻繁接通和斷開電路的自動切換電器，主要控制對象是電動機。按線圈通過電流的種類不同，接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器，常用的是交流接觸器。交流接觸器的外形與結(jié)構(gòu)原理圖如圖2-27所示，它主要由電磁機構(gòu)和(主、輔助)觸頭系統(tǒng)組成。電磁機構(gòu)包括動、靜鐵芯，吸引線圈和反作用彈簧。觸頭系統(tǒng)分為主觸頭和輔助觸頭。 知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-27 交流接觸器的外形與結(jié)構(gòu)原理圖 知識模塊二 交通信號燈控制 交流接觸

42、器的工作原理是：當(dāng)吸引線圈兩端加上額定電壓時，動、靜鐵芯間產(chǎn)生大于反作用彈簧彈力的電磁吸力，動、靜鐵芯相吸合，帶動動鐵芯上的觸頭動作，即常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合；當(dāng)吸引線圈端電壓消失后，電磁吸力消失，觸頭在反彈力的作用下恢復(fù)常態(tài)。交流接觸器的圖形符號和文字符號如圖2-28所示。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-28 交流接觸器的圖形符號和文字符號 知識模塊二 交通信號燈控制 2) 控制繼電器繼電器廣泛應(yīng)用于遙控、遙測、通信、自動控制、機電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種具有隔離功能的“自動開關(guān)”。繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器大致相同

43、，都是根據(jù)外來電信號來實現(xiàn)對電路的控制和保護作用的自動切換電器。中間繼電器的圖形符號和文字符號如圖2-29所示。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-29 中間繼電器的圖形符號和文字符號 知識模塊二 交通信號燈控制 3. 編程器編程器編程器除了用來給PLC編程外，還可以用來監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。手持式編程器具有體積小、重量輕、價格低等特點。FX-20型便攜式編程器(HPP)通過FX-20P-CAB型電纜可與FX系列可編程控制器(PLC)相連接，它能聯(lián)機操做，也能脫機操作，具有編程、編輯、監(jiān)控、測試等功能。FX-20P型便攜式編程器的頂部有一個插座，可以連接FX-20P-RWM型ROM寫入器，編程器

44、底部的系統(tǒng)程序存儲器卡盒用于更換系統(tǒng)程序。FX-20P型編程器的顯示器為4行，每行16個字符。編程器內(nèi)附有高性能的電容器，通電一小時后，在該電容器的支持下，RAM內(nèi)的信息可以保留三天。知識模塊二 交通信號燈控制 1) FX-20P型便攜式編程器面板及各鍵的功能FX-20P型編程器面板上方是一個液晶顯示器，它的下方有35個鍵，最上面一行和最右邊一列為11個功能鍵，其余的24個鍵為指令鍵和數(shù)字鍵，其面板如圖2-30所示。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-30 FX-20P型便攜式編程器面板 知識模塊二 交通信號燈控制 面板上各鍵的功能和操作如下： (1) 功能鍵：包括讀出/寫入(RD/WR)、插入

45、/刪除(INS/DEL)、監(jiān)測/測試(MNT/TEST),各功能鍵交替作用(按一次時，選擇左上方表示的功能；再按一次時則選擇右下方表示的功能)。 (2) 其他(OTHER)鍵：在任何狀態(tài)下按該鍵，立即進入工作方式的選擇。安裝 ROM 寫入器模塊時，在脫機方式項目單上進行項目選擇。 (3) 清除(CLEAR)鍵：按此鍵，取消以前(確認(rèn)前)的輸入，清除錯誤信息，恢復(fù)到原來的畫面中。 知識模塊二 交通信號燈控制 (4) 幫助(HELP)鍵：顯示應(yīng)用指令一覽表；監(jiān)測功能時，進行十進制和十六進制的切換，起到鍵輸入時的輔助功能。 (5) SP 鍵：空格鍵。 (6) 步序(STEP)鍵：設(shè)定步序號時按該鍵。

