高級工培訓(xùn)理論

高級維修電工培訓(xùn)

之可編程控制器培訓(xùn)人馬運(yùn)強(qiáng)電氣工程系

1一、可編程控制器由哪幾部分組成？硬件軟件CPUI/O接口存儲器電源編程器用戶程序系統(tǒng)程序21）硬件組成輸出部件中央處理單元（CPU）——控制器的核心輸入部件（I/O部件）

連接現(xiàn)場設(shè)備與CPU之間的接口電路電源部件——為PLC內(nèi)部電路提供能源存儲器——存放用戶程序和系統(tǒng)程序。編程器——編寫PLC用戶程序輸出部件中央處理單元（CPU）——控制器的核心輸入部件連接現(xiàn)場設(shè)備與CPU之間的接口電路電源部件——為PLC內(nèi)部電路提供能源存儲器——存放用戶程序和系統(tǒng)程序。編程器——編寫PLC用戶程序整體結(jié)構(gòu)的PLC-------各部分裝在同一機(jī)殼內(nèi)。 模塊式結(jié)構(gòu)的PLC------各部件獨(dú)立封裝，稱為模塊通過機(jī)架和總線連接而成，I/O的能力可按用戶的需要進(jìn)行擴(kuò)展和組合32）FX2NPLC外觀構(gòu)成4①輸入接口模塊電路

輸入接口電路提高抗干擾能力的方法主要有：

（1）利用光電耦合器提高抗干擾能力

（2）利用濾波電路提高抗干擾能力

5②開關(guān)量輸出接口電路

⑴繼電器輸出接口：（有觸點(diǎn)輸出方式）響應(yīng)速度慢、動作頻率低，可驅(qū)動交流或直流負(fù)載，在輸出量變化不頻繁時使用。

⑵晶體管輸出接口：（無觸點(diǎn)輸出方式）響應(yīng)速度快、動作頻率高，只能用于驅(qū)動直流負(fù)載，適用于輸出量變化快的場合。

⑶晶閘管輸出接口：（無觸點(diǎn)輸出方式）響應(yīng)速度快、動作頻率高，只能用于驅(qū)動交流負(fù)載，適用于輸出量變化快的場合。6FX2N系列可編程控制器型號格式如下：

FX2N—□□

□

□-□系列名I/O總點(diǎn)數(shù)單元功能電源和輸入輸出類型特性輸出類型R：繼電器輸出T：晶體管輸出S：晶閘管輸出M：基本單元E：輸入輸出混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊EX：輸入專用擴(kuò)展模塊EY：輸出專用擴(kuò)展模塊FX2N系列PLC的型號無標(biāo)記：AC電源，DC輸入D：DC電源，DC輸入UA1/UL：AC電源，AC輸入71、編程語言:PLC的梯形圖編程方式和傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)的編程方式非常接近，舉例如下：常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)線圈二、編程基礎(chǔ)82、用以上符號可完成基本邏輯控制&>=X0X1Y0X0X0X0X1X1X1X0Y0Y0Y0Y0X0Y09案例1、三相異步電機(jī)的全壓啟動的PLC控制繼電器控制系統(tǒng)電路圖施控元件被控對象如果用PLC控制怎么實(shí)現(xiàn)呢？10PLC控制系統(tǒng)電路圖SB1SB2FRKMKMPLC通過程序的執(zhí)行來實(shí)現(xiàn)以上的起動，自鎖，停止電路，我們今后把這種典型電路叫做起保停電路。11檢查CPU等內(nèi)部硬件，對監(jiān)視定時器（WDT）復(fù)位以及其它工作

與其它智能裝置（如編程器、計算機(jī)等）實(shí)現(xiàn)通信

按順序?qū)λ休斎攵说臓顟B(tài)進(jìn)行采樣，并存入相應(yīng)寄存器對用戶程序掃描執(zhí)行，并將結(jié)果存入相應(yīng)的寄存器將寄存器中與輸出有關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)到輸出鎖存器，輸出驅(qū)動外部負(fù)載

開機(jī)內(nèi)部處理通訊服務(wù)輸入處理程序執(zhí)行輸出處理PLC的掃描工作過程

12信號傳遞過程(從輸入到輸出)輸入端輸入電路輸入映像寄存器輸入刷新階段---CPU從輸入電路的輸出端讀出各路狀態(tài)，并將其寫入輸入映像寄存器；X0X1b.程序執(zhí)行階段--CPU從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀出各繼電器的狀態(tài)，并根據(jù)此狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，執(zhí)行結(jié)果再寫入元件映像寄存器中；c.

