日本东芝PLC使用规范-第一讲.ppt

教学内容1、PLC原理及应用范围2、CXP编程软件的使用3、梯形图程序设计4、变频器原理及应用5、用PLC、变频器做课题成绩考核1、平时学习表现、编程能力（30）2、实习报告（每次课的内容及收获，10）3、考试（抽题，动手操作，无笔试，60）1要求1、按时到实验室上课（迟到、按时到实验室上课（迟到2、旷课、旷课5）2、爱护设备，不要丢失导线（整理后放回），、爱护设备，不要丢失导线（整理后放回），课后正常关机，关实验台电源课后正常关机，关实验台电源3、保持实验室卫生，下午课后打扫卫生（、保持实验室卫生，下午课后打扫卫生（2）4、建议保留自己的程序（拷贝到优盘中）、建议保留自己的程序（拷贝到优盘中）5、禁止玩游戏！（、禁止玩游戏！（5）2特别提醒注意用电安全！3第一讲 概述与基础概述1、PLC简介2、熟悉设备3、CXP软件使用CPM1A4、继电器顺序控制系统、继电器顺序控制系统NCNO励磁励磁弹簧弹簧主触点主触点继电器原理图继电器原理图基础5NCNO励磁励磁弹弹簧簧主触点主触点、继电器顺序控制系统、继电器顺序控制系统v常开触点：常用符号v常闭触点：常用符号v线圈：常用符号NONC（PLC中也称逻辑线圈）基础6例：交流电机单向运转的启停控制。例：交流电机单向运转的启停控制。CQACABCCD利用继电器控制的线路图如图所示。基础7例：交流电机单向运转的启停控制。例：交流电机单向运转的启停控制。CQATACABCCD利用继电器控制的线路图如图所示。基础8控制逻辑用电原理图表示：控制逻辑用电原理图表示：QACTAC基础9电原理图根据实际情况可能非常复杂！电原理图根据实际情况可能非常复杂！基础10简单的就是所谓的梯形图简单的就是所谓的梯形图QAC1TAC1一个梯级一个梯级一个支路一个支路C1C2C3基础11简单的就是所谓的梯形图简单的就是所谓的梯形图QAC1TAC1输入元件输入元件输出元件输出元件C1C2C3基础12用用PLC控制替代继电器控制控制替代继电器控制 A B CCDCQATA00001 0100000002COM COM基础接触器的常开接点被接触器的常开接点被PLC的输出接点替代的输出接点替代13PLCPLC控制所用梯形图控制所用梯形图00001010000000201000END一个梯级一个梯级一个支路一个支路输入元件输入元件输出元件输出元件基础接触器的常开接点被接触器的常开接点被PLC的输出接点替代的输出接点替代14一、一、PLCPLC的定义的定义 PLCPLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的通用是一种专门为在工业环境下应用而设计的通用单片机系统。它能通过数字式或模拟式的输入和输出，单片机系统。它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。控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器，又称可编程控制器，俗称可编程逻辑控制器，又称可编程控制器，俗称PLCPLC。PLC PLC 是英文是英文Programmable Logic ControllerProgrammable Logic Controller的缩写。的缩写。概述15二、二、PLCPLC的特点的特点概述1.1.可靠性高可靠性高 它不需要大量的活动部件和电子元件，因此它的它不需要大量的活动部件和电子元件，因此它的接线也大大减少，使系统结构简单，可靠性得到接线也大大减少，使系统结构简单，可靠性得到提高。提高。它采用了一系列提高可靠性的设计方法，例如，它采用了一系列提高可靠性的设计方法，例如，冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复、干扰的屏蔽隔离和滤波等，提高了工作寿命，复、干扰的屏蔽隔离和滤波等，提高了工作寿命，降低了故障率。降低了故障率。PLC有较强的易操作性，不容易发生操作的失误有较强的易操作性，不容易发生操作的失误。16概述2.2.易操作易操作操作简单：可使用微机方便的输入、修改操作简单：可使用微机方便的输入、修改PLC程序程序编编程程方方便便：梯梯形形图图与与电电气气原原理理较较为为接接近近，容容易易掌掌握握和理解，故有利于程序的编写和学习。和理解，故有利于程序的编写和学习。