三菱PLC的基礎知識清華提供

三菱PLC基本知識 張志華2010年7月13 一 三菱PLC家族風貌二 三菱PLC組成及工作原理三 PLC基本概念四 PLC基本指令介紹 27條 五 PLC程序設計方法 重點 六 PLC學習方法七 PLC功能 應用 指令 298個 見手冊八 典型電路應用舉例及編程手冊 一 三菱PLC家族風貌 Q系列 AnS系列 FX2N系列 FX3U系列 二 三菱PLC組成及工作原理 1 三菱PLC的組成 硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)主要由CPU模塊 存儲器模塊 I O模塊 編程器和電源組成 如圖軟件系統(tǒng)分為用戶程序及系統(tǒng)程序 用戶程序是用戶為達到某種控制目的 采用PLC廠家提供的編程語言編寫的程序 系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)的管理程序 用戶指令的解釋程序 還包括一些供系統(tǒng)調用的專用標準程序塊等 二 三菱PLC組成及工作原理 1 三菱PLC工作原理 采用順序邏輯循環(huán)掃描用戶程序的運行方式 一次循環(huán)主要分為5個階段 內部處理階段 自檢 通信服務階段 通檢 輸入處理階段 采樣 程序執(zhí)行階段 解釋 輸出處理階段 刷新 如圖 1 內部處理 檢查CPU等內部硬件是否正常 對監(jiān)視定時器復位 其它內部處理 2 通信服務 與其它智能裝置 編程器 計算機 通信 如 響應編程器鍵入的命令 更新編程器的顯示內容 3 輸入采樣以掃描方式按順序采樣所有輸入端的狀態(tài) 并存入輸入映象寄存器中 輸入寄存器被刷新 4 程序執(zhí)行PLC梯形圖程序掃描原則 先左后右 先上后下的步序 逐句掃描 并將結果存入相應的元件寄存器 5 輸出刷新 輸出狀態(tài)寄存器中的內容轉存到輸出鎖存器輸出 驅動外部負載 二 三菱PLC組成及工作原理 掃描周期 整個循環(huán)過程運行一次所需的時間 掃描周期與CPU時鐘頻率 指令類型 掃描速度 程序長短有關 掃描周期是PLC一個很重要的指標一般小型PLC的掃描周期為十幾毫秒到幾十毫秒 注 1 當PLC處于STOP狀態(tài)時 只完成內部處理和通信服務工作 當PLC處于RUN狀態(tài)時 應完成全部五個階段的工作 2 集中采樣 對輸入狀態(tài)的掃描只在輸入采樣階段進行 即在程序執(zhí)行階段或輸出階段 即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化 輸入映象寄存器的內容也不會改變 只有到下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入 響應滯后 3 集中輸出 在一個掃描周期內 只有在輸出處理階段才將元件映象寄存器中的狀態(tài)輸出 在其它階段 輸出值一直保存在元件映象寄存器中 二 三菱PLC組成及工作原理 梯形圖 時序圖 x000 Y000 1 Y002 Y000 Y000 2 abc 舉例說明PLC工作的過程 a 輸入采樣 b 程序執(zhí)行 C 輸出刷新 Y001 三 PLC基本概念 一 FX系列PLC命名 子系列名稱 ON OS 2C 2NC 1N 1S 輸入輸出點數(shù) 輸入輸出的合計點數(shù) 4 128點 單元類型 M 基本單元 E 輸入輸出混合擴展單元及擴展模塊 EX 輸入專用擴展模塊 EY 輸出專用擴展模塊 輸出形式 其中輸入專用無記號 R 繼電器輸出 T 晶體管輸出 S 晶閘管輸出 表示特殊品種的區(qū)別 D為DC 直流 電源 DC輸出 A1為AC 交流 電源 AC輸入 AC100V 120V 或AC輸出模塊 H為大電流輸出擴展模塊 