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PAGEPAGE34課題一PLC基礎(chǔ)知識(shí)考工要求行為領(lǐng)域鑒定范圍鑒定點(diǎn)重要程度理論知識(shí)可編程序控制器的基本知識(shí)1.PLC的基本功能2.PLC的特點(diǎn)及分類及型號(hào)規(guī)格3.PLC的選用原則4.PLC的組成及工作原理5.PLC的硬件系統(tǒng)和軟件安裝★★操作技能可編程序控制器的選型1.能根據(jù)控制要求進(jìn)行PLC的選型2.PLC的硬件安裝與調(diào)試3.PLC編程軟件的安裝與使用★★★任務(wù)1初識(shí)PLC知識(shí)目標(biāo):1.了解PLC產(chǎn)生的背景,及其常用品牌和各自的特點(diǎn)。2.掌握PLC的應(yīng)用及功能。能力目標(biāo):能根據(jù)控制要求進(jìn)行PLC的選型??删幊绦蚩刂破鳎≒LC)自20世紀(jì)70年代發(fā)明以來,經(jīng)過了飛速發(fā)展,從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、種類,尤其在功能上更加完美和強(qiáng)大。特別是20世紀(jì)末期,可編程序控制器發(fā)展更適合現(xiàn)代工業(yè)控制的需要,從控制規(guī)模來說,由小型機(jī)到超大型機(jī)品種齊全;從控制能力來說,有各種各樣的特殊功能模塊單元,用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移、數(shù)模、模數(shù)等各式各樣的控制場合;從產(chǎn)品配套能力來說,各種人機(jī)界面單元、通信單元,使應(yīng)用可編程序控制器的工業(yè)配套更加容易。伴隨著工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線的發(fā)展,可編程序控制器在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層面上發(fā)揮重要的作用。所以可編程序控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。本次任務(wù)的主要內(nèi)容就是:通過本課題任務(wù)的學(xué)習(xí),達(dá)到以下目標(biāo):1.了解PLC在工業(yè)自動(dòng)化中的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。2.了解PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn)。3.熟悉PLC的分類及常用品牌和各自特點(diǎn)。4.掌握PLC的應(yīng)用及功能。實(shí)施本任務(wù)所使用的實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具材料可參考表1-1-1。表1-1-1實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具材料序號(hào)分類名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量單位備注1工具電工常用工具1套2儀表萬用表MF47型1塊3設(shè)備器材可編程序控制器A-B系列PLC若干臺(tái)4西門子S7-200、S7-300各1臺(tái)5三菱FX系列若干臺(tái)6歐姆龍CPM1A、CPM2A各1臺(tái)7國產(chǎn)系列若干臺(tái)本任務(wù)是對(duì)PLC所作的概述,它主要從PLC產(chǎn)生的背景,PLC的應(yīng)用及功能和PLC常用品牌及各自的特點(diǎn)等方面進(jìn)行闡述,通過學(xué)習(xí)達(dá)到初識(shí)PLC的目的,為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。一、PLC的發(fā)展過程PLC是可編程序控制器(ProgrammableController)的簡稱。實(shí)際上可編程序控制器的英文縮寫為PC,為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)相區(qū)別,人們就將最初用于邏輯控制的可編程序控制器(ProgrammableLobicController)叫做PLC。PLC是在20世紀(jì)70年代初期問世的。初期的PLC主要用于汽車制造業(yè),當(dāng)時(shí)汽車生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的,汽車的每一次改型都要求生產(chǎn)流水線繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì),這樣繼電器控制裝置就需要經(jīng)常更改設(shè)計(jì)和安裝,為此美國的數(shù)字設(shè)備公司(DEC)于1969年研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器。此后這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展,并推動(dòng)世界各國對(duì)可編程序控制器的研制和應(yīng)用。日本、德國等先后研制出自己的可編程序控制器,PLC的發(fā)展過程大致可分為以下幾個(gè)階段:第一階段:功能簡單,主要是邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)功能,沒有形成系列。與繼電器控制相比,可靠性有一定的提高。CPU由中小規(guī)模集成電路組成,存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器。目前已無人問津。第二階段:增加了數(shù)字運(yùn)算功能,能完成模擬量控制,開始具備自診斷功能,存儲(chǔ)器采用EPROM。目前此類PLC已退出市場。第三階段:將微處理器用在PLC中,而且向多微處理器發(fā)展,使PLC得功能和處理速度大大增強(qiáng),具有通信功能和遠(yuǎn)程I/O能力。這類PLC仍在部分使用。第四階段:能完成對(duì)整個(gè)車間的監(jiān)控,可將多臺(tái)PLC連接起來與大系統(tǒng)連成一體,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享。編程語言除了傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖、指令表等以外,還有用于算術(shù)運(yùn)算的BASIC語言以及用于順序控制的GRAPH語言,用于機(jī)床控制的數(shù)控語言等,是當(dāng)前自動(dòng)化控制的主流。目前,為了適應(yīng)大中小型企業(yè)的不同需要,擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍,PLC正朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展:(1)抵擋PLC向小型化,簡易廉價(jià)方向發(fā)展,使之能更加廣泛地取代繼電器控制。(2)中高檔PLC向大型、高速、多功能方向發(fā)展,使之能取代工業(yè)控制機(jī)的部分功能,對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性自動(dòng)控制。PLC的歷史只有40多年,但其發(fā)展極為迅速。