46、 (7) 光標(biāo)(、)鍵：移動行光標(biāo)及提示符。 (8) 執(zhí)行(GO)鍵：進行指令的確認(rèn)、執(zhí)行，顯示后面畫面的滾動以及再檢索。 (9) 指令、軟元件符號、數(shù)字鍵：它們都是雙功能鍵，鍵的上部為符號指令，下部為軟元件符號或數(shù)字。上、下部的功能對應(yīng)于鍵操作進行，通常為自動切換。在下部符號中， Z/V、K/H、P/I 交替作用，反復(fù)按鍵時，可互相切換。 知識模塊二 交通信號燈控制 2) HPP的工作方式HPP有聯(lián)機(ONLINE)和脫機(OFFLINE)兩種工作方式。聯(lián)機方式是一種由HPP對PLC用戶存儲器進行直接操作、存取的方法。在寫入程序時，若未在PLC內(nèi)裝EEPROM存儲器卡盒時，程序?qū)懭隤LC內(nèi)部

47、的RAM；若PLC裝有EEPRAM存儲器卡盒時，則程序?qū)懭朐摯鎯ζ骺ê?。脫機方式時，編制的程序首先寫入HPP內(nèi)部存儲器的存取方法。HPP內(nèi)部RAM中寫入的程序，可成批地傳送到PLC內(nèi)部的RAM或裝在PLC內(nèi)的存儲器卡盒中。知識模塊二 交通信號燈控制 3) 操作簡介 (1) 操作準(zhǔn)備。按操作手冊要求，用 FX 專用電纜連接HPP 和 PLC。 (2) 方式選擇。接通 PLC 的電源，HPP 的電源由 PLC 供給，顯示如圖2-31(a)所示的畫面2 s后， 轉(zhuǎn)入如圖2-31(b)所示的畫面。其中閃爍的符號 “” 指明編程器目前所處的工作方式。 用 或 鍵將“”移動到選中的方式上，然后按 GO 鍵

48、就可進入所選定的編程方式。 知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-31 接通PLC電源顯示的畫面(a) 畫面1；(b) 畫面2 知識模塊二 交通信號燈控制 按下 GO 鍵，進入聯(lián)機方式。若依次按、GO 鍵，則進入脫機方式。 (3) 功能選擇。各功能選擇如圖 2-32 所示。 知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-32 各功能選擇 知識模塊二 交通信號燈控制 (4) 程序編寫。 清除原程序。在程序生成前，首先將NOP成批寫入PLC內(nèi)部的RAM存儲器，抹去原來寫入的全部程序，然后寫入新程序。NOP的成批寫入可采用如圖2-33(a)所示的操作，并確認(rèn)顯示畫面是否如圖2-23(b)所示。如果不是，再重新操作一

49、遍。 寫入新程序。寫入新程序如圖2-34所示。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-33 NOP的成批寫入(a) 操作；(b) 顯示畫面 知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-34 寫入新程序(a) 梯形圖；(b) 指令表 知識模塊二 交通信號燈控制 請執(zhí)行如圖2-35所示的操作。圖2-35 執(zhí)行的新程序 知識模塊二 交通信號燈控制 應(yīng)用指令的輸入。在輸入應(yīng)用指令時，不能像輸入基本指令那樣使用軟元件符號，應(yīng)鍵入FNC鍵后，再輸入應(yīng)用指令編號。應(yīng)用指令編號的輸入有兩種方法：直接輸入編號或借助于HELP功能，由指令符號一覽表檢索編號，并進行輸入。程序?qū)懭胪戤吅?，可用如圖2-36所示的鍵操作讀出程序，并進行

50、檢查。圖2-36 讀出程序的操作 知識模塊二 交通信號燈控制 (5) 程序的編輯。 改寫的步驟。改寫的步驟如下： 根據(jù)步序號讀出程序，或?qū)⑿泄鈽?biāo)移到要改寫的位置上。 按寫入鍵后，依次寫入指令、軟元件號、常數(shù)等。 按 GO 鍵，寫入指令。 插入的步驟。插入的步驟如下： 根據(jù)步序號讀出相應(yīng)的程序，或?qū)⑿泄鈽?biāo)移到要插入的指定步的前面，無步序號的行不能指定。 按插入鍵，鍵入指令、軟元件號、常數(shù)等。 按 GO 鍵，插入指令完成，以后各步的步序號將自動向后推。 知識模塊二 交通信號燈控制 刪除的步驟。刪除的步驟如下： 根據(jù)步序號讀出相應(yīng)的程序，或?qū)⑿泄鈽?biāo)移到要刪除的指定步。 按刪除鍵。 按 GO 鍵，刪除

