第一章PLC概述

FX 1N
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输出类型 R：继电器输出 T：晶体管输出 单元功能 M：基本单元 E：扩展单元 X：输入单元 Y：输出单元
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FX 1N
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输出类型 R：继电器输出 T：晶体管输出
单元功能 M：基本单元 E：扩展单元 X：输入单元 Y：输出单元
系列名称有 1S,1N,2N,3U等
晶体管输出的PLC只能驱动0.5A以内的负载， 但是响应速度快，一般用来输出高速脉冲， 可以控制高速电磁阀、步进电机及伺服马 达等。（发出高速脉冲）
继电器：①优点：交流及直流负载都可以驱动，负载额定电流大；②缺点：动作频率不能太高，同时继电器是有寿命的，一般100外次。
晶体管：①优点：动作频率可以达到几百KHZ，无触点，因此不存在机械寿命的说法。②缺点：只能接直流负载（一般DC30V以下），电流 比较小。
晶闸管（双向可控硅）：只能接交流的负载，动作频率比较高，寿命长，但负载的额定电流也比较小。
目标： 1、了解PLC的工作原理及其特点、掌握硬件接口，重点掌握I/O接 口，以及PLC的内部软元件（辅助继电器）； 2、掌握PLC的编程基本指令、功能指令、步进梯形图； 3、熟练使用三菱GX编程软件进行编程； 4、掌握三菱PLC的通信、模拟量模块的应用、步进电机控制等相关 知识； 5、在熟练掌握FX系列PLC基础知识的基础上，通过实例分析，可以 进行小型PLC项目进行设计；
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一、PLC的基本结构
3、输入/输出接口 输入输出单元是PLC与工业控制现场各类信号连接的部分。 输入单元用来接收生产过程的各种参数； 输出单元用来送出PLC运算后得出的控制信号，并驱动机外的执行机构完成工业现场的各类控制； （1）输入接口 作用是把现场的开关量信号（即各类主令电器、继电器、传感器等有触点或无触点触头的通断）变成PLC内 部处理的标准信号。或者把现场连续变化的模拟量标准信号（420mA；110V）转换成适合PLC内部处理的由若 干位二进制数字表示的信号。一般按可接收外部信号电源的类型分为：直流输入单元、交流输入单元和交/直流输 入单元。
输入指示灯
CPU 及存 储器 扩 展 接 口 工 作 状 态 指 示 灯
1、每个PLC内部 有CPU（处理系 统和用户程序）； 2、每个PLC内部 有存储器（存储 系统程序、用户 程序及运算数据）
PLC通讯接口
COM端
输入端子(X0-X7,X10-X17,X20-X27)
输入指示灯
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一、PLC的基本结构
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二、PLC的工作过程：
1、输入扫描：
PLC在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序将所有输入信息，读入到寄存器（输入映像寄存器）。 PLC中的CPU不是直接读取输入端子上的信息，而是映像寄存器中的实时信息。
2、程序执行： 即PLC对用户程序逐步逐条的进行扫描的过程。并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器 中获得所需的数据进行运算处理。然后把执行的结果存入“输出映像寄存器”但此时不会立即驱动外部端子动作。 3、输出刷新： 当程序执行END指令后（即一个扫描周期结束）时，PLC将输出映像寄存器的内容送至输出锁存器中进行输出， 最后驱动用户设备。在输出刷新结束后，CPU进入下一个扫描周期，重新进行扫描采样，周而复始。
1、中央处理器（CPU） CPU是PLC的核心，在系统程序的控制下，完成逻辑 运算、数学运算、协调系统内部各部分工作等任务。 CPU 一般有三大类：（ 1 ）通用微处理器，如 80286 、 80386 等；（2）单片机芯片，如 8031 、 8096 等；（ 3 ） 位处理器，如AMD2900、AMD2903等。 一般PLC的档次越高，CPU的位数也越多，运算速度 也越快，指令功能也越强。现在常见的机型一般为8位 或16位。 2、存储器 存储器是PLC存放系统程序、用户程序及运算数据 的单元。分只读存储器(ROM)和随机读写存储器(RAM)。
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二、PLC的功能及应用