為了確定它的性質(zhì),國際電工委員會(huì)(InternationalElectricalCommittee)于1982年頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿,1987年2月頒布了第三稿,對(duì)PLC作了如下定義:PLC——是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它可采用可編程的存儲(chǔ)器,用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令,并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其相關(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。二、常用的PLC簡介隨著PLC市場的不斷擴(kuò)大,PLC生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè),主要廠商集中在一些歐美國家及日本。美國與歐洲一些國家的PLC是在相互隔離情況下獨(dú)立研究開發(fā)的,產(chǎn)品有比較大的差異;日本則是從美國引進(jìn)的,對(duì)美國的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性。另外,日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC,而歐美則以大中型PLC為主。1.美國的PLC產(chǎn)品美國有100多家PLC廠商,著名的有A-B公司、通用電氣(GE)公司、莫迪康(MODICON)公司、德州儀器(TI)公司、西屋公司等。其中A-B公司是美國最大的PLC制造商,產(chǎn)品約占美國PLC市場的一半。A-B公司的產(chǎn)品規(guī)格齊全、種類豐富,其主推的產(chǎn)品為大、中機(jī)型的PLC-5系列。該系列為模塊式結(jié)構(gòu),CPU模塊為中型的PLC有PLC-5/10、PLC-5/12、PLC-5/14、PLC-5/25;CPU模塊為大型的PLC有PLC-5/11、PLC-5/20、PLC-5/30、PLC-5/40、PLC-5/60。A-B公司的小型機(jī)產(chǎn)品有SLC-500系列等。如圖1-1-1所示就是美國羅克韋爾公司生產(chǎn)的A-B系列PLC。圖1-1-1美國羅克韋爾公司生產(chǎn)的A-B系列PLCGE公司的代表產(chǎn)品是GE-Ⅰ、GE-Ⅲ、GE-Ⅵ等系列,分別為小型機(jī)、中型機(jī)及大型機(jī),GE-Ⅵ/P是最多可配置4000個(gè)I/O點(diǎn)。德州儀器(TI)公司的小型機(jī)產(chǎn)品有510、520等,中型機(jī)有5TI等,大型PLC產(chǎn)品有PM550、530、560、565等系列。莫迪康(MODICON)公司生產(chǎn)M84系列小型機(jī),M484系列中型機(jī)、M584系列大型機(jī)。M884是增強(qiáng)型中型機(jī),具有小型機(jī)的結(jié)構(gòu)、大型機(jī)的控制功能。如圖1-1-2所示就是GE公司的PLC代表產(chǎn)品。圖1-1-2美國CE公司生產(chǎn)的PLC2.歐洲的PLC產(chǎn)品德國的西門子(SIEMENS)公司、AEG公司和法國的TE公司是歐洲著名的PLC制造商。德國的西門子的電子產(chǎn)品以性能精良而久負(fù)盛名。在大、中型PLC產(chǎn)品領(lǐng)域與美國的A-B公司齊名。西門子PLC的主要產(chǎn)品有S5及S7系列,其中S7系列是近年來開發(fā)的代替S5的新產(chǎn)品,如圖1-1-3所示。S7系列含S7-200、S7-300及S7-400系列。其中S7-200是微型機(jī),S7-300是中、小型機(jī),S7-400是大型機(jī)。S7系列機(jī)性價(jià)比比較高,近年來在中國市場的占有份額有不斷上升之勢。圖1-1-3德國西門子S7系列3.日本的PLC產(chǎn)品日本的PLC產(chǎn)品在小型機(jī)領(lǐng)域頗具盛名。某些用歐美中型或大型機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制,日本小型機(jī)就可以解決。日本有許多PLC制造商,如三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等,在世界小型機(jī)市場上,日本產(chǎn)品約占70%的份額。(1)三菱公司的PLC產(chǎn)品三菱公司的PLC是較早進(jìn)入中國市場的產(chǎn)品。其小型機(jī)F1/F2系列是F系列的升級(jí)產(chǎn)品,早期在我國的銷量也不小。F1/F2系列加強(qiáng)了指令系統(tǒng),增加了特殊功能單元和通信功能,比F系列有了更強(qiáng)的控制能力。繼F1/F2系列之后,20世紀(jì)80年代末三菱公司又推出了FX系列,在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡(luò)功能等方面都有了全面的加強(qiáng)。FX2系列是在90年代推出的高功能整體式小型機(jī),它配有各種通信適配器和特殊功能單元。FX2N系列是近幾年推出的高功能整體式小型機(jī),它是FX2系列的換代產(chǎn)品。近年來三菱公司還不斷推出了滿足不同要求的微型機(jī)PLC,如FX0S、FX1S、、FX0N、FX1N、FX2N等系列的產(chǎn)品;目前FX系列新推出的FX3U和FX3G系列的2款PLC,其容量更大,控制功能更強(qiáng),如圖1-1-4所示。本書主要以FX2N系列機(jī)型介紹PLC的應(yīng)用技術(shù)。a)b)c)d)e)f)圖1-1-4三菱系列PLC產(chǎn)品a)FX0系列b)FX1N系列c)FX2N系列d)FX3U系列e)FX3G系列f)Q系列(2)歐姆龍公司的產(chǎn)品歐姆龍(OMRON)公司的產(chǎn)品,大、中、小微型規(guī)格齊全。微型機(jī)以SP系列為代表,小型機(jī)有P型、H型、CPM1A、CPM2A系列及CPM1C、CQM1系列等。中型機(jī)有C200H、C200HS、C200HX、C200HG、C200HE及CSI等系列。如圖1-1-5所示就是歐姆龍C200hw系列的PLC。圖1-1-5歐姆龍C200hw系列(3)松下公司的產(chǎn)品松下公司的PLC產(chǎn)品中,F(xiàn)P0為微型機(jī),F(xiàn)P1為整體式小型機(jī),F(xiàn)P3為中型機(jī),F(xiàn)P5/FP10、FP10S、FP20為大型機(jī)。5.我國的PLC產(chǎn)品我國有許多廠家及科研院從事PLC的研制及開發(fā)工作,產(chǎn)品如中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所的PLC-0088,北京聯(lián)想計(jì)算機(jī)集團(tuán)公司的GK-40,上海機(jī)床電器廠的CKY-40,上海起重電器廠的CF-40MR/ER,蘇州機(jī)床電器廠的YZ-PC-001A,原機(jī)電部北京工業(yè)自動(dòng)化研究所的MPC-001/20、KB20/40,杭州機(jī)床電器廠的DKK02,天津中環(huán)自動(dòng)化儀表公司的DJK-S-84/86/480,上海自立電子設(shè)備廠的KKI系列,上海香島機(jī)電制造有限公司的ACMY-S80、ACMY-S256,無錫華光電子工業(yè)有限公司(合資)的SR-10、SR-10/20等。如圖1-1-6所示為國產(chǎn)三洋PLC產(chǎn)品。如圖1-1-7所示為國產(chǎn)益達(dá)有殼PLC產(chǎn)品;如圖1-1-8所示為國產(chǎn)益達(dá)無殼PLC產(chǎn)品。近年來,國產(chǎn)PLC的推廣占據(jù)了部分小型PLC市場,國產(chǎn)PLC的特點(diǎn)及優(yōu)勢如下:(1)絕大多數(shù)是小型機(jī),主要控制小規(guī)模的設(shè)備系統(tǒng)。(2)國產(chǎn)PLC價(jià)格非常低廉,比國外便宜1/3以上。(3)PLC功能及穩(wěn)定性相當(dāng)成熟,一般小型設(shè)備的功能都能滿足。,(4)國產(chǎn)PLC推廣較晚,最近幾年發(fā)展較快,很多國產(chǎn)的小型設(shè)備時(shí)使用較多,作為性價(jià)比較高的小型機(jī),發(fā)展?jié)摿€是很大。