《电气可编程控制原理与应用》课件3..ppt

《电气可编程控制原理与应用》课件3..ppt

《《电气可编程控制原理与应用》课件3..ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电气可编程控制原理与应用》课件3..ppt（74页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,1,第3章PLC的基本结构和工作原理,3.1PLC的组成3.1.1概述3.1.2初步认识可编程控制器（PLC）3.2PLC的基本工作原理3.2.1PLC的等效电路3.2.2PLC的工作过程3.2.3PLC的接线图和梯形图的绘制方法3.2.4串行工作方式对梯形图控制结果的影响3.3PLC的输入输出接口电路3.3.1开关量输入接口模块3.3.2开关量输出接口模块3.4FX2N型PLC的配制3.4.1FX2N型PLC的主要种类及型号3.4.2FX2N型PLC的产品规格3.5PLC中的软元件3.5.1输入、输出继电器（X、Y）3.5.2辅助继电器（M）3.5.3状态继电器（S）3.5.4定时器（T）3.5.5计数器（C）3.5.6数据寄存器（D）3.5.7指针（P）、（I）习题,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,2,3.1PLC的组成,3.1.1概述可编程序控制器（ProgrammableController），简称PC，为了与个人计算机（PersonalComputer）的PC相区别，又称可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC。

在国内市场上，欧洲的代表是西门子公司，日本的代表是三菱和欧姆龙公司，美国的代表是AB与GE公司。

本书主要介绍三菱公司生产的FX2N型PLC的基本组成，原理与应用。

在了解PLC工作原理与特点的基础上，重点介绍小型PLC的应用技术。

包括小型PLC的硬件与系统构成、基本性能、指令与编程方法、控制系统的硬件与软件的设计方法、系统的安装与调试等。

PLC实质上是一种工业控制计算机。

在初次学习PLC的控制原理时，可以先不必从计算机的角度上去理解它，而把它当作一个由各种控制功能的继电器、开关等控制元件组成的控制装置来看待。

3.1.2初步认识可编程控制器（PLC）,输入端子,输入信号灯,输出端子,输出信号灯,编程电缆运行开关,电源指示灯,运行指示灯,电池指示灯,出错指示灯,扩展端口,锂电池,FX2N型PLC外观,图3-1FX2N型PLC的外形,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,4,各种类型的PLC,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,5,中、大型PLC的结构外型,中、大型PLC的结构外型，它通常采用积木式结构，可以根据需要将各种标准模块进行搭接，常用的模块有电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块以及各种特殊模块。

图3-2中、大型PLC的结构外型,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,6,3.2PLC的基本工作原理,3.2.1PLC的等效电路在PLC中有大量的、各种各样的继电器，如输入继电器（X）、输出继电器（Y）、辅助继电器（M）、定时器（T）、计数器（C）等。

不过这些继电器不是真正的继电器，而是用计算机中的存储器来模拟的，我们把它叫作软继电器。

存储器中的某一位就可以表示一个继电器，这种继电器也叫位继电器。

储器中的一位有两种状态：

“0”和“1”。

我们用0表示继电器失电，用1表示继电器得电。

把“0”或“1”写入存储器中的某一位就表示对应的继电器线圈失电或得电。

读出该存储器某位的值为0时，表示对应继电器的常开接点断开；为1时，表示对应继电器的常开接点闭合。

而常闭接点的值是对存储器位的取反。

读存储器的次数是不受限制的，所以一个位继电器的接点从理论上讲是无穷多的。

2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,7,为了区别常规控制电路和PLC控制电路（通常叫梯形图），PLC一般用专用图形符号来表示，如表3-1所示，其中可编程序控制器的继电器线圈可有多种画法。

可编程序控制器图形符号,表3-1常规电器和可编程序控制器的图形符号对照,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,8,输入部分元件热继电器FR、停止按钮SB1、起动按钮SB2；中间逻辑部分元件中间继电器KA、时间继电器KT；输出执行部分元件接触器KM1、KM2。

电动机降压起动控制,图3-3图2-16自耦变压器降压起动控制电路,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,9,用PLC控制电动机降压起动控制,用PLC控制电动机降压起动控制等效电路图,图3-4PLC等效控制电路,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,10,3.2.2LC的工作过程,图3-5PLC等效电路工作过程示意图,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,11,梯形图的过程可分为以下三个阶段：

输入采样阶段程序处理阶段输出刷新结果输出阶段PLC完成上述3个阶段称为一个扫描周期。

PLC反复不断地执行上述过程。

扫描周期的长短和PLC的运算速度和工作方式有关，但主要和梯形图的长度及指令的种类有关，一个扫描周期的时间大约在几毫秒到几百毫秒之间。

PLC执行梯形图（读程序）是一步一步进行的，所以它的逻辑结果也是由前到后逐步产生的，为串行工作方式。

常规电器的控制电路中所有的控制电器都是同时工作的，在通电和得电顺序上不存在先后的问题，为并行工作方式。

3.2.2LC的工作过程,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,12,3.2.3PLC的接线图和梯形图的绘制方法,梯形图采用水平布置画法，梯形图最左边的竖线叫作左母线，右边的竖线叫作右母线，右母线可以省略不画，左右母线相当于电源线。

画梯形图时应注意：

1梯形图中的连接线（相当于导线）不能相互交叉，并且只能水平或垂直绘制，2梯形图中的接点一般只能水平绘制，不能垂直绘制，3各种继电器线圈只能与右母线连接，不能与左母线连接，4接点不能与右母线连接，5接点中的“电流”只的从左向右单方向流动，不能出现反向流动的现象。