1、开关量逻辑控制： 利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代传统的继电器控制，用于 单机控制、多机群控制、生产自动线控制等。例如：机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀 流水线及电梯的控制等。这是PLC最基本的应用，也是PLC最广泛的应用领域。 2、模拟量过程控制：（压力、温度、流量、液位） 大多数PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能。所以PLC可实现模拟量控制，而且具有PID控 制功能的PLC可构成闭环控制，用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以 及闭环位置控制和速度控制等方面。 3、运动控制： PLC通过自身的定位模块及其他运动控制器控制步进电机或伺服电机，实现单轴或多轴精确定位， 这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。 4、通讯联网
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第二节 三菱PLC硬件系统及选型
FX系列 PLC常用型号规格
系列 FX1S FX0N FX1N FX2N FX3U
型号
FX1S-10MR FX1S-11MT
FX0N-24MR FX1N-14MR FX2N-16MR FX2N-80MR FX3U-16MR
FX1S-14MR FX1S-14MT
FX0N-40MR FX1N-24MR FX2N-32MR FX2N-128MR FX3U-32MR
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一、PLC的基本结构
采用光电耦合电路输入信号，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号转换 成CPU所能接受和处理的数字信号。
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一、PLC的基本结构
（2）输出接口
作用是把PLC内部程序执行结果（或运算结果）的标准信号转换成现场执行机构所需要的开关量信号。 把PLC运算处理后的若干位数字量信号转换为相应的标准模拟量信号输出，满足生产过程现场连续控制的要求。
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三、PLC的常用品牌以及各自的特点
德国西门子公司S7-200/300/400
日本欧姆龙PLC
法国施耐德PLC
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三、PLC的常用品牌以及各自的特点
近几年国产PLC的推广占据了部分小型PLC市场，国产PLC的特点及优势：
1、绝大多数都是小型机，主要控制小规模的设备系统； 2、国产PLC价格非常低廉，比国外便宜1/3以上； 3、PLC功能及稳定性相当成熟，一般小型设备的功能都能满足； 4、国产PLC推广较晚，最近几年发展较快，很多国产的小型设备上使用 较多，作为性价比较高的小型机，发展潜力还是很大； 5、其编程软件与国外某些品牌非常类似，虽然形式上稍有不同，但是 学过国外PLC的工程师只需简单看一下相关手册就能使用。
传统继电器接线实例
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电机正反转PLC接线示图
正转继 电器
反转继 电器
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一、PLC产生背景
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、计时、 计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出， 控制各种类型的机械或生产过程。 1.数字运算操作的电子装置——表明PLC是一台计算机; 2.在工业环境下应用——PLC具有特殊的构造，是适应工业环境的现场 计算机; 3.各种类型——PLC能控制各种类型工业设备及生产过程。程序可以编 制。是一种通用的工业控制计算机。 可编程控制器集继电控制技术、大规模集成电路技术和计算机技术于一 体，是当今工业自动化技术（PLC、计算机辅助设计、机器人）之一。
执行顺序：从上往下 从左往右
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第二节 三菱PLC硬件系统及选型
三、FX系列PLC型号含义
I/O总点数
目前常用的FX系列的型号有： FX1S系列、FX1N系列、FX2N系列、FX3U系 列、FX3G系列等 继电器输出的PLC可以直接驱动2A以内的 负载，一般的电磁阀、继电器都用继电器 输出型；（有的电磁阀大功率时，需要用中间继电器
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第一节 PLC概述
一、PLC的产生背景 二、PLC的功能及应用 三、PLC的常用品牌以及各自的特点
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一、PLC产生背景
1、早期在制造工业和过程工业中，大量的开关量顺序控制都是通过传 统的气动或电气控制系统来实现的。 这必然给系统的维护、升级、改造等带来很多问题。