(5)其編程軟件與國外某些品牌非常類似,雖然形式上稍有不同,但是學(xué)過國外PLC的技術(shù)人員只需簡單看一下相關(guān)手冊(cè)就能使用。圖1-1-6國產(chǎn)三洋PLC產(chǎn)品圖1-1-7國產(chǎn)益達(dá)YD2n系列有殼PLC圖1-1-8國產(chǎn)益達(dá)無殼YD2n-30MRT-4AD-2DA三、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC的應(yīng)用非常廣泛,例如:電梯控制、防盜系統(tǒng)的控制、交通分流信號(hào)燈控制、樓宇供水自動(dòng)控制、消防系統(tǒng)自動(dòng)控制、供電系統(tǒng)自動(dòng)控制、噴水池自動(dòng)控制及各種生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制等,其應(yīng)用情況大致可歸納為如下幾類。1.開關(guān)量邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,取代傳統(tǒng)的繼電—接觸器控制線路,實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制,又可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2.模擬量控制PLC利用PID(ProportionalIntegralDerivative)算法可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制功能。例如溫度、速度、壓力及流量等的過程量的控制。3.運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的定位控制。近年來許多PLC廠商在自己的產(chǎn)品中增加了脈沖輸出功能,配合原有的高速計(jì)數(shù)器功能,使PLC的定位控制能力大大增強(qiáng)。此外許多PLC品牌具有位置控制模塊,可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。使PLC廣泛地用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。4.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)除可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較,在完成一定的控制操作外,也可以利用通訊功能傳送到別的智能裝置,或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5.通訊及聯(lián)網(wǎng)PLC通訊含PLC間的通訊及PLC與其他智能設(shè)備之間的通訊。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展,工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,各PLC廠商都十分重視PLC的通訊功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC無論是網(wǎng)絡(luò)接入能力還是通訊技術(shù)指標(biāo)都得到了很大加強(qiáng),這使PLC在遠(yuǎn)程及大型控制系統(tǒng)中的應(yīng)用能力大大增加。四、PLC的特點(diǎn)、性能指標(biāo)及分類1.PLC的特點(diǎn)(1)高可靠性高可靠性是PLC最突出的特點(diǎn)之一。由于工業(yè)生產(chǎn)過程是晝夜連續(xù)的,這就對(duì)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的控制器提出了高可靠性的要求。它的平均故障間隔時(shí)間為3~5萬小時(shí)以上。(2)靈活性以往電氣工程師必須為每套設(shè)備配置專用控制裝置,有了PLC以后,硬件設(shè)備采用相同的PLC,只需編寫不同應(yīng)用軟件程序即可,且可以用一臺(tái)PLC控制幾臺(tái)操作方式完全不同的設(shè)備。(3)便于改進(jìn)和修正相對(duì)于傳統(tǒng)的電氣控制線路,PLC為改進(jìn)和修訂原設(shè)計(jì)提供了極其方便的手段。以前也許要花費(fèi)幾周的時(shí)間,用PLC也許只用幾分鐘就可以完成。(4)觸點(diǎn)利用率提高傳統(tǒng)電路中一個(gè)繼電器只能提供幾個(gè)觸點(diǎn)用于聯(lián)鎖,可在PLC中,一個(gè)輸入中的開關(guān)量或程序中的一個(gè)“線圈”可提供用戶所需用的任意的聯(lián)鎖節(jié)點(diǎn),也就是說,節(jié)點(diǎn)在程序中可不受限制地使用。(5)豐富的I/O接口由于工業(yè)控制機(jī)只是整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)控制中樞,因此,PLC除了具有計(jì)算機(jī)的基本部分如CPU、存儲(chǔ)器等以外,還有豐富的I/O接口模塊。對(duì)不同的現(xiàn)場信號(hào)都有相應(yīng)的I/O模塊與現(xiàn)場器件或設(shè)備連接。(6)模擬調(diào)試PLC能對(duì)所控功能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行模擬調(diào)試,縮短現(xiàn)場的調(diào)試時(shí)間,而傳統(tǒng)電氣線路是無法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試的,只能花費(fèi)現(xiàn)場大量時(shí)間。(7)對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行微觀監(jiān)視PLC在系統(tǒng)中,操作人員能通過顯示器觀測到所控每個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況,隨時(shí)監(jiān)視事故發(fā)生點(diǎn)。(8)快速動(dòng)作傳統(tǒng)繼電器觸點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)間一般需要幾百毫秒,而PLC里的節(jié)點(diǎn)反應(yīng)很快,內(nèi)部是微秒級(jí)的,外部是毫秒級(jí)的。(9)梯形圖及布爾代數(shù)并用PLC的程序編制可采用電氣技術(shù)人員熟悉的梯形圖方式,也可采用程序員熟悉的布爾代數(shù)圖形方式。(10)體積小、質(zhì)量輕、功耗低由于PLC內(nèi)部采用半導(dǎo)體集成電路,與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比較,其體積小、質(zhì)量輕、功耗低。(11)編程簡單、使用方便PLC采用面向控制過程,目前的PLC大多數(shù)采用的梯形圖語言編程方式,它繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀感,考慮到大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平,很容易被技術(shù)人員所接受。2.性能指標(biāo)(1)硬件指標(biāo)硬件指標(biāo)主要包括環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、抗振、抗沖擊力、抗噪聲干擾、耐壓、接地要求和使用環(huán)境等。由于PLC是專門為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的,因此PLC一般都能滿足以上硬件的要求,如PLC一般在下列條件下工作:溫度0~55℃,濕度小于80%。