PLC 技能训练

PLC 技能训练 技能基础班(12课时）授课人：宁红星广州开发区高技能人才公共实训鉴定基地

目录 • 第一天（6课时理论） • 第1章 PLC的初步认识 • 第2章 PLC编程元件 • 第3章 PLC逻辑指令 • 第4章 PLC基本电路 • 第二天（6课时实训） • 第5章 PLC编程软件 • 第6章上机练习

第一章 PLC的初步认识 • 一、PLC的定义可编程序控制器是一种以逻辑和顺序方式控制机器动作的控制器,简称PLC（Programmable Logic Controller）或PC（Programmable Controller）。它实质上是一台用于工业控制的专用计算机，它与一般计算机的结构及组成相似。

1、三菱PLC系列和类型 1、1980-1990 三菱PLC主要有F\F1\F2系列小型PLC，K/A系列中、大型PLC 2、1990-2000 三菱PLC主要分为FX系列小型PLC，A系列（A2S\A2US\Q2A）中大型PLC 3、2000以后三菱PLC主要分分为FX系列小型PLC，Q系列（Qn\QnPH）中大型PLC

2、三菱FX系列PLC介绍 FX系列PLC包括FX1S \ FX1N \ FX2N \ FX3U四种基本类型的PLC，早期还包括FX0系列产品。 FX1S系列为整体固定I/O结构，最大I\O点数为40，I\O点数不可扩展； FX1N \ FX2N \ FX3U系列为基本单元加扩展的结构形式，可以通过I\O扩展模块增加I\O. FX1N最大的I\O点数是128点 FX2N最大的I\O点数是256点 FX3U最大的I\O点数是384点（包括CC-Llink连接的远程I\O） FX1NC \ FX2NC \ FX3UC是变形系列，主要区别是端子的连接方式和PLC的电源输入，变形系列的端子采用的插入式，输入电源只能24VDC，较普通系列要便宜。普通系列的端子是接线端子连接，电压允许使用AC电源。 FX1S系列PLC只能通过RS-232、RS-422\RS-485等标准接口与外部设备、计算机以及PLC之间通讯. FX1N \ FX2N \ FX3U增加了AS-I \ CC-Link网络通讯功能。

3、三菱FX2N系列PLC介绍 FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方面都是相当于FX系列中最高档次的超小型程序装置。除输入输出16～256点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。 FX2N系列PLC的特点： ①系统配置,固定灵活可进行16～256点的灵活输入输出组合。可连接扩展模块，包括FX0N系列扩展模块。 ②编程简单，指令丰富功能指令种类多，有高速处理指令:、便利指令、数据处理:、特殊用途指令等等。

③ 品种丰富，特殊用途 可选用16/32/48/64/80/128/点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。也可根据电源及输出形式，自由选择。 ④ 高性能, 高速度内置程序容量8000步，最大可扩充至16K步, 可输入注释，还有丰富的软组件。1个指令运行时间，基本指令只需0.08μs，应用指令在1.52μs～几百μs之间。 ⑤ 通信简单化一台FX2N主机可安装一个机能扩充板，使用FX2N-485-BD及FX0N-485 ADP的FX2N系列PLC间，可作简易PLC通信连接。还加了M-NET网络链接的通信模块,以适应网络链接的需要。 ⑥ 共享外部设备可以共享FX系列的外部设备，如便携式简易编程器FX-10P-E、FX-20P-E（需使用FX-20P-CAB0作连接线）。用SC-09电缆线与微机连接，可使用FX-PCS/WIN 编程软件。

4、FX系列PLC命名方法 三菱公司的FX系列的PLC基本单元和扩展单元的型号由字母和数字组成，其格式如图所示：其中①～⑤各框的含义说明如下: ① 系列的名称:如0N、1S、1N、2N、3U ② I/O总点数:4～256 ③ 单元类型:M为基本单元,EX为输入扩展模块,EY为输出扩展模块,E为输入/输出混合扩展单元或扩展模块。

④ 输出形式: R为继电器输出----可以带交、直流负载； S为双向晶闸管输出----只能带交流负载； T为晶体管输出----只能带直流负载； ⑤ 适用类型或特殊品种，举出常用的几种，如： D、DS为DC24V电源 DSS为DC24V电源，源型晶体管输出 ES为AC电源 ESS为AC电源，源型晶体管输出 A1为AC电源，AC输入(AC100～120V)或AC输入模块无标记为AC电源，DC输入，横式端子排 /UL为符合UL认证

