PLC1教案

第一章 可编程控制器基础知识教学内容： §1-1 可编程控制器的硬件知识教学目的： 了解可编程控制器的产生和特点，掌握三菱FX 小型可编程控制器的结构 教学重点与难点： 三菱FX 小型可编程控制器输入与输出接口电路的等效回路 教学时数：4 教学方法：讲授法 教学过程：导入新课：PLC 已成为工业控制领域中最常见、最重要的控制装置，它代表着一个国家的工业水平。

世界上生产PLC 的厂家非常多，其中著名的有美国的A ·B ，日本的三菱，德国的西门子等公司。

讲述可编程控制器简史→ 新课：一、可编程控制器的产生和特点 1. 可编程控制器的产生20世纪60年代，美国汽车制造工业竞争激烈，为了适应生产工艺不断更新的需要，1968年美国通用汽车公司（GM ）首先公开招标，对控制系统提出的基本要求为：⑴ 编程方便，现场可修改程序； ⑵ 维修方便，采用插件式结构； ⑶ 可靠性高于继电控制盘； ⑷ 体积小于继电控制盘； ⑸ 数据可直接送入计算机管理； ⑹ 成本可与继电控制盘竞争； ⑺ 输入可为市电；⑻ 输出可为市电，要求2A 以上， 可直接驱动电磁阀、接触器等； ⑼ 扩展时原系统变更少； ⑽ 用户存储器大于4K 。

1969年美国数字设备公司（DEC ）根据上述要求，研制出世界上第一台可编程控制器，并在GM 公司汽车生产线上首次应用成功，实现了生产的自动控制。

可编程控制器的出现，立即引起了各国的注意。

日本于1971年引进可编程控制器技术，德国于1973年引进可编程控制器技术，中国于1973年开始研制可编程控制器，1977年应用到生产线上。

美国电气制造商协会（NEMA ）经过4年的调查，于1980年把这种控制器正式命名为可编程控制器，简称PC （Programmable Controller ），为与个人计算机（Personal Computer ）区别，又称可编程逻辑控制器，简称PLC （Programmable Logic Controller ）。

一般习惯用PLC 作为可编程控制器的缩写。

国际电工委员会（IEC ）于1982年颁布了PLC 标准草案第一稿，1987年2月颁布了第三稿，对可编程控制器定义如下：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程的存储⑴ 用计算机代替继电控制盘； ⑵ 用程序代替硬件连线；⑶ 输入/输出电平可与外部装置直接相连； ⑷ 结构易于扩展。

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指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械动作过程。

可编程控制器及其相关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则设计。

2.可编程控制器的特点⑴ PLC 软件简单易学； ⑵ 使用和维护方便； ⑶ 运行稳定可靠； ⑷ 设计施工周期短。

二、三菱FX 小型可编程控制器的结构 1.面板介绍（附简单介绍8进制）⑴ 输入接线端：电源接线端、输入公共端（COM 端）和输入接线端子⑵ 输出接线端：24V 直流电源输出端、输出公共端（COM 端）和输出接线端子1)24V 直流电源输出端 用于传感器或其他小容量负载的供给电源。

2)输出接线端子和COM 端子 三菱PLC 的输出端子用Y 表示，也采用八进制编号，公共端用COM 表示，PLC 输出端子与不同的COM 端子组成一组，可以接不同电压等级的负载，其对应关系见表1-1。

表1-1 PLC 输出端子与公共端子组合的对应关系注意：输出COM 端之间没有联系；输出继电器必须是由PLC 控制程序执行的结果来驱动。

⑶ 操作面板（略，至实训室实物讲解）PLC电源输入端 输入 输入接线端子 AC85~264V 公共端图1-2 PLC 输入接线端三、PLC的硬件组成1、中央处理单元（CPU）功能：⑴接受从编程器输入的用户程序和数据。