緊接著的輸出刷新階段---將輸出映像寄存器的狀態(tài)寫入輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路傳遞輸出端子，從而控制外接器件動作。X0Y0Y0Y1元件映像寄存器讀寫輸出鎖存器輸出電路輸入端Y0Y1讀寫13

三、PLC的編程語言1.順序功能圖(SFC)---是一種順序控制語言SFC程序的組成:步,轉(zhuǎn)換,動作可轉(zhuǎn)換為順序控制梯形圖SFC程序的工作原理:特定時間執(zhí)行特定的程序步,并掃描相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件,當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時,進(jìn)入下個程序步,直到結(jié)束句142、梯形圖梯形圖構(gòu)成:左母線,右母線邏輯行常開觸點(diǎn),常閉觸點(diǎn)線圈X1X0X2X0Y1Y2Y1Y215梯形圖編程注意事項(xiàng):1)程序應(yīng)按照自上而下,自左至右的順序編程。2)編程時每個元件都要有標(biāo)號，表示其地址。3)線圈不能直接和左母線相連，觸點(diǎn)不能放在線圈的右側(cè)，兩個線圈不能串聯(lián)。4)適當(dāng)?shù)陌才懦绦虿?以減少程序步數(shù)。串聯(lián)多的電路應(yīng)盡量放在上面,并聯(lián)多的支路應(yīng)靠近左母線。5)避免使用同一編號的線圈。6)輸入輸出觸點(diǎn)和外部接線對應(yīng)。163、功能塊圖(FBD)OR174、指令表LDX1ORY1ANIX0OUTYIX1X0X2X0Y1Y2Y1Y218

FX系列PLC編程元件的物理實(shí)質(zhì)是：電子電路及存儲器，稱“軟繼電器”。其編號由

字母和數(shù)字組成

其中:輸入繼電器和輸出繼電器用八進(jìn)制數(shù)字編號

其它均采用十進(jìn)制數(shù)字編號

例如：四、PLC編程元件概述X0功能字母數(shù)字19可編程控制器的編程元件列表輸入繼電器X狀態(tài)器S輸出繼電器Ｙ數(shù)據(jù)寄存器D輔助繼電器M變址寄存器V/Z定時器T指針P/I計數(shù)器C常數(shù)（K/H）PLC編程元件功能及作用20◆

輸入繼電器是PLC用來接收用戶輸入設(shè)備發(fā)來的輸入信號，可編程控制器輸入接口的一個接線點(diǎn)對應(yīng)一個輸入繼電器。

◆輸入繼電器線圈由外部輸入信號所驅(qū)動，不能用指令來驅(qū)動，所以程序中絕對不可能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈◆每個輸入繼電器的常開與常閉觸點(diǎn)均可無數(shù)次使用1、輸入繼電器（X）◆FX2N系列的輸入繼電器采用八進(jìn)制地址編號，X0～X267最多可達(dá)184點(diǎn)21◆輸出繼電器是用來將PLC內(nèi)部信號輸出傳送給外部負(fù)載，PLC輸出接口的一個接線點(diǎn)對應(yīng)一個輸出繼電器?！糨敵隼^電器線圈是由PLC內(nèi)部程序驅(qū)動，其線圈狀態(tài)傳送給輸出單元，再由輸出單元對應(yīng)的硬觸點(diǎn)來驅(qū)動外部負(fù)載.◆