三菱FX系列PLC型号命名举例

5、PLC的应用领域 主要用于设备和生产过程的自动控制系统

PLC具体应用： • 用于开关逻辑控制 • 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也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。 • 用于模拟量控制 • 　　在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

PLC具体应用： • 3. 用于运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 • 4 .用于过程控制 • 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

PLC具体应用： • 5、用于数据处理 • 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。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。 • 6、用于通信及联网 • PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

编程器及其他设备 二、PLC的作用及各部分的作用 PLC由三部分组成：中央处理单元（CPU板）、输入输出（I/O）部件和电源部件按钮、继电器触点行程开关等接触器电磁阀指示灯等 PLC的基本组成框图

PLC

 CPU：(1) 将各种输入信号取入存储器。 (2) 编译、执行指令。 (3) 把结果送到输出端。 (4) 响应各种外部设备的请求。各组成部分的作用  存储器： RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。 ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。

 输入、输出接口：采用光电隔离，减小了电磁干扰。输出三种形式：继电器 -- 低速大功率可控硅 -- 高速大功率晶体管 -- 高速小功率  各种接口、高功能模块：便于扩展。小型机：一体机。有接口可扩展。中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。

三、PLC的工作原理 • PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。 • 扫描周期定义：扫描一条程序所用的时间。 • 扫描周期的长短主要取决于程序的长短。大概在1-100ms之间。

I/O刷新 O 刷新 I 刷新执行指令一个扫描周期这种工作方式有什么好处？微机：等待命令。 PLC：循环扫描。 CPU从第一条指令开始执行，遇到结束符又返回第一条，不断循环。答：对慢速响应系统，增强了抗干扰能力。

四、PLC编程语言 • PLC标准的编程语言有5种： • 1、梯形图 • 2、指令表 • 3、顺序功能图（SFC） • 4、功能块图 • 5、结构文本注意：PLC的设计和生产至今尚无国际统一标准，不同厂家所用语言和符号也不尽相同。但它们的梯形图语言的基本结构和功能是大同小异的。

Y0 X0 X1 X2 Y0 1、梯形图 ——PLC最常用的编程语言 • 梯形图是在原继电器—接触器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形语言。它是目前用得最多的PLC编程语言。输入继电器：X 输出继电器: Y 右母线左母线梯形图

X1 Y1 X2 Y2 （1）梯形图中的符号（） • 1.线圈 • 2.动合触点（常开触点） • 3.动断触点（常闭触点） • 4、功能指令 [ ] 等效开关注意：它们并非是物理实体，而是“软继电器”。每个“软继电器”仅对应PLC存储单元中的一位。该位状态为“1”或“ON”时，对应的继电器线圈接通，其常开触点闭合、常闭触点断开；状态为“0”或“OFF”时，对应的继电器线圈不通，其常开、常闭触点保持原态。

（2）梯形图注意事项 • 能流只能从左母线流向右母线。 • 继电器触点和线圈只能作为水平元件使用。 • 网络中，最右一列只能放置线圈。 • 线圈如放在其他列，其右边不能放置任何指令。右边的只能是输出元件。 • 线圈在梯形图程序中只能使用一次，但作为该线圈的触点，可以在梯形图中多次使用。 • 若梯形图中串联或并联的指令数超过网络规定的数值时，必须使用内部继电器经分段组合来完成。 • 梯形图应满足“上重下轻”、“左重右轻”的原则。

例：“上重下轻”的编程原则 符合“上重下轻”编程原则不符合“上重下轻”编程原则

例：“左重右轻”的编程原则 符合“左重右轻”编程原则不符合“左重右轻”编程原则

2、指令语句表 步序助记符（指令）操作元件

第二章 可编程序控制器的编程元件编程元件的名称介绍一、编程元件名称的组成字母+数字字母代表功能，表示元件类型；数字表示元件序号；输入、输出继电器的元件号采用八进制数，其它编程元件的元件号采用十进制数。例如 X07 ，Y10 ，M125。

二、编程元件（软元件）定义 （一）定义：PLC中可被程序使用的所有功能性器件。可将各个软组件理解为具有不同功能的内存单元，对这些单元的操作，就相当于对内存单元进行读写。由于PLC的设计的初衷是为了替代继电器、接触器控制，许多名词仍借用了继电器、接触器控制中经常使用的名称，例如“母线”、“继电器”等。（二）编程元件种类： 2014/11/27 29

