PLC自编教材.docx
《PLC自编教材.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC自编教材.docx（77页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
PLC自编教材
第一章PLC的基本知识
PLC是可编辑程序控制器的简称，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编辑程序的存储器，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。
§1-1接触器、继电器
一．接触器
接触器是用来频繁地遥控接通或断开交直流主电路及大容量控制电路的自动控制电器。
1.结构和组成
图
（1）
2.各部分说明
给线圈加上电源，则线圈得电，从而使辅助触头1、2动作（一般为两对）；线圈失电，辅助触头1、2恢复常态。
说明：
本处没有涉及到主触头
二、继电器
继电器同接触器的结构大致相同，区别在于继电器一般不用来直接控制较强电流的主电路，因此它带的触头可以理解为都是辅助触头。
它主要用于增加接触器的辅助触头，以弥补接触器置自身所带辅助触头的不足。
1.结构和组成
图
（2）
2.各部分说明
线圈加上电源，则线圈得电，触头1、2、3、4动作；线圈失电，辅助触头1、2、3、4恢复常态。
§1-2PLC的基本结构及工作原理
从下面开始，我们将逐渐展开介绍PLC，为了说明问题方便，文中给出的电动机控制线路图同实际情况有很大区别，主要体现在画法和元器件的使用上（如热继电器），敬请注意。
一、电动机的点动控制线路
1.接触器控制原理图
图（3）
2.加入PLC后的原理图
图（4）
图中说明：
E1、E2为PLC内部带的直流电源
X0为PLC内部带的输入继电器
Y0为PLC内部带的输出继电器
工作原理如下：
按下点动按钮SB后，继电器X0动作，X0常开触头闭合，使继电器Y0动作，Y0常开触头闭合，KM线圈得电，主触头闭合，电动机点动；当放开SB后，按相反方向动作，电动机停止运行。
3.两个电路之间需说明的问题
（1）对于初次接触PLC的人来说，不易理解的是：
图（3）如此简单的线路为何要搞成图（4）这么复杂，有这个必要吗？
请你莫急，当你学完下一个内容，我们再来解释这个问题，你可能有所理解了。
（2）在电路中加入PLC后，实现了输入输出的隔离，更能实现安全生产。
（3）PLC内部带的继电器用X0、Y0表示。
X0表示输入的继电器，Y0表示输出的继电器。
（4）继电器X0、Y0的控制通过编程（软件）来实现。
二．电动机正转连续控制线路
1．接触器控制原理图
2．加入PLC后的原理图
工作原理如下：
按下起动按钮SB，X0线圈得电，X0常开触头闭合，
Y0线圈得电，Y0内部常开触头闭合自锁，Y0外部
常开触头闭合使KM线圈得电，KM主触头闭合，电动机
正向启动连续运行
3．学习该电路后需说明的问题
（1）由点动控制线路和正转连续控制线路比较后发现：
利用接触器控制
需要改变接线才能实现控制功能的改变，而利用PLC控制，仅需
通过软件改变PLC的内部控制就能实现电路的控制变化，这就是PLC
的优点之一，复杂电路优势更加明显。
（2）PLC的另一个优点是：
内部继电器（如X，Y）的触头可以无限使用，而用传统的接触器、继电器的形式必须通过增加元器件才能增加辅助触头，从而增加线路的复杂性。
（3）PLC内部定时器、计数器等的使用使控制线路更具灵活性
（4）利用PLC还能实现数据处理、通信、人机对话、显示等强大的功能，从而进一步提高自动化的水平。
三．PLC的基本组成及工作过程
1基本构成
2各部分简单介绍
（1）电源
利用开关电源将AC220V转化成直流电源，分别供给输入端信号开关、芯片、输出继电器。
另有锂电池作为备份电源
（2）输入接口IN
将外部开关或传感器的信号传递给PLC
（3）输出接口OUT
将PLC的控制信号输出到接触器、电磁阀等外部执行部件
（4）ROM
存放生产厂家的系统程序，用户不能更改
（5）RAM
存放随机变化的数据
（6）E2PROM
存放用户编写的程序，后续将着重讨论这部分内容
3.PLC的工作程序
PLC在信号取样阶段读入输入信号（X），完毕后逐条执行用户编写的程序，执行完毕后通过输出部件（Y）向外输出到被控设备的执行机构，以驱动被控设备。
