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初级PLC初级培训教材Omron第一章 电气系统及PLC简介一、设备电气系统结构简介 设备电气系统一般由以下几局部组成 执行机构电源输入元件控制中心1、 执行机构：执行工作命令陶瓷行业中常见的执行机构有：电动机普通、带刹车、带离合、电磁阀控制油路或气路的通闭完成机械动作、伺服马达控制调节油路、气路的开度大小等。2、 输入元件：从外部取入信息陶瓷行业中常见的输入元件有：各类主令电器开头、按扭、行程开关位置、近接开关反映铁件运动位置、光电开关运动物体的位置、编码器反映物体运动距离、热电偶温度、粉位感应器粉料位置等。控制中心：记忆程序或信息、执行逻辑运算及判断 常见控制中心部件有各类PLC、继电器、接触器、热继电器、等。电源向输入元件、控制中心提供控制电源；向执行机构提供电气动力。二、简单的单台电动机电气系统例：一台星角启动的鼠笼式电动机的电气系统1、一次线路图 2、二次线路图A B C T Q JC1 R R JC1 SJ JC1 JCJ JCJ JCJ SJ JCY JCJ A JCY3、 上图看出，二次回路图中为实现延时控制，要使用一个时间继电器，而在陶瓷行业中，星角启动控制可说是一种非常简单的例子，假设在陶瓷生产设备上全部采用继电器类来实现生产过程的自动控制，要使用许多的继电器、时间继电器等其它一些电气产品，而该类产品占空间大，且运行不是十分可靠。三、PLC简介1、 可编程序控制器早期的PLC只能做些开关量的逻辑控制，因而叫PLC，但近年来，PLC采用微处理器作为中央处理单元，不仅有逻辑控制功能，还有算术运算、模拟量处理甚至通信联网功能，正确应称为PC，但为了与个人计算机有所区别，仍称其为PLC。2、 PLC的特点1、灵活、通用控制功能改变，只要改变软件及少量的线路即可实现。2、可靠性高、抗干扰能力强 硬件方面：采用微电子技术开关动作由无触点的半导体电路及大规模集成电路完成，CPU与输入输出之间，采用光电隔离措施，隔离了它们之间电的联系。 软件方面：有自身的监控程序，对强干扰信号、欠电压等外界环境定期检查，有故障时，存现状态到存储器，并对其封闭以保护信息；监视定时器WTD，检查程序循环状态，超出循环时间时报警；对程序进行校验，程序有错误进输出报警信息并停止执行。3、使用简单采用自然语言梯形图语言编程方式，编程容易，更改方便。输入输出接口可以与各种开关、传感器、继电器、接触器、电磁阀连接，接线简单。4、功能强、体积小纵向PLC不仅可能完成各种条件控制，还能完成模/数、数/模转换并进行数字运算，可以完成对模拟量的控制；横向可以控制一台至几台设备，还可实现远距离控制；重量轻，体积小，便于安装。3、 PLC控制思路以前面的星角起动二次回路为例 。按控制等效电路可分为三个局部：输入局部、输出局部及控制局部。1、输入局部：接收由各种主令电器发出的操作指令及由各种反映设备状态信息的输入元件传来的各种状态信息。PLC的一个输入点单独对应一个内部继电器，当输入点与输入用的公用脚COM接通时，该输入继电器得电。2、输出局部：根据控制程序的执行结果直接驱动相应负载。在PLC内部设有输出继电器可能是继电器形式，也可能是晶体管形式，每个继电器对应一个硬触点，当程序执行结果让输出继电器线圈通电时，该输出继电器的输出触点闭合，实现外部负载的控制运行。3、控制局部：是由用户自行编制的控制程序。它存放在PLC的用户程序存储器中，系统运行时，PLC依次读取用户程序存储器中的程序内容，并对它们进行解释并执行，执行结果送输出端子，以使相应的外部负载得到控制。PLC的用户程序采用梯形图的编程方式，它由继电器控制电路演变而来，所不同的是，它内部的继电器并非实际的继电器，而是“软继电器，由软继电器组成的控制线路并不是真正意义上的物理连接，而只是逻辑关系上的连接软接线。它的内部继电器线圈用 表示，常开点用 来表示，常闭点用 来表示。从PLC内部可区分为六个局部即：输入、输出、存储器、CPU、电源及操作显示局部。详见P814页 输入局部：负责采集外部指令及设备状态，以使CPU作出判断。