教案电气控制与PLC应用Word文档下载推荐.docx

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一、什么是PLC

PLC是可编程逻辑控制器（ProgrammablelogicController）的简称，具有逻辑和运算控制等功能，由PLC组成的控制系统与继电器控制系统相比较，具有以下特点：

（1）继电器控制系统采用接线逻辑，而PLC控制系统采用编程逻辑，可以在不改变硬件的情况下通过修改程序来改变控制功能。

（2）继电器控制系统使用众多的中间继电器、时间继电器等，而PLC控制系统使用“软继电器”，硬件大大减少，安装工程量小，维护方便，可靠性高。

PLC作为新型工业控制器，与普通计算机一样，主要由CPU、存储器、输入/输出端口和电源等部分组成。

CPU是PLC的逻辑运算和控制指挥中心，在系统程序的控制下，协调系统工作。

存储器用来存储程序和数据，ROM存储器中固化着系统程序，RAM存储器中存放用户程序和工作数据，在PLC断电时由锂电池供电。

输入/输出端口是PLC与外部设备交换控制信号的窗口。

二、三菱FX系列PLC

三菱FX2N-48MR产品的内部结构如图2.3所示。

1.FX系列PLC基本单元的型号

FX系列PLC的基本单元型号由字母和数字组成。

2.状态指示灯

POWER：

电源指示，当交流220V电源接通时灯亮。

RUN：

运行指示，PLC处于程序运行方式时灯亮。

BATT.V：

电池电压下降指示，电源电压过低或内部锂电池电压不足时灯亮。

PROG·

E：

由于忘记设置定时器、计数器的值，电路不良使程序存储器的内容有变化时，该指示灯闪烁。

CPU·

当PLC内部混入导电性异物，外部异常噪声传入而导致CPU失控时，或者当运算周期超时200ms时，该指示灯亮。

INLED：

当外部输入电路接通时，对应的INLED亮。

OUTLED：

当PLC内部输出继电器通电动作时，对应的OUTLED亮。

3.交流电源输入端子

L、N、⊥：

分别接交流电源相线、零线和接地线。

FX2N系列PLC的额定电压为AC100V～240V，电压允许范围为AC85V～264V。

4.+24V输出电源端子

+24：

24V直流电源正极。

为外部传感器供电，FX-32以下型号可输出250mA电流，FX-48可输出460mA电流。

COM：

24V电源负极，也是输入端口的公共端子。

5.输入接口电路

三菱PLC的输入端用字母X表示，采用八进制（X0～X7，X10～X17……），FX2N系列PLC最多可扩展184个输入端。

输入接口电路用来接收外部开关量输入信号，其外部接线与内部电路如图2.6所示，按钮SB接在X0端和COM端之间。

内部电路的主要器件是光电耦合器（简称光耦），光耦可以提高PLC的抗干扰能力和安全性能，进行高低电平（24V/5V）转换。

输入接口电路的工作原理如下：

当按钮SB未闭合时，光耦发光二极管不导通，光敏三极管截止，放大器输出高电平信号到内部数据处理电路，X0LED指示灯灭；

当按钮SB闭合时，光耦发光二极管导通，光敏三极管导通，放大器输出低电平信号到内部数据处理电路，X0LED指示灯亮。

6.输出接口电路

三菱PLC的输出端用字母Y表示，采用八进制（Y0～Y7，Y10～Y17……），FX2N系列PLC最多可扩展到184个输出端，输入/输出总点数在256以内。

输出端的作用是控制外部负载，负载串接在外部电源、输出端Y和输出公共端（COM1，COM2……）之间。

输出接口电路有继电器、晶体管和晶闸管三种形式，

（1）继电器输出。

继电器输出可以接交直流负载，由于继电器开关速度低，只能满足低速控制需要，适用于对电动机的控制。

继电器输出接口电路的工作原理如下：

当内部电路输出为“1”时，继电器线圈通电，继电器的常开触头闭合，负载通电；

当内部电路输出为“0”时，继电器线圈断电，其触头分断，负载断电。

（2）晶体管输出。

晶体管输出只能接直流负载，开关速度高，适合高速控制或通断频繁的场合，如输出脉冲信号或控制数码显示等。

晶体管输出接口电路的工作原理如下：

当内部电路输出为“1”时，光耦发光二极管有电流通过发光，光电三极管饱和导通，负载通电；

当内部电路输出为“0”时，光耦发光二极管没有电流通过不发光，光电三极管截止，负载断电。

（3）晶闸管输出。

晶闸管输出只能接交流负载，开关速度较高，适合高速控制的场合。

晶闸管输出接口电路的工作原理同晶体管输出。

7.状态开关

PLC有程序运行（RUN）和程序停止（STOP）两种工作状态，两种工作状态既可以通过状态开关转换，也可以在编程时由编程软件转换。

当把状态开关拨到RUN位置时，程序运行指示灯亮，PLC处于程序运行状态。

当把状态开关拨到STOP位置时，程序运行指示灯灭，PLC处于程序停止状态，程序停止状态用于计算机与PLC相互传送程序。

8.RS-422通信接口

三菱PLC采用RS-422串行通信接口，可用于PLC与计算机或其他设备通信，以实现对PLC编程和控制。

第三、四讲

三、LD、LDI、OUT、END指令