这一过程称为一个扫描周期，完成一个扫描周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。
§1-3PLC与继电器的联系及用户程序（梯形图）的编写
一．PLC与继电器的联系
PLC控制是继电器控制的延续和发展，由PLC内部的微电子电路构成的模拟线圈和触点（软元件）取代了继电器的线圈和触点（硬元件），用PLC的程序指令代继电器控制的连接导线，将各个元件按照一定的逻辑关系连接起来，PLC控制的梯形图在许多方面可以看作是继电器控制的电路图。
电磁继电器本身所带的常开、常闭触点等有形、看得见的元件称为硬元件；与之相对应，存放在PLC的E2PROM中构成程序的常开、常闭触点等无形、看不见的元件称为软元件。
譬如，外部按钮SB是有形元件，所以称为硬元件，它的触点数是有限的；PLC内部的输入继电器实际是一个经光电开关隔离的无触点开关，并不是一般的继电器，是无形元件，所以称为软元件，它的触点数是无数的。
电磁继电器和PLC软元件图形符号的对照表如表1-1所示。
与电磁继电器有一点不同的是，一个软元件的触点数目不受限制（前已有所叙述）。
可以理解为，PLC内部有大量的由软件程序构成的继电器、计时器和计数器等软元件，用软元件按照一定的规则将它们连接起来，实现一定的控制功能，用来取代继电器控制电路中的控制回路。
1—1电磁继电器和PLC软件俯号对照
二．用户程序（梯形图）的编写简介
学习PLC的最终目的就是要学会用PLC完成我们的既定任务，这个任务一般包括三个方面：
1.按照要求构想总体设计；2.编写用户程序（梯形图）；3.完成PLC的外围接线，调试满足要求。
可见，编写用户程序是学习PLC的一个重要过程。
对于初学PLC的人来说，你目前应具备一定的电力拖动知识，能看懂、理解一些接触器、继电器控制的电器控制原理图（如点动、连续控制、正反转等）然后利用本书前面介绍的一些知识，把接触器，继电器控制的电器原理图转换成PLC的梯形图即可
为了能够顺利的转换，或者说理解什么是梯形图，下面将重画电动机的点动控制、正转连续控制的PLC控制原理图、帮助大家来理解这部分内容。
1．PLC控制的电动机控制线路
（1）详细接线图
（2）梯形图
（3）必要的说明
梯形图中输入继电器X的线圈不受PLC内部程序控制,故在梯形图不显示，仅显示其触点，原因见第二章分析。
梯形图中输出继电器Y的线圈受PLC内部程序控制，故在梯形图中要显示。
外部按钮SB对应PLC内部软元件X1，也可对应X0、X2…,具体对应哪一个输入软元件X，要根据实际情况及你的喜好。
外部线圈KM对应PLC内部软元件Y0，也可对应Y1、Y2…,道理同上。
⑤.在由接触器控制图转换成PLC梯形图时，KM线圈可直接变换成Y。
⑥.在由接触器控制图转换成PLC梯形图时，SB要根据其使用性质（起动按钮或停止按钮）来决定变换成何用形式的X（常开触点或常闭触点），详见后面相关内容。
⑦.SB、KM控制的点动控制线路加上交流380V电压可使电动机点动运行；PLC梯形图本身不能控制电动机点动运行，它需要输入PLC内部存储器，再加上PLC外围电路才能控制电动机点动。
⑧.从下面开始，PLC控制的详细接线图一般不再画出，改成如下三部分内容：
输入点和输出点分配表、PLC外围接线图、PLC梯形图。
其中以PLC梯形图为主。
2.PLC控制的正转连续控制线路
（1）详细接线图
（2）PLC输入点输出点分配表
（3）PLC外围接线图
（4）梯形图
三．FX系列PLC型号意义
1．以FX1S——30MR为例说明
（1）1S：
三菱FX系列
（2）30：
输入输出点数
其中输入16点：
X0~X7；X10~X17
输出14点：
Y0~Y7；Y10~Y15
（3）M：
基本单元（E：
输入输出混合扩展单元及扩展模块）
（4）：
R：
继电器输出（T：
晶体管输出；S晶闸管输出）
2．FX1S——30MR的外型照片
四．外部按钮SB转换成内部软元件X
前面将过，外部按钮SB需转换成PLC内部软元件X，然后才能编写梯形图。
由于SB有常开、常闭之分，X亦有常开、常闭之别。
因此转换时需要加以注意，以免搞错。
1.SB为常开按钮
（1）原理图
（2）梯形图
（3）说明
①外部常开按钮SB可转换为内部软元件常开触点X1，亦可为常闭触点X1.