51、行光標(biāo)指定的指令，以后各步的步序號將自動前提。 (6) 軟元件監(jiān)測。軟元件監(jiān)測的步驟如下： 按監(jiān)測、SP 鍵，鍵入軟元件符號及地址。 按 GO 鍵，根據(jù)有無“”標(biāo)記，監(jiān)視所鍵入軟元件的 ONOFF狀態(tài)，觀察計數(shù)器、定時器、數(shù)據(jù)寄存器的當(dāng)前值。 以上簡單介紹了編程器的基本功能和操作，其功能遠不止上述幾點，詳細功能和操作可見使用說明書 。 知識模塊二 交通信號燈控制 2.2.4 PLC的編程元件的編程元件不同廠家、不同系列的PLC，其內(nèi)部繼電器的功能和編號也不相同。因此，用戶在編寫控制程序時，必須熟悉所選的PLC的每條指令所涉及的繼電器的功能和編號，即要熟悉PLC的編程元件。PLC的編程元件從物理

52、實質(zhì)上講是電子電路及存儲器。與繼電器控制系統(tǒng)中的繼電器相比，只注重這些軟元件的功能，編程時可以像繼電器電路中的一樣使用它們。編程元件的編號實質(zhì)上是存儲單元的地址，通過編號可以區(qū)分它們的類型或功能。知識模塊二 交通信號燈控制 FX2N系列的PLC元件編號見表2-2。FX2N系列PLC的編程元件的編號分為兩部分：第一部分是代表功能的字母，它表示編程元件類型，如X表示輸入繼電器，Y表示輸出繼電器，M表示內(nèi)部輔助繼電器，T表示定時器，C表示計數(shù)器，S表示狀態(tài)繼電器，D表示數(shù)據(jù)繼電器等；第二部分是數(shù)字編號，即為該類器件的序號。通過編程元件的編號可以保證PLC的CPU能夠準(zhǔn)確地處理各種數(shù)據(jù)信息。輸入繼電器

53、和輸出繼電器的地址編號均采用八進制，因此不存在諸如8、9這樣的數(shù)值，其他所有元件按十進制編號。這些編程元件都可以提供無限多對常開、常閉觸點，供編程時使用。知識模塊二 交通信號燈控制 1. 輸入繼電器輸入繼電器X(X0X177)FX2N系列PLC輸入繼電器的編號范圍為X0X177，共128點。輸入繼電器是PLC用來接收用戶設(shè)備發(fā)來的輸入信號的元件。輸入繼電器與PLC的輸入端相連，如圖2-37(a)所示。編程時應(yīng)注意，輸入繼電器的線圈必須由外部信號來驅(qū)動，不能在程序內(nèi)部用指令來驅(qū)動。因此，在梯形圖程序中輸入繼電器只有觸點，而沒有線圈。輸入端子是PLC接收外部輸入信號的窗口。PLC通過光電耦合器，將

54、外部信號對應(yīng)的寄存器置為“1”狀態(tài)，稱為該輸入繼電器接通或動作。輸入繼電器有無數(shù)的常開觸點和常閉觸點。在梯形圖中，可以任意使用輸入繼電器的常開觸點和常閉觸點。輸入繼電器的狀態(tài)只能隨外部輸入狀態(tài)而改變，不能通過程序來改變它。知識模塊二 交通信號燈控制 圖2-37 輸入、輸出繼電器示意圖(a) 輸入繼電器等效電路；(b) 輸出繼電器等效電路知識模塊二 交通信號燈控制 2. 輸出繼電器輸出繼電器Y(Y0Y177)輸出繼電器是PLC用來將輸出信號傳給負載的元件。輸出繼電器的外部輸出觸點接到PLC的輸出端子上，如圖2-37(b)所示。外部信號無法直接驅(qū)動輸出繼電器，它只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動。輸出端子是

