《機(jī)電控制技術(shù)》教學(xué)參考講稿教案-第7章

第7章可編程控制器及其應(yīng)用教學(xué)要求了解PLC的產(chǎn)生、PLC硬件組成及特點(diǎn)、PLC的工作原理及分類和PLC的技術(shù)指標(biāo)及應(yīng)用領(lǐng)域。掌握三菱FX2N系列PLC內(nèi)部資源、基本指令和應(yīng)用軟件。教學(xué)重點(diǎn)三菱FX2N系列PLC內(nèi)部資源、基本指令和應(yīng)用軟件。教學(xué)難點(diǎn)三菱FX2N系列PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。課時(shí)安排本章安排6課時(shí)。教學(xué)內(nèi)容7.1可編程控制器概述7.1.1可編程控制器的產(chǎn)生為了實(shí)現(xiàn)用這種新型控制裝置取代傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制裝置，美國(guó)通用汽車公司在公開(kāi)招標(biāo)中提出了該新型控制裝置應(yīng)具備的10項(xiàng)基本性能指標(biāo)，被稱為“GM10條”即：（1）程序編寫(xiě)要方便，可以現(xiàn)場(chǎng)修改程序。（2）故障維修要方便，最好采用模塊結(jié)構(gòu)。（3）電路可靠性要高于繼電器-接觸器控制裝置。（4）控制面板體積要小于繼電器-接觸器控制面板。（5）數(shù)據(jù)可直接與管理計(jì)算機(jī)互相傳送。（6）成本可與繼電器-接觸器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)。（7）可直接用115V交流輸入。（8）通用性強(qiáng)，能應(yīng)用于柔性制造系統(tǒng)。（9）輸出為交流115V，2（10）用戶程序存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到4KB?；谶@個(gè)指標(biāo)，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司DEC在1969年研制出了第一臺(tái)可編程控制器并應(yīng)用于美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線中，取得了極大的成功。7.1.2PLCPLC的硬件組成與計(jì)算機(jī)硬件相似，主要是由中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路、通信接口、擴(kuò)展接口、智能接口模塊、編程裝置和電源等部分組成的。其中，CPU是PLC的核心，輸入/輸出接口電路主要用于現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備與CPU的連接，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備連接。PLC的特點(diǎn)1）高可靠性。2）編程簡(jiǎn)單。3）通用性強(qiáng)。4）體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、維修方便。5）減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量。7.2.PLC的工作原理及分類7.2.1PLC的工作原理PLC采用程序循環(huán)掃描的工作方式，首先，用手持編程器或計(jì)算機(jī)把用戶程序送入PLC中，其程序在PLC存儲(chǔ)器中按一定的順序存放，執(zhí)行程序時(shí)，由CPU從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行，結(jié)束后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。7.2.2PLC的分類PLC按硬件結(jié)構(gòu)分可分為整體式、模塊式和疊裝式。7.3PLC的技術(shù)指標(biāo)及應(yīng)用領(lǐng)域7.3.1PLC的技術(shù)指標(biāo)PLC的技術(shù)指標(biāo)很多，主要有五個(gè)基本技術(shù)指標(biāo)：CPU類型、存儲(chǔ)器的容量、編程語(yǔ)言、掃描速度和I/O點(diǎn)數(shù)。7.3.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC具體控制有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用：（1）開(kāi)關(guān)量邏輯控制。（2）PID控制。（3）位置控制。（4）定時(shí)控制。（5）計(jì)數(shù)控制。（6）監(jiān)控系統(tǒng)。（7）步進(jìn)控制。（8）數(shù)據(jù)處理。（7）分布控制系統(tǒng)。7.4三菱FX2N系列PLC7.4.1三菱FX2N系列PLC的內(nèi)部資源三菱FX2N系列PLC由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元構(gòu)成。7.4.2三菱FX2N系列PLC的基本指令梯形圖最左邊是起始母線（左母線），每一個(gè)邏輯行必須從左母線開(kāi)始。梯形圖最右邊是結(jié)束母線（右母線），這條母線也可以省去不畫(huà)。梯形圖是按照從左至右、從上至下的順序書(shū)寫(xiě)，PLC的CPU也是按此順序執(zhí)行程序。梯形圖中的觸頭可以串聯(lián)或并聯(lián)，輸出線圈可以并聯(lián)但不能串聯(lián)。程序結(jié)束時(shí)應(yīng)有結(jié)束符。7.4.3三菱FX2N系列PLC的應(yīng)用軟件SWOPC-FXGP/WIN-C是三菱公司開(kāi)發(fā)的用于PLC的編程軟件，可在WindowsXP下運(yùn)行，該程序可在串行系統(tǒng)中與PLC進(jìn)行通信、文件傳送、操作監(jiān)控以及進(jìn)行各種測(cè)試功能。在該軟件中，可通過(guò)線路符號(hào)、助記符來(lái)創(chuàng)建程序，建立注釋數(shù)據(jù)及設(shè)置寄存器數(shù)據(jù)，并可將其存儲(chǔ)為文件，用打印機(jī)打印。7.5PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例7.5.1P用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，通常采用的設(shè)計(jì)流程圖，如圖所示。從設(shè)計(jì)流程圖中可以看出PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)一般分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：（1）確定安排PLC的輸入、輸出點(diǎn)。（2）設(shè)計(jì)外圍電路，包括主電路。（3）選擇PLC并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝接線等內(nèi)容。軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：（1）設(shè)計(jì)控制流程，根據(jù)工藝要求先畫(huà)出工作循環(huán)圖，如有必要再畫(huà)詳細(xì)的工藝流程圖。（2）根據(jù)工作循環(huán)圖，畫(huà)出接線圖和梯形圖。（3）按梯形圖編寫(xiě)語(yǔ)句表。（4）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，必要時(shí)對(duì)硬