维维修修方方便便：PLC具具有有自自诊诊断断功功能能，为为迅迅速速排排除除故故障障和和修修复复节节省省了了时时间间；厂厂商商提提供供了了维维修修用用的的专专用用仪仪表表或或设设备备、故故障障维维修修资资料料使使维维修修工工作作变变得得十十分分方方便便；PLC的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性。的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性。二、二、PLCPLC的特点的特点173.3.灵活性好灵活性好概述编编程程：采采用用软软连连接接方方法法，通通过过程程序序的的编编制制与与更更改改就就能能适适应应生生产产的的需需要要，而而不不必必改改变变PLCPLC的的硬硬设设备备。这这是是继继电电器器顺顺序序控控制制系系统统所所不不能能比比拟拟的的，因因此此PLC大大量量地地替替代代继继电电器器顺顺序序控控制制系系统统，成成为为当当今今工工业业控控制制领领域的重要控制设备。域的重要控制设备。二、二、PLCPLC的特点的特点扩扩展展：PLC可可以以方方便便的的扩扩展展其其容容量量（增增加加卡卡件件）、功功能能（增增加加单单元元）、应应用用和和控控制制范范围围（与与多多台台PLC、与与DCS或其他上位机通信或其他上位机通信）。）。操操作作：设设计计、编编程程、安安装装施施工工的的工工作作量量大大大大减减少少，操操作作十十分分灵灵活活方方便便，监监视视和和控控制制变变得得容容易易，不不同同的的生产过程可采用相同的控制台或控制屏。生产过程可采用相同的控制台或控制屏。18三、三、PLCPLC的主要功能和应用的主要功能和应用 概述1.1.PLCPLC的主要功能的主要功能目前生产的PLC概括起来主要具备以下几项功能:（1）步进顺序控制；（2）限时控制 （3）条件控制；（4）计数控制 （5）模拟量运算；（6）数据处理 （7）通讯和联网；（8）冗余控制 （9）监控功能；（10）其它功能2.2.PLCPLC的应用范围的应用范围（1）顺序控制系统（电梯）（2）过程控制系统（供水）（3）远程控制系统（联网）19概述四、四、PLCPLC的发展趋势的发展趋势目前可编程控制器主要朝两个方向发展:1.1.小型化方向发展小型化方向发展 既要简单经济，又要不断增强功能和使用的方便性是小型PLC的发展方向。2.2.大型化方向发展大型化方向发展主要有以下几个方面：（1）功能不断加强；（2）应用范围不断扩大；（3）性能不断提高；（4）编程软件的多样化和高级化；（5）形式的分散化和集散化。20五、五、PLC的组成的组成 基础1.1.PLC的硬件组成的硬件组成中央处理器中央处理器存储器存储器电电 源源输入接口输入接口输出接口输出接口编程口编程口内部系统总线内部系统总线 PLC的的硬硬件件系系统统主主要要由由中中央央处处理理器器、存存储储器器、输输入入输输出出接接口口、电电源源等等组组成成。各各部部分分之之间间通通过过内内部系统总线进行连接。如下图所示：部系统总线进行连接。如下图所示：21（1 1）中央处理器（）中央处理器（CPU）基础CPU是整个PLC的核心，它按照PLC中系統程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。主要任务：控制用户程序和数据的接收与存储；控制用户程序和数据的接收与存储；用用扫扫描描的的方方式式通通过过I/O部部件件接接收收现现场场的的状状态态或或数数据据，并存入输入状态表或数据存储器中；并存入输入状态表或数据存储器中；诊诊断断电电源源、PLC内内部部电电路路的的工工作作故故障障和和编编程程中中的的语语法法错误等；错误等；PLC进进入入运运行行状状态态后后，从从存存储储器器逐逐条条读读取取用用户户指指令令，经经过过命命令令解解释释后后按按指指令令规规定定的的任任务务进进行行数数据据传传送送、逻逻辑或算术运算等；辑或算术运算等；根根据据运运算算结结果果，更更新新有有关关标标志志位位的的状状态态和和输输出出寄寄存存器器表的内容，再经由输出部件实现输出控制。表的内容，再经由输出部件实现输出控制。CPU通通常常使使用用通通用用的的微微处处理理器器，最最常常用用的的为为8位位和和16位位的的微微处处理理器器，如如Z80、MCS-51、8085、8086、M6800等。等。