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1、可编程控制器理论,湖北工业大学机械工程学院 张 铮副教授 中职国培机械与制造专业,PLC基础知识,本章要点,专题1 PLC概述 专题2 PLC的组成与工作原理 专题3 PLC的编程语言与编程方法 专题4 FX2N系列PLC的型号、安装与接线 专题5 FX-20P-E手持编程器使用 专题6 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的使用 专题7 GX-Developer编程软件的使用,第1章 PLC的基础知识,PLC基础知识,PLC概述 :PLC的定义,可编程控制器(Programmable Controller) 个人电脑(Personal Computer) 为了避免混淆，将最初用于逻辑控制
2、的可编程控制器叫做：PLC (Programmable Logic Controller) 国际电工委员会(International Electrical Committee)： “PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”,PLC基础知识,PLC概述 :PLC控制系统与继电器接触器控制系统的比较,组成的器件不同
3、 触点的数量不同 控制方法不同 工作方式不同,PLC基础知识,PLC概述 :常用的PLC简介,美国的PLC产品 欧洲的PLC产品 日本的PLC产品 我国的PLC产品,PLC基础知识,PLC概述 :PLC的应用领域,开关量逻辑控制 模拟量控制 运动控制 数据处理 通讯及联网,PLC基础知识,PLC的组成与工作原理 :PLC的组成,硬件系统,PLC基础知识,PLC的组成与工作原理 :PLC的组成,软件系统,1.系统程序（或称为系统软件） 2.用户程序（或称为应用软件）,PLC基础知识,PLC的组成与工作原理 :PLC的工作原理,运行模式三个阶段,1. 输入处理阶段 （或称输入采样阶段 ） 2.程序
4、执行阶段 3.输出处理阶段 （或称输出刷新阶段 ）,PLC基础知识,PLC的组成与工作原理 :PLC的工作原理,运行模式三个阶段,PLC基础知识,PLC的编程语言与编程方法 :PLC的编程语言,梯形图（Ladder Diagram） 指令表（Instruction List） 顺序功能图（Sequential function chart） 功能块图（Function block diagram）,PLC基础知识,PLC的编程语言与编程方法 :PLC的编程语言,梯形图（Ladder Diagram） 指令表（Instruction List）,PLC基础知识,PLC的编程语言与编程方法 :PL
5、C的编程语言,顺序功能图（Sequential function chart）,PLC基础知识,PLC的编程语言与编程方法 :PLC的编程语言,功能块图（Function block diagram）,PLC基础知识,PLC的编程语言与编程方法 :PLC的编程方法,经验法 解析法 图解法 技巧法 计算机辅助设计,PLC基础知识,PLC的型号、安装与接线 :型号,PLC基础知识,PLC的型号、安装与接线 :安装及接线,电源接入及端子排列 输入口器件的接入 输出口器件的接入 通讯线的连接,PLC基础知识,FX-20P-E手持编程器使用:组成与面板布置,指令键 数据键 元件符号键,PLC基础知识,F
6、X-20P-E手持编程器使用:工作方式选择,OFFLINE MODE PROGRAM CHECK DATA TRANSFER PARAMETER XYM. .NO. CONV. BUZZER LEVEL LATCH CLEAR,七种工作方式,PLC基础知识,FX-20P-E手持编程器使用:指令的读出,根据步序号读出 根据指令读出 根据元件读出 根据指针读出,四种方式,第四周,第2章 FX2N系列PLC基本指令的应用,PLC基本指令的应用,本章要点,项目1 三相异步电动机的点动运行 项目2 三相异步电动机的连续运行 项目3 三相异步电动机的正反转控制 项目4 两台电动机顺序起动逆序停止控制 项目
7、5 Y-降压起动控制 项目6 五组抢答器控制,PLC基本指令的应用,三相异步电动机的点动运行,项目预备知识一:基本指令,LD（取指令）:逻辑运算开始指令，用于与左母线连接的常开触点。 LDI（取反指令）：逻辑运算开始指令，用于与左母线连接的常闭触点。 LDP（取上升沿指令）：与左母线连接的常开触点的上升沿检测指令，仅在指定操作元件的上升沿（OFFON）时接通1个扫描周期。 LDF（取下降沿指令）：与左母线连接的常开触点的上升沿检测指令，仅在指定操作元件的下降沿（ONOFF）时接通1个扫描周期。 OUT（输出指令）：驱动线圈的输出指令，将运算结果输出到指定的继电器。 END（结束指令）：程序结束
