PLC的硬件認識

1、實訓一 PLC的硬件認識一、實訓目的通過實訓使學生明確FX2N可編程控制器的硬件工作環(huán)境，掌握輸入/輸出設備的接線，知道PLC技術應用的一般方法。二、基礎知識（一）FX2N系列PLC硬件工作環(huán)境1機器硬件認識與使用（1）機器的外部特征 PLC按結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC是將電源、CPU、存儲器、輸入/輸出單元等各個功能部件集中在一個機殼內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點；模塊式PLC將各個功能部件做成獨立模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊等，然后按需要進行組合。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點數(shù)在256點以下，存儲容

2、量在8K步以內(nèi)，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位、自診斷和監(jiān)控等基本功能。FX2N系列小型PLC其外形如圖1所示。FX2N系列PLC是FX系列中最高級的模塊，它擁有極高的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點，能滿足從16到256路輸入輸出多種應用的要求。圖 1 FX2N 系列PLC外形圖一套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(zhuǎn)換電纜接口、特殊適配器和特殊功能模塊等外部設備組成。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，各部分的組成及功能如下。 外部接線端子 外部接線端子包括PLC電源

3、（L、N）、輸入用直流電源（24+、COM）、輸入端子（X）、輸出端子（Y）和機器接地等。它們位于機器兩側(cè)可拆卸的端子板上，每個端子均有對應的編號，主要用于電源、輸入信號和輸出信號的連接。 指示部分 指示部分包括各輸入輸出點的狀態(tài)指示、機器電源指示（POWER）、機器運行狀態(tài)指示（RUN）、用戶程序存儲器后備電池指示（BATT.V）和程序錯誤或CPU錯誤指示（PROG-E、CPU-E）等，用于反映I/O點和機器的狀態(tài)。 接口部分 主要包括編程器接口、存儲器接口、擴展接口和特殊功能模塊接口等。在機器面板上，還設置了一個PLC運行模式轉(zhuǎn)換開關SW（RUNSTOP），RUN使機器處于運行狀態(tài)（RUN

4、指示燈亮）；STOP使機器處于停止運行狀態(tài)（RUN指示燈滅）。當機器處于STOP狀態(tài)時，可進行用戶程序的錄入、編輯和修改。接口的作用是完成基本單元同編程器、外部存儲器、擴展單元和特殊功能模塊的連接。在PLC技術應用中會經(jīng)常用到。（2）機器的電源 FX2N系列PLC機器上有兩組電源端子，分別用于PLC電源的輸入和輸入回路所用直流電源的供出。其中L、N是PLC的電源輸入端子，額定電壓為AC100V240V（電壓允許范圍AC85V264V），50/60HZ；24+、COM是機器為輸入回路提供的直流24V電源，為減少接線，其正極在機器內(nèi)已與輸入回路連接。當某輸入點需給定輸入信號時，只需將COM通過輸入

5、設備接至對應的輸入點，一旦COM與對應點接通，該點就為ON，此時對應輸入指示燈就點亮。接地端子用于PLC的接地保護。2I/O點的類別、編號及使用說明I/O端子是PLC與外部輸入、輸出設備連接的通道。輸入端子（X）位于機器的一側(cè)，而輸出端子（Y）位于機器的另一側(cè)。I/O點的數(shù)量、類別隨機器的型號不同而不同，但I/O點數(shù)量相等及編號規(guī)則完全相同。FX2N系列PLC的I/O點編號采用8進制，即0000007、010017、020027，輸入點前面加“X”，輸出點前面加“Y”。擴展單元和I/O 擴展模塊，其I/ O點編號應緊接基本單元的I/O編號之后，依次分配編號。I/O 點的作用是將I/O設備與PL

6、C進行連接，使PLC與現(xiàn)場設備構(gòu)成控制系統(tǒng)，以便從現(xiàn)場通過輸入設備（元件）得到信息（輸入），或?qū)⒔?jīng)過處理后的控制命令通過輸出設備（元件）送到現(xiàn)場（輸出），從而實現(xiàn)自動控制的目的。輸入回路的連接如圖2所示。輸入回路的實現(xiàn)是將COM通過輸入元件（如按鈕、轉(zhuǎn)換開關、行程開關、繼電器的觸點、傳感器等）連接到對應的輸入點上，再通過輸入點X將信息送到PLC內(nèi)部。一旦某個輸入元件狀態(tài)發(fā)生變化，對應輸入繼電器X的狀態(tài)也 圖 2 輸入回路的連接就隨之變化，PLC在輸入采樣階段即可獲取這些信息。輸出回路就是PLC的負載驅(qū)動回路，輸出回路的連接如圖3所示。通過輸出點，將負載和負載電源連接成一個回路，這樣負載就由PL