X1 Y1 X2 Y2 1.输入继电器 (X)（常用）输入继电器是PLC中用来专门存储系统输入信号的内部虚拟继电器。它又被称为输入的映像区，它可以有无数个动合触点和动断触点，在PLC编程中可以随意使用。这类继电器的状态不能用程序驱动，只能用输入信号驱动。FX系列PLC的输入继电器采用八进制编号。FX2N系列PLC带扩展时，输入继电器最多可达184点，其编号为X0～X7、X10～X17…X260～X267。 2.输出继电器 (Y)（常用）输出继电器是PLC中专门用来将运算结果信号经输出接口电路及输出端子送达并控制外部负载的虚拟继电器。它在PLC内部直接与输出接口电路相连，它有无数个动合触点与动断触点，这些动合与动断触点可在PLC编程时随意使用。外部信号无法直接驱动输出继电器，它只能用程序驱动。FX系列PLC的输出继电器采用八进制编号。FX2N系列PLC带扩展时，输出继电器最多可达184点，其编号为Y0～Y7、 Y10～Y17…Y260～Y267。

3.辅助继电器 (M)（常用） 辅助继电器是PLC供用户存放中间变量，用软件实现，它们不能接收外部的输入信号，由程序驱动，也有常开和常闭触点。它不能直接驱动负载。相当于继电器电路的中间继电器。辅助继电器采用十进制编号

在FX系列中，除了输入继电器X和输出继电器Y的元件号采用八进制外，其它编程元件的元件号均为十进制。在FX系列中，除了输入继电器X和输出继电器Y的元件号采用八进制外，其它编程元件的元件号均为十进制。例如没有元件号为X8的输入继电器，有M8的辅助继电器。

高水平线 X1 ON X1 Y1 竖线低水平线 Y1 ON (1) X2 ON ON Y2 OFF T OFF (0) 上升沿下降沿 4.定时器(T)（常用）定时器的分析工具--时序图例： 2014/11/27 时序图是用于辅助分析梯形图的一种工具。高水平线：线圈通电/触点动作低水平线：线圈断电/触点原态竖线：线圈通断电/触点闭断时刻 33

例：当X1,X2处于如下几种状态时，YI的状态？ 2014/11/27 34

ON （得电） X0 T0 K10 T0 OFF（断电） Y0 脉冲周期 4.定时器(T)（常用） PLC定时器的作用相当于时间继电器。它的定时功能是通过对时钟脉冲的计数来实现的。时钟脉冲的周期有1ms(=0.001s)、10ms和100ms。当定时器的计数值和设定值相等时，其输出触点动作，即常开触点闭合,常闭触点断开。 PLC运行时，会自动产生时间脉冲，其中T0-T199定时器只针对100ms的时间脉冲进行计数； T200-T245定时器只针对10ms的时间脉冲进行计数。定时器由3个部分组成： 1.表示选择计数对象的脉冲周期。 2.脉冲计数个数的设定值。说明：当X0闭合通电时，T0开始计数100ms的脉冲数，当计数脉冲个数值=设定值10时（即10×100ms=1s后），会驱动T0触点闭合，然后Y0得电。当X0断电后，计数值清零，定时器触点恢复原来状态。 3.定时器的触点，当脉冲计数值=设定值时，驱动T0触点动作闭合，Y0得电。

X0断电，定时器计数值清零 X0 T200 X0（开关） T200 Y0 Y0 定时器的设定值可通过常数k或数据寄存器D的内容来设定。T后面的数字表示定时器的定时类型和定时精度，K后面的为计数次数，定时时间的计算公式：定时时间＝计数次数×定时精度 3.28 s 通用定时器的工作原理可用下图说明: ON OFF K328 K328 定时器的计数值和设定值相等时，T200触点闭合,Y0得电定时器T200 计数值当定时器的计数值和设定值相等时，其输出触点动作，即常开触点闭合，常闭触点断开。 ON OFF

T0 X0 K20 T1 T0 Y0 T1 K10 • 思考题： 1.如图所示，问当X0为ON后，Y0灯1.5S、2.5S的时候的状况？（A）亮、亮（B）灭、亮（C）亮、灭 2.请仔细分析梯形图，X0闭合后，第1S,2.5S,4S时Y0灯的状态？（A）灭，亮，亮（B）灭，亮，灭（C）灭，灭，亮 3.如图所示，当X0闭合时，Y0、Y1看起来的演示效果是：( ) （A）Y0闪烁，Y1一直不亮（B）Y0、Y1都闪烁（C）Y0闪烁，Y1一直亮