1A 1點 V為立式端子排的擴展模塊 C為接插口的輸入輸出方式 F為輸入濾波時間常數(shù)為1ms的擴展模塊 L為TTL輸入擴展模塊 S為獨立端子 無公共端 擴展模塊 若沒有符號 則為AC電源 DC輸入 橫式端子排 標準輸出 繼電器輸出為2A 1點 晶體管輸出0 5 1點 晶閘管輸出0 3A 1點的標準輸出 三 PLC基本概念 一 按可應用規(guī)模及功能分類 分為 1 小型PLC I O點數(shù)小于256點 用戶存儲器容量在2K字以下 小型PLC在結構上一般是整體式的 主要用于中等以下容量的開關量控制 具有邏輯運算 定時 計數(shù) 順序控制 通信等功能 2 中型PLC I O點數(shù)在256 1024點之間 用戶存儲器容量在2K 8K字 中型PLC屬于摸塊式結構 除具有小型PLC的功能外 還增加了數(shù)據處理能力 適用于小規(guī)模的綜合控制系統(tǒng) 3 大型PLC I O點數(shù)在1024點以上 用戶存儲器容量達8K字以上 屬于模塊式結構 主要用于多級自動控制和大型分布式控制系統(tǒng) 二 按結構形式 分為 整體式 一般小型PLC采用 和模塊式 大中型及部分小型 疊裝式 三 按生產廠家分類 分為日本三菱 FX A Q系列等 德國西門子 SS系列 S7系列等 日本OMRON 美國GE AB公司等 PLC的分類 PLC的組成 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 擴展單元 擴展模塊及特殊功能模塊構成 1 基本單元 CPU 存儲器 輸入輸出及電源 是PLC的主要部分 2 擴展單元 用于增加可編程控制器I O點數(shù)的裝置 內部設有電源 3 擴展模塊 用于增加可編程控制器I O點數(shù)及改變可編程控制器I O點數(shù)比例 內部無電源 所用電源由基本單元或擴展單元供給 4 特殊功能模塊是一些專門用途的裝置擴展單元及擴展模塊無CPU 必須與基本單元一起使用 三 PLC基本概念 PLC的組成 三 PLC基本概念 PLC的編程元件 1 輸入繼電器X 與PLC的輸入端相連 是PLC解受外部開關的信號接口 只能由外部信號驅動 而不能在程序內部由指令驅動 其接點也不能直接輸出帶動負載 2 輸出繼電器Y 是向外部傳送信號的接口 外部信號無法直接驅動輸出繼電器 它只能在程序內部由指令驅動 3 輔助繼電器M 只能由程序驅動 作用相當于繼電器控制線路中的中間繼電器 但不能直接驅動負載 外部負載必須由輸出繼電器Y的輸出接點來驅動 包括M0 M499 通用繼電器 M500 M1023 斷電保持輔助繼電器 可更改參數(shù) M1024 M3071 斷電保持專用輔助繼電器 不可以改變參數(shù) M8000 M8255特殊輔助繼電器 4 狀態(tài)繼電器S S0 S9初始狀態(tài)繼電器 S10 S19回零狀態(tài)繼電器 S20 S499通用狀態(tài)繼電器 停電保持狀態(tài)繼電器S500 S899 報警用狀態(tài)繼電器S900 S999 不用步進梯形指令時 可以作為輔助繼電器使用5 定時器T 見后面 6 計數(shù)器C 見后面 高速計數(shù)器 見編程手冊 7 數(shù)據寄存器D 16位 最高位為符號位 也可以用兩個數(shù)據寄存器組成32位8 變址寄存器V Z9 指針P I P0 P62 P64 P127 P63為結束跳轉時使用10 K 十進制 H 十六進制 三 PLC基本概念 PLC的編程語言 1 IEC中的PLC編程語言標準有5種 順序功能圖 梯形圖 指令語句表 結構文本 功能塊圖編程語言 順序功能圖編程語言 提供了一種組織程序的圖形方法 在順序功能圖中可以用別的語言嵌套編程 梯形圖編程語言是繼電器電路簡化符號后演變過來的 