《机电控制技术》教学参考讲稿教案-第7章.doc

第7章 可编程控制器及其应用
教学要求
了解PLC的产生、PLC硬件组成及特点、PLC的工作原理及分类和PLC的技术指标及应用领域。掌握三菱FX2N系列PLC内部资源、基本指令和应用软件。
教学重点
三菱FX2N系列PLC内部资源、基本指令和应用软件。
教学难点
三菱FX2N系列PLC控制系统的设计方法。
课时安排
本章安排6课时。
教学内容
7.1 可编程控制器概述
7.1.1可编程控制器的产生
为了实现用这种新型控制装置取代传统的继电器-接触器控制装置，美国通用汽车公司在公开招标中提出了该新型控制装置应具备的10项基本性能指标，被称为“GM10条”即：
（1）程序编写要方便，可以现场修改程序。
（2）故障维修要方便，最好采用模块结构。
（3）电路可靠性要高于继电器-接触器控制装置。
（4）控制面板体积要小于继电器-接触器控制面板。
（5）数据可直接与管理计算机互相传送。
（6）成本可与继电器-接触器控制装置竞争。
（7）可直接用115 V交流输入。
（8）通用性强，能应用于柔性制造系统。
（9）输出为交流115 V，2 A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等。
（10）用户程序存储器容量可扩展到4 KB。
基于这个指标，美国数字设备公司DEC在1969年研制出了第一台可编程控制器并应用于美国通用汽车公司的生产线中，取得了极大的成功。
7.1.2 PLC组成及特点
PLC的硬件组成与计算机硬件相似，主要是由中央处理器CPU、存储器、输入/输出接口电路、通信接口、扩展接口、智能接口模块、编程装置和电源等部分组成的。其中，CPU是PLC的核心，输入/输出接口电路主要用于现场输入/输出设备与CPU的连接，通信接口用于与编程器、上位计算机等外部设备连接。
PLC的特点
1）高可靠性。
2）编程简单。
3）通用性强。
4）体积小、结构紧凑，安装、维修方便。
5）减少了控制系统的设计及施工的工作量。
7.2. PLC的工作原理及分类
7.2.1 PLC的工作原理
PLC采用程序循环扫描的工作方式，首先，用手持编程器或计算机把用户程序送入PLC中，其程序在PLC存储器中按一定的顺序存放，执行程序时，由CPU从第一条指令开始执行，结束后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环。
7.2.2 PLC的分类
PLC按硬件结构分可分为整体式、模块式和叠装式。
7.3 PLC的技术指标及应用领域
7.3.1 PLC的技术指标
PLC的技术指标很多，主要有五个基本技术指标：CPU类型、存储器的容量、编程语言、扫描速度和I/O点数。
7.3.2 PLC的应用领域
PLC具体控制有以下几个方面的应用：
（1）开关量逻辑控制。
（2）PID控制。
（3）位置控制。
（4）定时控制。
（5）计数控制。
（6）监控系统。
（7）步进控制。
（8）数据处理。
（7）分布控制系统。
7.4 三菱FX2N系列PLC
7.4.1 三菱FX2N系列PLC的内部资源
三菱FX2N系列PLC由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成。
7.4.2 三菱FX2N系列PLC的基本指令
梯形图最左边是起始母线（左母线），每一个逻辑行必须从左母线开始。梯形图最右边是结束母线（右母线），这条母线也可以省去不画。梯形图是按照从左至右、从上至下的顺序书写，PLC的CPU也是按此顺序执行程序。梯形图中的触头可以串联或并联，输出线圈可以并联但不能串联。程序结束时应有结束符。
7.4.3 三菱FX2N系列PLC的应用软件
SWOPC-FXGP/WIN-C是三菱公司开发的用于PLC的编程软件，可在Windows XP下运行，该程序可在串行系统中与PLC进行通信、文件传送、操作监控以及进行各种测试功能。在该软件中，可通过线路符号、助记符来创建程序，建立注释数据及设置寄存器数据，并可将其存储为文件，用打印机打印。
7.5 PLC控制系统的设计及应用实例
7.5.1 PLC控制系统设计
用PLC实现对生产过程的控制，通常采用的设计流程图，如图所示。从设计流程图中可以看出PLC的控制系统设计任务一般分为硬件设计和软件设计。
硬件设计的主要内容包括：
（1）确定安排PLC的输入、输出点。
（2）设计外围电路，包括主电路。
（3）选择PLC并进行现场安装接线等内容。
软件设计的主要内容包括：
（1）设计控制流程，根据工艺要求先画出工作循环图，如有必要再画详细的工艺流程图。
（2）根据工作循环图，画出接线图和梯形图。
（3）按梯形图编写语句表。
（4）根据设计要求，对程序进行调试和修改，必要时对硬件电路进行修改，直到符合要求为止。
7.5.2 三菱FX2N系列PLC的应用实例
通过工业机械手运动轨迹控制系统的设计，详细介绍三菱FX2N系列PLC控制系统的设计方法。

主要概念
可编程控制器