每個輸出繼電器在輸出單元中都對應(yīng)有一個常開硬觸點(diǎn)，但在程序中供編程的輸出繼電器，不管是常開還是常閉觸點(diǎn)，都可以無數(shù)次使用。

2、輸出繼電器（Y）◆輸出繼電器的地址編號也是八進(jìn)制，Y0～Y267，最多可達(dá)184點(diǎn)。22

◆輔助繼電器是PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，其作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。

◆和輸出繼電器一樣，其線圈由程序指令驅(qū)動，每個輔助繼電器都有無限多對常開常閉觸點(diǎn)，供編程使用。但是，其觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，要通過輸出繼電器才能實(shí)現(xiàn)對外部負(fù)載的驅(qū)動。FX系列PLC的輔助繼電器有：3、輔助繼電器通用輔助繼電器(M0-M499，共500個點(diǎn))

斷電保持輔助繼電器(M500-M1023M1024-M3071共2572點(diǎn))特殊輔助繼電器(M8000-M8255，共256個點(diǎn))23●通用輔助繼電器和輸出繼電器一樣，在PLC電源中斷后，其狀態(tài)將變?yōu)镺FF。當(dāng)電源恢復(fù)后，除因程序使其變?yōu)镺N外，其它仍保持OFF

X0M0M0M024●保持用輔助繼電器在PLC電源中斷后，它具有保持?jǐn)嚯娗暗乃查g狀態(tài)的功能，并在恢復(fù)供電后繼續(xù)斷電前的狀態(tài)25●特殊輔助繼電器是具有某項(xiàng)特定功能的輔助繼電器通?？煞譃閮深悾河|點(diǎn)型和線圈型

●觸點(diǎn)型

特殊輔助繼電器的線圈由PLC自動驅(qū)動，用戶只可以利用其觸點(diǎn)?！窬€圈型特殊輔助繼電器的線圈由用戶控制，其線圈得電后，PLC作出特定動作。4、特殊輔助繼電器26M8000----運(yùn)行監(jiān)視用特殊輔助繼電器PLC運(yùn)行時M8000得電，PLC停止時M8000失電27M8002----初始脈沖特殊輔助繼電器M8002--只在PLC開始運(yùn)行的第一個掃描周期內(nèi)得電，其余時間均斷電。常用M8002的觸點(diǎn)作為一些繼電器的初始化復(fù)位信號28M8011、M8012、M8013、M8014-------分別為產(chǎn)生周期為10ms、100ms、1s、1min脈沖的特殊輔助繼電器（PLCRUN）例如：29以下為線圈驅(qū)動形,用戶通過程序驅(qū)動其線圈,其線圈得電后起以下的作用:M8031----非保持型繼電器、寄存器狀態(tài)清除M8032----保持型繼電器、寄存器狀態(tài)清除M8033----RUN→STOP時，輸出保持RUN前狀態(tài)M8039----以D8039中指定的掃描時間工作30

5、定時器（T）●

PLC的定時器相當(dāng)于電器系統(tǒng)中的通電延時時間繼電器●定時器可提供無數(shù)對的常開、常閉延時觸點(diǎn)供編程用●定時器中有一個設(shè)定值寄存器、一個當(dāng)前值寄存器和一個用來存儲其輸出觸點(diǎn)的映象寄存器（一個二進(jìn)制位），這三個量使用同一地址編號?！穸〞r器時可分為通用定時器、積算定時器二種。31●PLC定時器工作原理：定時器是根據(jù)時鐘脈沖累積計數(shù)而達(dá)到定時的目的，時鐘脈沖有1ms、10ms、100ms，當(dāng)所計數(shù)達(dá)到設(shè)定值時，其觸點(diǎn)動作。設(shè)定值可用常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容來設(shè)置。設(shè)定值的范圍：1～32767

32

100ms定時器T0～T199共200點(diǎn)每個設(shè)定值范圍為0.1～3276.7s；10ms定時器T200～T245共46點(diǎn)每個設(shè)定值范圍0.01～327.67s。通用定時器：

