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
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