8、指令，表示程序结束，返回起始地址。,PLC基本指令的应用,三相异步电动机的点动运行,项目预备知识二:编程元件,输入继电器（X） :专门用来接受PLC外部开关信号的元件,输出继电器（Y） :用来将PLC内部信号输出传送给外部负载（用户输出设备）,PLC基本指令的应用,三相异步电动机的点动运行,项目控制要求,PLC基本指令的应用,三相异步电动机的点动运行,I/O分配表与编程,PLC基本指令的应用,三相异步电动机的点动运行,I/O分配表与编程,PLC基本指令的应用,三相异步电动机的点动运行,硬件接线,PLC基本指令的应用,三相异步电动机的连续运行,项目预备知识:基本指令,AND（与指令）:常开触点串
9、联指令 ANI（与非指令）：常闭触点串联指令 ANDP（上升沿与指令）：上升沿检测串联连接指令 ANDF（下降沿与指令）：下降沿检测串联连接指令 OR（或指令）：常开触点并联指令 ORI（或非指令）：常闭触点并联指令 ORP（上升沿或指令）：上升沿检测并联连接指令 ORF（下降沿或指令）：下降沿检测并联连接指令 SET：置位指令或称自保持指令 RST ： 复位指令或称解除指令,PLC基本指令的应用,项目预备知识:编程元件,辅助继电器（M） : 通用辅助继电器 断电保持辅助继电器 特殊辅助继电器,计数器（C） : 16位加计数器 32位加/减计数器,三相异步电动机的连续运行,PLC基本指令的应用
10、,项目控制要求,三相异步电动机的连续运行,PLC基本指令的应用,I/O分配表与编程,三相异步电动机的连续运行,PLC基本指令的应用,I/O分配表与编程,三相异步电动机的连续运行,PLC基本指令的应用,硬件接线,三相异步电动机的连续运行,PLC基本指令的应用,三相异步电动机的正反转控制,项目预备知识:基本指令,ORB（块或指令）：两个或两个以上的触点串联电路之间的并联。 ANB（块与指令）：两个或两个以上的触点并联电路之间的串联。 MPS ： 进栈指令 MRD ：读栈指令 MPP ：出栈指令,PLC基本指令的应用,编程的基本知识:编程实例,三相异步电动机的正反转控制,PLC基本指令的应用,项目控
11、制要求,三相异步电动机的正反转控制,PLC基本指令的应用,I/O分配表与编程,三相异步电动机的正反转控制,PLC基本指令的应用,I/O分配表与编程,三相异步电动机的正反转控制,LD X001 OR Y000 ANI X000 ANI X002 ANI Y001 OUT Y000,LD X002 OR Y001 ANI X000 ANI X001 ANI Y000 OUT Y001 END,PLC基本指令的应用,硬件接线,三相异步电动机的正反转控制,X000 Y000 X001 Y001 X002 COM COM,FX2N-48MR,SB1,24V,SB2,SB3,FU,220V,KM1,KM2
12、,KM2,KM1,FR,PLC基本指令的应用,两台电动机顺序起动逆序停止控制,项目预备知识:编程元件T,通用定时器： 100ms通用定时器（T0T199）共200点 10ms通用定时器（T200T245）共46点 积算定时器 ：1ms积算定时器（T246T249）共4点 100ms积算定时器（T250T255）共6点,PLC基本指令的应用,知识进阶:几种延时控制,两台电动机顺序起动逆序停止控制,通电延时接通控制 通电延时断开控制 断电延时断开控制 断电延时接通控制 通电延时接通断电延时断开控制 长时间延时控制,PLC基本指令的应用,两台电动机顺序起动逆序停止控制,通电延时接通控制,PLC基本指
13、令的应用,两台电动机顺序起动逆序停止控制,通电延时断开控制,PLC基本指令的应用,两台电动机顺序起动逆序停止控制,断电延时断开控制,PLC基本指令的应用,两台电动机顺序起动逆序停止控制,断电延时接通控制,PLC基本指令的应用,两台电动机顺序起动逆序停止控制,通电延时接通断电延时断开控制,PLC基本指令的应用,两台电动机顺序起动逆序停止控制,长时间延时控制,PLC基本指令的应用,项目控制要求,两台电动机顺序起动逆序停止控制,PLC基本指令的应用,I/O分配表与编程,两台电动机顺序起动逆序停止控制,PLC基本指令的应用,梯形图与指令表,两台电动机顺序起动逆序停止控制,PLC基本指令的应用,硬件接线
14、,两台电动机顺序起动逆序停止控制,PLC基本指令的应用,项目预备知识:编程指令（MC、 MCR）,Y-降压起动控制,MC（主控指令）：用于公共串联触点的连接。执行MC后，左母线移到MC触点的后面3326+。其操作元件是Y、M。 MCR（主控复位指令）：它是MC指令的复位指令，即利用MCR指令恢复原左母线的位置。,PLC基本指令的应用,项目控制要求,Y-降压起动控制,PLC基本指令的应用,I/O分配表,Y-降压起动控制,PLC基本指令的应用,梯形图,Y-降压起动控制,PLC基本指令的应用,硬件接线,Y-降压起动控制,PLC基本指令的应用,项目预备知识:编程指令（PLS、 PLF、INV、NOP）
