【正文】 這里只對 FX 2系列可編程控制器的基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊的型號規(guī)格作一個簡單介紹。 ② 輸入輸出的總點(diǎn)數(shù)： 4～ 128點(diǎn) ③ 單元區(qū)別： M－基本單元； E－輸入輸出混合擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊；EX－輸入專用擴(kuò)展模塊； EY－輸出專用擴(kuò)展模塊。 上一頁 下一頁 返回 課題三 FX系列 PLC的操作 二、 PLC與計算機(jī)的連接及通信 1．接口單元 采用 FX—232AWC型 RS232/RS422轉(zhuǎn)換器（便攜式）或 FX—232AW型 RS232C/RS422（內(nèi)置式），以及其他指定的轉(zhuǎn)換器。 上一頁 下一頁 返回 課題三 FX系列 PLC的操作 “下一個”按鈕，彈出“輸入產(chǎn)品序列號”對話框。 (5) 計算機(jī)輔助設(shè)計 計算機(jī)輔助設(shè)計是利用 PLC通過上位鏈接單元與計算機(jī)實(shí)現(xiàn)連接，運(yùn)用計算機(jī)進(jìn)行編程。 時序圖法適用于時間控制電路，先把對應(yīng)信號的波形畫出來，再依照時間順序用邏輯關(guān)系去組合，就可以把控制程序設(shè)計出來?？梢詫σ延邢嘟蛘哳愃频膶?shí)例按照控制系統(tǒng)的要求進(jìn)行修改，直到滿足控制系統(tǒng)的要求。 2）圖左、右邊垂直線稱為起始母線、終止母線。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 (1）梯形圖的表達(dá)式沿用了原電氣控制系統(tǒng)中的繼電器接觸器控制電路的形式，二者的基本構(gòu)思基本是一致，只是使用符號和表達(dá)形式有所區(qū)別。 （ 1）可編程控制器的最小 I/O響應(yīng)時間 如果可編程控制器剛好在輸入掃描階段優(yōu)先接收一輸入信號，則響應(yīng)最快。現(xiàn)在廠家生產(chǎn)的基型 PLC的一個掃描周期大約為 10ms，這對于一般的控制系統(tǒng)來說完全是允許的，不但不會造成影響，反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，這是因為輸入采樣僅在輸入刷新階段進(jìn)行。當(dāng)tt1時 ,CPU讀取輸入映像寄存器 X0和 X1的均為二進(jìn)制數(shù) 0，此時輸出映像寄存器 Y0中的為二進(jìn)制數(shù) 0，在程序執(zhí)行階段，經(jīng)過上述邏輯運(yùn)算過程之后，運(yùn)算結(jié)果仍為 Y0=0，所以 KM的線圈處于斷電狀態(tài)。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 在輸入掃描階段， CPU將 SB1和 SB2的常開觸點(diǎn)的數(shù)據(jù)狀態(tài)讀入相應(yīng)的輸入映像寄存器，外部觸點(diǎn)接通時存入映像寄存器的是二進(jìn)制數(shù) 1，反之存入 0。 圖 1211(b) 所示為三個 I/O變量對應(yīng)的I/O映像寄存器。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 3． PLC對輸入 /輸出的處理 根據(jù)可編程控制器的工作特點(diǎn)，可編程控制器的輸入 /輸出處理的原理如下。 （ 4）輸出處理 同輸入狀態(tài)映像區(qū)一樣， PLC內(nèi)存中也有一塊專門的區(qū)域稱為輸出狀態(tài)映像區(qū)。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。即 PLC從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后才又返回第一條指令，如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。圖形編程器既可用語句形式編程，又可用梯形圖編程，同時還能進(jìn)行脫機(jī)編程?？删幊炭刂破鞯耐ㄐ拍K一般配有幾種接口，可以通過通信模塊上的選擇開關(guān)進(jìn)行接口選擇，實(shí)現(xiàn)與別的可編程控制器智能控制設(shè)備或計算機(jī)之間的通信。在 PID模塊上有輸入 (輸出接口和進(jìn)行閉環(huán)控制運(yùn)算的 CPU，模塊一般可以控制多個閉環(huán)。 10V 和 177。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 模擬量輸出模塊是將 CPU模塊處理后的二進(jìn)制數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。輸出信號經(jīng)光電隔離器控制雙向可控硅。 輸出電流的額定值與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，如某端子輸出可驅(qū)動 AC220V/2A的電阻性負(fù)載，但只能驅(qū)動 AC220V/80VA的電感性負(fù)載和 100W的白燈；額定輸出電流還與溫度有關(guān)。圖中的輸入觸點(diǎn)直接接在公共點(diǎn)和輸入端 X001之間， 不需要外接輸入回路的電源（ PLC內(nèi)部有自帶 24V電源）。 匯點(diǎn)式模塊的所有輸入、輸出電路只有一個公共點(diǎn)，且共用一個電源。 數(shù)字量（包括開關(guān)量）輸入、輸出模塊，主要的問題是隔離問題，需實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場與可編程控制器電氣上的隔離，從而保持系統(tǒng)工作的可靠性。