见P11页图1.6及1.7。 注：以上输入输出局部CPM1A产品均可扩展，最大可扩展到40点输入输出。 存储器：存储用户程序及信息。 CPU：执行各种逻辑及运算程序。 电源：向输入输出及CPU提供电源。操作显示：向存储器输入用户程序或更改用户程序，显示程序运行状态。从外型看见P31页图2.1，CPM1A主机与多数PLC主机一样，有电源端子交流供电型还设有供外部输入设备用的效劳电源、功能接地端子抗干扰、防电击，务必接地、保护接地端子防触电、输入输出端子及其LED当对应的输入或输出端子ON时，相应的输入输出LED灯亮，但当CPU异常、I/O总线发生异常时所有输入LED灭；当内存异常及系统异常FALS发生时，所有输入LED保持发生异常时的状态，即使输入状态发生变化，输入的LED状态也不改变、PLC状态显示LEDPOWER电源、RUN 运行 监视/编程 停止、ERROR/ALARM亮故障/闪警告、COMM外设通讯亮、模拟设定电位器及扩展连接器。4、 PLC工作原理 见P15页PLC的循环扫描工作过程示意图PLC上电 初始化初始化 检查I/O单元连接、继电器区清0 定时器预置、识别扩展单元硬件及用户程序内存检查 异常 检查结果 1 公共处理设置异常继电器 正常异常 灯亮 扫描周期监视时间预置警告 灯闪 执行用户程序 2执行程序异常或警告 到结束指令吗？ NO YES 扫描周期固定值检查已设置固定值? N 3扫描周期计算处理 Y 可由用户双月通过DM6619Y设定，执行 等待至设定的扫描周期 到此时，需等待时间到方向下执行；一般扫描 周期为不定，由监控计算算出扫描周期 输入扫描 输入继电器 4I/O刷新 输出继电器执行外设端口效劳 5外设端口效劳完成通信处理第二章 CPM1A的性能规格和区域分配一、 CPM1A的性能规格控制方式存储程序方式输入输出控制方式循环扫描方式和即时刷新方式并用编程语言梯形图方式指令长度1步/1指令、15步/1指令指令种类根本指令14种应用指令79种 139条处理速度根本指令(LD)0应用指令程序容量2048字最大I/O点数10点、20点、30点、40点输入继电器0000000915输出继电器0100001915内部辅助继电器512点：2000023115(200CH231CH)特殊辅助继电器384点：2320025515232CH255CH暂存继电器TR8点：TR08保持继电器HR320点：HR00001915HR00HR19CH辅助记忆继电器AR256点：AR00001515AR0015CH链接继电器LR256点：LR00001515LR0015CH定时器/计数器TIM/CNT128点：TIM/CNT000127100 m型：TIM000127号数与10 m型共用10 m型高速定时器：TIM000127减法计数器、可逆计数器数据存储器DM可读/写1002字DM00000999、10221023故障履历存入区22字DM10001021只读456字DM61446599PC系统设定区56字DM66006655输入中断2点10点4点20点及以上型间隔定时中断1点0.5319968 m、单触发模式或定时中断模式停电保持功能保持继电器HR、辅助记忆继电器AR、计数器CNT、数据内存DM的内容保持内存后备快闪内存：用户程序、只读数据内存无电池保持超级电容：读/写数据内存、保持继电器、辅助记忆继电器、计数器保持20天/环境温度25C自诊断功能CPU异常WDT、内存检查、I/O总线检查程序检查无END指令、程序异常(运行时一直检查)高速计数器1点 单相5KHZAK 或两相2.5KHZ(线性计数器方式) 当前值248L、249HCH递增模式:065535(16位)、增减模式：-327673276716位脉冲输出1点 20HZ2KHZ单相输出：占空比50%快速响应输入与外部中断输入共用最小输入脉冲宽度0.2 m不经滤波输入时间常数可设定1m/2 m/4 m/8 m16/16 m/32 m/64 m/128 m中的一个输入滤波时间常数设定模拟电位器2点(0200)性能规格二、 输入输出规格输入单元000009CH输入阻抗：IN0000000002为2K，其它为4.7 K输入电压：DC24V+10%、-15%ON及OFF响应时间(IN0000000002作为高速计数器使用时除外):1128m以 下可选,缺省为8 mIN0000000002作为高速计数器使用时响应时间：200左右可满足高速计数频率单相5KHZ、两相2.5KHZ的要求IN0000300006作为中断输入时响应时间为0.3 m以下(从输入ON开始到执行中断处理子程序为止的时间) 输入单元是可以把外部输入设备的信号直接取到PLC内部的继电器，当CPU及输入单元装入时，方有输入继电器的动作。 