(2)軟件指標(biāo)PLC的軟件指標(biāo)通常從以下幾個(gè)方面進(jìn)行描述:1)編程語言不同機(jī)型的PLC,具有不同的編程語言。常用的編程語言有梯形圖、指令表和控制系統(tǒng)流程圖等3種。2)用戶存儲(chǔ)器容量和類型用戶存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)用戶通過編程器輸入的程序。其存儲(chǔ)容量通常以字或步為單位計(jì)算,例如FX2的存儲(chǔ)容量為2k步。常用的用戶程序存儲(chǔ)器類型有RAM,EEPROM和EPROM等3種。3)I/O總數(shù)PLC有開關(guān)量和模擬量兩種輸入、輸出。對(duì)開關(guān)量輸入/輸出(I/O)總數(shù),通常用最大I/O點(diǎn)數(shù)表示;對(duì)模擬量的I/O總數(shù),通常用最大I/O通道數(shù)表示。4)指令數(shù)用來表示PLC的功能。一般指令數(shù)越多,其功能越強(qiáng)。5)軟元件的種類和點(diǎn)數(shù)指輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)、數(shù)據(jù)寄存器和各種特殊繼電器等。6)掃描速度以“μs/步”表示。例如0.48μs/步表示掃描一步用戶程序所需要的時(shí)間為0.48μs。PLC的掃描速度越快,其輸出對(duì)輸入的響應(yīng)越快。7)其他指標(biāo)如PLC的運(yùn)行方式、輸入/輸出方式、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。3.PLC的分類目前PLC的品種很多,規(guī)格性能不一,且沒有一個(gè)權(quán)威的統(tǒng)一分類標(biāo)準(zhǔn),但是目前一般按下面幾種情況大致分類:(1)按結(jié)構(gòu)形式分類PLC按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式和模塊式兩種。1)整體式整體式PLC是將其電源、中央處理器、輸入/輸出部件等集中配置在一起,有的甚至全部安裝在一塊印刷電路板上。整體式PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格低、I/O點(diǎn)數(shù)固定、使用不靈活。小型PLC常使用這種結(jié)構(gòu)。2)模塊式模塊式PLC是把PLC的各部分以模塊形式分開,如電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊等。把這些模塊插入機(jī)架底板上,組裝在一個(gè)機(jī)架內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)配置靈活、裝配方便、便于擴(kuò)展。一般中型和大型PLC常采用這種結(jié)構(gòu)。(2)按輸入輸出點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)容量分類按輸入輸出點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)容量來分,PLC大致可分為大、中、小型三種。1)小型PLC小型PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下,單CPU、8位或16位處理器,用戶程序存儲(chǔ)容量在4k字以下。目前常見的小型PLC如美國通用電氣(GE)公司的GE-I型,美國德州儀器公司的TI100,日本三菱電氣公司的F、F1、F2,日本立石公司(歐姆龍)的C20、C40,德國西門子公司的S7-200,日本東芝公司的EX20、EX40,中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司的SR-20/21等。2)中型PLC中型PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)在256~2048點(diǎn)之間,雙CPU,用戶程序存儲(chǔ)容量一般為2k~10k字。目前常見的中型PLC如美國通用電氣(GE)公司的GE-Ⅲ型,德國西門子公司的S7-300、SU-5、SU-6,日本立石公司(歐姆龍)的C500,中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司的SR-400等。3)大型PLC大型PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上,多CPU、16位或32位處理器,用戶程序存儲(chǔ)容量達(dá)10k字以上。目前常見的大型PLC如美國通用電氣(GE)公司的GE-Ⅳ型,德國西門子公司的S7-400,日本立石公司(歐姆龍)的C2000,日本三菱電氣公司的K3等。(3)按功能分類按PLC功能的強(qiáng)弱來分,PLC一般可分為低擋機(jī)、中檔機(jī)和高檔機(jī)三種。其功能如下:1)低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能。有的還增設(shè)模擬量處理、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能。2)中檔PLC除具有低檔機(jī)的功能外,還具有較強(qiáng)的模擬量輸入輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能,可完成既有開關(guān)量又有模擬量控制的任務(wù)。3)高檔PLC增設(shè)有帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算及矩陣運(yùn)算等,使運(yùn)算能力更強(qiáng),還具有模擬調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信、監(jiān)視、記錄和打印等功能,使PLC的功能更多更強(qiáng)。能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、構(gòu)成分布式控制系統(tǒng),成為整個(gè)工廠的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。五、FX系列PLC的特點(diǎn)與規(guī)格1.FX系列PLC的型號(hào)意義FX系列PLC的型號(hào)表示方法如圖1-1-9所示。圖1-1-9FX系列PLC的型號(hào)及表示方法型號(hào)含義說明:(1)系列名稱FX系列的名稱常用有1S,1N,2N,3U和3G等,因此目前常用的FX系列的型號(hào)有:FX1S系列、FX1N系列、FX2N系列、FX2NC系列、FX3U系列和FX3G系列等。(2)單元類型FX系列的單元類型一般有4種,其表示方法如下:1)M——表示基本單元。2)E——表示輸入、輸出混合擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊。3)EX——表示輸入專用擴(kuò)展模塊。4)EY——表示輸出專用擴(kuò)展模塊。(3)輸出形式PLC的輸出形式一般分為3種。其中R表示繼電器輸出;T表示晶體管輸出;S表示晶閘管輸出。這3種輸出方式結(jié)構(gòu)如圖1-1-10所示。其輸出方式的性能比較見表1-1-2所示。圖1-1-10PLC三種輸出形式的電路結(jié)構(gòu)圖a)繼電器輸出b)晶體管輸出c)晶閘管輸出表1-1-23種輸出方式的性能比較項(xiàng)目繼電器輸出方式晶體管輸出方式晶閘管輸出方式外部電源AC250V,DC30V以下DC5~30VAC85~242V最大負(fù)載電阻負(fù)載2A/1點(diǎn)0.5A/1點(diǎn)0.8A/1點(diǎn)0.3A/1點(diǎn)0.8A/1點(diǎn)感性負(fù)載80VA12W/DC24V15VA/AC100V燈負(fù)載100W1.5W/DC24V30W開路漏電流—0.1mA/DC24V1mA/AC100V或2.4mA/DC24V響應(yīng)時(shí)間約10ms0.2ms以下1ms以下電路隔離繼電器隔離光耦合器隔離光敏晶體管隔離動(dòng)作顯示繼電器通電時(shí)LED燈亮光耦驅(qū)動(dòng)時(shí)LED燈亮光敏晶體管驅(qū)動(dòng)時(shí)LED燈亮1)繼電器輸出的PLC可以直接驅(qū)動(dòng)2A以內(nèi)的負(fù)載,一般的電磁閥、繼電器都用繼電器輸出型。