②常开触点X1，常闭触点X1的数量为无限多，可以任意使用。
③未按下常开按钮SB，则常开触点X1断开，常闭触点X1闭合
按下常开按钮SB，则常开触点X1闭合，常闭触点X1断开.
2．SB为常闭按钮
（1）原理图
（2）梯形图
（3）说明
1）外部常闭按钮可转换为内部软元件常开触点X1，亦可为常闭触点X1。
2）常开触点X1，常闭触点X1的数量为无限多，可以任意使用。
3）未按下常闭按钮SB，但内部继电器X1已经动作，因此常开触点X1
闭合，常闭触点X1断开。
按下常闭按钮SB，内部继电器X1失电断开，因此常开触点X1断开，
常闭触点X1闭合。
3．SB为启动按钮
SB采用常开按钮形式，X1常为常开按钮
11
4，SB为停止按钮
（1）SB采用常开按钮形式，X1常为常闭触点
（2）采用常闭按钮形式，X1常为常开触点。
（3）安全注意：
对一个要求更安全控制的程序，停止按钮的输入应是一个常开触点，即X1为常开，实际按钮应该为常闭类型的物理接点。
这意味着如果停止按钮失效（损坏），输入X1会失效，系统自动停止，即变的安全，这称之为失效安全，而用常开类型的物理接点则没有这一特点。
（4）建议：
SB采用常开按钮的形式，则X1为常闭触点。
这同接触器控制的原理图保持一致，易于理解，编程一般用此法。
若采用常闭按钮形式，则初始状态下X1画成常开触点，但X1实为闭合状态，因此分析梯形图时要特别留意，少用此法。
5.SB为紧急停止按钮（急停按钮）
紧急停止按钮为带自锁的常闭按钮（不得采用常开按钮，这是规定），未按下时闭合，按下后断开且自锁（一般的启动，停止按钮为自复位按钮），因此X1为常开触点形式
§1-4三菱PLC编程软件FXGPWIN简介
PLC的程序输入通过手持编程器、专用编程器或计算机完成。
手持编程器体积小，携带方便，在现场调试时优越性强，但在程序输入、阅读、分析时较繁锁；而专用编程器价格太贵，通用性差；计算机编程在教学中优势较大，且其通讯更为方便。
因此也就有了相应的计算机平台上的编程软件和专用通讯模块，在这节当中我们重点介绍三菱FX系列编程软件FXGPWIN的使用和操作。
其具体应用说明如下：
一．建立新文件
1．按装FXGPWIN软件，出现以下文件夹
2.双击文件夹，出现软件的文件组成
3.进入FXGPWIN的编程环境
双击桌面FXGPWIN图标，即可进入编程环境。
4.编程环境如下图
5.点击工具栏中的“新文件”快捷键，建立新文件
6.出现PLC选型界面，选择FX1S系列（我们实验室的机型）
7.选择好PLC型号后按确认键即可进入编辑界面，在视图中切换到梯形图编辑界面，新文件建立完成
二．保存新文件
8.点击工具栏中的“保存”快捷键
9.出现保存对话框
10.先在存盘的地方预先新建一个文件夹（本例为桌面上的PLC例子文件夹），在对话框中起好文件名，选择好路径（桌面上的PLC例子文件夹）
11.点确定，出现如下另存为对话框，再点确认即可完成文件的保存（文件题头名可写可不写）
三．打开新文件
12.打开编程软件，点击工具栏中的“打开”快捷键
13.出现打开对话框
14.选择路径，找到需要的文件，出现如下对话框
15.双击”文件名（N）”中的文件（PLC实训.PMW）,出现如下对话框，点
确认即可
四．用图标法输入简单程序
打开编程软件，建立一个新文件，并保存。
16.屏幕右侧出现软元件的各种图标，如下所示，利用这些图标就能输入梯形图
17.输入简单程序
（1）单击常开图标，出现如下对话框
（2）在对话框中填入相应的软元件编号（如X0），点确认，则屏幕显示如下
