1、可編程控制器原理及應用本學期課程教學計劃本課程總學時：48學時課堂教學：38學時實驗：10學時第一章 初識可編程控制器 6學時第二章 軟電器與基本邏輯指令 9學時第三章 工作原理與電路分析和設計 12學時第四章 可編程控制器與順序控制 9學時 第十五周結束授課 第十六周舉行統一考試 第一章 初識可編程控制器1.1 可編程控制器的物理結構及其系統的組成 1.2 可編程控制器控制系統與繼電器-接觸器控制系統1.3 可編程控制器梯形圖的繪制規則 1.4 可編程控制器的基本使用步驟 1.5 可編程控制器的特點 1.6 可編程控制器的發展 1.1 可編程控制器的物理結構及其系統的組成可編程控制器是一種工

2、業控制計算機，簡稱PLC（Programmable Logic Controller）或PC（Programmable Controller）。因為個人計算機也簡稱PC（Personal Computer），為避免和個人計算機相混淆，一般簡稱可編程控制器為PLC。 可編程控制器的基本組成和普通的計算機相同，都包含CPU、存儲器、I/O接口和系統總線四大部分，但它與普通計算機在外形上有很大的差別。I/O接口電路是可編程控制器和外界交換信息的通道。I/O接口電路中有一部分電路稱為輸入模塊，有一部分電路稱為輸出模塊。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，輸出模塊用來把可編程控制器產生的控制信號傳送到其控制

3、對象上。使用可編程控制器是通過使用其I/O接口電路來實現的。可編程控制器的I/O接口電路對外體現為其輸入模塊和輸出模塊上的接線端子、編程器接口、存儲器接口、擴展接口、特殊模塊接口和通訊接口。可編程控制器系統由可編程控制器及其外設組成。可編程控制器系統的外設與普通計算機系統的外設相比有較大的差別。 1.1 可編程控制器的物理結構及其系統的組成可編程控制器是一種工業控制計算機，但在使用可編程控制器時，不把它看成是一種計算機，而是把它看成一個包含很多開關電器的集合。可編程控制器中的開關電器有輸入繼電器（文字符號為“X3位數字”，如X000、X001）、輸出繼電器（文字符號為“Y3位數字”，如Y000

4、、Y001）、輔助繼電器（文字符號為“M數字”，如M0、M10、M120等）、定時器（文字符號為“T數字”，如T0、T10 、T120等）等。輸入繼電器和輸入模塊相對應，用來接收和采集輸入信號。每個輸入繼電器對應一個輸入接線端子，對于FX系列可編程控制器，這個接線端子用“X1位或2位數字”表示。輸入繼電器和它對應的輸入接線端子的數字編號相同，輸入繼電器的數字編號是在其對應的輸入接線端子的數字編號前面加0。例如，輸入接線端子X1對應的輸入繼電器為X001。1.2 可編程控制器控制系統與繼電器-接觸器控制系統輸出繼電器和輸出模塊相對應，用來把可編程控制器產生的控制信號傳送到其控制對象上。每個輸出繼

5、電器對應一個輸出接線端子，對于FX系列可編程控制器，這個接線端子用“Y1位或2位數字”表示。輸出繼電器和它對應的輸出接線端子的數字編號相同，輸出繼電器的數字編號是在其對應的輸出接線端子的數字編號前面加0。例如，輸出接線端子Y1對應的輸出繼電器為Y001。輸入繼電器與輸出繼電器的總數稱為可編程控制器的I/O點數。輔助繼電器和定時器是可編程控制器的內部電器，與輸入輸出無直接關系。可編程控制器中的輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器等稱為軟繼電器（軟電器），它們只是用來描述可編程控制器的控制功能的一種等效電器，不是真正的繼電器。輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器的電氣結構和工作原理與真實的繼電

6、器（也稱為物理繼電器）相同。真實的繼電器的結構原理真實的繼電器包括觸點系統及觸點系統的操縱機構。觸點系統由常開觸點和常閉觸點組成線圈不通電時處于斷開狀態的觸點就是常開觸點線圈不通電時處于閉合狀態的觸點就是常閉觸點當線圈通電時，常開觸點閉合，常閉觸點斷開；當線圈斷電時，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。真實的繼電器中與電路有關的部分是觸點系統和線圈。 電氣結構=線圈+觸點電氣結構=線圈+觸點表 物理繼電器與可編程控制器軟繼電器的圖形符號對比 輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器也由觸點系統和線圈組成。當線圈通電時，常開觸點閉合，常閉觸點斷開；當線圈斷電時，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。輸入繼電器、輸出繼電