输入继电器可以作为程序中的接点或通道数据使用。 在程序中继电器号的顺序及常开/常闭接点的使用次数是没有限制的，但要注意：请不要对输入继电器的号数使用输出命令。 输出单元010019CH断电器输出型：最大开关能力AC250V/2A DC24V/2A 公共端4A 最小开关能力DC5V、10mA 继电器寿命：电气寿命：阻性负载30万次 感性负载10万次 机械寿命：2000万次 ON响应时间：15mS以下 OFF响应时间：15 mS以下晶体管输出型：最大开关能力：24VDC+10% -15% 300 mA 最小开关能力：10 mA ON响应时间：0.1 mS以下 OFF响应时间：1 mS以下 输出单元可以把PLC内部程序执行结果送到外部。输出点在程序中，可以作为继电器线圈接点及通道数据使用：在程序中输出继电器的号数使用顺序、常开/常闭接点的使用次数均没有限制。在编程过程中注意不要对同一个输出继电器重复使用两次输出命令。三、 CPM1A继电器地址的分配及继电器功能作用介绍 名称点数通道继电器功能输入继电器160点(10字)000009CH0000000915能分配给外部输入输出端子的继电器(当输入输出通道不使用的继电器号能作为内部辅助继电器使用)输出继电器160点(10字)010019CH0100001915内部辅助继电器512点(32字)200231CH2000023115程序中能自由使用的继电器特殊辅助继电器384点(24字)232255CH2320025507具有特定功能的继电器暂存继电器8点TR07用于在回路分叉点临时记忆的继电器, 保持继电器HR320点(20字)HR0019CHHR00001915程序中能自由使用的继电器,辅助记忆继电器AR256点(16字)AR0015CHAR00001515具有特定功能的继电器, 电源断时能记住ON/OFF状态链接继电器LR256点(16字)LR0015CHLR000015151:1连接中作为输入输出使用的继电器(也可作为内部辅助继电器使用)定时器/计数器TIM/CNT128点TIM/CNT000127定时器和计数器共用相同号数据内存(DM)可读写1002字DM00000999 DM10221023以字为单位(16位使用,电源断时数据保持. DM10001021不作为存放异常历史使用时, 可作为一般的DM自由使用。. DM61446599、DM66006655不能在程序中写入(可从外围设备设定)异常历史存放区22字DM10001023只读456字DM61446599PC系统设置区56字DM66006655 内部辅助继电器512点，200231CH仅可在程序中作为继电器线圈、接点、通道数据使用的继电器，而不能作为输入输出继电器去直接取入外部信号或向外部输出，程序中使用的顺序及常开/常闭点的使用次数无限制，电源切断或运行停止时复位。相当于在继电器控制回路中的中间继电器。内部继电器在电源切断时、运行停止时复位。 特殊辅助继电器384点，232255CH特殊辅助继电器只能当作具有特定功能的继电器接点使用。 特殊辅助继电器功能通道号继电器号功能232235宏指令输入区，不使用宏指令时，可作为内部辅助继电器使用236239宏指令输出区，不使用宏指令时，可作为内部辅助继电器使用240中断0的计数器设定值输入中断使用计数器模式时的设定值0000FFFF。输入中断不使用计数器模式时，可作为内部辅助继电器使用241中断1的计数器设定值242中断2的计数器设定值243中断3的计数器设定值244中断0的计数器当前值-1输入中断使用计数器模式时的计数器当前值-10000FFFF。