左邊的母線相當于電源的相線 右邊的母線假想為電源地線 如下圖梯形圖設計規(guī)則 1 水平不垂直 2 線圈右邊無接點 3 多上串左 4 雙線圈不可用 指令語句表編程語言是一種與計算機匯編語言類似的助記符編程方式 由一系列操作指令組成的語句將控制流程描述出來 也由操作碼和操作數(shù)組成 功能塊圖編程語言 是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的編程語言 結構文本編程語言 左母線相當相線 右母線相當?shù)鼐€ 四 PLC基本指令介紹 27條 一 邏輯取及線圈驅動指令LD LDI OUT說明 LD取指令 表示一個與輸入母線相連接的常開觸點指令 LDI取反指令 表示一個與輸入母線相連接的常閉觸點指令 PLC基本指令介紹 27條 LDP LDF 取脈沖上升沿 下降沿 指在輸入信號的上升沿 下降沿目標元件接通一個掃描周期 OUT線圈驅動指令 也稱輸出指令 操作目標元件不可以是輸入繼電器X OUT指令的操作元件是定時器T和計數(shù)器C時 必須設置常數(shù)K 見下表 PLC基本指令介紹 27條 注 C235 C255高速計數(shù)器 請查閱相關資料 5 二 觸點串聯(lián)指令AND ANI說明 AND 與指令 用于常開觸點的串聯(lián) ANI 與非指令 用于常閉觸點的串聯(lián) 可以多次重復使用 PLC基本指令介紹 27條 ANDP ANDF 與脈沖上升沿 下降沿 僅在輸入信號的上升沿 下降沿目標元件接通一個掃描周期 PLC基本指令介紹 27條 三 觸點并聯(lián)指令OR ORI說明 OR 或 用于常開觸點的并聯(lián) ORI 或非 用于常閉觸點的并聯(lián) ORP ORF 或脈沖上升沿 下降沿 僅在輸入信號的上升沿 下降沿目標元件接通一個掃描周期 四 并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接指令ANB說明 2個以上觸點并聯(lián)連接的電路稱為并聯(lián)電路塊 并聯(lián)電路塊串聯(lián)連接時 分支的開始用LD LDI指令 后面集中使用ANB指令時 電路塊并聯(lián)數(shù)小于8 PLC基本指令介紹 27條 五 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令ORB說明 2個以上串聯(lián)觸點連接的電路稱為串聯(lián)電路塊 串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時 分支的開始用LD LDI指令 后面集中使用ORB指令時 電路塊并聯(lián)數(shù)小于8 PLC基本指令介紹 27條 PLC基本指令介紹 27條 六 SET置位指令 RST復位指令 說明 在下述程序示例中 X000一旦接通后 即使它再次成為OFF Y000依然保持輸出 X001一旦接通后 即使它再次成為OFF Y000仍然是保持斷開 說明 使用PLF指令時 僅在驅動輸入OFF后1個掃描周期內 軟元件Y M動作 使用PLS指令時 僅在驅動輸入ON后1個掃描周期內 軟元件Y M動作 七 PLS PLF上 下脈沖輸出指令 PLC基本指令介紹 27條 八 MC MCR主控及主控復位指令 PLC基本指令介紹 27條 說明 主控 MC 指令后 母線 LD LDI點 移動主控觸點后 MCR為將其返回原母線的指令 通過更改軟元件地址號Y M 可多次使用主控指令 嵌套級最多可以編寫8級 N7 九 MPS MRD MPP多重輸出指令 PLC基本指令介紹 27條 說明 在FX系列的PLC中有11個存儲器 用來存儲運算的中間結果 被稱為棧存儲器 