若當(dāng)電磁閥線圈的負(fù)載電流超過2A時(shí),可通過中間繼電器進(jìn)行過渡控制。2)晶體管輸出的PLC只能驅(qū)動(dòng)0.5A以內(nèi)的負(fù)載,但是其響應(yīng)速度快,一般用來輸出高速脈沖,可以控制高速電磁閥、步進(jìn)及伺服馬達(dá)等。(4)產(chǎn)品類型或特殊品種1)產(chǎn)品類型PLC的產(chǎn)品類型一般分為兩種,其中001表示標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品;ES/UL表示歐規(guī)產(chǎn)品。目前國內(nèi)銷售的PLC一般都為標(biāo)準(zhǔn)版的PLC。2)特殊品種PLC的特殊品種代號(hào)共有8種,其文字代號(hào)及含義如下:①D:表示DC電源,DC輸入。②A1:表示AC電源,AC輸入(AC100~120V)或AC輸入模塊。③H:表示大電流輸出擴(kuò)展模塊(1A/1點(diǎn))。④V:表示立式端子排的擴(kuò)展模塊。⑤C:表示接插口輸入輸出方式。⑥F:表示輸入濾波器1ms的擴(kuò)展模塊。⑦L:表示TTL輸入型擴(kuò)展模塊。⑧S:表示獨(dú)立端子(無公共端)擴(kuò)展模塊。若特殊品種一項(xiàng)無標(biāo)記,通常表示AC電源,DC輸入,橫式端子排。繼電器輸出:2A/點(diǎn);晶體管輸出:0.5A/點(diǎn);晶閘管輸出:0.3A/點(diǎn)。例如:型號(hào)“FX2N-64MR”表示該P(yáng)LC為FX2N系列、AC電源、DC輸入的基本單元、I/O總點(diǎn)數(shù)為64點(diǎn)、繼電器輸出方式。又如型號(hào)“FX2N-48MRD”表示該P(yáng)LC為FX2N系列、I/O總點(diǎn)數(shù)為64點(diǎn)、DC電源、DC輸入的基本單元、繼電器輸出方式。再如型號(hào)“FX-4EYSH”表示該P(yáng)LC為FX系列、輸入點(diǎn)數(shù)為0、輸出點(diǎn)數(shù)為4點(diǎn)、晶閘管輸出的大電流輸出擴(kuò)展模塊。PLC在選用時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的要求選用不同的輸出方式。若需要大電流輸出,則應(yīng)選繼電器輸出方式或晶閘管輸出方式;若電路需要快速通斷或需要頻繁動(dòng)作,則應(yīng)選用晶體管輸出方式或晶閘管輸出方式。2.FX系列常用CPU的性能FX系列常用CPU的性能見表1-1-3所示。表1-1-3FX系列常用CPU的性能表CPU系列FX1SFX1NFX2NFX3U運(yùn)算控制方式存儲(chǔ)程序反復(fù)運(yùn)算(專用LST),有中斷指令輸入/輸出控制方式批處理方式(執(zhí)行END時(shí)),有I/O刷新指令編程語言梯形圖+步進(jìn)梯形圖+SFC程序內(nèi)存內(nèi)置2000步EEPROM內(nèi)置8000步EEPROM內(nèi)置2000步RAM內(nèi)置64000步RAM可選存儲(chǔ)器FX1N-EEPROM-8LRAM8KEEPROM4-16KFX3U-PLROM-64LFX3U-PLROM-16指令種類順控指令27個(gè),步進(jìn)梯形圖指令2個(gè)順控29個(gè)應(yīng)用指令85種應(yīng)用指令89種應(yīng)用指令128種應(yīng)用指令209種運(yùn)算處理速度基本指令0.55~0.7μm,應(yīng)用指令1007μm基本指令0.08μm基本指令0.065μm擴(kuò)展功能無有有有輸入輸出點(diǎn)數(shù)30點(diǎn)以下128點(diǎn)以下256點(diǎn)以下384點(diǎn)以下3.FX系列的擴(kuò)展模塊FX系列PLC的擴(kuò)展模塊主要有擴(kuò)展I/O模塊(輸入擴(kuò)展模塊、輸出擴(kuò)展模塊)和擴(kuò)展I/O(混合模塊)。如圖1-1-11所示就是常見的FX2N系列PLC的輸入擴(kuò)展模塊、輸出擴(kuò)展模塊和混合模塊的外形圖。圖1-1-11FX2N系列PLC擴(kuò)展模塊外形圖a)輸入控制模塊b)輸出控制模塊c)混合模塊(1)FX系列擴(kuò)展I/O模塊FX系列擴(kuò)展I/O模塊分別包括輸入擴(kuò)展模塊和輸出擴(kuò)展模塊,常用的FX系列擴(kuò)展I/O模塊見表1-1-4所示。表1-1-4FX系列控制I/O模塊型號(hào)I/O總數(shù)輸入輸出可連接的PLC數(shù)目類型數(shù)目類型FX1SFX1NFX2NFX0N-8EX88漏型——√√FX0N-16EX1616漏型——√√FX2N-16EX1616漏型——√√FX0N-8EYR8——8繼電器√√FX0N-8EYT——晶體管√√FX0N-16EYR16——16繼電器√√FX0N-16EYT——晶體管√√FX2N-16EYR16——16繼電器√√FX2N-16EYT——晶體管√√(2)FX系列擴(kuò)展I/O混合模塊FX系列擴(kuò)展I/O混合模塊是既含輸入擴(kuò)展又含輸出擴(kuò)展的模塊,常用的FX系列擴(kuò)展I/O混合模塊見表1-1-5所示。表1-1-5FX系列擴(kuò)展I/O(混合模塊型號(hào)I/O總數(shù)輸入輸出可連接的PLC數(shù)目類型數(shù)目類型FX1SFX1NFX2NFX2N-32ER3216漏型16繼電器√√FX2N-32ET晶體管FX0N-40ER4024漏型16繼電器√FX0N-40ET晶體管FX2N-48ER4824漏型24繼電器√√FX2N-48ET晶體管FX2N-40ER-D4024漏型16繼電器√FX2N-48ER-D4824漏型16繼電器√FX2N-48ER-D晶體管FX0N-8ER84漏型4繼電器√√4.FX系列特殊功能模塊常用的FX系列特殊功能模塊見表1-1-6所示。表1-1-6FX系列模塊類型模塊型號(hào)模塊類型模塊型號(hào)模塊類型模塊型號(hào)模擬量模塊FX0N-3A高速計(jì)數(shù)模塊FX2N-1HC通訊接口模塊FX1N-232-BDFX2N-2AD脈沖輸出模塊FX2N-1PGFX2N-232-BDFX2N-4ADFX2N-10PGFX1N-422-BDFX2N-8AD定位控制模塊FX2N-10GMFX1N-485-BDFX2N-2DAFX2N-20GMFX2N-422-BDFX2N-4DACCLINK主站模塊FX2N-16CCL-MFX2N-485-BD溫度模塊FX2N-4AD-PTCCLINK接口模塊FX2N-32CCLFX0N-485-ADPFX2N-4AD-TCFX2N-485-ADP六、PLC的選擇原則自從PLC技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用以來,PLC產(chǎn)品的種類越來越多,而且功能也日趨完善。當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的PLC既有從美國、日本、德國等國家進(jìn)口的,也有國內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的,已達(dá)幾十個(gè)系列、上百種型號(hào)。由于PLC品種繁多,其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格和適用場合等都有不同。因此,合理選擇PLC,對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有著重要意義。本教材主要從PLC機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊等部件的選擇來介紹小型PLC選型的一般原則。