PLC的硬件認(rèn)識(shí)

1、實(shí)訓(xùn)一 PLC的硬件認(rèn)識(shí)一、實(shí)訓(xùn)目的通過(guò)實(shí)訓(xùn)使學(xué)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(shè)備的接線，知道PLC技術(shù)應(yīng)用的一般方法。二、基礎(chǔ)知識(shí)（一）FX2N系列PLC硬件工作環(huán)境1機(jī)器硬件認(rèn)識(shí)與使用（1）機(jī)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(lèi)。整體式PLC是將電源、CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元等各個(gè)功能部件集中在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)；模塊式PLC將各個(gè)功能部件做成獨(dú)立模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊等，然后按需要進(jìn)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(lèi)型。小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，存儲(chǔ)容

2、量在8K步以?xún)?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。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(jí)的模塊，它擁有極高的速度、高級(jí)的功能、邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)，能滿足從16到256路輸入輸出多種應(yīng)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(chǔ)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。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(jī)器接地等。它們位于機(jī)器兩側(cè)可拆卸的端子板上，每個(gè)端子均有對(duì)應(yīng)的編號(hào)，主要用于電源、輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的連接。 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(chǔ)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）等，用于反映I/O點(diǎn)和機(jī)器的狀態(tài)。 接口部分 主要包括編程器接口、存儲(chǔ)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(kāi)關(guān)SW（RUNSTOP），RUN使機(jī)器處于運(yùn)行狀態(tài)（RUN

4、指示燈亮）；STOP使機(jī)器處于停止運(yùn)行狀態(tài)（RUN指示燈滅）。當(dāng)機(jī)器處于STOP狀態(tài)時(shí)，可進(jìn)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(chǔ)器、擴(kuò)展單元和特殊功能模塊的連接。在PLC技術(shù)應(yīng)用中會(huì)經(jīng)常用到。（2）機(jī)器的電源 FX2N系列PLC機(jī)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(jī)器為輸入回路提供的直流24V電源，為減少接線，其正極在機(jī)器內(nèi)已與輸入回路連接。當(dāng)某輸入點(diǎn)需給定輸入信號(hào)時(shí)，只需將COM通過(guò)輸入

5、設(shè)備接至對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)，一旦COM與對(duì)應(yīng)點(diǎn)接通，該點(diǎn)就為ON，此時(shí)對(duì)應(yīng)輸入指示燈就點(diǎn)亮。接地端子用于PLC的接地保護(hù)。2I/O點(diǎn)的類(lèi)別、編號(hào)及使用說(shuō)明I/O端子是PLC與外部輸入、輸出設(shè)備連接的通道。輸入端子（X）位于機(jī)器的一側(cè)，而輸出端子（Y）位于機(jī)器的另一側(cè)。I/O點(diǎn)的數(shù)量、類(lèi)別隨機(jī)器的型號(hào)不同而不同，但I(xiàn)/O點(diǎn)數(shù)量相等及編號(hào)規(guī)則完全相同。FX2N系列PLC的I/O點(diǎn)編號(hào)采用8進(jìn)制，即0000007、010017、020027，輸入點(diǎn)前面加“X”，輸出點(diǎn)前面加“Y”。擴(kuò)展單元和I/O 擴(kuò)展模塊，其I/ O點(diǎn)編號(hào)應(yīng)緊接基本單元的I/O編號(hào)之后，依次分配編號(hào)。I/O 點(diǎn)的作用是將I/O設(shè)備與PL

6、C進(jìn)行連接，使PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備構(gòu)成控制系統(tǒng)，以便從現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)輸入設(shè)備（元件）得到信息（輸入），或?qū)⒔?jīng)過(guò)處理后的控制命令通過(guò)輸出設(shè)備（元件）送到現(xiàn)場(chǎng)（輸出），從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。輸入回路的連接如圖2所示。輸入回路的實(shí)現(xiàn)是將COM通過(guò)輸入元件（如按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、繼電器的觸點(diǎn)、傳感器等）連接到對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)上，再通過(guò)輸入點(diǎn)X將信息送到PLC內(nèi)部。一旦某個(gè)輸入元件狀態(tài)發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)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(fù)載驅(qū)動(dòng)回路，輸出回路的連接如圖3所示。通過(guò)輸出點(diǎn)，將負(fù)載和負(fù)載電源連接成一個(gè)回路，這樣負(fù)載就由PL