7、器、輔助繼電器的使用方法與真實的繼電器的使用方法相同。定時器除了沒有瞬動觸點外，其電氣結構和工作原理與真實的時間繼電器相同。定時器也由觸點系統和線圈組成。當線圈通電時，從線圈通電時刻算起，至規定時刻，常開觸點閉合，常閉觸點斷開；當線圈斷電時，常開觸點立即斷開，常閉觸點立即閉合。定時器的使用與真實的時間繼電器的使用方法相同，但比真實的時間繼電器簡單。調節真實的時間繼電器的延時時間時，通過調節螺釘實現，難以精確定時；而調節可編程控制器定時器的延時時間時，只要修改延時時間的數值即可，并且非常精確。軟繼電器的圖形符號及文字符號與真實的繼電器的圖形符號及文字符號不相同，兩者圖形符號的對照表所示。 真實繼

8、電器的觸點數量有限，而軟繼電器有無窮多對觸點可供使用，這為電路設計提供了極大的方便。使用可編程控制器時，先從這個開關電器的集合中選取需要的開關電器，然后把選出的開關電器按構造繼電器-接觸器控制系統的方法連接起來，即得到可編程控制器的等效控制電路圖。可編程控制器的等效控制電路圖的構造方法與繼電器-接觸器控制系統控制電路圖的構造方法相同，讀圖方法也相同。下圖是用繼電器-接觸器控制系統實現的三相交流異步電動機的可逆運行控制電路圖。工作過程分析合上QS按下SB1SB1常閉觸點斷開，斷開KM2線圈電路SB1常開觸點閉合KM1線圈通電，觸點動作KM1輔助常開觸點閉合，自鎖 KM1輔助常閉觸點斷開，互鎖KM

9、1三對主觸點閉合電動機啟動正轉RUNAA1.正轉啟動反轉過程電動機正轉按下SB2SB2常閉觸點斷開SB2常開觸點閉合CBBKM1線圈斷電，觸點復位KM1輔助常閉觸點閉合，解除互鎖KM1輔助常開觸點斷開，解除自鎖 KM1三對主觸點斷開電動機正轉STOPKM2線圈通電，觸點動作KM2輔助常開觸點閉合，自鎖 KM2輔助常閉觸點斷開，互鎖KM2三對主觸點閉合電動機啟動反轉RUNC工作過程分析合上QS按下SB2SB2常閉觸點斷開，斷開KM1線圈電路SB2常開觸點閉合KM2線圈通電，觸點動作KM2輔助常開觸點閉合，自鎖 KM2輔助常閉觸點斷開，互鎖KM2三對主觸點閉合電動機啟動反轉RUNAA2.反轉啟動正

10、轉過程電動機反轉按下SB1SB1常閉觸點斷開SB1常開觸點閉合CBBKM2線圈斷電，觸點復位KM2輔助常閉觸點閉合，解除互鎖KM2輔助常開觸點斷開，解除自鎖 KM2三對主觸點斷開電動機反轉STOPKM1線圈通電，觸點動作KM1輔助常開觸點閉合，自鎖 KM1輔助常閉觸點斷開，互鎖KM1三對主觸點閉合電動機啟動正轉RUNC工作過程分析3.正轉反轉停車過程按下SB3 KM1線圈電路斷開正轉停車：KM1輔助常閉觸點閉合，解除互鎖KM1輔助常開觸點斷開，解除自鎖 KM1三對主觸點斷開電動機正轉STOP按下SB3 KM2線圈電路斷開反轉停車：KM2輔助常閉觸點閉合，解除互鎖KM2輔助常開觸點斷開，解除自鎖