PLC基本指令介紹 27條 十 MPS MRD MPP多重輸出指令 說明INV指令不能直接與母線連接 也不能像OR ORI等指令那樣單獨使用 五 PLC程序設計方法 重點 1 經驗設計法 試湊法 需要了解大量的典型控制電路 需要把實際控制問題分解成典型的控制電路 然后用典型電路或修改的典型電路拼湊梯形圖 只適合一些簡單的 或者某些類似的典型的控制系統(tǒng)設計 典型電路舉例 可以自主編寫更好的 五 PLC程序設計方法 重點 典型電路舉例 五 PLC程序設計方法 重點 典型電路舉例 五 PLC程序設計方法 重點 2 順序控制設計法 就是按照生產工藝預先規(guī)定的順序 在各個輸入信號的作用下 根據內部狀態(tài)和時間的順序 使生產過程中各個執(zhí)行機構自動而有序地進行 思路 系統(tǒng)要求 畫出順序功能圖 畫出梯形圖 設計基本步驟 1 步的劃分 根據PLC輸出量的狀態(tài)劃分 2 轉換條件 使系統(tǒng)從當前步進入下一步的條件 的確定 常見的轉換條件有按鈕 行程開關 定時器和計數(shù)器的觸點動作等3 順序功能圖的繪制4 梯形圖的繪制 順序功能圖的組成要素 步 有向連線 轉換 轉換條件和動作 或命令 等1 步 就是工作過程中的某一不變的狀態(tài) 用編程元件 M S 來代表 活動步 初始步的概念 SFC至少應有一個初始步 用雙線框表示 其它步用矩形框表示 2 動作 是指某步活動時 PLC向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令 或被控系統(tǒng)應執(zhí)行的動作 3 有向連線 步與步之間的連線 活動狀態(tài)的進展無箭頭時 表示從左到右 從上到下 轉換 與有向連線垂直的短劃線 轉換條件 實現(xiàn)轉換的條件及原則 轉換的條件 1 前級步必須是活動步 2 對應的轉換條件成立 原則 后續(xù)步變成活動步時 前級步變成不活動步 五 PLC程序設計方法 重點 順序功能圖的基本結構 1 單序列結構 每一步的后面只有一個轉換 每一個轉換后面只有一步 2 選擇序列結構 選擇序列的分支是指一個前級步后面緊接著若干個后續(xù)步可供選擇 各分支都有各自的轉換條件 分支中表示轉換的短劃線只能標在水平線之下 選擇序列的合并時指將幾個選擇分支合并到一個公共序列上 各個分支也都有各自的轉換條件 轉換條件只能標在水平線上 3 并行序列結構 水平連線用雙線表示 轉換的短劃線畫法與分支序列結構相反 順序控制梯形圖的編程方法 1 使用起 保 停電路的編程方法 2 以轉換為中心的編程方法 3 使用STL指令的編程方法 五 PLC程序設計方法 重點 順序控制梯形圖的編程方法 1 使用起 保 停電路的編程方法 單序列 五 PLC程序設計方法 重點 順序控制梯形圖的編程方法 1 使用起 保 停電路的編程方法 選擇序列 五 PLC程序設計方法 重點 順序控制梯形圖的編程方法 1 使用起 保 停電路的編程方法 并行系列 五 PLC程序設計方法 重點 順序控制梯形圖的編程方法 2 以轉換為中心的編程方法 編程復雜的順序功能圖的梯形圖更具有優(yōu)越性 注 不能將輸出繼電器的線圈與SET和RST指令并聯(lián) 單系列 五 PLC程序設計方法 重點 順序控制梯形圖的編程方法 2 以轉換為中心的編程方法 編程復雜的順序功能圖的梯形圖更具有優(yōu)越性 注 不能將輸出繼電器的線圈與SET和RST指令并聯(lián) 選擇系列 五 PLC程序設計方法 重點 順序控制梯形圖的編程方法 2 以轉換為中心的編程方法 編程復雜的順序功能圖的梯形圖更具有優(yōu)越性 注 不能將輸出繼電器的線圈與SET和RST指令并聯(lián) 并行系列 五 PLC程序設計方法 重點 順序控制梯形圖的編程方法 3