7、C輸出點(diǎn)的ON/OFF進(jìn)行控制，輸出點(diǎn)動(dòng)作負(fù)載得到驅(qū)動(dòng)。負(fù)載電源的規(guī)格應(yīng)根據(jù)負(fù)載的需要和輸出點(diǎn)的技術(shù)規(guī)格進(jìn)行選擇。圖 3 輸出回路的連接在實(shí)現(xiàn)輸入/輸出回路時(shí)，應(yīng)注意的事項(xiàng)如下。（1）I/O點(diǎn)的共COM問(wèn)題 一般情況下，每個(gè)I/O點(diǎn)應(yīng)有兩個(gè)端子，為了減少I(mǎi)/O端子的個(gè)數(shù)，PLC內(nèi)部已將其中一個(gè)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(gè)點(diǎn)共COM連接，如圖3所示。（2）輸出點(diǎn)的技術(shù)規(guī)格 不同的輸出類(lèi)別，有不同的技術(shù)規(guī)格。應(yīng)根據(jù)負(fù)載的類(lèi)別、大小、負(fù)載電源的等級(jí)、響應(yīng)時(shí)間等選擇不同類(lèi)別的輸出形式，詳見(jiàn)表1。表1 三種輸出形式的技術(shù)規(guī)格項(xiàng) 目繼電器輸出可控硅開(kāi)關(guān)元件輸出晶體管輸出機(jī)

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

9、1.5W/DC24V（Y0、Y1以外）0.9W/DC24V（Y0、Y1）開(kāi)路漏電流-1mA/AC100V2mA/AC200V0.1mA/DC30V最小負(fù)載DC5V 2mA（參考值）0.4VA/AC100V1.6VA/AC200V-響應(yīng)時(shí)間OFFON約10ms1ms以下0.2ms以下ONOFF約10ms10ms以下0.2ms以下（3）多種負(fù)載和不同負(fù)載電源共存的處理 在輸出共用一個(gè)公共端子的范圍內(nèi)，必須用同一電壓類(lèi)型和同一電壓等級(jí)；而不同公共點(diǎn)組可使用不同電壓類(lèi)型和電壓等級(jí)的負(fù)載，如圖3所示。3PLC I/0點(diǎn)的類(lèi)別、技術(shù)規(guī)格及使用為適應(yīng)控制的需要，PLC I/0具有不同的類(lèi)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(chǎng)合；晶體管輸出、可控硅輸出適用于快速、頻繁動(dòng)作的場(chǎng)合。相同驅(qū)動(dòng)能力，繼電器輸出形式價(jià)格較低。三種輸出形式的技術(shù)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(gè)部分組成，如圖4所示。硬件部分：將輸入元件通過(guò)輸入點(diǎn)與PLC連接，將輸出元件通過(guò)輸出點(diǎn)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(shí)訓(xùn)內(nèi)容及指導(dǎo)1實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練題一小車(chē)自動(dòng)往返控制系統(tǒng)如圖5所示，其控制要求如下。（1）按啟動(dòng)按鈕SB，臺(tái)車(chē)電機(jī)M正轉(zhuǎn)，臺(tái)車(chē)前進(jìn)，碰到限位開(kāi)關(guān)SQ1后，臺(tái)車(chē)電機(jī)M反轉(zhuǎn)，臺(tái)車(chē)后退。（2）臺(tái)車(chē)后退碰到限位開(kāi)關(guān)SQ2后，臺(tái)車(chē)電機(jī)M停轉(zhuǎn)，臺(tái)車(chē)停止；暫停5S后，臺(tái)車(chē)再轉(zhuǎn)向前進(jìn)，當(dāng)碰到限位開(kāi)關(guān)SQ3 圖 5 小車(chē)自動(dòng)往返控制系統(tǒng)后開(kāi)始后退。圖 6 控制系統(tǒng)組成