通用定時器不具備斷電的保持功能，即當(dāng)輸入電路斷開或停電時定時器復(fù)位。33通用定時器的動作過程34編號：FX0SFX1S

FX0NFX1NFX2N

（FX2NC）100msT0~T49T0~T62T0~T62T0~T19910msT24~T49T32~T62T32~T62T200~T2451ms----T63--35

100ms定時器定時范圍為0.1～3276.7s

10ms定時器定時范圍為0.01～327.67s

1ms定時器定時范圍為0.001～32.767s36【編程練習(xí)】：按下啟動按鈕,使第一臺電機(jī)起動,過5秒后,第二臺電機(jī)自動起動,按下停止按鈕,控制兩臺電機(jī)同時停止,試設(shè)計梯形圖。X0X1Y0Y0T0K50T0X1Y1Y137基本原理注：16位增計數(shù)器分為通用型和保持型兩種6、16位增計數(shù)器38FX0SFX1S

FX0NFX1NFX2N

（FX2NC）普通C0-C13C0-C15C0-C15C0-C15C0-C99保持C14-C15C16-C31C16-C31C16-C199C100-C19916位增計數(shù)器編號39助記符語言類似于計算機(jī)匯編語言，用一些簡潔易記的文字符號表達(dá)PLC的各種指令。同一廠家的PLC產(chǎn)品，其助記符語言與梯形圖語言是相互對應(yīng)的，可互相轉(zhuǎn)換。助記符語言常用于手持編程器中，梯形圖語言則多用于計算機(jī)編程環(huán)境中

FX2N系列PLC共有27條基本指令，供設(shè)計者編制語句表使用，它與梯形圖有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。

五、助記符語言401、LDLDIOUT指令LD:電路開始的常開觸點(diǎn)指令。LDI:電路開始的常閉觸點(diǎn)指令。OUT:線圈輸出指令。X0M0X1T0K100LDX01OUTM02LDIX13OUTT0SPK1041M0Y0X0T0M02、觸點(diǎn)的串并聯(lián)指令A(yù)NDANIORORIAND：常開觸點(diǎn)串連指令。ANI：常閉觸點(diǎn)串連指令。OR：常開觸點(diǎn)并聯(lián)指令。ORI：常閉觸點(diǎn)并聯(lián)指令0LDX01ORM02ANIT03OUTM04OUTY042案例1

用指令表的方法設(shè)計完成三相異步電動機(jī)的單向啟動和停止。程序步指令元件0LDX01ORY02ANIX13ANIX24OUTY0433、ANB和ORBANB:多觸點(diǎn)電路塊串聯(lián)指令.ORB:多觸點(diǎn)電路塊并聯(lián)指令.并聯(lián)或串聯(lián)的電路塊的起始點(diǎn)用LD或LDI指令.Y6X1X0X2X3Y6X4X7ORBORANB0LDX01ORX12LDX23ANIX34LDIX45ANDY66ORB7ORX78ANB9OUTY6444、LDP,LDF,ANDP,ANDF,ORP,ORFLDP、ANDP、ORP上升沿檢測觸點(diǎn)指令.LDF、ANDF、ORF下降沿檢測觸點(diǎn)指令.可用于XYMTCSX2X3Y0X2X3Y00LDPX21ORFX32OUTY0一個掃描周期45案例2：編寫程序完成用一個開關(guān)控制一臺電動機(jī)的啟動和停止。X0Y0M0M0Y0M0Y0程序步指令元件0LDPX01OUTM02LDM03ANIY04LDIM05ANDY06ORB7OUTY0X0Y0思考：此處如果不用X0的上升沿，還能完成上述任務(wù)嗎？46PLS:上升沿微分輸出指令.PLF:下降沿微分輸出指令.只用于Y和M.PLSM0PLFM1X0X0X0M0M1一個掃描周期5、PLS,PLF指令0LDX0PLSM0LDX0PLFM1476、SET和RST指令SET:置位指令RST:復(fù)位指令SETY0RSTY0X1X0X0X1Y00LDX0SETY0LDX1RSTY048PLSM0PLFM1X0X0SETY0RSTY0M1M0X0M0M1Y0分析下列程序所完成的任務(wù)，畫出時序圖。49案例3