输入中断不使用计数器模式时，可作为内部辅助继电器使用245中断1的计数器当前值-1246中断2的计数器当前值-1247中断3的计数器当前值-1248249高速计数器的当前值区域，不使用高速计数器时，可作为内部辅助继电器使用250模拟电位器0设定值存入区域存入值00000200BCD码251模拟电位器1设定值存入区域25200高速计数器复位标志软件设置复位ON时由复位设置方式决定，复位高速计数器0107不可使用08外设通信口复位时为ON使用总线无效，之后自动回到OFF状态09不可使用10PC系统设定区域DM66006655初始化的时候为ON，之后自动回到OFF状态仅编程模式时有效11强制置位/复位的保持标志。OFF：编程模式与监控模式切换时，解除强制置位/复位的接点；ON：编程模式与监控模式切换时，保持强制置位/复位的接点12I/O保持标志。OFF：运行开始/停止时，输入/输出、内部辅助继电器、链接继电器的状态被复位；ON：运行开始/停止时，输入/输出、内部辅助继电器、链接继电器的状态被保持13不可使用14故障履历复位时为ON，之后自动回到OFF15不可使用2530007故障码存储区，故障发生时将故障码存入。故障报警FAL/FALS指令执行时，FAL号故障码被存储；FAL00指令执行时，该区复位成为0008不可使用09扫描周期超过100ms时为ON1012不可使用13常ON14常OFF15运行开始时1个扫描周期内为ON254001分时钟脉冲30秒ON/30秒OFF01002秒时钟脉冲0.01秒ON/0.01秒OFF02负数标志0305不可使用06微分监视完了标志(微分监视完了时为ON)07STEP指令中一个行程开始时，仅一个扫描周期为ON0815不可使用2550001秒时钟脉冲0.05ON/0.05秒OFF0102秒时钟脉冲0.1秒ON/0.1秒OFF021秒时钟脉冲0.5秒ON/0.5秒OFF03出错标志执行指令时，出错发生时为ON04进位标志执行指令时结果有进位或借位发生时为ON05大于标志(比拟结果大于时为ON)06=等于标志(比拟结果等于时为ON):07小于标志(比拟结果小于时为ON)0815不可使用 辅助记忆继电器AR0015CH 256点用于PC的工作状态信息通道号继电器号功能AR00AR01不可使用AR020007不可使用0811扩展单元连接的台数1215不可使用AR03AR07不可使用AR080007不可使用0811外围设备通信出错码BCD码：0正常终了，1奇偶出错，2格式出错，3溢出出错12外围设备通信异常时为ON1315不可使用AR09不可使用AR100015电源断电发生的次数BCD码，复位时用外围设备写入0000AR11001号比拟条件满足时为ON 高速计数器进行区域比拟时，各编号的条件符合时成为ON的继电器012号比拟条件满足时为ON023号比拟条件满足时为ON034号比拟条件满足时为ON045号比拟条件满足时为ON056号比拟条件满足时为ON067号比拟条件满足时为ON078号比拟条件满足时为ON0814不可使用15脉冲输出状态。0停止中，1输入中AR12不可使用AR1300DM66006614电源ON时读出的PC系统设定区域中有异常时为ON01DM66156644运行开始时读出的PC系统设定区域中有异常时为ON02DM66456655经常读出的PC系统设定区域中有异常时为ON0304不可使用05与DM6619中设定的扫描周期比实际的扫描周期大的时候为ON0607不可使用08在用户存储器程序区域范围以外存在有继电器区域时为ON09高速存储器发生异常的时候为ON10固定(只读)DM区域DM61446599发生累加和校验出错时为ON11PC系统设定区域DM66006614发生累加和较验出错时为ON12在用户存储器程序区发生累加和校验出错、执行不正确指令时为ON1315不可使用AR140015扫描周期最大值BCD码4位X0.1ms。运行开始以后存入的最大扫描周期；运行停止时不复位，但运行开始时被复位AR150015扫描周期当前值BCD码4位X0。1 ms。