電氣控制及PLC應(yīng)用講解課件

1、PLC的基本工作原理 在PLC中有大量的、各種各樣的繼電器，如輸入繼電器(X)、輸出繼電器(Y)、輔助繼電器(M)、定時器(T)、計數(shù)器(C)等。不過這些繼電器不是真正的繼電器，而是用計算機中的存儲器來模擬的，我們把它叫作軟繼電器。存儲器中的某一位就可以表示一個繼電器，這種繼電器也叫位繼電器。存儲器中的一位有兩種狀態(tài)：“0”和“1”。我們用0表示繼電器失電，用1表示繼電器得電。把“0”或 “1”寫入存儲器中的某一位就表示對應(yīng)的繼電器線圈失電或得電。讀出該存儲器某位的值為0時，表示對應(yīng)繼電器的常開接點斷開；為1時，表示對應(yīng)繼電器的常開接點閉合。而常閉接點的值是對存儲器位的取反。讀存儲器的次數(shù)是不

2、受限制的，所以一個位繼電器的接點從理論上講是無窮多的。PLC的等效電路為了區(qū)別常規(guī)控制電路和PLC控制電路(通常叫梯形圖)，PLC一般用專用圖形符號來表示，如表所示，其中可編程序控制器的繼電器線圈可有多種畫法。可編程序控制器圖形符號常規(guī)電器和可編程序控制器的圖形符號對照 梯形圖的過程可分為以下三個階段：輸入采樣階段 程序處理階段輸出刷新結(jié)果輸出階段PLC完成上述3個階段稱為一個掃描周期。PLC反復(fù)不斷地執(zhí)行上述過程。掃描周期的長短和PLC的運算速度和工作方式有關(guān)，但主要和梯形圖的長度及指令的種類有關(guān)，一個掃描周期的時間大約在幾毫秒到幾百毫秒之間。 PLC執(zhí)行梯形圖 (讀程序) 是一步一步進行的

3、，所以它的邏輯結(jié)果也是由前到后逐步產(chǎn)生的，為串行工作方式。常規(guī)電器的控制電路中所有的控制電器都是同時工作的，在通電和得電順序上不存在先后的問題，為并行工作方式。LC的工作過程PLC的接線圖和梯形圖的繪制方法梯形圖采用水平布置畫法，梯形圖最左邊的豎線叫作左母線，右邊的豎線叫作右母線，右母線可以省略不畫，左右母線相當于電源線。畫梯形圖時應(yīng)注意 ：1 梯形圖中的連接線(相當于導(dǎo)線)不能相互交叉，并且只能 水平或垂直繪制，2 梯形圖中的接點一般只能水平繪制，不能垂直繪制，3 各種繼電器線圈只能與右母線連接，不能與左母線連接，4 接點不能與右母線連接，5 接點中的“電流”只的從左向右單方向流動，不能出現(xiàn)

4、反向流動的現(xiàn)象。PLC的接線圖和梯形圖自耦變壓器降壓起動控制電路采用PLC控制的接線圖和梯形圖 動畫演示PLC 控制電動機啟動停止PLC 控制電動機正反轉(zhuǎn)動畫演示動畫演示PLC 控制三臺電動機順序啟動停止點動控制的電路圖和梯形圖點動控制的電路圖和梯形圖接點順序的調(diào)整 PLC中的軟元件 在PLC中軟元件有三種類型。第一種為位元件，PLC中的輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M和狀態(tài)繼電器S為位元件。存儲單元中的一位表示一個繼電器，其值為“0”或“1”，“0”表示繼電器失電，“1”表示繼電器得電。第二種為字元件，最典型的字元件為數(shù)據(jù)寄存器D，一個數(shù)據(jù)寄存器可以存放16位二進制數(shù)，兩個數(shù)據(jù)寄存器