1.PLC的機(jī)型選擇PLC的機(jī)型選擇的基本原則是在能夠滿足控制要求及保證運(yùn)行可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭最佳的性價(jià)比。(1)結(jié)構(gòu)形式的選擇在系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中,常采用I/O點(diǎn)的平均價(jià)格較便宜的整體式PLC;在較復(fù)雜系統(tǒng)和環(huán)境差(維修量大)的場合,常采用模塊式PLC,因?yàn)槟K式PLC擴(kuò)展靈活方便,I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大,并且在維修時(shí)只需要更換模塊,判斷故障的范圍也很方便。(2)安裝方式的選擇按照PLC的不同安裝方式,控制系統(tǒng)分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式和多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。在集中式控制系統(tǒng)中,無需設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件,控制系統(tǒng)反應(yīng)快,成本低。遠(yuǎn)程I/O式適用于大型控制系統(tǒng),因?yàn)檫h(yuǎn)程I/O可以分別安裝在I/O裝置附近,I/O連線比集中式短,控制系統(tǒng)的裝置分布范圍很大,但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I/O電源。多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式可以選用小型PLC,但必須要附加通信模塊,適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制且又存在相互聯(lián)系的控制系統(tǒng)。(3)功能要求的選擇1)對(duì)于只有開關(guān)量控制的設(shè)備,具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能的一般小型(低檔)PLC即可滿足其控制要求。2)對(duì)于開關(guān)量控制為主,帶少量模擬量控制的系統(tǒng),可以選擇帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊、能夠?qū)崿F(xiàn)加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送的增強(qiáng)型低檔PLC。3)對(duì)于較控制復(fù)雜,要求具有PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能的系統(tǒng),可以根據(jù)控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度,選用中檔或高檔PLC,但價(jià)格一般較貴。(4)響應(yīng)速度的要求選擇PLC的掃描工作方式所引起的響應(yīng)延遲可達(dá)2~3個(gè)掃描周期。在一般應(yīng)用場合中,PLC響應(yīng)速度都可以滿足要求。但對(duì)于某些特殊場合,則要求考慮PLC的響應(yīng)速度??梢赃x用掃描速度高的PLC,或選用具有高速I/O處理功能指令的PLC,或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等,來減少PLC的I/O響應(yīng)的延遲時(shí)間。(5)系統(tǒng)可靠性的要求選擇對(duì)于一般的系統(tǒng),PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用冗余控制系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。(6)機(jī)型統(tǒng)一的要求選擇對(duì)于一個(gè)企業(yè),應(yīng)盡可能使用機(jī)型統(tǒng)一的PLC。這是從以下三方面問題進(jìn)行考慮的。1)使用同一機(jī)型的PLC其模塊可互相備用,便于備品、備件的采購和管理。2)同一機(jī)型的PLC功能和編程方法相同,有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。3)同一機(jī)型的PLC,其外圍設(shè)備通用,資源可共享,易于聯(lián)網(wǎng)通信,配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。2.PLC的容量選擇PLC的容量選擇包括I/O點(diǎn)數(shù)和用戶程序存儲(chǔ)容量兩個(gè)方面的參數(shù)選擇。(1)I/O點(diǎn)數(shù)的選擇由于PLC平均I/O點(diǎn)的價(jià)格還比較高,因此,應(yīng)該在滿足控制要求和留有一定備用量的前提下力爭少使用I/O點(diǎn)數(shù)。一般情況下I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際個(gè)數(shù),再加上10%~15%的備用量來確定的。在不同機(jī)型的PLC中,輸入與輸出點(diǎn)數(shù)的比例不同,在選擇時(shí)應(yīng)保證輸入、輸出點(diǎn)都?jí)蛴?,且?jié)余還不能很多。因此,往往選擇較少點(diǎn)數(shù)的主機(jī)加擴(kuò)展模塊,可以比直接選擇較多點(diǎn)數(shù)的主機(jī)更經(jīng)濟(jì)。(2)用戶程序存儲(chǔ)容量的選擇用戶程序存儲(chǔ)容量是指PLC用于存儲(chǔ)用戶程序的存儲(chǔ)器容量,其大小由用戶程序的長短決定。用戶程序存儲(chǔ)容量一般可按下式進(jìn)行估算,再按實(shí)際需要留適當(dāng)?shù)挠嗔浚?0%~30%)來選擇:存儲(chǔ)容量=開關(guān)量I/O點(diǎn)總數(shù)×10+模擬量通道數(shù)×100絕大部分PLC均能滿足上式要求。但值得注意的是:當(dāng)控制較復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量大時(shí),可能出現(xiàn)存儲(chǔ)容量不夠的問題,這時(shí)應(yīng)特殊對(duì)待。3.I/O模塊的選擇一般情況下I/O模塊的價(jià)格占PLC價(jià)格的一半以上。不同的I/O模塊,其電路及功能不同,所以I/O模塊將直接影響PLC的應(yīng)用范圍和價(jià)格。在此僅介紹有關(guān)開關(guān)量I/O模塊的選擇。(1)開關(guān)量輸入模塊的選擇PLC輸入模塊的作用是用來檢測、接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的信號(hào),并將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接收的低電壓信號(hào)。1)輸入信號(hào)的類型選擇常用開關(guān)量輸入模塊的信號(hào)類型有三種:直流輸入、交流輸入和交流/直流輸入,在進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的輸入信號(hào)和周圍環(huán)境來考慮。直流輸入模塊具有延遲時(shí)間短,可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接的特點(diǎn);交流輸入模塊具有接觸可靠,適用于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境的特點(diǎn)。2)輸入信號(hào)電壓等級(jí)的選擇PLC的開關(guān)量輸入模塊輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有:直流5V、12V、24V、48V、60V等;交流110V、220V等。