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 2）用戶程序存儲器 用戶程序存儲器用于存放用戶載入的 PLC應(yīng)用程序，載入初期的用戶程序因需修改與調(diào)試，所以稱為用戶調(diào)試程序，存放在可以隨機(jī)讀寫操作的隨機(jī)存取存儲器 RAM內(nèi)以方便用戶修改與調(diào)試。 小型 PLC的 CPU采用 8位或 16位微處理器或單片機(jī)，如 803 M68000等，這類芯片價格很低；中型 PLC的 CPU采用 16位或 32位微處理器或單片機(jī)，如 808 96系列單片機(jī)等，這類芯片主要特點(diǎn)是集成度高、運(yùn)算速度快且可靠性高；而大型 PLC則需采用高速位片式微處理器。 松下公司的 PLC產(chǎn)品中， FP0為微型機(jī)； FP1為整體式小型機(jī)； FP3為中型機(jī)； FP5/FP FP10S、 FP20為大型機(jī)。 F1/F2系列加強(qiáng)了指令系統(tǒng)，增加了特殊功能單元和通信功能，比 F系列有了更強(qiáng)的控制能力。其中 S7200是微型機(jī)， S7300是中型機(jī)、小型機(jī)， S7400大型機(jī)。 GE公司的代表產(chǎn)品是 GEⅠ GEⅢ GEⅥ 等系列，分別為小型機(jī)、中型機(jī)及大型機(jī)， GEⅥ /P最多可配置 4000個 I/O點(diǎn)。軟 PLC的應(yīng)用范圍將更廣。該公司的 FOPLC中型機(jī)，開關(guān)量 I/O為 256點(diǎn)；內(nèi)置 TCP/IP通信接口，很容易接入管理網(wǎng)；配有 ProfibusDP現(xiàn)場總線的主站、從站和遠(yuǎn)程 I/O都通過 ISO9001嚴(yán)格的質(zhì)量保證體系認(rèn)證。 特別是近幾年，國產(chǎn) PLC有了更新的產(chǎn)品。這幾種型號的 PLCI/O點(diǎn)數(shù)為 256～ 512，并可擴(kuò)展到1024點(diǎn)，開創(chuàng)了國內(nèi)研制大型 PLC的先河，先后在注塑機(jī)、恒溫室、鍋爐控制、汽車壓力機(jī)生產(chǎn)線上獲得了應(yīng)用。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 我國研制與應(yīng)用 PLC較晚，在 20世紀(jì) 70年代末和 80年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進(jìn)了不少國外的 PLC。 3） 不斷加強(qiáng)通訊功能。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。 I/O模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場分散控制，然后利用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)構(gòu)成集中管理信息的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當(dāng)每個軸運(yùn)動時，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運(yùn)動平滑。目前， PLC在國內(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、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保等各行各業(yè)。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。 ，適應(yīng)面廣 現(xiàn)代 PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計時、計數(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、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄顯示等功能。 ④加強(qiáng)對程序的檢查和校驗 ——一旦程序有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。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；同時也有助于加快查找故障原因。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，能及時給出出錯信息，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。 7. 易于擴(kuò)充。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 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)。接著，美國 MODICON公司也開發(fā)出可編程序控制器084。 4. 體積小于繼電器控制柜 。 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 知識學(xué)習(xí) 一、可編程序控制器的產(chǎn)生 上世紀(jì) 60年代，計算機(jī)技術(shù)已開始應(yīng)用于工業(yè)控制了。但由于計算機(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)境以及價格昂貴等原因，未能在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用。 5. 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機(jī) 。 1971年，日本從美國引進(jìn)了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺可編程序控制器 DSC8。