（3）单击输出线圈（圆括号）的图标，出现如下对话框
（4）在对话框中填入相应的软元件编号（如Y0），点确认，则屏幕显示如下
（5）光标移到下一行需要并联的地方，单击并联触头的图标，出现如下对话框
17
（6）在对话框中填入相应的软元件编号（如Y0），点确认，则屏幕显示如下
（7）按照上法在程序中加入常闭触头X1
（8）光标移到下一行，单击“方括号”图标，出现如下对话框
（9）在对话框中填入END，表示程序编写已经结束，点确认，则屏幕显示如下
（10）程序编写完成后，按“F4”或按工具栏上的“转换”快捷键，实行转换，屏幕上的程序由灰色变成白色
说明：
如不能转换，则软件会显示出错
对步数较多的程序而言，可以边编写边转换，以便及时发现错误
对步数较少的程序而言，可以一起编好后再转换
18.保存
五．程序传入PLC
编好程序以后，就要把编好的程序传入PLC
19.把RUN—STOP开关打到“STOP”处（在PLC的面板上）
20.连接好PLC和计算机的通讯电缆
21．点击菜单栏中的“PLC”，再点“传送”、“写出”，屏幕显示如下
22.点“写出”，出现如下对话框
你可以点所有范围，这样速度比较慢；你也可以点范围设置，使用实际步数（梯形图显示步数），点确认即可。
到此，一个简单的PLC程序就编写、输入完成了
23.把RUN—STOP开关打到“RUN”处，使PLC处于运行状态
六．对程序运行情况进行监控
在调试程序的过程中，往往需要知道程序的运行情况，以便于修改或调整，这时，可利用软件的监控功能，对程序运行情况进行监控
24.点击工具栏中的“监控”快捷键
说明：
在监控的情况下，程序中蓝颜色的表示软元件已接通，反之表示断开
实训项目一PLC基本操作实训
1.实训目的
（1）熟悉PLC的输入、输出点
（2）掌握PLC与外部设备的连接方法
（3）熟悉并掌握SB同X的连接
（4）熟悉编程软件FXGPWIN的使用
2.实训设备器材
FX1S-30MR三菱PLC、计算机（安装有FXGPWIN编程软件）、外部按钮SB、连接线、通讯线、螺钉旋具
实训1.PLC的外型熟悉及编程软件FXGPWIN操作实训
1.实训控制要求
（1）根据FX1S-30MR能指出输入、输出点、电源、公共点
（2）利用编程软件建立一个新文件并保存。
2.实训操作步骤
（1）PLC上方的输入端子，共16点，采用八进制，为X0-X7，X10-X17；L、N为电源输入端，采用交流220v电压；COM为公共端，（可参阅PLC的基本构成图）
（2）PLC下方为输出端子，共14点，同样采用8进制，为Y0-Y7，Y10-Y15;24V、COM为PLC输出的直流电源，可以接外部的传感器；Y0、COM0为一组输出点；Y1、COM1为另一组输出点；Y2、Y3、Y4、Y5、COM2为4组输出点;Y6、Y7、Y8、Y9、COM3为4组输出点；Y12、Y13、Y14、Y15、COM4为4组输出点。
这样做的目的是为了能使输出多样化，具有灵活性：
若将COM0、COM1、COM2、COM3连起来，则Y0—Y15具有同一公共点。
（3）用通讯电缆将PLC同计算机连接起来
（4）认清RUN—STOP开关
（5）指示灯包括输入指示灯、电源指示灯、运行指示灯、错误指示灯、输出指示灯
（6）双击桌面编程软件FXGPWIN图标，选择FX1S建立一个新文件，保存至
D盘（名字自己起）
（7）利用图标法练习输入常开触点、常闭触点、输出线圈等，然后保存