运行中最新的扫描周期被存入；运行停止时不复位，但运行开始时被复位 暂存继电器8点TR07它是复杂的梯形图回路中不能用助记符描述的时候，用于对回路的分叉点的ON/OFF状态作暂存的继电器，仅在用助记符编程时使用。用梯形图编程时，在内部由于能自动处理，暂存继电器没有使用的必要.程序中暂存继电器使用顺序及使用次数无限制,但在同一段程序中,TR继电器号不能重复使用,否那么会造成程序出错。使用方法：在梯形图的最末一个分支点以后有两个以上的与接点串接的输出，或在一个与接点串接的输出后面，还有一个没有通过接点的直接输出时，在分支点上要使用TR暂存继电器，只能用LD及OUT指令。 保持继电器HR0019CH 256点在电源切断时或在编程设备向编程状态转换时,其仍保持原有的ON/OFF状态使用方法与内部辅助继电器一样。一般可用KEEPFUN11指令；也可用OUT 指令，但切记使用OUT指令时要有自保回路。 保持继电器的复位信号要尽量使用常开点，否那么可能在复电时复位该HR继电器。 链接继电器LR0015CH 256点链接继电器用于安装了PC链接单元，与其它PC进行1：1链接数据交换输入输出。CPM1A可实现CPM1A族、及同CQM1、CPM1、C200HS作1：1连接，一方作主动方，另一方作从动方。在CPM1A中使用1：1上位链接功能时，能够用外围设备在主动局和从动局的系统设定区域DM6650中设定。例：在主站CPM1A与从站CPM1A之间，互相将输入000CH的状态反映到对方的内部辅助继电器200CH RS232C电缆 CPM1A CPM1A CPU单元 CPU单元 主站侧程序 从站侧程序 MOV21 MOV21 000 000 LR00 LR08 MOV21 MOV21 LR08 LR00 200 200 LR00CH LR00CH 000CH 写入 写入区域 读出区域 读出 200CH LR07CH LR07CH LR08CH LR08CH 200CH 读出 读出区域 写入区域 写入 000CH LR15CH LR15CH 主站侧 从站侧 定时器/计数器TIM/CNT定时器/计数器号，可以在定时TIM、计数CNT、高速计数TIMH、可逆计数CNTR指令中使用，但这些指令不能使用相同的号数，例如：同一个程序中不可以同时有CNT010及TIM010，假设重复使用时，程序检查中，会有“线圈重复使用的显示，如执行程序，那么会产生动作异常。当使用互锁IL02和解锁ILC03指令时，假设IL02至ILC03指令之间有定时器包括高速定时器或计数器时，定时器根据本指令前面的条件OFF时复位，而计数器保持原有的数据。定时器/计数器的现在值，也可作为通道数据使用。假设使用中断处理的定时器用高速定时器时，请指定TIM000001。 数据存储器DM00001023可读/写1024字 DM61446655只读 512字共1536个通道，用于记忆一个字16bit为单位的数据，它只能以字为单位使用。它不是继电器，因而不能做为继电器线圈和接点使用，可作为数据的输入输出区使用；当电源切断时，DM仍保持原有数据；可以间接指定使用*DM，这时，DM的内容是要寻找的DM的地址。数据存储器分为可读/写DM及只读DM，只读DM可以用编程器写入，但不能在程序中写入。其中DM66006614仅在编程模式时设定，而DM66156655那么可在编程模式及监控模式时设定。在可读写DM区域内，DM10001021这22个通道由DM6655的0003bit指定可主要用于存放故障履历；在只读DM区域中DM66006655为系统设定区，用来设定各种系统参数。 DM系统设定区的具体功能通道号bit功 能缺省值定时读出DM66000007电源ON时工作模式。00编程，01监控，02运行根据编程器的模式设定开关电源ON时0815电源ON时工作模式设定。00编程器的模式设定开关；01电源断之前的模式；02：用0007 bit指定的模式DM66010007不可使用0811电源ON时IOM(内继)保持标志保持/非保持设定0 非保持1 保持非保持1215电源ON时S/R特内继保持标志保持/非保持设定DM660200030用户程序存储器可写；1用户程序存储器不可写除DM6602可写可修改 04070编程器的信息显示用英文；1编程器的信息显示用日文英文0815不可使用DM66036614不可使用DM66156616不可使用运行开始时DM66170007外围设备通信口效劳时间的设定。