【正文】 運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)輸出脈沖控制位置移動(dòng)量和移動(dòng)速度，可分為單坐標(biāo)控制和雙坐標(biāo)控制，雙坐標(biāo)控制可實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，這實(shí)際上是通過(guò)可編程控制器運(yùn)動(dòng)控制模塊實(shí)現(xiàn)的數(shù)控（ NC）技術(shù)。用快速響應(yīng)模塊可實(shí)現(xiàn)快速輸入/輸出控制。 （ 4）中斷輸入模塊與快速響應(yīng)模塊 中斷輸入模塊適用于快速響應(yīng)的控制系統(tǒng)，過(guò)程控制接收到中斷輸入信號(hào)后，暫停正在運(yùn)行的主程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷程序，執(zhí)行完后返回，繼續(xù)執(zhí)行主程序。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 3） PID過(guò)程控制模塊 比例 /積分 /微分（ PID）控制模塊是實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)變化的模擬量閉環(huán)控制的智能模塊。 20 mA，模塊一般可輸入多種量程的電流或電壓。模擬量 I/O模塊的輸入、輸出信號(hào)可以是電壓或電流 。因此，模擬量輸出模塊又叫 D/A轉(zhuǎn)換輸出模塊。模擬量經(jīng)傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)（ IEC 標(biāo)準(zhǔn)4~20mA為電流信號(hào)，或 1~5V， 10~10V， 0~10V 的直流電壓信號(hào)）。 RC電路和壓敏電阻用來(lái)消除可控硅的關(guān)斷過(guò)電壓和外部的浪涌電壓。輸出信號(hào)經(jīng)光電隔離器送給輸出晶體管，晶體管的飽和導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)相當(dāng)于觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 繼電器輸出方式電路如 圖 125所示，它可帶直流負(fù)載也可帶交流負(fù)載，電源由用戶提供。此電路可接收交流信號(hào)與直流信號(hào)。有的可編程控制器還可以為接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)之類(lèi)的傳感器提供 24V直流電源，如圖 123所示。濾波電路輸入電流為 5~10mA,濾波延遲時(shí)間的典型值為 10~20ms（信號(hào)上升沿）和 20~50ms（信號(hào)下降沿）。 分組式模塊的輸入 /輸出點(diǎn)分為若干組，每一組的各輸入 /輸出電路有一個(gè)公共點(diǎn)，它們共用一個(gè)電源。某些模塊使用可拆裝的插座式端子板，不需要斷開(kāi)端子板上的外部接線，即可迅速地更換模塊。模擬量輸入、輸出模塊，主要問(wèn)題是模 /數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù) /模轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，電氣隔離也是不可缺少的。 輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)，輸入信號(hào)有兩類(lèi)：一類(lèi)是由按鈕開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等提供的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；另一類(lèi)是從電位器、熱電、測(cè)速電機(jī)、各種變送器送來(lái)的連續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。 通過(guò)修改與調(diào)試后的程序稱(chēng)為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調(diào)試，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到 EPROM內(nèi)長(zhǎng)期使用。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 系統(tǒng)程序?qū)儆谛栝L(zhǎng)期保存的重要數(shù)據(jù)，所以其存儲(chǔ)器采用 ROM或EPROM。 CPU按照 PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮 PLC控制系統(tǒng)完成各項(xiàng)工作任務(wù)。主要包括中央處理單元（ CPU模塊）、存儲(chǔ)器 ROM和 RAM、輸入輸出模塊、電源 I/O擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等，如 圖 121所示。 上一頁(yè) 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 了解 PLC的基本組成。本書(shū)以三菱 FX2N系列機(jī)型介紹 PLC的應(yīng)用技術(shù)。繼 F1/F2系列之后， 20世紀(jì) 80年代末，三菱公司又推出了 FX系列，在容量、速度、特殊功能，網(wǎng)絡(luò)功能的方面都有加強(qiáng)。在世界小型機(jī)市場(chǎng)上，日本的產(chǎn)品約占 70%的份額。 S7系列機(jī)性價(jià)比較高，近年來(lái)在中國(guó)市場(chǎng)的占有份額有不斷上升之勢(shì)。在大、中型 PLC產(chǎn)品領(lǐng)域與美國(guó)的 AB公司齊名。 TI公司的小型機(jī)產(chǎn)品有 5 520等，中型機(jī)有 5TI等，大型機(jī)有 PM550、 5 560、 565等系列。其中 AB公司的產(chǎn)品規(guī)格齊全、種類(lèi)豐富，其主推的產(chǎn)品為大、中型的 PLC5系列。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 拓展知識(shí) 本課題的拓展內(nèi)容：常用的 PLC控制器 隨著 PLC市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大， PLC生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，其主要廠商集中在一些歐美國(guó)家及日本。 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前不斷擴(kuò)大，并延伸到過(guò)程控制、批處理、運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)控制、無(wú)線電遙控以至實(shí)現(xiàn)全廠的綜合自動(dòng)化。FOPLC編程語(yǔ)言符合 IEC611313標(biāo)準(zhǔn)。 G3系列 PLC有符合 IEC611313的 5種編程語(yǔ)言，編程軟件具有超強(qiáng)的計(jì)算功能，如其他小型 PLC所不具備的 64位浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、優(yōu)化的 PID可同時(shí)處理有十幾個(gè)模擬量的多個(gè)閉環(huán)回路。北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司推出的 FOPLC有小型、中型、大型。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 為了盡快提升我國(guó) PLC的技術(shù)水平，引進(jìn) PLC的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，中外合資或外商獨(dú)資企業(yè)在國(guó)內(nèi)開(kāi)始批量生產(chǎn) PLC。這些項(xiàng)目有自動(dòng)開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)、工業(yè)控制編程語(yǔ)言并具有與上位機(jī)、 HMI連網(wǎng)和通信等功能?，F(xiàn)在， PLC在國(guó)內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用，技術(shù)含量也越來(lái)越高。 1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái) PLC。 6） 發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)。 4） 新器件和模塊不斷推出。 大： I/O點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336點(diǎn)、 32位為微處理器、多 CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。如： 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 GEI型 美國(guó)通用電氣（ GE）公司 TI100 美國(guó)德洲儀器公司 F、 F F2 日本三菱電氣公司 C20 C40 日本立石公司（歐姆龍） S7200 德國(guó)西門(mén)子公司 EX20 EX40 日本東芝公司 SR20/21 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 2. 中型 PLC——I/O點(diǎn)數(shù) 256～ 2048點(diǎn)；雙 CPU，用戶存儲(chǔ)器容量 2～ 8K。 并不是所有的 PLC都具有上述的全部功能，有的小型 PLC只具備上述部分功能，但價(jià)格比較便宜。 —PLC 的通訊包括 PLC與 PLC之間、 PLC與上位計(jì)算機(jī)之間和它的智能設(shè)備之間的通訊。運(yùn)動(dòng)的程序可用 PLC的語(yǔ)言完成，通過(guò)編程器輸入。早期直接用開(kāi)關(guān)量 I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)械，現(xiàn)在一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)模塊。