22（2 2）输入部件）输入部件 基础功能主要有功能主要有接收指令信号（如开机、关机等）接收指令信号（如开机、关机等）来来自自检检测测元元件件，检检测测被被控控设设备备的的一一些些物物理理量量（如如行行程程距距离离、速速度度、位位置置、压压力力、流流量量、液液位位、温温度度、电电压压、电电流等）流等）输入方式输入方式数字量输入（也称为开关量或接点输入）数字量输入（也称为开关量或接点输入）模拟量输入（也称为电平输入）模拟量输入（也称为电平输入）23数字量输入数字量输入 内内部部电电路路电电 源源现场开关现场开关R1R2CLED光电耦合光电耦合v其其作作用用是是把把现现场场的的各各种种状状态态信信号号变变成成PLC内内部部处处理的标准信号理的标准信号。v 开关量输入接口示意图如下所示：开关量输入接口示意图如下所示：基础24模拟量输入模拟量输入 A/D光光电电耦耦合合内内部部电电路路输入电压（输入电压（+）输入电流（输入电流（+）输入（）输入（）+v其其作作用用是是把把现现场场连连续续变变化化的的模模拟拟量量信信号号转转变变成成PLC内部能接受的由若干位表示的数字信号。内部能接受的由若干位表示的数字信号。基础v 模拟量输入接口示意图如下所示：模拟量输入接口示意图如下所示：25（3 3）输出部件）输出部件 基础功功能能：控控制制现现场场设设备备进进行行工工作作（如如电电动动机机的的启启、停停、正正转转、反反转转，阀阀门门的的开开、关关，设设备备的的转转动动、移移动动、升降等）。升降等）。输出方式输出方式数字量输出（也称为开关量或接点输出）数字量输出（也称为开关量或接点输出）模拟量输出（也称为模拟量输出（也称为信号输出信号输出）26电路电路1 1：继电器形式输出示意图：继电器形式输出示意图 内内部部电电路路LRLED继电器继电器交流电源交流电源直流电源直流电源负载负载基础开关量输出开关量输出 v其其作作用用是是把把PLC的的内内部部信信号号转转换换成成驱驱动动现现场场执执行行机构的各种开关信号机构的各种开关信号。27电路电路2 2：晶体管形式输出示意图：晶体管形式输出示意图内内部部电电路路R1LED光电耦合光电耦合直流电源直流电源负载负载LGD1D2R2保险丝保险丝基础开关量输出开关量输出 28电路电路3 3：可控硅形式输出示意图：可控硅形式输出示意图 内内部部电电路路R1LED固态继电器固态继电器（AC SSR）交流电源交流电源负载负载LCR2保险丝保险丝压敏电阻压敏电阻基础开关量输出开关量输出 29模拟量输出模拟量输出 v其其作作用用是是把把PLC运运算算处处理理后后的的数数字字量量信信号号转转换换成成相相应应的的模模拟拟量量信信号号输输出出，以以滿滿足足生生产产现现场场对对连连续续信号的控制要求。信号的控制要求。内内部部电电路路光光电电耦耦合合D/AVVVI+-电压电压输出输出电流电流输出输出v 其原理图如下所示其原理图如下所示:基础30（4 4）存储器）存储器 基础功能：用来存贮系统程序、用户的程序和运行数据。功能：用来存贮系统程序、用户的程序和运行数据。系统程序存贮器系统程序存贮器用用来来存存放放系系统统管管理理、用用户户指指令令解解释释及及标标准准程程序序模模块块、系系统统调调用用等等程程序序，常常用用EPROM（或或称称重重写写只只读读存存贮贮器）构成。器）构成。用户存贮器用户存贮器用来存贮用户编制的梯形图程序或用户数据。用来存贮用户编制的梯形图程序或用户数据。它包括：它包括：用户程序存贮器用户程序存贮器用来存贮用户程序，用来存贮用户程序，常用常用EEPROM构成；构成；用户数据存贮器用户数据存贮器用来存贮用户数据，用来存贮用户数据，常用常用RAM构成，为防止掉电时信号的丢构成，为防止掉电时信号的丢 失，有后备电池作保护。失，有后备电池作保护。31（5 5）通讯接口）通讯接口 基础 通通讯讯接接口口一一般般采采用用RS-232C或或RS-422A（或或RS-485）串串行行通通信信接接口口。该该接接口口的的功功能能包包括括：串串行行/并并行行数数据据的的转转换换、通通信信格格式式的的识识别别、数数据据传传输输的的出出错错检检验验、信信号号电电平平的的转转换换等等。对对于于一一些些小小型型PLC，通通讯接口还包括专用于编程器连接的并行数据接口。讯接口还包括专用于编程器连接的并行数据接口。（6 6）输入输出）输入输出I/OI/O扩展扩展 扩扩展展接接口口就就是是用用于于连连接接基基本本单单元元与与扩扩展展单单元元的的。当当用用户户所所需需的的输输入入输输出出点点数数或或类类型型超超出出主主机机上上输输入入输输出出单单元元所所允允许许的的点点数数或或类类型型时时，可可以以通通过过加加接接输输入输出扩展机来解决。入输出扩展机来解决。输输入入输输出出扩扩展展机机与与主主机机的的输输入入输输出出扩扩展展接接口口相相连，有两种类型：连，有两种类型：简单型简单型和和智能型智能型。