在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮。一般5V、12V、24V用于傳輸距離較近的場合。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選擇電壓等級(jí)較高的模塊。3)輸入接線方式的選擇PLC的開關(guān)量輸入模塊的接線方式有匯點(diǎn)式輸入和分組式輸入兩種,如圖1-1-12所示。匯點(diǎn)式輸入模塊的所有輸入點(diǎn)使用一個(gè)公共端COM;而分組式輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組,每一組使用一個(gè)公共端COM,各組之間是分隔的。分組式輸入的每點(diǎn)平均價(jià)格較匯點(diǎn)式輸入高。并且還要考慮同時(shí)接通的輸入點(diǎn)個(gè)數(shù)。對(duì)于選用高密度的輸入模塊(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等),還應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的60%。圖1-1-12開關(guān)量輸入模塊的接線方式a)匯點(diǎn)式輸入b)分組式輸入4)輸入門檻電平高低的要求選擇從提高系統(tǒng)可靠性角度來看,必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高,抗干擾能力越強(qiáng),傳輸距離也越遠(yuǎn)。(2)開關(guān)量輸出模塊的選擇輸出模塊的作用是將PLC內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成外部輸出設(shè)備所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在進(jìn)行選擇時(shí),應(yīng)主要考慮負(fù)載電壓的種類和大小、系統(tǒng)對(duì)延遲時(shí)間的要求、負(fù)載狀態(tài)變化是否頻繁等。1)輸出方式的選擇開關(guān)量輸出模塊的輸出方式有:繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出。繼電器輸出具有價(jià)格便宜,既可驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載又可驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載,適用的電壓范圍較寬和導(dǎo)通壓降小,承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。但由于它屬于有觸點(diǎn)元件,所以其動(dòng)作速度較慢、使用壽命較短、可靠性較差,所以只適用于不頻繁通斷的場合。對(duì)于驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載,其觸點(diǎn)的動(dòng)作頻率不得超過1HZ。雙向晶閘管輸出或晶體管輸出適用于頻繁通斷的負(fù)載,它們屬于無觸點(diǎn)元件。雙向晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載,而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。2)輸出接線方式的選擇PLC的輸出接線方式一般有分組式輸出和分隔式輸出兩種。如圖1-1-13所示。分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組,使用一個(gè)公共端并且各組之間是分隔的,可以分別使用不同的電源。分隔式輸出的每一個(gè)輸出點(diǎn)的公共端,各輸出點(diǎn)之間相互隔離,每個(gè)輸出點(diǎn)可使用不同的電源。主要根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電源種類的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出,也有分隔式輸出。圖1-1-13開關(guān)量輸出模塊的接線方式a)分組式輸出b)分隔式輸出3)輸出電流的選擇輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于負(fù)載的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際負(fù)載電流的大小選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際負(fù)載電流較大,輸出模塊無法直接驅(qū)動(dòng),可增加中間放大環(huán)節(jié)。4.電源模塊及其他外設(shè)的選擇(1)電源模塊的選擇電源模塊的選擇較為簡單,只需考慮電源的額定輸出電流即可。電源模塊的額定輸出電流必須大于CPU模塊、I/O模塊及其他模塊的總消耗電流。電源模塊的選擇僅對(duì)于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC而言,對(duì)于整體式PLC不存在電源模塊的選擇。(2)編程器的選擇簡易編程器適用于小型控制系統(tǒng)或不需要在線編程的系統(tǒng)。功能強(qiáng)、編程方便的智能編程器適用于由中、高檔PLC構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)或需要在線編程的PLC系統(tǒng),但智能編程器價(jià)格較貴。如果有現(xiàn)成的個(gè)人計(jì)算機(jī),可以選用PLC的編程軟件包,在個(gè)人計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)編程器的功能。(3)寫入器的選擇由于干擾、鋰電池電壓變化等原因,RAM中的用戶程序可能會(huì)受到破壞,可以使用EPROM寫入器將用戶程序固化在EPROM中。當(dāng)前使用的一些PLC或編程器本身具有EPROM寫入器功能。PLC的選型訓(xùn)練現(xiàn)有一套電氣控制設(shè)備,需要用到一臺(tái)PLC的小單機(jī)。其主要控制一些繼電器、接觸器、電磁閥等開關(guān)量信號(hào),并通過一些按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)等開關(guān)量輸入信號(hào)。無其他特殊功能要求。統(tǒng)計(jì)后,輸入信號(hào)需要18個(gè),輸出信號(hào)需要20個(gè),請(qǐng)根據(jù)要求選擇性價(jià)比較高的三菱PLC。1.分析CPU功能進(jìn)行選型通過對(duì)控制要求分析,本控制系統(tǒng)只需簡單的開關(guān)量控制,并且I/O點(diǎn)數(shù)較少,因此三菱FX系列的PLC都能滿足其控制要求,所以,我們可從性價(jià)比較高的FX1S系列開始選型。2.分析I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行選型從控制要求分析可知,此設(shè)備控制需的I/O點(diǎn)數(shù)為38個(gè)點(diǎn),超過了30點(diǎn)。從表1-1-3中可知FX1S系列的PLC最大I/O點(diǎn)數(shù)為30,并且該系列的PLC不能擴(kuò)展,滿足不了控制需要,因此,可排除FX1S系列的PLC。3.分析價(jià)格進(jìn)行選型由于FX0N系列的PLC已停產(chǎn),而FX2N系列的較貴,因此選擇FX1N系列性價(jià)比較高。4.確定PLC的型號(hào)規(guī)格從FX1N系列的PLC來看,主要有以下兩款型號(hào)的PLC能滿足上述選擇要求。(1)FX1N-40MR的PLC(輸入24點(diǎn),輸出16點(diǎn))由于該型號(hào)PLC的輸入點(diǎn)數(shù)是24點(diǎn),而控制要求需要18點(diǎn),因此,可滿足選擇要求,并留有一定的裕量。