5、可以存放32位二進制數(shù)，在PLC控制中用于數(shù)據(jù)處理。定時器T和計數(shù)器C也可以作為數(shù)據(jù)寄存器來使用。第三種為位與字混合元件，如定時器T和計數(shù)器C，它們的線圈和接點是位元件，它們的設(shè)定值寄存器和當前值寄存器為字元件。輸入、輸出繼電器(X、Y)輸入繼電器和輸出繼電器元件分配表型號FX2N16MFX2N32MFX2N48MFX2N64MFX2N80MFX2N128M擴展時輸入繼電器X0X78點X0X1716點X0X2724點X0X3732點X0X4740點X0X7764點X0X267184點輸出繼電器Y0Y78點Y0Y1716點Y0Y2724點Y0Y3732點Y0Y4740點Y0Y7764點Y0Y26

6、7184點輸入繼電器(X)和輸出繼電器(Y) 在PLC中各有184點，采用八進制編號。輸入繼電器編號為：X0X7、X10X17、X20X27X267。輸出繼電器編號為：Y0Y7、Y10Y17、Y20Y27Y267。但輸入繼電器和輸出繼電器點數(shù)之和不得超過256，如接入特殊單元、特殊模塊時，每個占8點，應(yīng)從256點中扣除。1用PLC控制一個電熱水箱，如圖3-13所示，電熱水箱用3KW電加熱器燒水，用2個水位開關(guān)檢測水位?？刂埔螅菏紫冗M水電磁閥得電打開，進水，當水位高于水位開關(guān)1時，加熱器得電開始加熱，當水位高于水位開關(guān)2時，進水電磁閥失電關(guān)閉，當加熱器加熱到100度時停止，放水電磁閥得電將放水

7、閥打開，水龍頭可以放水。當水位低于水位開關(guān)1時，加熱器不得加熱，進水電磁閥重新得電開始進水。進水時放水電磁閥關(guān)閉。電熱水箱示意圖電熱水箱PLC的控制電熱水箱的控制輔助繼電器(M)輔助繼電器(M)相當于中間繼電器，它只能在內(nèi)部程序(梯形圖)中使用，不能對外驅(qū)動外部負載，在梯形圖用于邏輯變換和邏輯記憶作用。輔助繼電器有通用輔助繼電器、斷電保持輔助繼電器和特殊輔助繼電器。 1、通用輔助繼電器通用輔助繼電器的元件編號為M0M499，共500點。它和普通的中間繼電器功能一樣，運行時如果通用輔助繼電器線圈得電，當電源突然中斷時線圈失電，若電源再次接通時，線圈仍失電?？赏ㄟ^參數(shù)設(shè)定將其改為斷電保持輔助繼電器

8、。2、斷電保持輔助繼電器斷電保持輔助繼電器的元件編號為M500M3071其中M500M1023共524點，可通過參數(shù)設(shè)定將其改為通用輔助繼電器。M1024M3071共2048點，為專用斷電保持輔助繼電器。其中M2800M3071用于上升沿，下降沿指令的接點時，有一種特殊性。 例2用傳送帶運送產(chǎn)品。傳送帶由三相鼠籠型電動機控制，在傳送帶末端安裝一個限位開關(guān)SQ，工人在傳送帶首端放好產(chǎn)品，按下起動按鈕，傳送帶開始運行。當產(chǎn)品到達傳送帶末端并超過限位開關(guān)（即產(chǎn)品全部離開傳送帶）時，皮帶停止。動畫演示傳送帶示意圖傳送帶PLC控制接線圖和梯形圖傳送帶PLC控制接線圖和梯形圖例3 在例3用傳送帶傳運送產(chǎn)品

9、控制中，在停電之后再來電時傳送帶不會自行起動?，F(xiàn)要求停電之后再來電時傳送帶能夠繼續(xù)工作，試畫出對應(yīng)的梯形圖。傳送帶PLC控制梯形圖 例4一輛小車在一條線路上運行，如圖3所示。線路上有15共5個站點，每個站點各設(shè)一個行程開關(guān)和一個呼叫按鈕。要求無論小車在哪個站點，當某一個站點按下按鈕后，小車將自動行進到呼叫點。試用PLC對小車進行控制。 小車行走示意圖小車行走PLC控制圖 小車行走PLC控制圖 小車行走PLC控制圖 小車行走PLC控制圖 特殊輔助繼電器特殊輔助繼電器的元件編號為M8000M8255，共有256點。特殊輔助繼電器通常分為兩大類。 (1)接點型(只讀型)特殊輔助繼電器此類輔助繼電器的