2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,13,图3-6PLC的接线图和梯形图,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,14,3.2.4串行工作方式对梯形图控制结果的影响,梯形图中继电器线圈的接点在线圈之前和在线圈之后，对它的控制结果可能是有影响的。

图3-7接点前后顺序对梯形图控制的影响,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,15,点动控制的电路图和梯形图,图3-8点动控制的电路图和梯形图,图3-9接点顺序的调整,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,16,3.3PLC的输入输出接口电路,PLC的输入输出接口电路是与外部控制电路联络的主要通道。

输入输出接口模块在设计时采取了光电隔离、滤波等抗干扰措施，以提高PLC工作的可靠性，对各种型号的输入输出接口模块，我们可以把它们以不同形式进行归类。

按照信号的种类归类有直流信号输入、输出，交流信号的输入、输出；按照信号的输入、输出形式分有数字量输入、输出，开关量输入、输出，模拟量输入输出。

下面通过开关量输入、输出模块来说明外部设备与CPU的连接方式。

2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,17,3.3.1开关量输入接口模块,输入形式有两种：

源型（公共端COM接极）和漏型（公共端COM接极）。

我国一般采用漏型输入形式。

开关量输入设备也有两种型式：

一种是无源开关，如各种按钮、继电器接点、控制开关等；一种是有源开关，如各种接近开关、传感器、编码器、光电开关等。

图3-10PLC的开关量输入接口电路,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,18,PLC漏型输入的外部接线,图3-11PLC漏型输入的外部接线,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,19,3.3.2开关量输出接口模块,开关量输出模块通常有三种形式：

继电器输出可驱动直流30V或交流250V负载，驱动负载大，但响应时间慢。

常用于各种电动机、电磁阀、信号灯等负载的控制。

晶体管输出属直流输出，能驱动530V直流负载，驱动负载较小，但响应时间快。

多用于电子线路的控制。

双向晶闸管输出为交流输出。

能驱动85240V交流负载。

驱动负载较大，响应时间较慢。

继电器输出,晶体管输出,双向晶闸管输出,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,20,3.3.2开关量输出接口模块,图3-12PLC的开关量继电器输出接口电路,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,21,3.4FX2N型PLC的配制,3.4.1FX2N型PLC的主要种类及型号1、FX2N型PLC的主要种类FX2N型PLC按品种可分为：

1基本单元由内部电源、内部输入输出、内部CPU和内部存储器组成，只有基本单元可以单独使用，当输入输出点数不足时可以进行扩展。

2扩展单元由内部电源、内部输入输出组成，需要和基本单元一起使用。

3扩展模块由内部输入输出组成，自身不带电源，由基本单元、扩展单元供电，需要和基本单元一起使用。

4特殊扩展设备可分为三类：

特殊功能板用于通信、连接和模拟量设定等，特殊模块主要有模拟量输入输出、高速计数、脉冲输出、接口等模块，特殊单元用于定位脉冲输出。

2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,22,2、FX2N型PLC的型号,FX2N型PLC的型号可表示如下：

FX2N128MR001PLC系列名称，输入和输出点数总和，128为64点输入和64点输出，单元种类：

M基本单元，E输入输出混合扩展模块及扩展单元，EX输入专用扩展模块，EY输出专用扩展模块，输出型式：

R继电器输出，S晶闸管输出，T晶体管输出，其它区分：

001专为中国推出的产品。

2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,23,3.4.2FX2N型PLC的产品规格,表3-4基本单元一览表,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,24,3.4.2FX2N型PLC的产品规格,表3-5扩展单元一览表,2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,25,3.4.2FX2N型PLC的产品规格,表3-6扩展模块一览表,注：

（）中的数字为扩展设备占用点数，控制电源（DC5V）由由基本单元或扩展单元供电。

2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,26,3.5PLC中的软元件,在PLC中软元件有三种类型。

第一种为位元件，PLC中的输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M和状态继电器S为位元件。

存储单元中的一位表示一个继电器，其值为“0”或“1”，“0”表示继电器失电，“1”表示继电器得电。

第二种为字元件，最典型的字元件为数据寄存器D，一个数据寄存器可以存放16位二进制数，两个数据寄存器可以存放32位二进制数，在PLC控制中用于数据处理。

定时器T和计数器C也可以作为数据寄存器来使用。

第三种为位与字混合元件，如定时器T和计数器C，它们的线圈和接点是位元件，它们的设定值寄存器和当前值寄存器为字元件。

2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,27,3.5.1输入、输出继电器（X、Y）,表3-9输入继电器和输出继电器元件分配表,输入继电器（X）和输出继电器（Y）在PLC中各有184点，采用八进制编号。

输入继电器编号为：

X0X7、X10X17、X20X27X267。

输出继电器编号为：

Y0Y7、Y10Y17、Y20Y27Y267。

但输入继电器和输出继电器点数之和不得超过256，如接入特殊单元、特殊模块时，每个占8点，应从256点中扣除。

2022/10/16,第三章PLC的基本结构和工作原理,28,例3-1,用PLC控制一个电热水箱，如图3-13所示，电热水箱用3KW电加热器烧水，用2个水位开关检测水位。

控制要求：

首先进水电磁阀得电打开，进水，当水位高于水位开关1时，加热器得电开始加热，当水位高于水位开关2时，进水电磁阀失电关闭，当加热器加热到100度时停止，放水电磁阀得电将放水阀打开，水龙头可以