1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求 第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置， 使得电气控制功能实现的程序化，这就是第一代可编程序控制器，英文 名字Programmable Controller（PC）。 为了与个人计算机（Personal Computer）区别，习惯地用PLC （Programmable Logix Controller）作为可编程序控制器的缩写。 4
三菱FX系列课程主要内容
第一节、PLC概述 第一节、PLC硬件系统及选型 第二节、PLC输入、输出端子的接线原理及注意事项 第三节、PLC软件的安装过程及使用技巧 第四节、PLC基本指令的用法及案例分析 第五节、PLC软元件的使用方法及案例分析 第六节、PLC应用指令的功能、用法及在工程中的应用
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三菱FX系列PLC课程学习目标
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二、PLC的工作过程：
PLC工作过程：在PLC上电后，在CPU系统程序监控下，周而复始的按照一定的 顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断、执行，这个过程称之为顺序循环扫 描。执行一个循环扫描过程所需要的时间称为扫描周期，一般约0.1~100ms。 一个扫描周期主要分为三个阶段： 1、输入扫描阶段 2、程序执行阶段 3、输出刷新阶段
Hale Waihona Puke Baidu
单元式 PLC结构框图
只读存储器（ROM）：能永久保存，即控制器掉电后也能保存程序的存储器。用来存放PLC的系统程序。 随机读写存储器（RAM）：能方便写入或擦除，但在掉电后数据即消失的存储器。用来存放用户程序及 系统运行中产生的临时数据。为了使用户程序及某些运行数据能在掉电后仍能保持，在实际中，常为重要 的随机读写存储器配备电池或电容等掉电保持装置。
输出接口按PLC机内使用的器件不同分为继电器型、晶体管型及晶闸管型。 （1）继电器型的输出接口可用交流或直流电源驱动，但通断频率低； 采用输出耦合电路，将CPU处理
（2）晶体管型的输出接口有较高的通断频率，但只适合直流电源驱动。 （3）晶闸管型的输出接口适合交流电源驱动。
过的信号转换成现场需要的强电 信号输出，以驱动接触器、电磁 阀等外部设备的通断电。
FX1S-20MR FX1S-30MR FX1S-20MT FX1S-30MT
FX0N-60MR 停产 FX1N-40MR FX1N-60MR FX2N-48MR FX2N-64MR FX3U-64MR FX3U-80MR
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第二节 三菱PLC硬件系统及选型 四、FX系列扩展模块
I/O总点数
FX2N-8EX
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第二节 三菱PLC硬件系统及选型
一、FX系列PLC基本结构 二、PLC工作过程 三、FX系列PLC型号含义 四、FX系列扩展模块 五、I/O点分配 六、FX系列特殊功能模块 七、PLC选型
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第二节 三菱PLC硬件系统及选型
一、三菱FX系列PLC基本结构
电源输入端子(L、N、地线) 输入端子(X0-X7,X10-X17,X20-X27)
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一、PLC的基本结构
4、电源
PLC都配有稳定性能好抗干扰能力强的开关式稳压电源，供内部电路使用，一般还提供一组24V 直流电源，供外部传感器使用。另外，在PLC内部还有为掉电保护用的后备电源（电池）。包括为 PLC各工作单元供电的开关电源、为掉电保护电路供电的后备电源； 5、通讯接口 上载/下载用户程序、连接个人计算、也可以通过编程软件监视程序的运行情况等。 6、扩展接口 可以接入各种功能模块，如：数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、位置控制模块、通讯接 口模块等。
PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与上位机算机、PLC与其它智能设备（变频器、现场测试仪器等） 之间的通信，PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络，以实 现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，满足工厂自动化(FA)系统发 展的需要。（通过通讯的方式扩大控制的范围，同时当某台设备故障时可以通过PLC排查具体问题）