32（7 7）电源）电源基础其作用：是把外部供应的电源变换成其作用：是把外部供应的电源变换成PLC系统内系统内部各单元所需要的电源部各单元所需要的电源。电源单元还包括：电源单元还包括：v掉电保护电路掉电保护电路v后备电池电源后备电池电源保持保持RAM在外部电源断电后存储的内容不丢失。在外部电源断电后存储的内容不丢失。PLC的电源一般采用开关电源，的电源一般采用开关电源，其特点其特点是输入电是输入电压范围宽，体积小，重量轻，效率高，抗干扰性压范围宽，体积小，重量轻，效率高，抗干扰性能好。能好。33（8 8）编程器）编程器基础其作用：是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视，是人机交互的窗口。类型：v 简易型v 智能型（又称图形编程器）近年来，一般采用微机加上相应的应用软件构成编程工具。它既可用于编制调试用户程序，又可完成彩色图形显示、通信联网、打印输出、事务管理等多项功能。342.2.PLC的软件系统的软件系统 基础PLC的软件系统组成的软件系统组成系统程序（又称系统软件）系统程序（又称系统软件）用户程序（又称应用软件）用户程序（又称应用软件）系统程序系统程序 系统管理程序系统管理程序时间分配的运行管理时间分配的运行管理 存储空间的分配管理存储空间的分配管理 系统的自检程序系统的自检程序 供系统调用的标准程序模块供系统调用的标准程序模块用户指令解释程序用户指令解释程序用户程序用户程序开关量逻辑控制程序开关量逻辑控制程序模拟量运算程序模拟量运算程序闭环控制程序闭环控制程序操作站系统应用程序操作站系统应用程序35硬件、用户程序内存的检查硬件、用户程序内存的检查检查结果检查结果复位扫描周期监视定时器复位扫描周期监视定时器执行用户程序执行用户程序计算扫描周期计算扫描周期与外设端口交换信息与外设端口交换信息外部设备外部设备输出继电器输出继电器输出接点输出接点输入接点输入接点输入继电器输入继电器异常异常/报警报警设报警信号设报警信号设异常信号设异常信号NY异常异常异常异常正常正常报警报警上上 电电初始化初始化小小型型PLC的的工工作作流流程程基础六六、PLC的的工工作作流流程程36七、七、PLC的结构形式的结构形式 主要分为两大类：主要分为两大类：1.1.单元式结构单元式结构为为了了使使用用灵灵活活、方方便便，在在基基本本单单元元上上一一般般都都配有扩展接口接扩展单元。配有扩展接口接扩展单元。它它的的结结构构形形式式是是一一个个箱箱体体，将将所所有有的的电电路路、接接口都装入一个箱体内，构成一个整体。口都装入一个箱体内，构成一个整体。特特点点：结结构构紧紧凑凑，体体积积小小、成成本本低低，安安装装方方便。便。基础CPM1A37它采用搭积木的方式组成系统。它采用搭积木的方式组成系统。2.2.模块式结构模块式结构特点：特点：CPU、输入、输出、电源等都是输入、输出、电源等都是一个个独立的模块。一个个独立的模块。CQM1H基础38八、八、PLC的分类的分类 PLC的的分分类类一一般般依依据据输输入入输输出出点点数数和和程程序序的的存存储储容量分为三类容量分为三类:1.1.小型小型 输输入入输输出出点点数数在在256点点以以下下。适适用用于于开开发发单单机机自动化和机电一体化产品。自动化和机电一体化产品。2.2.中型中型 输输入入输输出出点点数数在在2561024点点之之间间。适适用用于于动动作作要要求求复复杂杂的的控控制制和和具具有有过过程程参参数数检检测测与与调调节节的的控控制制场合。场合。3.3.大型大型 输输入入输输出出点点数数在在1024点点以以上上。适适用用于于复复杂杂的的生生产过程控制和较大规模的生产自动化控制场合。产过程控制和较大规模的生产自动化控制场合。基础39九、九、PLC应用系统开发过程的一般步骤应用系统开发过程的一般步骤 1.1.应用系统的整体设计应用系统的整体设计 2.2.I/OI/O分配分配 3.3.画梯形图画梯形图 4.4.编辑程序编辑程序 5.5.调试程序调试程序 6.6.保存程序保存程序 基础40十、十、CXP软件的使用软件的使用 基础CXP软件界面414243打开软件的步骤打开软件的步骤44新建梯形图新建梯形图454647需要设定型号需要设定型号484950000010000201000用以下程序练习用以下程序练习CXP软件的使用。软件的使用。基础注意快捷键的使用！如注意快捷键的使用！如C：添加常开节点：添加常开节点/：添加常闭节点：添加常闭节点O：添：添加新线圈加新线圈I：添加新指令添加新指令 01000END在本软件中在本软件中不用输入不用输入51