⑵诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。

⑶通过输入接口接受现场的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据寄存器中。

⑷从存储器逐条读取用户程序，经解释后执行。

⑸根据执行的结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。

2、存储器可读/写的随机存储器RAM只读存储器ROM、PROM、EPROM、EEPROM功能：主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。

3、输入/输出单元（I/O单元）功能：是PLC与工业生产现场之间的连接部件。

4、通信接口功能：通过其与监视器、打印机、其他PLC、计算机等设备实现通信。

5、电源6、编程装置（供编程使用的软继电器）功能：编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。

四、PLC的工作方式PLC的扫描工作方式：分时操作（串行工作）方式——每次执行一个操作，按顺序逐个执行。

PLC执行程序的过程：输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段每一次扫描所用的时间称为一个扫描周期。

教学内容：§FX系列PLC的内部软元件教学目的：了解并掌握FX2N型PLC的内部软元件，为以后的编程打好基础教学重点：辅助继电器M、状态寄存器S、定时器T、计数器C、数据寄存器D、常数K 教学难点：内部软元件的使用方法教学时数：4教学方法：讲授法教学过程：导入新课：第二章 基本指令及编程教学内容：§2-1基本指令介绍——基本知识 教学目的：1.掌握PLC 基本编程方法 2.了解PLC 如何控制电动机工作教学重点：可编程控制器控制三相异步电动机的方法；常用基本逻辑指令的应用 教学时数：4教学方法：讲练结合法 教学过程：导入新课：工业生产中的动力大部分来自电动机，而继电器控制系统是控制电动机的一种常用方法，但继电器控制系统接线复杂、可靠性低、通用性和灵活性差，如果生产工艺发生变化，继电器控制系统必须将控制柜内的元件和接线作相应的变动，这样改造工期长，费用也高；并且在复杂的继电器控制系统中，查找和排除故障都比较困难，有时会严重影响生产。

可编程序控制器足专为工业环境应用而设计制造的计算机，修改控制程序即可实现不同的生产加工工艺，而且可编程序控制器完全克服了继电器控制系统的上述缺点。

新课：一、PLC 基本指令 1．连接和驱动指令这一类指令主要是用于表示触点之间逻辑关系和驱动线圈的驱动指令。

⑴ LD 指令和LDI 指令 在梯形图中，每个逻辑行都是从左母线开始的，并通过各类 常开触点或常闭触点与左母线连接，这时，对应的指令应该用LD 指令或LDI 指令。

1) LD 指令 称为“取指令”。

其功能是使常开触点与左母线连接。

2) LDI 指令 称为“取反指令”。

其功能是使常闭触点与左母线连接。

LD 指令和LDI 指令的操作元件可以是输入继电器X 、输出继电器Y 、辅助继电器M 、状态继电器S 、定时器T 和计数器C 中的任何一个。

LD 指令和LDI 指令的应用如图2-7所示。

⑵ OUT 指令 “OUT'’指令称为“输出指令”或“驱动指令”，“OUT'’是“驱动指令”的助记符，驱动指令的操作元件可以是输出继电器Y 、辅助继电器M 、状态继电器S 、定时器T 和计数器C 中的任何一个。

a) b)图2-7 LD 指令和LDI 指令的应用 a) LD 指令的应用 b) LDI 指令的应用LD X0000LDI X0000OUT 指令的功能是输出逻辑运算结果，也就是根据逻辑运算结果去驱动一个指定的线圈。

二、PLC 控制电动机工作如果采用接触器控制电动机工作，则其控制线路图如图2--1所示。

由这个控制线路可知，操作人员通过按钮SBl 发出电动机启动的命令，由接触器KM 控制电动机启动，当KM 主触点闭合时，电动机接入电源，电动机启动；通过按钮SB2发出电动机停止的命令，由接触器KM 控制电动机停止，当KM 主触点断开时，切断电动机电源，停止工作。