55、PLC向外部負載發(fā)送信號的窗口。輸出繼電器的外部輸出可用觸點(繼電器觸點、可控硅、晶體管等輸出元件)在PLC內(nèi)部與輸出繼電器相連。每一個輸出繼電器有無數(shù)的常開觸點和常閉觸點，在梯形圖中可以任意使用。輸入、輸出繼電器的編號是基本單元固有的地址號，可以按照這些地址號相連的順序給擴展設(shè)備分配地址號。知識模塊二 交通信號燈控制 表 2-2 FX2N 系列 PLC 元件編號一覽表 輸入繼電器 X FX2N-16M 8 點 X0X7 FX2N-24M 12 點 X0X13 FX2N-32M 16 點 X0X17 FX2N-48M 24 點 X0X27 FX2N-64M 32 點 X0X37 FX2N-80

56、M 40 點 X0X47 帶擴展 128 點 X0X177 輸出繼電器 Y FX2N-16M 8 點 Y0Y7 FX2N-24M 12 點 Y0Y13 FX2N-32M 16 點 Y0Y17 FX2N-48M 24 點 Y0Y27 FX2N-64M 32 點 Y0Y37 FX2N-80M 40 點 Y0Y47 帶擴展 128 點 Y0Y177 輸入、 輸出 合計 256 點 知識模塊二 交通信號燈控制 續(xù)表 M500M1023 (B/U) 通信用 524 點 保持用 主站從站 從站主站 輔助繼電器 M M0M499 500 點 通用 M800M899 M900M999 M8000M8255 2

57、56 點 特殊用 S0S499 500 點通用 初始 返回原點 狀態(tài)繼電器 S S0S9 S10S19 S500S899(B/U) 400 點 保持用 S900S999(B/U) 100 點 故障診斷用 定時器 T T0T199 200 點 100 ms 子程序用 T192T199 T200T245 46 點 10 ms T246T249(B/U) 4 點 1 ms 積算 T250T255(B/U) 6 點 100 積算 知識模塊二 交通信號燈控制 16 bit 加數(shù)器 32 bit 可逆計數(shù) 32 bit 高速可逆計數(shù)器，最大 6 點 計數(shù)器 C C0C99 100 點 C100C199 1

58、00 點 (B/U)保持用 C200C219 20 點 C220C234 15 點 (B/U) 保持用 (B/U) C235C245 1 相 1 輸入 (B/U) C226C250 1 相 2 輸入 (B/U) C251C255 2 相輸入 通信用 D200D511 312 點保持用(B/U) 主站從站 從站主站 數(shù)據(jù)寄存器 D V Z D0D199 200 點 通用 D490D499 D500D509 D1000D2999 2000 點(B/U) 文件寄存器 D8000D8255 256 點 特殊用 V/Z 2 點 變址用 嵌套指針 N0N7 8 點 主控用 P0P63 64 點 跳轉(zhuǎn)，子程

59、序用分支指針 1015 6 點 輸入中斷指針 1618 3 點 時鐘中斷指針 K 16 bit：-32 768+32 767 32 bit：-2 147 483 6482 147 483 647 常數(shù) H 16 bit： 0FFFFH 32 bit：0FFFFFFFFH 注： 標(biāo)有(B/U)標(biāo)志的元件是由鋰電池保持的。 T、C 在不作為定時器時，計數(shù)器使用時可用作數(shù)據(jù)寄存器，這樣使用時C200C255 間的各點對應(yīng)于 32 bit 寄存器。 知識模塊二 交通信號燈控制 3. 輔助繼電器輔助繼電器M 輔助繼電器M的編號按十進制數(shù)分配。PLC內(nèi)部有很多輔助繼電器，每個輔助繼電器都有無限多對常開、常

60、閉觸點，供編程使用。輔助繼電器的功能由軟件實現(xiàn)，其線圈只能由程序驅(qū)動，作用相當(dāng)于繼電器控制電路中的中間繼電器。輔助繼電器不和PLC外部的輸入/輸出接線端子相對應(yīng)，與外部設(shè)備無關(guān)，所以輔助繼電器不能直接驅(qū)動外部負載。輔助繼電器往往用作狀態(tài)暫存、位移運算或具有一些特殊功能，因此可分為通用輔助繼電器、斷電保持輔助繼電器和特殊輔助繼電器三種(見表2-3)，它們具有各種特殊的功能。知識模塊二 交通信號燈控制 表 2-3 FX 系列 PLC 輔助繼電器元件編號 PLC 機型 通用輔助繼電器 斷電保持輔助繼電器 特殊輔助繼電器 FX1S 系列 M0M383 384 點 M384M511 128 點 M800