对扫描周期而言，效劳时间的比率可在0099%之间用BCD2桁指定无效0815外围设备通信口效劳时间设定的有效/无效。00：无效固定为扫描周期的5%；01：有效用0007bit指定DM66180007扫描监视时间的设定。设定值0099BCD，单位用0815位设定设定为0103时有效120 ms固定0815扫描监视有效/无效设定。 00：无效固定120ms；01：单位时间10 ms、有效；02：单位时间100 ms、有效；03：单位时间1s、有效。监视时间=设定值X单位时间最大99sDM6619扫描周期可变/固定的设定。0000扫描周期可变设定；00019999：扫描周期为固定时间单位：ms扫描时间可变DM662000030000000002的输入时间常数设定0：初始值8ms1：1 ms2：2 ms3：4 ms4：8 ms5：16 ms6：32 ms7：64 ms8：128 ms04070000300004的输入时间常数设定08110000500006的输入时间常数设定0：初始值8 ms12150000700008的输入时间常数设定DM66210007001CH的输入时间常数设定0815002CH的输入时间常数设定DM66220007003CH的输入时间常数设定0815004CH的输入时间常数设定DM66230007005CH的输入时间常数设定0815006CH的输入时间常数设定DM66240007007CH的输入时间常数设定0815008CH的输入时间常数设定DM66250007009CH的输入时间常数设定0815不可使用DM66266627不可使用DM66280003输入号00003的中断输入设定0：通常输入1：中断输入2：快速脉冲输入通常输入0407输入号00004的中断输入设定0811输入号00005的中断输入设定1215输入号00006的中断输入设定DM66296641不可使用不使用高速计数器DM66420003高速计数器计数模式设定。4：加算模式；0：加减算模式0407高速计数器的复位方式设定。0：Z相信号+软复位；1：软复位0815高速计数器使用设定。00不使用；01：使用DM66436644不可使用DM66456649不可使用电源ON时常读出DM66500007上位链接单元外围设备通信口通信条件标准格式设定。00：标准设定即：启动位1位；字长7位；偶校验；停止位2位；波特率9600bps01：个别设定由DM6651设定其它：系统设定异常AR1302为ON外围设备通信口设定为上位链接08111：1链接主动局外围设备通信口1：1链接区域设定0：LR0015CH1215全模式外围设备通信口使用模式设定。0 上位链接；21：1链接从动局2 1：1链接主动局；4：NT链接其它：系统设定异常AR1302为ONDM66510007上位链接外围设备通信口波特率设定。00：1200 01：240002：4800 03：9600 04：192000815上位链接外围设备通信口的帧格式设定 启动位 字长 停止位 奇偶校验00： 1 7 1 偶校验 01： 1 7 1 奇校验 02： 1 7 1 无校验03： 1 7 2 偶校验 04： 1 7 2 奇校验 05： 1 7 2 无校验 06： 1 8 1 偶校验 07： 1 8 1 奇校验 08： 1 8 1 无校验 09： 1 8 2 偶校验 10： 1 8 2 奇校验 11： 1 8 2 无校验 其它：系统设定异常AR1302为ONDM66520015上位链接外围设备通信的发送延时设定。设定值：00009999BCD码单位10ms 其它：系统设定异常AR1302为ONDM66530007上位链接外围设备通信的上位LINK模式的机号设定。设定值：0031BCD码 其它：系统设定异常AR1302为ON0815不可使用DM66540015不可使用D