10、接點由PLC定義，在用戶程序中只可直接使用其觸點。下面介紹幾種常用的接點型特殊輔助繼電器的定義和應(yīng)用實例。M8000：運行監(jiān)控。常開接點，PLC在運行(RUN)時接點閉合。M8002：初始化脈沖。常開接點，僅在PLC運行開始時接通一個掃描周期。M8005：鋰電池電壓降低。鋰電池電壓下降至規(guī)定值時接點閉合，可以用它的觸點和輸出繼電器驅(qū)動外部指示燈，以提醒工作人員更換鋰電池。M8011M8014分別為10 mS、100 mS、1 S、1min時鐘脈沖。占空比均為0.5。例M8013為1秒鐘時鐘脈沖，該接點為0.5秒接通，0.5秒斷開。 接點型特殊輔助繼電器應(yīng)用舉例(2)線圈型(可讀可寫型)特殊輔助

11、繼電器這類特殊輔助繼電器由用戶程序控制其線圈，當其線圈得電時能執(zhí)行某種特定的操作。如：M8033、M8034的線圈等。M8030：M8030的線圈得電時，PLC面板上的鋰電池電壓降低指示燈熄滅。M8033：M8033的線圈得電時，在PLC停止(STOP)時，元件映象寄存器中(Y、M、C、T、D等)的數(shù)據(jù)仍保持。M8034：線圈得電時全部輸出繼電器失電不輸出。M8035：強制運行(RUN)模式。M8036：強制運行(RUN)指令。M8037：強制停止(STOP)指令。M8039：線圈得電時，PLC以D8039中指定的掃描時間工作。這類繼電器不僅可以用其線圈，也可以用其接點。線圈型特殊輔助繼電器應(yīng)

12、用舉例用特殊輔助繼電器控制PLC的運行和停止用特殊輔助繼電器控制PLC的運行和停止狀態(tài)繼電器(S)狀態(tài)繼電器(S)主要用于步進順序控制。狀態(tài)繼電器有3種類型。元件編號范圍為S0S 999。1、通用型狀態(tài)繼電器：S0S 499共500點，其中S0S9共10點用于初始狀態(tài)，S10S19共10點用于回零狀態(tài)。通用型狀態(tài)繼電器沒有失電保持功能。2、失電保持型狀態(tài)繼電器：S500S899共00點，在失電時能保持原來的狀態(tài)不變。3、報警型狀態(tài)繼電器：S900S999共100點，失電保持型，它和功能指令A(yù)NS、ANR等配合可以組成各種故障診斷電路，并發(fā)出報警信號。利用外部設(shè)備（如編程軟件或編程器）進行參數(shù)設(shè)

13、定，可改變其狀態(tài)繼電器的失電保持的范圍。狀態(tài)繼電器如果不用于步進指令編程，也可以當作輔助繼電器使用，使用方法和輔助繼電器一樣。定時器(T)定時器相當于通電延時型時間繼電器，在梯形圖中起時間控制作用。 FX2N系列PLC給用戶提供了256個定時器，其編號為T0T255。定時器按時鐘脈沖分有1ms、10 ms、100 ms三擋。定時器的類型16位定時器（設(shè)定值K0K32767）（共256點）通用定時器T0T199（共200點）100 ms 時鐘脈沖（Tl 92T199中斷用）T200T245（共46點）10 ms時鐘脈沖，積算定時器T246T249(共4點)1 ms時鐘脈沖(執(zhí)行中斷電池備用)T2