11、 KM2三對主觸點斷開電動機反轉STOP正轉啟動反轉過程合上QS按下按鈕SB1常開觸點閉合X011線圈通電觸點動作X011常閉觸點斷開X011常開觸點閉合Y013線圈電路斷開Y011線圈通電觸點動作Y011常閉觸點斷開，互鎖Y011常開觸點閉合，自鎖Y011 輸出常開觸點閉合KM1三對主觸點閉合電動機啟動正轉RUN按下按鈕SB2常開觸點閉合X013線圈通電觸點動作X013常閉觸點斷開X013常開觸點閉合Y011線圈斷電觸點復位Y011 輸出常開觸點斷開Y011常開觸點斷開，解除自鎖Y011常閉觸點閉合，解除互鎖KM1三對主觸點斷開電動機正轉STOPY013線圈通電觸點動作Y013常閉觸點斷開，

12、互鎖Y013常開觸點閉合，自鎖Y013 輸出常開觸點閉合KM2三對主觸點閉合電動機反轉RUN反轉啟動正轉過程合上QS按下按鈕SB2常開觸點閉合X013線圈通電觸點動作X013常閉觸點斷開X013常開觸點閉合Y011線圈電路斷開Y013線圈通電觸點動作Y013常閉觸點斷開，互鎖Y013常開觸點閉合，自鎖Y013 輸出常開觸點閉合KM2三對主觸點閉合電動機啟動反轉RUN按下按鈕SB1常開觸點閉合X011線圈通電觸點動作X011常閉觸點斷開X011常開觸點閉合Y013線圈斷電觸點復位Y013 輸出常開觸點斷開Y013常開觸點斷開，解除自鎖Y013常閉觸點閉合，解除互鎖KM2三對主觸點斷開電動機反轉S

13、TOPY011線圈通電觸點動作Y011常閉觸點斷開，互鎖Y011常開觸點閉合，自鎖Y011 輸出常開觸點閉合KM1三對主觸點閉合電動機正轉RUN實際繪制可編程控制器控制系統的電氣原理圖時，需要先單獨繪制可編程控制器與其外設的連接圖，然后才可繪制出可編程控制器的等效控制電路圖。可編程控制器與其外設的連接圖稱為可編程控制器的I/O連接圖。把選用的可編程控制器的等效電器連成的等效控制電路圖稱為可編程控制器的梯形圖。在繪制可編程控制器控制系統的電氣原理圖時，必須繪制可編程控制器的I/O連接圖和梯形圖。 梯形圖中最左側的一條豎線稱為左母線或主左母線，最右側的一條豎線則稱為右母線。在一些廠商的圖形編程器或

14、圖形編程軟件中，不畫右母線。母線相當于電源線。手工繪制梯形圖時，右母線可以畫也可以不畫，推薦與圖形編程器或圖形編程軟件中梯形圖的畫法保持一致。梯形圖是使用可編程控制器時，面向使用者，用來描述可編程控制器的控制功能的一種形象的圖形。梯形圖的設計方法、繪制方法、閱讀方法與用繼電器-接觸器構成的控制系統的控制電路的設計方法、繪制方法、閱讀方法基本相同。梯形圖在可編程控制器內體現為程序，即用戶程序。設計繪制梯形圖的過程，也就是編寫用戶程序的過程。通過設計繪制梯形圖來實現用戶程序的編寫，是可編程控制器易用性的重要標志和體現。 梯形圖可以用廠商提供的專用軟件設計繪制。沒有這種專用軟件時，則手工設計繪制。選

15、擇廠商提供的專用軟件設計繪制梯形圖較為簡單方便。 1.3 可編程控制器梯形圖的繪制規則 FX2N系列PLC編程規則梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在最右邊，右母線允許省略；線圈輸出作為邏輯結果必須有條件，不能直接與左母線相連；梯形圖程序中觸點應畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上，即不能出現混連電路；2個或2個以上的線圈可以并聯輸出；梯形圖中的串并聯觸點的個數是沒有限制的；在梯形圖中避免雙線圈輸出。（在梯形圖中，某一線圈在同一程序中使用兩次或多次，稱為雙線圈輸出）1.4 可編程控制器的基本使用步驟 1.4.1 確定可編程控制器的硬件配置 1.4.2 設計繪制梯形圖1.4.3 調試梯形圖1.4.4 連接可編程控制器的外設1.1.5 運