LD、LDI、OUT、END指令的助记符、逻辑功能等指令属性见表2.3。

表2.3LD、LDI、OUT、END指令

助记符

逻辑功能

电路表示

操作元件

程序步

LD

取常开触点状态

常开触点与左母线连接

X、Y、M、S、T、C

1

LDI

取常闭触点状态

常闭触点与左母线连接

OUT

线圈输出

驱动线圈输出

Y、M、S、T、C

不定

END

程序结束

无

任务实施

一、连接PLC点动控制线路

PLC点动控制线路如图2.1所示，由主电路和控制电路组成，使用工具及器材见

1.断开电源，连接如图2.1所示PLC点动控制电路。

点动按钮SB连接PLC输入端X0，接触器KM线圈连接输出端Y0。

2.按图2.8所示用SC-09编程电缆连接计算机串行口COM1和PLC通信口RS-422，并将计算机串行口和PLC编程软件的波特率均设置为9600bps。

接线注意事项：

（1）要认真核对PLC的电源规格。

不同厂家、类型的PLC使用电源可能大不相同。

FX2N系列PLC额定工作电压为交流100～240V。

交流电源必须接于专用端子上，如果接在其他端子上，就会烧坏PLC。

（2）直流电源输出端24+，是为外部传感器供电，该端子不能与其他外部24V电源并接。

（3）空端子“·

”上不能接线，以防损坏PLC。

（4）接触器应选择线圈额定电压为交流220V或以下（对应继电器输出型的PLC）。

（5）PLC不要与电动机公共接地。

（6）在实习中，PLC和负载可共用220V电源；

在实际生产设备中，为了抑制干扰，常用隔离变压器（380V/220V或220V/220V）为PLC单独供电。

二、编写点动控制程序

计算机配套相应的编程软件后，便可以对不同类型或型号的PLC进行编程。

编程软件可以使用梯形图或指令表编程，还可以对程序进行仿真测试或运行监控，存储和修改程序也非常方便。

目前三菱PLC编程软件的较新版本为GX-Developer8.86。

1.打开程序

启动计算机，点击PLC编程软件GX-Developer8.86的安装文件“setup.exe”，安装后单击桌面快捷图标“GXDeveloper”，进入编程软件初始界面.

2.创建新工程

单击菜单栏“工程”→“创建新工程”，出现如图2.10所示的对话框，按要求选择“PLC系列”、“PLC类型”和“程序类型”。

例如，选择PLC系列为FXCPU，PLC类型为FX2N（C），程序类型默认为梯形图逻辑。

然后点击“设置工程名”，选择工程保存路径和工程名，点击“确定”。

3.梯形图程序编辑

（1）点击标准工具栏的

按钮或按F2功能键，进入写入模式。

（2）点击梯形图符号工具栏的

按钮或按F5功能键，出现如图2.12所示触点输入对话框，在对话框中输入X0后，点击确定按钮或按回车键。

（3）点击梯形图符号工具栏的

按钮或按F7功能键，出现如图2.13所示输出线圈对话框，在对话框中输入Y0后，点击确定按钮或按回车键。

（4）梯形图输入完成界面如图2.14所示。

（5）程序变换。

此时编程界面为灰色，还必须进行变换。

变换方法是点击菜单栏的“变换”，选择下拉菜单的“变换”即可，或者按F4功能键。

4.仿真测试

对于新设计的PLC程序，可以先进行仿真测试，测试结果符合控制要求后再写入PLC。

点击菜单栏“工具”→“梯形图逻辑测试启动”或者按梯形图符号工具栏的

按钮，即可启动PLC仿真测试。

程序写入完毕，“LADDERLOGICTESTTOOL”对话框中的RUN为黄色，且光标为蓝色，表示程序已进入测试状态。

点击鼠标右键，选择“软元件测试”，先在如图2.18所示的“软元件测试”对话框中填入待测试元件编号X0，然后点击“强制ON”按钮，则X0和Y0同时变成兰色，表明当X0状态为ON时，Y0状态也为ON；

当X0状态为OFF时，Y0状态也为OFF，测试结果表明程序符合点动控制要求。

5.将点动程序写入PLC

仿真结束后，可把程序写入PLC。

点击菜单栏“在线”→“PLC写入”，选择程序+参数，并按执行按钮即可写入PLC，此时工作状态开关可在运行（RUN）状态，也可在停止（STOP）状态，按提示进行操作。

6.程序监控

点击菜单栏“在线”→“监视”→“监视开始”，或按F3功能键进入程序监控状态，能从计算机屏幕上直观观察到软元件的工作状态，有助于分析和理解程序。

三、操作步骤

（1）按下按钮SB，输入继电器X0通电（X0LED亮），输出继电器Y0通电（Y0LED亮），交流接触器KM通电，电动机M通电运行。

（2）松开按钮SB，输入继电器X0断电，（X0LED熄灭），输出继电器Y0断电（Y0LED熄灭），交流接触器KM断电，电动机M断电停止。

知识扩展

一、PLC的分类

PLC按结构可分为整体式和模块式。

整体式的PLC具有结构紧凑、体积小，价格低的优势，适合于常规电气控制。

整体式的PLC也称为PLC的基本单元，在基本单元的基础上可以加装扩展模块以扩大使用范围。

模块式的PLC是把CPU、输入接口、输出接口等做成独立的单元模块，具有配置灵活、组装方便的优势，适合于输入/输出点数差异较大的控制系统。

PLC按输入/输出接口（I/O接口）点数的多少可分为微型