因此，實(shí)際上應(yīng)稱之為 PLC——可編程序控制器?？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)形成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。 上一頁 下一頁 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)對控制設(shè)備的可靠性要求： （ 1）平均故障間隔時間長 （ 2）故障修復(fù)時間（平均修復(fù)時間）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。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 ⑤對程序及動態(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)及信息就不會丟失。既可控制一臺生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 由于 PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。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。運(yùn)動的程序可用 PLC的語言完成，通過編程器輸入。 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，但價格比較便宜。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。 4） 新器件和模塊不斷推出。 1974年，中國研制出第一臺 PLC。這些項目有自動開發(fā)的操作系統(tǒng)、工業(yè)控制編程語言并具有與上位機(jī)、 HMI連網(wǎng)和通信等功能。北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司推出的 FOPLC有小型、中型、大型。FOPLC編程語言符合 IEC611313標(biāo)準(zhǔn)。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 拓展知識 本課題的拓展內(nèi)容：常用的 PLC控制器 隨著 PLC市場的不斷擴(kuò)大， PLC生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展成為一個龐大的產(chǎn)業(yè)，其主要廠商集中在一些歐美國家及日本。 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。 S7系列機(jī)性價比較高，近年來在中國市場的占有份額有不斷上升之勢。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)。 上一頁 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。 CPU按照 PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮 PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務(wù)。 通過修改與調(diào)試后的程序稱為用戶執(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)長期使用。模擬量輸入、輸出模塊，主要問題是模 /數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù) /模轉(zhuǎn)換的問題，電氣隔離也是不可缺少的。 分組式模塊的輸入 /輸出點(diǎn)分為若干組，每一組的各輸入 /輸出電路有一個公共點(diǎn)，它們共用一個電源。有的可編程控制器還可以為接近開關(guān)、光電開關(guān)之類的傳感器提供 24V直流電源，如圖 123所示。 上一頁 下一頁 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。 RC電路和壓敏電阻用來消除可控硅的關(guān)斷過電壓和外部的浪涌電壓。因此，模擬量輸出模塊又叫 D/A轉(zhuǎn)換輸出模塊。 20 mA，模塊一般可輸入多種量程的電流或電壓。 （ 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)，過程控制接收到中斷輸入信號后，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 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 5）運(yùn)動控制模塊 運(yùn)動控制模塊通過輸出脈沖控制位置移動量和移動速度，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)動協(xié)調(diào)，這實(shí)際上是通過可編程控制器運(yùn)動控制模塊實(shí)現(xiàn)的數(shù)控（ NC）技術(shù)。 目前 PLC制造廠家大都開發(fā)了計算機(jī)輔助 PLC編程支持軟件，當(dāng)個人計算機(jī)安裝了 PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進(jìn)行用戶程序的編輯、修改，并通過個人計算機(jī)和 PLC之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控 PLC運(yùn)行狀態(tài)等。由于 CPU的運(yùn)算處理速度很高，使得外部顯示的結(jié)果從宏觀來看似乎是同時完成的，但實(shí)際上各個循環(huán)掃描周期要分為三個階段：輸入刷新階段