14、50T255(共6點)100ms時鐘脈沖(電池備用)1、定時器的基本用法通用定時器積算定時器2、定時器設(shè)定值的設(shè)定方法(1) 常數(shù)設(shè)定方法：用于固定延時的定時器， (2) 間接設(shè)定方法：一般用數(shù)據(jù)寄存器D存放設(shè)定值，數(shù)據(jù)寄存器D中的值可以是常數(shù)，也可以是用外部輸入開關(guān)或數(shù)字開關(guān)輸入的變量，間接設(shè)定方法靈活方便，但是一般需要占用一定數(shù)量的輸入量。(3) 機能擴充板設(shè)定方法：用FX2N-8AV-D型機能擴充板，安裝在PLC基本單元上，擴充板上有8個可變電阻旋鈕可以輸入8點模擬量，并把模擬量轉(zhuǎn)換成8位二進制數(shù)(0255)。當設(shè)定值大于255時，可以用乘法指令(MUL)乘以一個常數(shù)使之變大作為定時器的

15、設(shè)定值。編程方法詳見功能指令VRRD。定時器設(shè)定方式定時器設(shè)定方式3、定時器的誤差定時器的誤差定時器的誤差定時器的誤差可以表示如下：T 2T0 T0：掃描周期 ：與1mS、10mS、100mS定時器對應(yīng)，分別是1.5mS、15mS、150mS T：定時器設(shè)定值在子程序與中斷程序中應(yīng)采用T192T199定時器。如果在子程序與中斷程序中采用1 mS型累積定時器T246T249，當線圈得電時，采用中斷工作方式對1 mS時鐘脈沖進行計數(shù)，當達到設(shè)定值時，在執(zhí)行最初線圈指令時接點動作。4、典型定時器應(yīng)用梯形圖(1) 斷電延時型定時器 (2) 通斷電均延時型定時器 斷電延時型定時器通斷電均延時型定時器4、

16、典型定時器應(yīng)用梯形圖(3) 定時脈沖電路(4)震蕩電路定時脈沖電路震蕩電路4、典型定時器應(yīng)用梯形圖(5) 占空比可調(diào)震蕩電路(6) 上升沿單穩(wěn)態(tài)電路占空比可調(diào)震蕩電路上升沿單穩(wěn)態(tài)電路4、典型定時器應(yīng)用梯形圖(7) 下降沿單穩(wěn)態(tài)電路下降沿單穩(wěn)態(tài)電路例5 為了保證運行安全，許多大型生產(chǎn)機械在運行起動之前需用電鈴或蜂鳴器發(fā)出報警信號，預(yù)示機器即將起動，警告人們迅速退出危險地段。試設(shè)計PLC控制接線圖和梯形圖。起動報警控制電路例6 用按鈕控制三臺電動機，為了避免三臺電動機同時起動，起動電流過大，要求每隔5秒起動一臺，試設(shè)計PLC控制梯形圖。三臺電動機順序起動控制計數(shù)器(C)計數(shù)器用于對各種軟元件接點的

17、閉合次數(shù)進行計數(shù)。計數(shù)器可分為兩大類：內(nèi)部信號計數(shù)器和外部信號計數(shù)器(即高速計數(shù)器)。 1. 內(nèi)部信號計數(shù)器 內(nèi)部信號計數(shù)器用于對PLC中的內(nèi)部軟元件 (如X、Y、M、S、T、C)的信號進行計數(shù)。 可分為16位加計數(shù)器（共200點）和32位加減計數(shù)器（共35點）。內(nèi)部信號計數(shù)器 通用型斷電保持型16位加計數(shù)器（共200點）設(shè)定值132767C0C99（共100點）C100C199（共100點）32位加減計數(shù)器（共35點）設(shè)定值-2147483648+2147483647C200C219（共20點）加減控制（M8200M8219）C220C234（共15點）加減控制（M8220M8234）(1)

