电子课件-《可编程序控制器及其应用(三菱 第三版)》-A04-1724 课题一 可编程序控制器基础知识

课题一 可编程序控制器基础知识
2．欧洲的PLC产品 德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司和法国的TE 公司是欧洲著名的PLC制造商。德国西门子的电子产品以性 能精良而久负盛名。在大、中型PLC产品领域与美国的A-B 公司齐名。
西门子公司的可编程序控制器 a)S7-200系列 b)S7-300系列 c)S7-400系列
4.由一台PLC控制多台设备的系统。 5.需要与其他设备实现通信或联网的系统。
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一、观看PLC在工厂自动化中的应用录像
记录PLC的品牌及型号，并查阅相关资料，了解PLC 的主要技术指标及特点。
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二、参观工厂、实训室
记录PLC的品牌及型号，并查阅相关资料，了解PLC的 主要技术指标及特点。
课题一 可编程序控制器基础知识
本任务通过现场参观工厂企业或观看PLC应用录像等 形式，直观了解PLC在实际生产生活中的应用以及常用 PLC品牌和实物外形；并根据某电气控制设备的PLC控制 要求完成PLC的选型。
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一、PLC的应用领域
电梯控制、防盗系统的控制、交通分流信号灯控制、楼 宇供水自动控制、消防系统自动控制、供电系统自动控制、 喷水池自动控制及各种生产流水线的自动控制等。
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3．日本的PLC产品 日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日 立、东芝等。在世界小型机市场上，日本产品约占70%的份额。
三菱公司的可编程序控制器 a)FX2N系列 b)FX3U系列 c)Q系列
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任务2 可编程序控制器硬件安装及接线
1.分析CPU功能进行选型 2.分析I/O点数进行选型 3.分析价格进行选型 4.确定PLC的型号规格
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常用PLC简介
1．美国的PLC产品
A-B公司的可编程序控制器 a)Control Logix系列 b)PLC-5系列
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（1）数字量（开关量）输入接口 常用的开关量输入接口按其使用的电源不同分为3种类型： 直流输入接口、交流输入接口和交/直流输入接口。
直流输入接口
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交流输入接口
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交/直流输入接口
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整体式PLC的组成框图
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模块式PLC的组成框图
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1. 中央处理器（CPU） CPU按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地工作。 （1）接收编程器输入的用户程序和数据。 （2）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语 法错误等。 （3）通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入 映像寄存器或数据寄存器中。 （4）从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。 （5）根据执行的结果，更新有关标志位和输出映像寄存 器的内容，通过输出单元实现输出控制。
（1）系列名称 FX系列的名称常用的有1S、1N、2N、3U 和3G 等。 （2）单元类型 FX系列的单元类型一般有4种，其表示方法如下： 1）M 表示基本单元。 2）E表示输入、输出混合扩展单元及扩展模块。 3）EX表示输入专用扩展模块。 4）EY表示输出专用扩展模块。
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输入的基本单元、I/O总点数为64点、继电器输出方式。 型号“FX2N-48MRD”表示该PLC为FX2N系列、I/O总点数
为48点、DC电源、DC输入的基本单元、继电器输出方式。 型号“FX-4EYSH”表示该PLC为FX系列、输入点数为0、
输出点数为4点、晶闸管输出的大电流输出扩展模块。
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（3）输出方式 PLC的输出方式一般分为3种。其中R 表示继电器输出， T 表示晶体管输出，S表示晶闸管输出。
PLC三种输出方式的电路结构图 a)继电器输出 b)晶体管输出 c)晶闸管输出
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3种输出方式的性能比较
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（4）产品类型或特殊品种 1）产品类型。PLC的产品类型一般分为两种，其中 001表示标准产品，ES/UL表示欧规产品。 2）特殊品种。PLC的特殊品种代号共有8个，其文字 代号及含义如下: ①D表示DC电源，DC输入。 ②A1表示AC电源，AC输入（AC100~120V）或AC 输入模块。
开关量输出模块的接线方式
a)分组式输出
b)分隔式输出
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4. 电源模块及其他外设的选择 （1）电源模块的选择 电源模块的选择较为简单，只需考虑电源的额定输出 电流即可。 （2）编程器的选择 简易编程器适用于小型控制系统或不需要在线编程的 系统。 （3）写入器的选择
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③H 表示大电流输出扩展模块（1A/点）。 ④V 表示立式端子排的扩展模块。 ⑤C表示接插口输入输出方式。 ⑥F表示输入滤波器1ms的扩展模块。 ⑦L表示TTL输入型扩展模块。 ⑧S表示独立端子（无公共端）扩展模块。
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例如： 型号“FX2N-64MR”表示该PLC为FX2N系列、AC电源、DC
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1.开关量逻辑控制 取代传统的继电—接触器控制线路，实现逻辑控制、 顺序控制。既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控 及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机 床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
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2.模拟量控制 利用PID（Proportional Integral Derivative）算法实现闭 环控制功能。例如温度、速度、压力及流量等的过程量的 控制。 3.运动控制 PLC可用于圆周运动或直线运动的定位控制。广泛用 于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
常用的FX系列输入专用扩展模块和输出专用扩展模块