5、计数器（C） • 计数器是PLC重要内部部件，它是在执行扫描操作时对内部元件X、Y、M、S、T、C的信号进行计数。当计数达到设定值时，计数器触点动作。计数器的动合、动断触点可以无限使用。

FX2N系列PLC有256个计数器，地址编号为C0—C255，其中C0—C234为普通计数器，C235一C255为高速计数器。 FX2N系列PLC有256个计数器，地址编号为C0—C255，其中C0—C234为普通计数器，C235一C255为高速计数器。普通计数器C的使用说明： (1)计数器的功能是对输入脉冲进行计数，计数发生在脉冲的上升沿，达到计数器设定值时，计数器接点动作。每个计数器有常开和常闭接点，可以无限次引用。 (2)计数器有一个设定值寄存器，一个当前值寄存器。16位计数器的设定值范围是1~32767，32位增减计数器的设定值范围是―2147483648—2147483647。设定值为K0和K1的作用相同，都是在第一次计数时动作。 (3)普通计数器在计数过程中发生断电，则前面所计的数值全部丢失，再次通电后从0开始计数。（4）掉电保护计数器在计数过程中发生断电，则前面所计数值保存，再次通电后从原来数值的基础上继续计数。

例1：16位增计数

例2：32位增减计数

6、状态继电器（S） • 状态继电器是PLC在顺序控制系统中实现控制的重要内部元件。它与后面介绍的步进顺序控制指令STL组合使用，运用顺序功能图编制高效易懂的程序。状态继电器与辅助继电器一样，有无数的动合触点和动断触点，在顺控程序内可任意使用。 • 状态继电器分成四类，其编号及点数如下： • 初始状态：S0～S9（10点）； • 回零：S10～S19（10点）； • 通用：S20～S499（480点）； • 保持：S500～S899（400点）； • 报警：S900～S999（100点）。

7、数据寄存器（D） • 可编程控制器用于模拟量控制、位置控制、数据I/O时，需要许多数据寄存器存储参数及工作数据。这类寄存器的数量随着机型不同而不同。 • 每个数据寄存器都是16位，其中最高位为符号位，可以用两个数据寄存器合并起来存放32位数据（最高位为符号位）。 • a.通用数据寄存器D0～D199只要不写入数据，则数据将不会变化，直到再次写入。这类寄存器内的数据，一旦PLC状态由运行（RUN）转成（STOP）时全部数据均清零。 • b.停电保持数据寄存器D200～D7999除非改写，否则数据不会变化。即使PLC状态变化或断电，数据仍可以保持。 • c.特殊数据寄存器D8000～D8255这类数据寄存器用于监视PLC内各种元件的运行方式用，其内容在电源接通（ON）时，写入初始化值（全部清零，然后由系统ROM安排写入初始值）。 • d.文件寄存器D1000～D7999文件寄存器实际上是一类专用数据寄存器，用于存储大量的数据，例如采集数据、统计计算器数据、多组控制参数等。其数量由CPU的监视软件决定。在PLC运行中，用BMOV指令可以将文件寄存器中的数据读到通用数据寄存器中，但不能用指令将数据写入文件寄存器。

8、内部指针（P、I） • 内部指针是PLC在执行程序时用来改变执行流向的元件。它有分支指令专用指针P和中断用指针I两类。 • a.分支指令专用指针P0～P63分支指令用指针在应用时，要与相应的应用指令CJ条件跳转、CALL子程序调用、FEND主程序结束、SRET返回及END结束配合使用，P63为结束跳转使用。 • b.中断用指针I中断用指针是应用指令IRET中断返回、EI开中断、DI关中断配合使用的指令。

第三章 PLC的基本逻辑指令 • 1.逻辑取与输出线圈指令（LD、LDI、OUT、END）

编程例题1：三相电动机点动控制线路与程序 • PLC基本编程步骤： • 1、分配I/O表； • 2、画PLC接线图； • 3、梯形图； • 4、指令表； • 5、程序下载（PLC与计算机通信）； • 6、调试运行；

编程实例1：三相电动机点动控制线路与程序

三相电动机点动控制程序设计： • 1、分配I/O表 • 2、PLC接线图 3、梯形图 4、指令表 0 LD X000 1 OUT Y000 2 END

2、触点串联指令AND、ANI

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