采用PLC 控制电动机工作时，由于PLC 的输小点带负载的能力受限制，电动机不可能直接接在PLC 的输出点上，所以，是PLC 通过接触器控制电动机启动或停止。

1. PLC 控制电动机连续运转 ⑴ 分析控制要求，分配输入点和输出点 电动机的启动或停止，是由操作人员通过按钮，将要求电动机启动或停止的信号送到PLC 的输入端子，通过控制程序，由PLC 控制接在PLC 输出点上的接触器线圈得电或失电，使接触器主触点闭合或断开，电动机启动或停止工作。

启动按钮和停止按钮分别接一个输入点。

当电动机单向运行时，由一个接触器控制，占用PLC 的一个输出点。

输入／输出地址表，见表2-1。

表2-1 输入／输出地址表⑵ 画出PLC 接线图 根据输入／输出地址表画出电动机控制系统的PLC 接线图，如图2-2所示。

图2-2 电动机控制系统的PLC 接线图图2-1 电动机控制线路图4-44 笼型异步电动机直接起动线路KM M 3～L1 L2 L3图4-45 接触器控制的三相异步电动机直接启动控制电路L1L2L3⑶ 编写控制程序 编程思路如下：由图2-2可看到，按下SBl ，输入继电器x1线圈得电，X1常开触点闭合，则在梯形图中通过X1常开触点驱动Yo 线圈得电，Y0常开触点闭合，PLC 的Yo 输出端子有信号输出，PLC 驱动接触器KM 的线圈得电，KM 主触点闭合，电动机接通电源启动运行，其梯形图如图2-3a 所示。

松开SBl ，电动机会停止运行。

这是因为：松开SBl ，输人继电器X1线圈失电，X1常开触点断开，Y0线圈失电，Y0输出端子没有信号输出，KM 的线圈失电，KM 主触点断开，电动机断开电源停止运行。

为解决该问题，程序中要加自锁环节，其梯形图如图2-3b 所示。

按下SB2，输入继电器X2线圈得电，X2常闭触点断开，程序中利用X2常闭触点，使Y0线圈失电，Y0常开触点断开，PLCY0的输出端子将没有信号输出，KM 的线圈失电，KM 主触点断开，则电动机停止运行，其梯形图如图2-4所示。

⑷程序调试 首先，将控制程序传送到PLC ，然后运行PLC 进行调试。

程序的调试是程序开发的重要环节，编写的控制程序只有经过试运行甚至现场调试运行才能发现程序中不合理的地方并进行修改。

程序的监控状态：程序下载后，启动程序运行，在编辑区显示梯形图状态下，单击菜单栏中“监控／测试”菜单项后，选择“开始监控”菜单条即进入元件的监控状态，如图2—5所示。

进入元件的监控状态后，梯形图上将显示PLC 中各触点的状态及各数据存储单元的数值变化。

在临控状态时单击菜单栏中的“监控／测试”菜单项并选择“停止监控”则终止监控状态，回到编辑状态。

程序调试步骤：程序调试按表2--2所示步骤进行，并填写观察结果。

图2-3 线圈和触点的图形符号 图2-4 电动机启停控制梯形图a) 梯形图 b) 带自锁环节梯形图教学内容：§2-1基本指令介绍——PLC 控制三相异步电动机正反转运转 教学目的：1.掌握PLC 基本编程方法 2.学习PLC 基本逻辑控制指令教学重点：可编程控制器控制三相异步电动机正反转的方法；常用基本逻辑指令的应用 教学时数：4教学方法：任务驱动教学法 教学过程：导入新课：1、复习PLC 编程基本语句，2、复习如何用PLC 控制三相异步电动机连续运转3、复习电动机三相异步正反转控制电路的主电路新课：（接上节）二、PLC 控制三相异步电动机工作 2．PLC 控制三相异步电动机正反转运转⑴ 分析控制要求，分配PLC 输入点和输出点 按下正转启动按钮SBI ，电动机正转运行；按下反转启动按钮SB2，电动机反转运行；按下停止按钮SB3，电动机停止正转或反转运行。