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常用的FX系列输入输出混合扩展模块
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4. FX系列特殊功能模块
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四、PLC的选型原则
1. PLC机型选择 （1）结构形式 （2）安装方式 （3）功能要求 （4）响应速度 （5）系统可靠性 （6）机型统一 2. PLC容量的选择 （1）I/O点数 （2）用户程序存储容量
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4.数据处理 现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、 查表、位操作等功能，可以完成数据采集、分析及处理。 数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造 系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业 中的一些大型控制系统。 5.通信及联网 含PLC间的通信及PLC与其他智能设备之间的通信。
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2. 性能指标 （1）硬件指标 主要包括环境温度、环境湿度、抗振、抗冲击力、抗噪 声干扰、耐压、接地要求和使用环境等。 （2）软件指标 1）编程语言 2）用户存储器容量和类型 3）I/O总数 4）指令数 5）软元件的种类和点数 6）扫描速度 7）其他指标
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（2）数字量（开关量）输出接口 常用的开关量输出接口按输出开关器件不同分为三种 类型：继电器输出接口、晶体管输出接口和双向晶闸管 输出接口。
继电器输出接口
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晶体管输出接口
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双向晶闸管输出接口
1.掌握PLC的硬件和软件组成及工作原理。 2.理解PLC控制系统与继电—接触器逻辑控制系统的 区别。 3.掌握PLC的外部特征及安装方法和注意事项。 4.掌握PLC输入、输出端子的接线方法及注意事项。
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本任务以FX2N系列PLC为例，首先对照实物认识PLC的 外部特征，进行PLC硬件的安装，以熟悉FX系列PLC的硬 件组成、输入/输出接点及公共端子；然后按照工艺要求进 行FX2N系列PLC的接线练习，掌握三菱PLC输入、输出端 子的接线方法及注意事项。
五、系统采用PLC控制的一般条件
1.系统的控制要求复杂，所需的I/O点数较多。如使用继 电器控制，则需要大量的中间继电器、时间继电器等器件。
2.系统对可靠性的要求特别高，继电器控制不能达到要 求。
3.系统加工产品种类和工艺流程经常变化，因此，需要 经常修改系统参数，改变控制电路结构，使控制系统功能有 扩充的可能。
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任务1 初识可编程序控制器 任务2 可编程序控制器硬件安装及接线 任务3 编程软件的安装及使用
课题一 可编程序控制器基础知识 任务1 初识可编程序控制器
1.了解PLC产生的背景、特点、性能指标、分类及其应用 领域。
2.熟悉三菱FX系列PLC的型号与性能。 3.掌握PLC的选型原则，能根据控制要求进行PLC的选型。
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2. 存储器 主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。PLC 的存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器 RAM ， 另 一 种 是 只 读 存 储 器 ROM 、 PROM 、 EPROM 和 EEPROM。
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3. 输入/输出单元 通常也称为I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场 之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检测被控对象的各 种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据； 同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实 现控制目的。 I/O接口的主要类型有：数字量（开关量）输入、数字量 （开关量）输出、模拟量输入、模拟量输出等。
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三、PLC的选型训练
现有一套电气控制设备，需要用到一台PLC的小单机。 其主要控制一些继电器、接触器、电磁阀等开关量信号， 并通过一些按钮、行程开关、接近开关、光电开关等开关 量输入信号。无其他特殊功能要求。统计后，输入信号需 要18个，输出信号需要20个，请根据要求选择性价比较高 的三菱PLC。
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3. I/O模块的选择 （1）开关量输入模块 1）输入信号类型的选择。2）输入信号电压等级的选择。 3）输入接线方式的选择。4）输入门槛电平高低的选择。
开关量输入模块的接线方式 a)汇点式输入 b)分组式输入
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（2）开关量输出模块 1）输出方式的选择。 2）输出接线方式的选择。 3）输出电流的选择。
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一、PLC的硬件组成
主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输 出单元、通信接口、扩展接口及电源等组成。
CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输 入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程 器、上位计算机等外设连接。
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课题一 可编程序控制器基础知识
二、PLC的特点、性能指标及分类
1. PLC的特点
（1）高可靠性
（2）灵活性
（3）便于改进和修正
（4）触点利用率提高
（5）丰富的I/O接口
（6）模拟调试
（7）对现场进行微观监视 （8）快速动作
（9）梯形图及布尔代数并用
（10）体积小、质量轻、功耗低
（11）编程简单、使用方便
3. PLC的分类 （1）按结构形式分类 分为整体式和模块式两种。 （2）按输入输出点数和存储容量分类 可分为大、中、小型三种。 （3）按功能分类 一般可分为低档机、中档机和高档机三种。
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三、三菱FX系列PLC的型号与性能
1. 三菱FX系列PLC的型号意义
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ题一 可编程序控制器基础知识
2. FX系列常用CPU的性能
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3. FX系列的扩展模块 FX系列PLC的扩展模块主要有扩展I/O模块（输入扩展 模块、输出扩展模块）和扩展I/O（混合模块）。
FX2N系列PLC的扩展模块外形图 a)输入专用扩展模块 b)输出专用扩展模块 c)输入输出混合扩展模块
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