18、 16位加計數(shù)器l6位加計數(shù)器的元件編號為C0C199。其中C0C99為通用型，C100C199為斷電保持型。設(shè)定值為K1K32767。16位加計數(shù)器的工作過程示意圖(2) 32位加減計數(shù)器32位加減計數(shù)器C200C234可以加計數(shù)，也可以減計數(shù)，其加減計數(shù)方式由特殊輔助繼電器M8200M8234設(shè)定。如表3-12所示。當特殊輔助繼電器為1時，對應(yīng)的計數(shù)器為減計數(shù)，反之為0時為加計數(shù)。計數(shù)器編號加減方式計數(shù)器編號加減方式計數(shù)器編號加減方式計數(shù)器編號加減方式C200M8200C209M8209C218M8218C227M8227C201M8201C210M8210C219M8219C228M82

19、28C202M8202C211M8211C220M8220C229M8229C203M8203C212M8212C221M8221C230M8230C204M8204C213M8213C222M8222C231M8231C205M8205C214M8214C223M8223C232M8232C206M8206C215M8215C224M8224C233M8233C207M8207C216M8216C225M8225C234M8234C208M8208C217M8217C226M822632位加/減計數(shù)器的加減方式控制用的特殊輔助繼電器(2) 32位加減計數(shù)器圖3- 37 32位加減計數(shù)器的工作

20、過程示意圖2、典型計數(shù)器應(yīng)用梯形圖(1) 循環(huán)計數(shù)器(2) 長延時定時器圖3- 40長延時定時器圖3- 39循環(huán)計數(shù)器（3）365天定時器 圖3- 41 365天定時器(4) 單按鈕控制電動機起動停止圖3- 42單按鈕控制電動機起動停止例3-7圖3- 43圓盤旋轉(zhuǎn)控制控 制 圓 盤 轉(zhuǎn) 一 圈 控制圓盤轉(zhuǎn)一圈 用PLC控制一個圓盤，圓盤的旋轉(zhuǎn)由電動機控制。要求按下起動按鈕后每轉(zhuǎn)1圈后停止3秒，轉(zhuǎn)5圈后停止。3、高速計數(shù)器高速計數(shù)器采用中斷工作方式，和掃描周期無關(guān)，可以對高頻率的輸入信號計數(shù)。高速計數(shù)器只對固定的輸入繼電器(X0X5)進行計數(shù)。高速計數(shù)器都具有停電保持功能，也可以利用參數(shù)設(shè)定變?yōu)?/p>

21、非停電保持型。如果不作為高速計數(shù)器使用時也可作為32位數(shù)據(jù)寄存器使用。一相一計數(shù)輸入一相二計數(shù)輸入AB相計數(shù)輸入C235C236C237C238C239C240C241C242C243C244C245C246C247C248C249C250C251C252C253C254C255X0U/ DU/DU/DUUUAAAX1U/DRRDDDBBBX2U/DU/DU/DRRRRX3U/DRRUUAAX4U/DU/DDDBBX5U/DRRRRRX6SSSX7SSS1型2型3型1型2型3型1型2型3型表3- 14 高速計數(shù)器 U：加計數(shù)輸入， D：減計數(shù)輸入， R ：復(fù)位輸入，S：起動輸入， A：A相輸入

22、，B：B相輸入。高速計數(shù)器一相一計數(shù)輸入型高速計數(shù)器計數(shù)器編號C235C236C237C238C239C240C241C242C243C244C245指定減計數(shù)特殊輔助繼電器M8235M8236M8237M8238M8239M8240M8241M8242M8243M8244M8245一相二計數(shù)輸入型高速計數(shù)器AB相計數(shù)輸入型高速計數(shù)器計數(shù)器編號C246C247C248C249C250C251C252C253C254C255減計數(shù)特殊輔助繼電器接點M8246M8247M8248M8249M8250M8251M8252M8253M8254M8255表3- 15 高速計數(shù)器對應(yīng)的特殊輔助繼電器各種高