其應(yīng)用范圍大致可歸納為以下幾種： ——這是 PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。以三菱公司的 F140M型 PLC為例：其外型尺寸僅為 305 110 110mm，重量 ，功耗小于 25VA；而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 由于 PLC采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。通過(guò)閱讀 PLC的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 ，控制程序可變，使用方便 PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。 ⑤對(duì)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備 ——停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會(huì)丟失。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來(lái)的程序工作。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 ③ 電源調(diào)整與保護(hù) ——對(duì)微處理器這個(gè)核心部件所需的 +5V電源，采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過(guò)電壓、欠電壓的影響。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 2）永久性故障。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 三、 可編程序控制器的特點(diǎn) 為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較， PLC機(jī)有以下特點(diǎn)： 1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性要求： （ 1）平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng) （ 2）故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短，任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種： 1）偶發(fā)性故障。 4. 邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)算和算術(shù)操作?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 二、可編程序控制器的定義 可編程序控制器一直在發(fā)展中，所以至今尚未對(duì)其下最后的定義。因此，實(shí)際上應(yīng)稱(chēng)之為 PLC——可編程序控制器。早期的可編程序控制器是為取代繼電器控制線路、存儲(chǔ)程序指令、完成順序控制而設(shè)計(jì)的。 1971年，日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)可編程序控制器 DSC8。 9. 在擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只要很少變更 。 5. 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī) 。即：硬件減少，軟件靈活、簡(jiǎn)單，針對(duì)上述設(shè)想，通用汽車(chē)公司提出了這種新型控制器所必須具備的十大條件： 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 1. 編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序 。但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)本身的復(fù)雜性，編程難度高、難以適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境以及價(jià)格昂貴等原因，未能在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用。模塊一 PLC應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí) 課題一 PLC控制器概述 課題二 PLC的基本組成和工作原理 課題三 FX系列 PLC的操作 課題四 GX Develope編程軟件的應(yīng)用 課題一 PLC控制器概述 學(xué)習(xí)目標(biāo) 。 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 知識(shí)學(xué)習(xí) 一、可編程序控制器的產(chǎn)生 上世紀(jì) 60年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)已開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)控制了。因而設(shè)想把計(jì)算機(jī)的完備功能、靈活及通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種適合于工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用 “面向控制過(guò)程，面向?qū)ο蟆钡摹白匀徽Z(yǔ)言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。 4. 體積小于繼電器控制柜 。 8. 輸出可驅(qū)動(dòng)市電 2A以下的負(fù)荷，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥 。接著，美國(guó) MODICON公司也開(kāi)發(fā)出可編程序控制器084。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 我國(guó)從 1974年開(kāi)始研制， 1977年開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用。 進(jìn)入 70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展， PLC采用了通用微處理器，這種控制器就不再局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算了，功能不斷增強(qiáng)。不僅控制功能增強(qiáng)，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測(cè)更為靈活方便，而且隨著遠(yuǎn)程 I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使 PLC向用于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程控制的方向發(fā)展，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一大支柱。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 3. 面向用戶指令 ——編程方便。 7. 易于擴(kuò)充。但對(duì) PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。為此，各 PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使 PLC除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使 PLC具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。 ②濾波 ——對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如 LC或 π型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時(shí)也有助于加快查找故障原因。 ②信息保護(hù)與恢復(fù) ——當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞 PLC內(nèi)部的信息。 ④加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn) ——一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)～上千萬(wàn)小時(shí)；制成系統(tǒng)亦可達(dá) 4～ 5萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。 ，適應(yīng)面廣 現(xiàn)代 PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。梯形圖語(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。與直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。 、重量輕、功耗低、維護(hù)方便 PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固、體積小、重量輕、功耗低。目前， PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車(chē)、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保等各行各業(yè)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 課題一 PLC控制器概述 ——PLC可用于直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制。當(dāng)每個(gè)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃?