【正文】 用 FX 2 的基本單元與擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊可構(gòu)成 I/O點(diǎn)為 16～ 256點(diǎn)的 PLC系統(tǒng)。因擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊無 CPU，必須與基本單元一起使用。 上一頁 下一頁 返回 課題三 FX系列 PLC的操作 2． FX 系列可編程控制器的基本組成 FX系列可編程控制器由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元構(gòu)成。 三菱公司推出的常用 FX系列小型、超小型 PLC有 FX 0 、FX FX 0N、 FX 0S 、 FX 2C、 FX 2N、 FX 2NC、 FX 1N、 FX 1S 等系列。 上一頁 下一頁 返回 課題三 FX系列 PLC的操作 拓展知識(shí) 本課題的拓展內(nèi)容： FX 系列可編程控制器簡(jiǎn)介 三菱 FX 系列小型可編程控制器，將 CPU和輸入 /輸出一體化，使用更為方便。在桌面上建立一個(gè)和“ GX–Develop‖相對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)，同時(shí)在桌面的“開始 /程序”中建立一個(gè)“ MELSOFT應(yīng)用程序 ——GX–Develop‖選項(xiàng)。 3. 單擊“下一個(gè)”按鈕，彈出“選擇部件”對(duì)話框。這個(gè)過程大概需要 1～ 2min。 上一頁 返回 課題三 FX系列 PLC的操作 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．了解編程軟件的安裝。還可以使用流程圖做工具，將巧妙的設(shè)計(jì)形式化，從而編制所需要的程序。在使用步進(jìn)指令編程的情況下，采用該方法設(shè)計(jì)很方便。常見的方法有梯形圖法、時(shí)序圖法和流程圖法。 （ 2）解析法 PLC的邏輯控制實(shí)際上就是邏輯問題的綜合。順序功能圖具有直觀、簡(jiǎn)單、邏輯性強(qiáng)特點(diǎn) ,使工作效率大為提高 ,而且程序調(diào)試極為方便。 3）梯形圖的起始母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與終止母線之間則不能有任何觸點(diǎn)。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 1）梯形圖按行從上至下編寫，每一行從左往右順序編寫。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 拓展知識(shí) 本課題的拓展內(nèi)容：編程語言和編程方法 1．編程語言 PLC目前常用的編程指令有以下幾種：梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 2）可編程控制器最大 I/O響應(yīng)時(shí)間 如果可編程控制器剛好在輸入掃描階段之后收到輸入信號(hào)，則響應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)，繼電器輸出電路滯后時(shí)間一般在 10ms左右； 晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間小于 1ms；雙向晶閘管輸出電路在負(fù)載接通時(shí)的滯后時(shí)間約為 1ms，負(fù)載由導(dǎo)通到斷開時(shí)的最大滯后時(shí)間為10ms。但是對(duì)控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時(shí)還需要采取一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)帶來的不良影響。掃描周期由PLC的工作過程可知，一個(gè)完整的掃描周期 T應(yīng)為： T=（輸入一點(diǎn)時(shí)間 輸入點(diǎn)數(shù)） +（運(yùn)算速度 程序步數(shù)） +（輸出一點(diǎn)時(shí)間 輸出點(diǎn)數(shù)） +監(jiān)視服務(wù)時(shí)間 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于三個(gè)要素：一是 CPU執(zhí)行指令的速度；二是每條指令占用的時(shí)間；三是執(zhí)行指令條數(shù)的多少，即用戶程序的長(zhǎng)度。 T=t1時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕 SB1，X0變?yōu)?1狀態(tài)，經(jīng)邏輯運(yùn)算后 Y0變 1狀態(tài)，在刷新輸出階段，將 Y0對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器中的 1送到輸出模塊，可編程控制器內(nèi) Y0對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，交流接觸器 KM的線圈通電動(dòng)作。如果輸出映像寄存器 Y0中存放的是二進(jìn)制數(shù) 1，外接的KM線圈通電，反之將斷電。 執(zhí)行第二條指令時(shí)，從輸出映像寄存器 Y0中取二進(jìn)制數(shù)數(shù)據(jù)，并與運(yùn)算結(jié)果寄存器中的二進(jìn)制數(shù)數(shù)據(jù)相“或”（觸點(diǎn)的并聯(lián)對(duì)應(yīng)“或”運(yùn)算），運(yùn)算結(jié)果存入運(yùn)算結(jié)果寄存器。 圖 1211所示的梯形圖與下面的 4條指令相對(duì)應(yīng)（“ ———‖之后是該指令對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)或線圈注釋）。但是應(yīng)注意，梯形圖是一種軟件，是 PLC圖形化的程序。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子進(jìn)一步說明可編程控制器的工作過程。 （ 2）程序的執(zhí)行取決于用戶程序內(nèi)容、輸入 /輸出映像寄存器的內(nèi)容及其他各元件映像寄存器的內(nèi)容?？梢钥闯?， PLC在一個(gè)掃描周期內(nèi)，對(duì)輸入狀態(tài)的掃描只是在輸入采樣階段進(jìn)行，對(duì)輸出賦的值也只有在輸出刷新階段才能被送出，而在程序執(zhí)行階段輸入、輸出會(huì)被封鎖。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 5）程序執(zhí)行 PLC在程序執(zhí)行階段，按用戶程序順序掃描執(zhí)行每條指令。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 3）輸入處理 PLC在輸入刷新階段，首先以掃描方式按順序從輸入緩存器中寫入所有輸入端子的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并將其存入內(nèi)存中為其專門開辟的暫存區(qū) –輸入狀態(tài)映像區(qū)中，這一過程稱為輸入采樣，或是如刷新，隨后關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，即使輸入端有變化，輸入映像區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)改變。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 1）自診斷 每次掃描用戶程序之前，都先執(zhí)行故障自診斷程序。 運(yùn)行階段。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 2. PLC的掃描過程 PLC有兩種工作模式，運(yùn)行（ RUN）和停止 (STOP)模式，其工作過程如 圖 129和 圖 1210所示。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，即順序掃描，不斷循環(huán)這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下進(jìn)行的。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 5. 電源 PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供 CPU、存儲(chǔ)器等所需的直流電，是整個(gè) PLC的能源供給中心。 編程器有簡(jiǎn)易編程器和圖形編程器兩種。 位置控制一般采用閉環(huán)控制，用伺服電動(dòng)機(jī)作驅(qū)動(dòng)裝置。模塊輸出響應(yīng)的延遲僅受電路中的硬件影響，不受可編程控制器掃描周期的影響，即模塊的輸出由輸入量直接控制，同時(shí)還受用戶秩序的控制。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 快速響應(yīng)模塊的功能與通用的開關(guān)量 I/O模塊功能相似。如 圖 128所示。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 2）高速計(jì)數(shù)器模塊 高速計(jì)數(shù)器模塊是工業(yè)控制中常用的智能模塊之一，它可把過程控制變量（如位置信號(hào)、速度值、流量值累計(jì)等）送入可編程控制器。可以是單極性的如 0~5V， 0~10V， 1~5V，4~20mA，也可以是雙極性的如 177。 總之，模擬量 I/O模塊的主要任務(wù)是完成 A/D轉(zhuǎn)換（模擬量輸入）和 D/A轉(zhuǎn)換（模擬量輸出）。輸入模塊用 A/D轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送給 CPU模塊處理。 4. 特殊功能模塊（功能模塊或智能模塊） 隨著可編程控制器在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，為了增強(qiáng)可編程控制器的功能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。穩(wěn)壓管用來消除關(guān)斷過電壓和外部的浪涌電壓，以保護(hù)晶體管。繼電器同時(shí)起隔離和功率放大作用，每一路只提供一對(duì)常開觸點(diǎn)。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 3）輸出模塊輸出方式 可編程控制器的輸出方式按負(fù)載使用電源（即用戶電源）來分，有直流輸出、交流輸出和交直流輸出三種方式；按輸出開關(guān)器件的種類來分，有晶體管、晶閘管和繼電器三種輸出方式。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 當(dāng)上圖中的外接觸點(diǎn)接通時(shí)，傳感器輸出信號(hào)（接通），經(jīng)電阻串聯(lián)分壓后形成穩(wěn)定電壓，使光電隔離器的發(fā)光二極管亮，光電三極管導(dǎo)通；外接觸點(diǎn)斷開時(shí)，光電隔離器中的發(fā)光二極管熄滅，光電三極管截止，信號(hào)經(jīng)內(nèi)部電路形成適合 CPU需要的標(biāo)準(zhǔn)信息。輸入電路一般有三種類型，關(guān)鍵是電氣隔離。各組之間是隔開的，也可分別使用不同的電源。 開關(guān)量輸入 /輸出模塊的點(diǎn)數(shù)一般是 2 的 n次方，如 1 32點(diǎn)。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 1）開關(guān)量 I/O模塊的外部接線方式 開關(guān)量 I/O模塊輸入信號(hào)只有接通和斷開兩種狀態(tài)。輸入模塊還需將這些各式各樣的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成 CPU能夠接收和處理的數(shù)字信號(hào)。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 （ 3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 PLC運(yùn)行過程中需生成或調(diào)用中間結(jié)果數(shù)據(jù) (如輸入 /輸出元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值和當(dāng)前值等 )和組態(tài)數(shù)據(jù) (如輸入輸出組態(tài)、設(shè)置輸入濾波、脈沖捕捉、輸出表配置、定義存儲(chǔ)區(qū)保持范圍、模擬電位器設(shè)置、高速計(jì)數(shù)器配置、高速脈沖輸出配置、通信組態(tài)等 )，這類數(shù)據(jù)存放在工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，由于工作數(shù)據(jù)與組態(tài)數(shù)據(jù)不斷變化，且不需要長(zhǎng)期保存，所以采用隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM。 ROM是只讀存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器只能讀出內(nèi)容，不能寫入內(nèi)容， ROM具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲(chǔ)的內(nèi)容。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 PLC內(nèi)的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。 上一頁 下一頁 返回 課題二 PLC的基本組成和工作原理 1．中央處理器 中央處理器 (CPU)由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成并集成在一個(gè)芯片內(nèi)。 2. 掌握 PLC的工作原理。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 歐姆龍 (OMRON)公司的 PLC產(chǎn)品，大、中、小、微型規(guī)格齊全。 FX2系列是在20世紀(jì) 90年代推出的高功能的整體式小型機(jī)，它配有各種通信適配器和特殊功能單元。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 三菱公司的 PLC是較早進(jìn)入中國市場(chǎng)的產(chǎn)品。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 PLC產(chǎn)品 日本的 PLC產(chǎn)品在小型機(jī)領(lǐng)域頗具盛名。 西門子公司的 PLC的主要產(chǎn)品有 S5及 S7系列，其中 S7系列是近年來開發(fā)的代替 S5系列的新產(chǎn)品。 MODICON公司生產(chǎn) M84系列小型機(jī)、 M484系列中型機(jī)、M884是增強(qiáng)中型機(jī)，具有小型機(jī)的結(jié)構(gòu)、大型機(jī)的控制功能。該系列為模塊式結(jié)構(gòu)， CPU模塊為中型的PLC有 PLC5/ PLC5/1 PLC5/1 PLC5/25； CPU模塊為大型的 PLC有 PLC5/1 PLC5/ PLC5/ PLC5/ PLC5/60。美國與歐洲一些國家的 PLC在相互隔離的情況下獨(dú)立研究開發(fā)的，產(chǎn)品有比較大的差異；日本的PLC是從美國引進(jìn)的，對(duì)美國的 PLC產(chǎn)品有一定的繼承性。 PLC的技術(shù)發(fā)展除了小型化、超高速，大容量存儲(chǔ)器，多 CPU，多任務(wù)并行運(yùn)行外，PLC的開放性更大，通信聯(lián)網(wǎng)能力更強(qiáng)，集成化軟件更優(yōu)。 深圳德維森公司開發(fā)的基于 PLC的軟 PLCTOMC系列，其特點(diǎn)是符合IEC611313國際標(biāo)準(zhǔn)的編程語言，允許梯形圖、順序功能圖和功能塊圖混合編程；用戶可開發(fā)基于內(nèi)置 PLC資源的 C語言和定義功能塊，通過以太網(wǎng)、 TCP/IP與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 G3系列 PLC具有極強(qiáng)的通信功能，有集于 CPU模塊的標(biāo)準(zhǔn) Modbus協(xié)議、專有協(xié)議和自由協(xié)議的通信接口。該公司推出的HOLIiASLECG3新一代高性能的小型 PLC有 14點(diǎn)（ 8/6）、 24點(diǎn)（ 14/10）、 40點(diǎn)（ 24/16）三個(gè)規(guī)格，基本指令的執(zhí)行時(shí)間為 。西門子公司首先在大連開辦 PLC生產(chǎn)企業(yè)；歐姆龍公司在上海生產(chǎn)的 PLC遠(yuǎn)銷海內(nèi)外；中日合資后又成獨(dú)資的江蘇無錫光洋電子有限公司的 PLC已有小、中、大系列產(chǎn)品。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 當(dāng)時(shí)國內(nèi)研制開發(fā)的 PLC產(chǎn)品由于缺乏資金、后續(xù)研制力量不足及生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后等原因，沒有形成批量工業(yè)化生產(chǎn)，因而被國外產(chǎn)品淘汰而紛紛消失。 上一頁 下一頁 返回 課題一 PLC控制器概述 國內(nèi)開始研制 PLC產(chǎn)品是上世紀(jì) 70年代中期，當(dāng)時(shí)上海、北京、西安、廣州和長(zhǎng)春等地的不少科研單位、大專院校和工廠，總計(jì) 20多家單位都在研制和生產(chǎn) PLC（絕大多數(shù)都是小型 PLC）。 我國的 PLC產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個(gè)階段：順序控制器（ 1973～