23、速計數(shù)器的使用方法 (1) 一相一計數(shù)輸入高速計數(shù)器一相一計數(shù)輸入高速計數(shù)器的編號為C235C245，共有11點。 圖3- 44 一相一計數(shù)輸入高速計數(shù)器(2) 一相二計數(shù)輸入高速計數(shù)器一相二計數(shù)輸入高速計數(shù)器的編號為C246C250。圖3- 45 一相二計數(shù)輸入高速計數(shù)器(3) AB相計數(shù)輸入高速計數(shù)器AB相高速計數(shù)器的編號為C251C255，共5點。AB相高速計數(shù)器的兩個脈沖輸入端子是同時工作的，其計數(shù)方向的控制方式由A、B兩相脈沖間的相位決定。圖3- 46 AB相計數(shù)輸入高速計數(shù)器(4) 高速計數(shù)器的使用頻率C235、C236、C246和C251四個高速計數(shù)器為硬件計數(shù)器。單相輸入的C2

24、35、C236、C246最高頻率為60KHZ，雙相輸入的C235最高頻率為30KHZ。如果硬件計數(shù)器采用高速計數(shù)器專用比較指令FNC53（DHSCS）、FNC54（DHSCR）、FNC55（DHSZ）就變成了軟件計數(shù)器。其它高速計數(shù)器為軟件計數(shù)器，C237C245、C247C250(單相)/FNC56(SPD) 最高頻率為10KHZ，C252C255(雙相) 最高頻率為5KHZ。在程序中采用高速計數(shù)器專用比較指令FNC53（DHSCS）、FNC54（DHSCR）時：單相計數(shù)器：最高頻率為10KHZ，雙相計數(shù)器：C251最高頻率為5KHZ，C252C255最高頻率為4KHZ。采用FNC55（DH

25、SZ）時：單相計數(shù)器：最高頻率為5.5KHZ，雙相計數(shù)器：最高頻率為4KHZ。 多個高速計數(shù)器同時使用，或高速計數(shù)器和FNC56（SPD）、FNC57（PLSY）、FNC59（PLSR）同時使用時，其頻率數(shù)總計不得超過表3-16中的頻率數(shù)總計。注意，作為硬件計數(shù)器的不算其內(nèi)。例如在一個程序中同時使用了如表3-17所示的計數(shù)器和功能指令。3.5.6 數(shù)據(jù)寄存器器(D)普通用停電保持用停電保持專用特殊用變址用D0D199(200點)D200D511(312點)供鏈路用：主站從站D490D499從站主站D500D509D512D7999(7488點)文件用：D1000D7999可500點為一組作文件

26、數(shù)據(jù)寄存器D8000D8255(256點)V0V7Z0Z7(16點) 表3- 18數(shù)據(jù)寄存器分類及元件號 非停電保持型，但可利用參數(shù)設(shè)定變?yōu)橥ｋ姳３中?。停電保持型，但可利用參?shù)設(shè)定變?yōu)榉峭ｋ姳３中?。不能利用參?shù)設(shè)定變?yōu)榉峭ｋ姳３中?。?shù)據(jù)寄存器圖3- 47 數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)表示方法 數(shù)據(jù)寄存器都是16位的，最高位為正負符號位，可存放16位二進制數(shù)。也可將2個數(shù)據(jù)寄存器組合，可存放32位二進制數(shù)，最高位是正負符號位。 數(shù)據(jù)寄存器1、普通型數(shù)據(jù)寄存器普通型數(shù)據(jù)寄存器元件號為D0D199，共200點。2、停電保持型的數(shù)據(jù)寄存器停電保持型的數(shù)據(jù)寄存器元件號為D100D511，共312點。3、停電保持專用型的數(shù)據(jù)寄存器停電保持專用型的數(shù)據(jù)寄存器元件號為D512D7999，共7488點。4、特殊型的數(shù)據(jù)寄存器特殊型的數(shù)據(jù)寄存器元件號為D8000D8255，共256點。5、變址寄存器V、Z數(shù)據(jù)寄存器變址寄存器元件號為V0V7、Z0Z7共16點。特殊型的數(shù)據(jù)寄存器 特殊用途的數(shù)據(jù)寄存器有兩種：一種是只能讀取或利用其中數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)寄存器。如可以從D8005中讀取PLC中鋰電池的電壓值。一種是用于寫入特定的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)寄存器。如圖