（8）将刚才保存的文件关闭后重新打开，并进一步熟悉界面上的各种工具栏的意义及其使用
实训2.SB同PLC的连接操作实训
1.实训控制要求
（1）按下SB相应的输入指示灯点亮或熄灭
（2）按下SB相应的输出指示灯点亮或熄灭
2．实训操作指引
（1）输入输出点分配
输入：
SB1常开按钮（X1），SB2长闭按钮（X2）
输出：
Y0，Y1，Y3，Y4
（2）简单接线图
3．实训操作步骤
（1）按图连接好线路，教师检查后方可通电，观察运行指示灯情况
（2）按下SB1，X1灯亮，表明SB1已按下是已转换为X1输入点
（3）未按下SB2，发现X2灯亮，表明上电后内部输入继电器X2已
动作，SB2转换为X2
按下SB2，发现X2灯灭，表明内部输入继电器X2停电断开
（4）打开编程软件建立一个新文件，输入以下程序（图标输入）
（5）把RUN—STOP开关打到“STOP”处，将程序传入LPC中
（6）传入结束把RUN—STOP开关打到“RUN”处
（7）点监控图标，使程序处于监控中
（8）观察是否满足实训提出的要求：
（1）上电后，Y2、Y3灯亮；
（2）按下SB1，Y1灯亮、Y2灯灭；
（3）按下SB2，Y3灯灭、Y4灯亮
第二章PLC的基本指令及编程方法
前一章主要介绍了PLC的基本知识，让大家知道了PLC的工作原理，通过基本操作实训，了解并熟悉了外部输入信号和内部输入软元件的关系及转化方法。
从本章开始，将着重介绍PLC的基本指令及用基本指令编程的方法，考虑到大家已有一定的基础，因此在介绍过程中不在画出详细的接线图，而把主要精力放在介绍梯形图上。
在讲解过程中，将把FX1S作为基本对象。
§2-1FX1S系列PLC的软元件
PLC是以微处理器为核心，以运行程序的方式完成控制功能。
其内部拥有各种软元件，如输入输出继电器、定时器、计数器、状态寄存器、数据寄存器等。
用户利用这些软元件，实现各种逻辑控制功能，通过编制程序来表达各软元件间的逻辑关系。
在PLC内，每个软元件都分配了一个地址号，也叫软元件编号。
软元件的表达方式为：
“表示元件类型的英文字母+编号（地址号）”，如：
M10、X1、Y10等。
一．输入继电器（X0~X7,X10~X17）
用X表示，属于位软元件（位指位置，同位置有关的软元件）。
其状态由外部控制现场的信号驱动（由外部输入器件接入的信号，如SB），不受PLC程序的控制，输入继电器实际是一个经光电开关隔离的无触点开关，并不是一般的继电器。
输入继电器有无数的常闭和常开触点供用户编程时使用，这些触点都是内部触点（无形的、看不见的）。
正是由于输入继电器X的线圈仅受外部信号开关的控制，不受内部程序控制，所以梯形图中不显示其线圈，仅显示其常开、常闭触点，它们的工作对象是其它软元件的线圈。
PLC内部所有软元件中，只有输入继电器X的线圈受外部触点驱动，其他任何元件都不受外部触点驱动。
二．输出继电器（Y0~Y7，Y10~Y15）
用Y表示，属于位软元件。
它是PLC向外部负载传递内部控制信号的器件，受PLC程序的控制。
每一个输出继电器的触点可分为外部触点（有形的、看得见的）和内部触点（无形的、看不见的）：
每一个输出继电器的外部触点只有一个，且为常开触点，用于控制负载，不反映在程序中；而每一个输出继电器的内部触点有无数个，可以是常开触点，也可以是常闭触点，反映在程序中，在编程时都可以无限次数的使用，内部触点常作为其它器件的工作条件出现在程序中。
一个输出继电器对应于输出单元外接的一个物理继电器成其他执行机构，能直接驱动负载。
