《欧姆龙PLC入门》

东风汽车股份有限公司铸造分公司装备科孙超超 欧姆龙PLC入门 目录 PLC简介 PLC的组成及原理 PLC控制与继电器控制的比较 PLC编程及软件使用 1 2 3 4 PLC应用系统开发举例 5 一 PLC简介 PLC的定义 PLC是英文ProgrammableLogicController的缩写 意为可编程逻辑控制器 国际电工委员会 IEC 对PLC的最新定义为PLC是一种数字元算操作电子系统 专为在工业环境下应用设计 它采用了可编程序的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等操作的指令 并通过数字的 模拟的输入和输出 控制各种类型的机械或生产过程 PLC及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统形成一个整体 易于扩充其功能的原则设计 1 按结构形式分类按硬件的结构形式不同 PLC可分为整体式和模块式 整体式PLC的CPU 存储器 I O接口等都安装在一个箱体内 整体式PLC的结构简单 体积小 价格低 小型PLC一般采用整体式结构 造型线取芯机械手用PLC 整体式 整体式 一 PLC简介 PLC的分类 模块式PLC又称组合式PLC 它有一个总线基板 基板上有很多总线插槽 其中由CPU 存储器和电源构成一个模块通常固定安装在某个插槽中 其它功能模块可随意安装在其他不同的插槽内 模块式PLC配置灵活 可通过增减模块来组成不同规模的系统 安装维修方便 但价格较贵 大中型PLC一般采用模块式结构 模块式 造型线型板加热控制用PLC C200H 一 PLC简介 PLC的分类 2 按控制规模分类I O点数 输入 输出的端子数量 是衡量PLC控制规模的重要参数 根据I O点数可将PLC分为小型 中型和大型三类 3 按功能分类根据PLC的功能强弱不同 可将PLC分为低档 中档 高档三类 一 PLC简介 PLC的分类 可靠性高 抗干扰能力强大多数PLC的平均无故障运行时间可达几十万小时 通用性强 控制程序可变 使用方便程序可以随着工艺流程的改变而改变 无需大量改变PLC的硬件设备 功能强 适应范围广泛不仅有逻辑运算 计时 计数 顺序控制等功能 还具有AI AO 通信 自检 记录显示等功能 可控制一个生产过程 编程简单 易学易用大多数PLC采用梯形图编程方式 梯形图语言的元件符号和表达方式与继电器控制电路非常接近 易于接受和掌握 系统设计 调试和维修方便PLC用软件来取代继电器控制系统中的大量电气元件 使控制柜的安装接线大量减少 另外 PLC的用户程序可以通过计算机软件进行仿真调试 减少了现场调试的工作量 一 PLC简介 PLC的特点 一 PLC简介 欧姆龙PLC 一 PLC简介 铸造车间常用PLC 铸造车间常用PLC 整体式PLC的基本组成 二 PLC组成及原理 模块式PLC的基本组成框图 二 PLC组成及原理 输入并存储用户程序 显示输入内容和地址 检查 校验用户程序 发现错误即报警 执行用户程序 驱动外部输出设备动作 诊断故障 记忆故障信息并报警 CPU又称中央处理器 它是PLC的控制中心 它通过总线与存储器和各种连接口连接 存储器的功能是存储程序和数据 PLC通常配有ROM 只读存储器 和RAM 随机存储器 ROM用来存储系统程序 RAM用来存储用户程序和程序运行时产生的数据 断电后RAM中的程序会丢失 所以RAM专门配有后备电池供电 存储器 CPU 二 PLC组成及原理 以CP1H为例介绍欧姆龙PLC PLC的硬件组成 二 PLC组成及原理 在CP1HPLC模块的左上角 内装有PLC内部数据保持所需的电池 这是一次性使用的电池 通常情况下可以使用5年 电源端子用来连接外部提供给PLC的工作电源 它的输入电压范围宽 抗干扰性能好 1 电池盒 二 PLC组成及原理 在PLC的上部为输入端子连接排 左侧是PLC的输入电源接点 挨着的是输入信号的端子 2 输入端子台 用AC220V电源给PLC供电 