7、C輸出點的ON/OFF進行控制，輸出點動作負載得到驅(qū)動。負載電源的規(guī)格應根據(jù)負載的需要和輸出點的技術規(guī)格進行選擇。圖 3 輸出回路的連接在實現(xiàn)輸入/輸出回路時，應注意的事項如下。（1）I/O點的共COM問題 一般情況下，每個I/O點應有兩個端子，為了減少I/O端子的個數(shù)，PLC內(nèi)部已將其中一個I/O繼電器的端子與公共端COM 連接。輸出端子一般采用每4個點共COM連接，如圖3所示。（2）輸出點的技術規(guī)格 不同的輸出類別，有不同的技術規(guī)格。應根據(jù)負載的類別、大小、負載電源的等級、響應時間等選擇不同類別的輸出形式，詳見表1。表1 三種輸出形式的技術規(guī)格項 目繼電器輸出可控硅開關元件輸出晶體管輸出機

8、 型FX2N基本單元擴展單元擴展模塊FX2N基本單元擴展模塊FX2N基本單元擴展單元擴展模塊內(nèi)部電源AC250V，DC30V以下AC85242VDC530V電路絕緣機械絕緣光控晶閘管絕緣光耦合器絕緣動作顯示繼電器螺線管通電時LED燈亮光控晶閘管驅(qū)動時LED燈亮光耦合器驅(qū)動時LED燈亮最大負載電阻負載2A/1點、8A/4點公用、8A/8點公用0.3A/1點0.8A/4點0.5A/1點 0.8A/4點（Y0、Y1以外） 0.3A/1點（Y0、Y1）感性負載80VA15VA/AC100V30VA/AC200V12W/DC24V （Y0、Y1以外）7.2W/DC24V（Y0、Y1）燈負載100W30W

9、1.5W/DC24V（Y0、Y1以外）0.9W/DC24V（Y0、Y1）開路漏電流-1mA/AC100V2mA/AC200V0.1mA/DC30V最小負載DC5V 2mA（參考值）0.4VA/AC100V1.6VA/AC200V-響應時間OFFON約10ms1ms以下0.2ms以下ONOFF約10ms10ms以下0.2ms以下（3）多種負載和不同負載電源共存的處理 在輸出共用一個公共端子的范圍內(nèi)，必須用同一電壓類型和同一電壓等級；而不同公共點組可使用不同電壓類型和電壓等級的負載，如圖3所示。3PLC I/0點的類別、技術規(guī)格及使用為適應控制的需要，PLC I/0具有不同的類別。其輸入分直流輸入

10、和交流輸入兩種形式；輸出分繼電器輸出、可控硅輸出和晶體管輸出三種形式。繼電器輸出和可控硅輸出適用于大電流輸出場合；晶體管輸出、可控硅輸出適用于快速、頻繁動作的場合。相同驅(qū)動能力，繼電器輸出形式價格較低。三種輸出形式的技術規(guī)格如表1所示。（二）PLC控制系統(tǒng)的組成PLC控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩個部分組成，如圖4所示。硬件部分：將輸入元件通過輸入點與PLC連接，將輸出元件通過輸出點與PLC連接，構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。軟件部分：即控制思想，用PLC指令將控制思想轉(zhuǎn)變?yōu)镻LC可接受的程序。圖 4 PLC控制系統(tǒng)的組成三、實訓內(nèi)容及指導1實訓訓練題一小車自動往返控制系統(tǒng)如圖5所示，其控制要求如下。（1）按啟動按鈕SB，臺車電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到限位開關SQ1后，臺車電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。（2）臺車后退碰到限位開關SQ2后，臺車電機M停轉(zhuǎn)，臺車停止；暫停5S后，臺車再轉(zhuǎn)向前進，當碰到限位開關SQ3 圖 5 小車自動往返控制系統(tǒng)后開始后退。圖 6 控制系統(tǒng)組成