需要特别指出的是，PLC输出端外部所连接的输出执行部件，仅受内部输出继电器Y的常开输出触点控制，其他任何软元件都不能向外输出控制信号，也可以这样说，输出继电器是PLC中惟一具有外部触点的继电器。
由于输出继电器受PLC程序控制，因此梯形图中要显示其线圈。
三．辅助继电器
用M表示，属于位软元件。
相当于中间继电器，它在PLC内部只起传递信号的作用，不与PLC外部发生联系，。
辅助继电器有无数的常开和常闭触点供用户编程时使用，这些触点同样都是内部触点（无形的、看不见的）。
该触点不能驱动外部负载，其线圈由PLC内的各种软元件的触点驱动。
辅助继电器的地址编号是用十进制数表示的，编号为M0~M383、M384~M511、M8000~M8255
1．M0~M383、M384~M511作为普通型辅助继电器使用
当接成如下电路时，M0~M383、M384~M511作为普通型辅助继电器使用，即M0~M383和M384~M511没什么区别。
（1）PLC运行过程中，M线圈得电，M工作；在此情况下，若M线圈失电，则M自动恢复常态。
如左图中，按下X1，M0、M500工作，M0、M500常开触点闭合；松开X1，M0、M500恢复常态，M0、M500常开触点断开。
如右图中，按下X1，M0、M500工作，M0、M500常开触点闭合；
按下X2，M0、M500恢复常态，M0、M500常开触点断开。
（2）PLC由“RUN”
”STOP”后，M不能保持通电状态，将恢复常态（即自动复位）。
（3）PLC运行过程中，若突然停电切断PLC的电源，M不能保持通电状态，将恢复常态。
如右图中，按下X1，M0、M500工作，M0、M500常开触点闭合；突然停电后，M0常开触点将恢复常态。
（注:
上课时可将自锁触头Y1分别换成M0、M500并进行上述操作，观察结果并引出下述内容。
另，上图中的第二个Y1应改为Y2。
）
2．M384~M511作为停电保持型辅助继电器使用
当接成如下电路时，M384~M511能作为停电保持型辅助继电器使用，而M0~M383则停电自动恢复常态。
（1）PLC运行过程中，左图和右图运行情况相同，即M0~M383和M384~M511没什么区别（有关SET置位方式请看稍后的内容）。
（2）PLC由“RUN”
”STOP”时，停电保持型辅助继电器M384~M511在内部锂电池的作用下将保持停电前的状态，可用于要求保持断电前状态的控制系统；而M0~M383不能保持通电状态，将恢复常态（即自动复位）。
（3）PLC运行过程中，若突然停电切断PLC的电源，停电保持型辅助继电器M384~M511在内部锂电池的作用下将保持停电前的状态，可用于要求保持断电前状态的控制系统；而M0~M383则因停电不能保持通电状态，将恢复常态。
如M500得电工作，则M500常开触点闭合，突然停电后，M500常开触点继续闭合。
要使M500恢复常态，置位方式的必须用专用指令（RST指令）加以强制复位（有关RST复位方式请看稍后的内容）；自保持方式可直接按停止按钮或用RST指令。
操作建议：
若程序不需要停电保持，请尽量不要使用停电保持型辅助继电器
3．特殊辅助继电器编号M8000~M8255
特殊辅助继电器是具有特定功能的辅助继电器。
根据使用方式又可以分为二类：
a．只能利用其触点的特殊辅助继电器，其线圈由PLC自行驱动，用户只能利用其内部触点，而不能试图去控制它的线圈。
这类特殊辅助继电器常用作时基、状态标志或专用控制元件出现在程序中。
如M8013：
1s时钟脉冲，即1s内M80
升级会员 