用SET、RST指令設(shè)計完成三相異步電動機(jī)的單向啟動和停止。SETY0RSTY0X1X0X2輸入IPLC輸出OPLCSB2啟動X0KM1Y0SB3停止X1FR過載X20LDX0SETY0LDX1ORX2RSTY0啟保停電路的另外一種設(shè)計方法507、MPSMRDMPPMPS：進(jìn)棧指令MRD：讀棧指令MPP：出棧指令Y0Y1Y2X0M0X2T0MRDMPSMPPM10LDX01MPS2ANDM03OUTY04MRD5ANDX26OUTY17MPP8LDT09ORM110ANB11OUTY2

51MPSMRDMPP用法演示528、主控及主控復(fù)位指令MC、MCRMC：主控指令MCR：主控復(fù)位指令X0MCN0M100M0Y0Y1X2MCRN0X4Y3Y2T0M1000LDX01MCN0SPM1004LDM05OUTY06LDX27OUTY18LDT09OUTY210MCRN011LDX412OUTY3539、取反指令I(lǐng)NV

該指令用于運(yùn)算結(jié)果的取反。當(dāng)執(zhí)行該指令時，將INV指令之前存在的如LD、LDI等指令的運(yùn)算結(jié)果反轉(zhuǎn)

0LDX0INVOUTY05410、NOP空操作

①該指令是一條無動作、無目標(biāo)元件占一個程序步的指令。

②空操作指令使該步序作空操作。用NOP指令替代已寫入指令，可以改變電路。

③在程序中加入NOP指令，在改動或追加程序時可以減少步序號的改變。

④執(zhí)行完清除用戶存儲器的操作后，用戶存儲器的內(nèi)容全部變?yōu)榭詹僮髦噶睢?511、程序結(jié)束指令END

①END是一條無目標(biāo)元件占一個程序步的指令。

②PLC反復(fù)進(jìn)行輸入處理、程序運(yùn)算、輸出處理，若在程序最后寫入END指令，則END以后的程序步就不再執(zhí)行，直接進(jìn)行輸出處理。③在程序調(diào)試過程中，按段插入END指令，可以順序擴(kuò)大對各程序段動作的檢查。采用END指令將程序劃分為若干段，在確認(rèn)處于前面電路塊的動作正確無誤之后，依次刪去END指令。要注意的是在執(zhí)行END指令時，也刷新監(jiān)視時鐘。56案例1：三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)1、主電路和繼電器控制電路上一頁下一頁本章首頁57X0X1X2X3COMY0Y1COM~SB2SB3SB1KM1KM2KM2KM1FR2、外部接線圖上一頁下一頁本章首頁58X0X1X1X0Y0Y1Y0Y1X2Y1X2Y0X3X33、PLC梯形圖上一頁下一頁過載保護(hù)本章首頁59有時為了節(jié)省輸入觸點(diǎn)，對于熱繼電器過載保護(hù)，我們可以利用外部電路去完成。方法如下：上一頁下一頁本章首頁60X0X1X2X3COMY0Y1COM~SB2SB3SB1KM1KM2KM2KM1FR4、調(diào)整后的外部接線圖手動復(fù)位型熱繼電器上一頁下一頁本章首頁615、調(diào)整后的PLC梯形圖X0X1X1X0Y0Y1Y0Y1X2Y1X2Y0上一頁下一頁本章首頁62項(xiàng)目一plc改造電機(jī)的星三角啟動主電路上一頁下一頁本章首頁63類別元件PLC元件作用類別元件PLC元件作用輸入FRX0熱繼電器輸出KM1Y1電動機(jī)主接觸器SB1X1停止按鈕KM2Y2三角型啟動接觸器SB2X2啟動按鈕KM3Y3星型啟動接觸器2、輸入/輸出分配表上一頁下一頁本章首頁項(xiàng)目一plc改造電機(jī)的星三角啟動主電路643、外部接線圖上一頁下一頁本章首頁項(xiàng)目一plc改造電機(jī)的星三角啟動主電路654、PLC梯形圖上一頁下一頁本章首頁項(xiàng)目一plc改造電機(jī)的星三角啟動主電路66項(xiàng)目二電動機(jī)定時循環(huán)正反轉(zhuǎn)三相相異步電動機(jī)定時自動循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制正傳維持5秒反轉(zhuǎn)維持8秒。運(yùn)行中可以停車?。?）畫出PLC外部接線圖（2）編寫I/O分配表（3）畫出梯形圖67