15、,五组抢答器控制,PLS（上升沿微分输出指令）：在输入信号的上升沿使得控制对象输出一个扫描周期的信号。 PLF（下降沿微分输出指令）：在输入信号的下降沿使得控制对象输出一个扫描周期的信号。 INV（取反转指令）：INV指令在梯形图中用一条与水平成45。的短斜线来表示，它将执行该指令之前的运算结果取反，它前面的运算结果如为0，则将其变为1，运算结果为1则变为0。 NOP（空操作指令）：NOP为空操作指令，使该步序作空操作。,PLC基本指令的应用,项目控制要求,五组抢答器控制,五个队参加抢答比赛。比赛规则及所使用的设备如下。设有主持人总台及各个参赛队分台。总台设有总台灯及总台音响，总台开始及总台复
16、位按钮。分台设有分台灯，分台抢答按钮。各队抢答必须在主持人给出题目，说了“开始”并同时按了开始控制钮后的10s内进行，如提前抢答，抢答器将报出“违例”信号（违例扣分）。10s时间到，还无人抢答，抢答器将给出应答时间到信号，该题作废。在有人抢答情况下，抢得的队必须在30s内完成答题。如30s内还没答完，则作答题超时处理。灯光及音响信号所表示的意义是这样安排的： 音响及某台灯：正常抢得 音响及某台灯加总台灯：违例 音响加总台灯：无人应答及答题超时 在一个题目回答终了后，主持人按下复位按钮。抢答器恢复原始状态，为第二轮抢答做好准备。,PLC基本指令的应用,I/O分配表,五组抢答器控制,PLC基本指令
17、的应用,梯形图,五组抢答器控制,PLC基本指令的应用,梯形图,五组抢答器控制,PLC基本指令的应用,硬件接线,五组抢答器控制,第四周,第3章 顺序控制设计法的应用,PLC顺序控制设计法的应用,本章要点,项目1 小车往复运动控制 项目2 自动门控制系统 项目3 按钮式人行横道交通灯控制 项目4 离心式选矿机的自动控制系统 项目5 组合机床,PLC顺序控制设计法的应用,项目1 小车往复运动控制,项目控制要求:,设小车在初始位置时停在右边，限位开关SQ2为ON。按下起动按钮SB0后，小车向左运动，碰到限位开关SQ1时，变为右行；返回限位开关SQ2处变为左行，碰到限位开关SQ0时，变为右行，返回起始位
18、置后停止运动。,PLC顺序控制设计法的应用,项目1 小车往复运动控制,项目预备知识:顺序控制设计法,用输入信号X控制代表各步的编程元件(例如辅助继电器M和状态继电器S)，再用它们控制输出信号Y。步是根据输出信号Y的状态来划分的。,顺序控制设计法又称为步进控制设计法,PLC顺序控制设计法的应用,项目1 小车往复运动控制,项目预备知识:顺序功能图的组成要素,PLC顺序控制设计法的应用,项目1 小车往复运动控制,项目预备知识:单序列结构形式的顺序功能图,特点: 没有分支，它由一系列按顺序排列、相继激活的步组成。每一步的后面只有一个转换，每一个转换后面只有一步,PLC顺序控制设计法的应用,项目1 小车
19、往复运动控制,项目预备知识:“起-保-停”电路实现的单序列的编程方法,PLC顺序控制设计法的应用,项目1 小车往复运动控制,项目实现:I/O（输入/输出）分配表,PLC顺序控制设计法的应用,项目1 小车往复运动控制,项目实现:功能图,PLC顺序控制设计法的应用,项目1 小车往复运动控制,项目实现:梯形图,PLC顺序控制设计法的应用,项目1 小车往复运动控制,项目实现:硬件接线,PLC顺序控制设计法的应用,项目1 小车往复运动控制,知识进阶:绘制梯形图注意事项,两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。 两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔 一个顺序功能图至少有一个初始步。 顺序
20、功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环 。 在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。,PLC顺序控制设计法的应用,项目2 自动门控制系统,项目控制要求:,人靠近自动门时，红外感应器X000为ON，Y000驱动电动机高速开门，碰到开门减速开关X001时，变为低速开门。碰到开门极限开关X002时电动机停止转动，开始延时。若在0.5s内红外感应器检测到无人，Y002驱动电动机高速关门。碰到关门减速开关X003时，改为低速关门，碰到关门极限开关X004时电动机停止转动。在关门期间若感应器检测到有人，停止关门，T1延时0.5s后自动转换为高速开门 。,PLC顺序控制设计