L1 L2端用于连接AC100 240V的电源 输入端子台的输入端子为0CH 1CH两个通道 每个通道12个端子 编号分别为0 00 0 11和1 00 1 11 二 PLC组成及原理 输入接口 二 PLC组成及原理 数字量输入和模拟量输入对比 开关量输入电路 光电耦合 外部开关 输入点的状态显示 输入点I 公共端 二 PLC组成及原理 开关量输入一般采用DC24V 开关量输入电路要求外部输入信号的元件为按钮开关 行程开关 舌簧开关 传感器 继电器触点 接触器触点等 当外部输入元件与电源正极导通 电流通过R1 光电耦合器内部LED VD1 接口指示 到COM端形成回路 光电耦合器内部接收管接受外部元件导通的信号 传输到内部处理 二 PLC组成及原理 三线式PNP型传感器的接线 其输出为高电平 日式的PLC习惯是NPN型的信号连接 NPN型传感器要求公共端接24VDC 极 PNP型传感器则正好相反 要求公共端接24VDC 极 二 PLC组成及原理 三线式NPN型传感器的接线 其输出为低电平 二 PLC组成及原理 用于连接输出设备 下图输出端子为100CH 101CH两个通道 每个通道有8个输出端子 编号分别为100 00 100 07和101 00 101 07 OMRONPLC整体型一体机的数字量IO点一般是以6 4的比例来分配输入和输出信号点的 比如20个IO点的PLC模块可以接12个点的输入信号 还可以接8个点的输出信号 3 输出端子台 二 PLC组成及原理 输出接口 二 PLC组成及原理 数字量输出和模拟量输出对比 可以驱动直流负载 也可以驱动交流负载 允许通过的电流大 但是响应时间长 通断频率低 采用继电器作为输出开关器件 当PLC内部电路产生电流流经继电器线圈KA时 继电器常开触点闭合 负载有电流通过 继电器输出电路 二 PLC组成及原理 3 USB端口 用来与计算机进行通信连接 4 模拟电位器 调节该电位器 可以使PLC的A642单元中的数据在0 255内变化 5 外部模拟量设定输入端 在该端输入0 10V电压 可使PLC的A643单元中的数据在0 255范围变化 6 DIP拨动开关 进行CPU相关功能的选择设置 二 PLC组成及原理 电源POWER 绿色工作RUN 绿色故障报错ERR ALM 红色输出禁止INH 黄色存贮器数据操作BKUP 黄色USB端口通信中PRPHL 黄色下面的两位7段码可显示CPU单元的异常信息 或者模拟器操作的当前值 甚至还可以显示用程序编写相关的代码 如果故障报错ERR ALM灯点亮 则2位的7段码中可以读到错误讯息 7 CPU工作状态指示灯 二 PLC组成及原理 8 存贮器盒它也是用来备份用户程序和PLC内部存贮器里的数据 可以COPY到另外的PLC中 或者作备份 在实际应用中作为可选件 供用户选择或者不选择使用 二 PLC组成及原理 如果使用的是稍早产的PLC 一般是通过RS232串口用专用电缆 通过计算机进行程序设计 监测以及调试等等 PLC模块的中部有两个可选择的槽位 用来放置可选的串行通信板 增加CPU的串口通讯功能 9 RS 232端口和RS 422A 485端口 RS 232端口 RS 422A 485端口 二 PLC组成及原理 10 内置模拟量输入及输出端子台 外界的模拟量信号由模拟量输入端子送入 经A D转换模块转换成数字量送入PLC内部电路处理 PLC内部的数字量经过D A转换模块转换成模拟量信号 从模拟量输出端子输出 带有模拟量输入切换开关 用来设置输入端子的输入形式 电压或电流输入 4路模拟量输入2路模拟量输出 二 PLC组成及原理 11 扩展模块连接端口用来增加扩展输入输出模块 整体机型的PLC主机和扩展模块都有扩展连接端口 通过连接电缆连接 以便扩充输入输出的信号点 或者增加特殊功能的专用模块 这就是CP1H的扩展连接 最多可连接7个扩展单元 可以扩展IO点到320个 通过扁平线缆将这些模块与PLC联系在一起 我们可以把扩展模块当作PLC本身的IO点使用 特殊模块 高速计数器单元 