但控制要求需要20個(gè)輸出點(diǎn),而該型號(hào)PLC的輸出點(diǎn)只有16點(diǎn),滿足不了要求。若要選擇該型號(hào)的PLC,則可以增加擴(kuò)展模塊,從表1-1-4的FX系列控制I/O模塊中可知,只要增加一個(gè)FX2N-8EYR的8點(diǎn)擴(kuò)展輸出模塊,這樣輸出點(diǎn)數(shù)(16點(diǎn)+8點(diǎn)=24點(diǎn))就能滿足要求。(2)FX1N-60MR的PLC(輸入36點(diǎn),輸出24點(diǎn))若選擇該型號(hào)的PLC,則I/O點(diǎn)數(shù)完全可以滿足要求,而且I/O點(diǎn)數(shù)剩余許多。從對(duì)上述兩款FX1N系列的PLC進(jìn)行分析可知,若選用FX1N-40MR的PLC需增加1個(gè)FX2N-8EYR模塊,而FX1N-60MR的PLC可以直接選用。如此就只需比較兩者的價(jià)格就可以確定所選用PLC的型號(hào)。若FX1N-40MR的PLC的價(jià)格為2000元,F(xiàn)X2N-8EYR模塊為500元;若FX1N-60MR的PLC的價(jià)格也是2500元,則應(yīng)選擇性價(jià)比較高的FX1N-60MR的PLC。這是因?yàn)樗鼈冸m然在價(jià)格和輸出點(diǎn)數(shù)上一樣,但FX1N-60MR的PLC的輸入點(diǎn)數(shù)為36點(diǎn),比FX1N-40MRPLC的輸入點(diǎn)數(shù)多,可便于以后設(shè)備的改造增加點(diǎn)數(shù)的需要。在進(jìn)行PLC的選型的過程中,時(shí)常會(huì)遇到如下問題:問題:在進(jìn)行PLC選型時(shí),只注重I/O點(diǎn)數(shù)的選擇而忽視了存儲(chǔ)容量的選擇。后果及原因:由于用戶程序所需的存儲(chǔ)容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān),而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者,在完成同一復(fù)雜功能時(shí),其程序量可能相差25%之多,所以對(duì)于初學(xué)者應(yīng)該在存儲(chǔ)容量估算時(shí)應(yīng)多留余量。預(yù)防措施:PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少,在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求,因此可在I/O點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上,可按下式估算存儲(chǔ)容量后,再加20%~30%的余量。存儲(chǔ)容量(字節(jié))=開關(guān)量I/O點(diǎn)總數(shù)×10+模擬量通道數(shù)×100對(duì)任務(wù)實(shí)施的完成情況進(jìn)行檢查,并將結(jié)果填入表1-1-7表1-1-7序號(hào)主要內(nèi)容考核要求評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)配分扣分得分1PLC的選型1.能根據(jù)控制要求,分析CPU功能正確選型2.能根據(jù)控制要求,分析I/O點(diǎn)數(shù)正確選型3.能根據(jù)控制要求,分析價(jià)格正確選型4.能根據(jù)控制要求,確定PLC的型號(hào)規(guī)格1.不能通過分析CPU功能正確選型扣20分2.不能通過分析I/O點(diǎn)數(shù)正確選型扣20分3.不能通過分析價(jià)格正確選型扣10分4.不能根據(jù)控制要求,確定PLC的型號(hào)規(guī)格扣60分903安全文明生產(chǎn)勞動(dòng)保護(hù)用品穿戴整齊;電工工具佩帶齊全;遵守操作規(guī)程;講文明禮貌;操作結(jié)束要清理現(xiàn)場1.操作中,違犯安全文明生產(chǎn)考核要求的任何一項(xiàng)扣5分,扣完為止2.當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生有重大事故隱患時(shí),要立即予以制止,并每次扣安全文明生產(chǎn)總分5分10合計(jì)開始時(shí)間:結(jié)束時(shí)間:一、FX2N系列PLC簡介FX2N系列PLC是超小型機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)最大可擴(kuò)展到256點(diǎn)。它有內(nèi)置8K步的RAM,使用存儲(chǔ)卡盒后,最大容量可擴(kuò)大到16K步。編程指令達(dá)327條。PLC運(yùn)行時(shí),對(duì)一條基本指令的處理時(shí)間只需0.08μs。它不僅能完成邏輯控制、順序控制、模擬量控制、位置控制、高速計(jì)數(shù)等功能,還能做數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根以及浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、PID運(yùn)算等更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。所以FX2N系列PLC具有容量大、運(yùn)行速度快、指令功能完善等特點(diǎn)。在FX2N系列PLC基本單元上,可連接擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊以及各種功能的特殊單元、特殊模塊,還可在基本單元左側(cè)接口上,連接一臺(tái)功能擴(kuò)展板,完成FX2N系列PLC與各種外部設(shè)備的通信,實(shí)現(xiàn)模擬量設(shè)定功能。另外,通過功能擴(kuò)展板還可將FX0N系列適配器與FX2N基本單元連接,增強(qiáng)PLC與外部設(shè)備的通信功能。FX2N系列17種基本單元(CPU單元或主機(jī)單元)見表1-1-8所示。表1-1型號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)(DC24V,點(diǎn))輸出點(diǎn)數(shù)(R,T,點(diǎn))擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)繼電器輸出晶體管輸出晶閘管輸出FX2N-16MRFX2N-16MTFX2N-16MS8824~32FX2N-32MRFX2N-32MTFX2N-32MS1616FX2N-48MRFX2N-48MTFX2N-48MS242448~120FX2N-64MRFX2N-64MTFX2N-64MS3232FX2N-80MRFX2N-80MTFX2N-80MS4040FX2N-128MRFX2N-128MT6464二、FX3U系列PLC簡介FX3U系列PLC是三菱公司最新開發(fā)的第三代小型PLC系列新產(chǎn)品,它是目前該公司小型PLC中CPU性能最高、可以適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)控制的小型PLC系列新產(chǎn)品。FX3U系列PLC采用了基本單元加擴(kuò)展的形式,基本功能兼容了FX2N系列的全部功能。FX3U系列采用最新的高性能CPU,它與FX2N系列相比,CPU的運(yùn)算速度大幅度提高,通信功能進(jìn)一步增強(qiáng)。其主要特點(diǎn)如下:1.運(yùn)算速度提高FX3U系列基本邏輯控制指令的執(zhí)行時(shí)間由FX2N的0.08μs/條提高到了0.065μs/條,應(yīng)用指令的執(zhí)行時(shí)間由FX2N系列的1.25μs/條提高到了0.642μs/條,速度提高了近

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