PLC外部接線圖

項(xiàng)目二電動機(jī)定時循環(huán)正反轉(zhuǎn)68I/O分配表類別元件PLC元件作用類別元件PLC元件作用輸入FRX0熱繼電器輸出KM1Y1電機(jī)正轉(zhuǎn)SB1X1停止KM2Y2電機(jī)反轉(zhuǎn)SB2X2啟動項(xiàng)目二電動機(jī)定時循環(huán)正反轉(zhuǎn)69梯形圖

項(xiàng)目二電動機(jī)定時循環(huán)正反轉(zhuǎn)70項(xiàng)目三電機(jī)順序啟動、逆序停止

考核要求：（1）某一生產(chǎn)線的末端有一臺三級皮帶運(yùn)輸機(jī)，分別由M1、M2、M3三臺電動機(jī)拖動（2）按下啟動按鈕，要求按5s的時間間隔，并按M1→M2→M3的順序啟動；（3）按下停止按鈕，按5s的時間間隔，并按M3→M2→M1的順序停止.（4）要有必要的短路、過載、連鎖保護(hù)。71（1）畫出PLC外部接線圖（2）編寫I/O分配表（3）畫出梯形圖項(xiàng)目三電機(jī)順序啟動、逆序停止

72PLC外部接線圖項(xiàng)目三電機(jī)順序啟動、逆序停止

73項(xiàng)目三電機(jī)順序啟動、逆序停止

74順序控制的設(shè)計方法

75一、順序控制設(shè)計法和功能流程圖

順序控制：按照工藝過程預(yù)先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，讓生產(chǎn)過程的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動有序的進(jìn)行操作。

系統(tǒng)工藝過程順序功能圖梯形圖順序控制法的思路以機(jī)械下面手為例來說明順序功能圖的繪制方法76例1：交通燈順序控制1、交通燈可以化分為哪幾步?2、每一步都做了什么事?3、由一步向另外一步轉(zhuǎn)化時需要哪條些件?對于一個順序控制我們需要首先分析下面三個問題77十字路口交通燈實(shí)驗(yàn)要求：

134625按鈕下啟動按鈕SB1，十字路口交通燈連續(xù)運(yùn)行，按下停止按鈕，指示燈立即停止。78繪制流程圖開始第1步南北綠亮啟動第2步第3步第4步第5步第6步東西紅亮T1定時T1定時到南北綠閃東西紅亮T2定時南北黃亮東西紅亮T3定時東西綠亮南北紅亮T4定時東西綠閃南北紅亮T5定時東西黃亮南北紅亮T6定時T3T2T4T5T679順序功能圖的五要素步有向線段轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換條件動作802）步的分類

①初始步：初始狀態(tài)所對應(yīng)的步，即系統(tǒng)等待命令的相對靜止?fàn)顟B(tài)。用雙線的方框表示。每個順序功能圖至少要一個初始步。一般初始步由M8002觸點(diǎn)驅(qū)動。M0M800281

②活動步:當(dāng)系統(tǒng)處于某步所在階段時，該步處于活動的狀態(tài)，其相對應(yīng)的狀態(tài)被執(zhí)行。當(dāng)此步變?yōu)椴换顒硬綍r，該步對應(yīng)的非存儲形動作被停止執(zhí)行。M0M8002M1M2X4X0Y0T0k30某一步變?yōu)榛顒硬降膬蓚€條件:①該步的前級步為活動步；②相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。Y0T0k30822、動作：某一步要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”，