模拟量输入输出单元 总线单元 网络单元 等等 这些模块不同于数字量的IO输入输出单元 它本身是一个独立的系统 有自己的CPU 存储器 和与外界相连的端口 对于组合式PLC 智能单元通过总线 在CPU单元协调管理下独立进行工作 对于整体式PLC 则通过扩展接口与主机联接 二 PLC组成及原理 二 PLC组成及原理 PLC的工作过程 读 读 读 写 写 执行用户程序 PLC执行用户程序的过程 二 PLC组成及原理 首先了解一下继电器控制回路的常用电气元件 交流接触器工作原理 当接触器线圈通电后 线圈电流会产生磁场 产生的磁场使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心 使主触点闭合 电路接通 主触点一般是常开接点 而辅助接点一般有两对 常开触点和常闭触点 线圈 铁芯 衔铁 1 接触器 弹簧 三 PLC控制与继电器控制的比较 接触器与继电器的区别 2 继电器 三 PLC控制与继电器控制的比较 同样是有一组常开触点和一组常闭触点 一般用在继电器控制回路中 3 限位开关 接触式限位开关 三 PLC控制与继电器控制的比较 4 时间继电器 上图为时间继电器接线图 欧姆龙H3CR系列时间继电器 三 PLC控制与继电器控制的比较 断路器 空气开关 三 PLC控制与继电器控制的比较 继电器控制回路 1 电机起保停控制电路 三 PLC控制与继电器控制的比较 继电器控制和PLC控制符号对照 PLC控制将如何表示呢 先了解下梯形图符号 三 PLC控制与继电器控制的比较 两种控制的梯形图比较 三 PLC控制与继电器控制的比较 在使用上PLC继电器更为便捷 两种控制中继电器的区别 三 PLC控制与继电器控制的比较 KM KH KM 继电器控制接线 PLC控制外部接线 输入设备 输出设备 欲改变控制功能 主回路都相同 接线对比 输出设备 KM 三 PLC控制与继电器控制的比较 PLC控制的动作过程 等效电路图 SB1 公共端 公共端 输出端子 输入端子 主电路 三 PLC控制与继电器控制的比较 三 PLC控制与继电器控制的比较 三 PLC控制与继电器控制的比较 低液位 高液位 水位到达高限位时 水泵启动 向外抽水 水位达到低限位 电机停转 电路由选择开关SW控制手动启动和自动启动 接触器KM是电机电源输送的执行器件 KM得电时 电机供电回路接通 当选着手动启动时 直接用启动按钮SB2和停止按钮SB1控制电机运行的 那么自动时 根据限位 在这里是HL高液位启动电机 LL低液位停止电机 延时后对电机控制操作 2 自动排水继电器控制回路 三 PLC控制与继电器控制的比较 对于这样一个简单的电气控制回路 如果再增加一台泵或是更多的控制机构 电气回路会变复杂 同时占用电柜体积 经济投入也会更大 更重要的是 安装 调试 维修也会变得麻烦 而采用PLC控制 主回路接线不变 编写用户程序就可以了 特别是复杂的控制逻辑 继电器控制实现是很困难的 三 PLC控制与继电器控制的比较 用PLC替代继电器控制 同电气控制回路一样 如 按钮 行程开关 接近开关 传感器 电磁线圈 接触器 继电器 控制阀等等 这在PLC中通常称为I O点 它是用端子的形式与工业现场的器件或设备进行连接的 PLC在使用时只需将现场的各种设备与相应的I O端相连接 即可投入运行 三 PLC控制与继电器控制的比较 当把这些输入元件以及执行元件用电气方式连接到PLC里 并向PLC提供控制电源 再通过编程软件编制出相关的控制逻辑 PLC同样可以实现上述的控制功能 下图是用欧姆龙编程软件编写的梯形图 梯形图编程语言适合对继电器线路熟悉的人员使用 三 PLC控制与继电器控制的比较 四 PLC编程及软件使用 要让PLC实现控制功能 须编写控制程序 并将程序写入PLC 编程方式有手持编程器和计算机编程软件 在此我们将以CX Programmer编程软件为例进行讲解 软件的主窗口介绍 在使用CX Programmer软件编程时 需先建立一个工程文件 程序及相关内容都包含