21、法的应用,项目预备知识:选择序列结构形式的顺序功能图,选择序列的分支,选择序列的合并,项目2 自动门控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,项目预备知识:“起-保-停”电路实现的选择序列的编程方法,分支的编程方法,项目2 自动门控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,项目预备知识:“起-保-停”电路实现的选择序列的编程方法,合并的编程方法,项目2 自动门控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,项目实现:I/O（输入/输出）分配表,项目2 自动门控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,项目实现:功能图,项目2 自动门控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,项目实现:梯形图,项目2 自动门控制系统,PLC顺
22、序控制设计法的应用,项目实现:硬件接线,项目2 自动门控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,知识进阶:仅有两步的闭环处理,项目2 自动门控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,项目3 按钮式人行横道交通灯控制,项目控制要求:,在正常情况下，汽车通行，即Y003绿灯亮，Y005红灯亮；当行人想过马路，就按按钮。当按下按钮X000（或X001）之后，主干道交通灯将从绿（5s）绿闪（3s）黄（3s）红（20s），当主干道红灯亮时，人行道从红灯亮转为绿灯亮，15 s以后，人行道绿灯开始闪烁，闪烁5 s后转入主干道绿灯亮，人行道红灯亮。,PLC顺序控制设计法的应用,项目预备知识: 并行结构形式的顺序功能图
23、,项目3 按钮式人行横道交通灯控制,PLC顺序控制设计法的应用,项目预备知识:“起-保-停”电路实现的并行序列的编程方法,项目3 按钮式人行横道交通灯控制,PLC顺序控制设计法的应用,项目实现:I/O（输入/输出）分配表,项目3 按钮式人行横道交通灯控制,PLC顺序控制设计法的应用,项目实现:功能图,项目3 按钮式人行横道交通灯控制,PLC顺序控制设计法的应用,项目实现:梯形图,项目3 按钮式人行横道交通灯控制,PLC顺序控制设计法的应用,项目实现:硬件接线,项目3 按钮式人行横道交通灯控制,PLC顺序控制设计法的应用,知识进阶:以转换为中心的编程方法,项目3 按钮式人行横道交通灯控制,PLC
24、顺序控制设计法的应用,知识进阶:转换的同步实现,项目3 按钮式人行横道交通灯控制,PLC顺序控制设计法的应用,项目4 离心式选矿机的自动控制系统,项目控制要求:,PLC顺序控制设计法的应用,项目预备知识: 编程元件S,项目4 离心式选矿机的自动控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,项目预备知识:基本指令（STL、RET）,项目4 离心式选矿机的自动控制系统,STL：步进开始指令，与母线直接相连，表示步进顺控开始。STL是步进顺控指令或步进梯形指令的简称。 RET：步进结束指令，表示步进顺控结束，用于状态流程结束返回主程序。,PLC顺序控制设计法的应用,项目预备知识:步进顺控指令的单序列结构的编
25、程方法,项目4 离心式选矿机的自动控制系统,LD M8002 SET S0 STL S0 LD X000 SET S20 STL S20 OUT Y000 LD X001 SET S21 STL S21 OUT Y001 LD X002 OUT S0 RET END,PLC顺序控制设计法的应用,项目实现:I/O（输入/输出）分配表,项目4 离心式选矿机的自动控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,项目实现:功能图,项目4 离心式选矿机的自动控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,项目实现:梯形图,项目4 离心式选矿机的自动控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,项目实现:硬件接线,项目4 离心式选矿机的自动控制系统,X000 Y000 X001 Y001 Y002 COM COM,FX2N-48MR,FU,220V,KM1,KM2,KM3,SB1,SB2,PLC顺序控制设计法的应用,知识进阶:栈操作指令在STL图中的使用,项目4 离心式选矿机的自动控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,知识进阶:OUT指令在STL区内的使用,项目4 离心式选矿机的自动控制系统,PLC顺序控制设计法的应用,知识进阶:单操作标志,项目4 离心式选矿机的自动控制系统,