三菱PLC教案与实验 课题 (1)
课题一: 可编程控制器的概述(一)
【教学目的】:1、什么是可编程序控制器
2、PLC的产生与发展
3、可编程控制器的特点
4、可编程控制器的应用
【教学重点】:什么是可编程序控制器
【教学难点】:可编程控制器的特点
【课型】:新授课
【课时】:2课时
【讲授内容】:
一、什么是可编程序控制器
1、什么是可编程序控制器？
可编程序控制器（Programmable Controller）简称（PLC），是在继电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。它具有结构简单、可靠性高、通用性强、易于编程、使用方便等优点。
2、定义：
国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中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，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。
注：近年来，可编程控制器发展很快，几乎每年都推出不少新系列产品，其功能已超出了上述定义的范围。
二、PLC的产生与发展
1、PLC的产生
1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司（GM）的要求研制成第一台可编程序控制器。发展极为迅速。
产生背景：
1）继电控制系统的缺点：通用性和灵活性差、可靠性低。
继电器控制系统体积大、耗电多、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生产工艺变化的适应性差，但简单易懂、价格便宜
2）1968年，美国通用汽车公司（GM公司）为适应汽车型号不断翻新（小批量、多品种、多规格、低成本和高质量），提出要用一种新型的控制装置取代继电—接触器控制装置。拟订了十项公开招标的技术要求：
①编程方便，可现场修改程序；
②维修方便，采用插件式结构；
③可靠性高于继电器控制装置；
④体积小于继电器控制盘；
⑤数据可直接送入管理计算机；
⑥成本可与继电器控制盘竞争；
⑦输入可为市电；
⑧输出可为市电，容量要求在2A 以光上，可直接驱动接触器等；
⑨扩展时原系统改变最少；
⑩用户存储器大于4KB 。
2、可编程序控制器的发展
1)70年代初期：
可编程序控制器仅具有逻辑运算、定时、计数等一些功能，因此称为可编程序逻辑控制器，简称PLC。
2）70年代中期：
70年代后随着电子技术和计算机技术的发展，微处理技术应用，PLC还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。
3）80年代以后：
随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强，可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能。
4）近年来PLC发展迅速
具备了计算机功能的一种通用工业控制装置，成为现代工业自动化的三大技术支柱（PLC技术、机器人、CAD/CAM）之一。
3、PLC的主要生产厂家
欧洲：西门子（Siemens）；法国的TE（Telemecanique）公司
美国：A-B（Allen-Bradly）、GE（General Electric）公司
日本：三菱电机（Mitsubishi Electric）、欧姆龙（OMRON）、FUJI
注：日本主要发展中小型PLC，其小型机性能先进，结构紧凑，价格便宜。
三、可编程控制器的特点
PLC是综合继电—接触器控制技术和计算机控制技术而开发的，是以微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术、通信技术于一体的控制装置，PLC具有其他控制器无法比拟的特点：
1、可靠性高，抗干扰能力强。
PLC是专门为工业环境下应用而设计的，在硬件和软件上都采用了以下可抗干扰措施：
（1）硬件措施
1）屏蔽：对PLC的电源变压器、内部CPU的主要的部件采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，防止外界的电磁干扰。
2）滤波：对供电电源及I/O线路采用多中形式的滤波，以消除、抑制高频干扰。
3）隔离：I/O线路采用光电隔离，有效地抑制了外部干扰源的影响；
4）模块化结构：便于系统修复，减少停机时间。
（2）软件措施
1）采用扫描工作方式：减少了外界的干扰；
2）设有故障检测和自诊断程序：能对系统硬件电路等故障实现检测和判断；当由干扰引起故障时，能立即将当前重要信息加以封存，禁止任何不稳定的读写操作，一旦正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的工作。
3）设置警戒时钟WDT：PLC程序循环执行时间超过WDT规定的时间，预示程序出错，立即进行报警。
4）对程序进行检查和检验。
采取以上的抗干扰措施，一般PLC的平均无故障时间可达几十万小时以上。
2、编程简单，使用方便
PLC编程语言：梯形图、指令语句、功能图。
大多数PLC采用梯形图的编程语言。梯形图与电器控制线路图相似，具有形象、直观、易学的特点。当生产流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活。同时，PLC编程器的操作和使用也很简单。这也是PLC获得普及和推广的主要原因之一。
许多PLC还针对具体问题，设计了各种专用编程指令及编程方法，进一步简化编程。
3、功能完善、通用性强
现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，而且还具有A/D和D/A转换、数值运算、数据处理、PID控制、通信联网以等许多功能。
PLC产品已系列化、模块化，品种齐全的各种硬件装置可供用户选用和组成满足各种要求的控制系统。
4、设计安装简单、维护方便
PLC用软件代替了传统电气控制系统的硬件，使得控制柜的设计、安装的接线工作量大为减少。
PLC的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试，缩短了应用设计和调试周期。
在维修方面，由于PLC的故障率极低，维修工作量很小；而且PLC具很强的自诊断功能，如果出现故障，可根据PLC上指示或编程器上提供的故障信息，迅速查明原因，维修极为方便。
5、体积小、重量轻、能耗低
由于PLC采用了集成电路，其结构紧凑、体积小、能耗低。
四、可编程控制器的应用
PLC具有体积小、可靠性高、功能强、程序设计方便、通用性强、维护方便等优点，在各个行业中有着广泛的应用，以成为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）。
1、逻辑控制
利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能可实现对机床、自动生产线、电梯等的扩展。
2、位置控制
较高档次的PLC具有单轴或多轴位置控制模块，可实现对步进电动机或伺服电动机的速度和加速度的控制，确保运行平滑。
3、过程控制
PLC的模拟量输入输出和PID控制，可构成闭环控制系统，可应用于冶金、化工等行业
4、监控系统
PLC能记忆某些异常情况，并可进行数据采集。操作人员还可利用监控命令进行生产过程的监控，及时调整相关参数。
5、集散控制
PLC与PLC，PLC与上位机之间的联网，可构成工厂自动化网络系统。
三菱PLC编程实例和编程优化9篇
1.一个逻辑很强的程序 【Q】 检测出口温度来控制20个风扇，温度高于设定值就启动一台风扇，一分钟后温度还高于设定值就启动下一台风扇，。。。。一分钟后温度降到设定值以下就关闭一台风扇。 上面的动作容易实现，现在的问题是每个风扇都有手动和自动两个状态。 假如说现在1，6，9，18，20。5台在自动，其余手动 温度高于设定值启动1，温度还高于设定值怎么才能跳过2，3，4，5 直接启动6呢？ 我考虑的是为每台风扇编号，首先检测哪几台在自动状态，然后控制，可是这样逻辑太复杂了 有没有简单的办法？？？？ 【A】 fx3u可以对位变址，程序比较简单，循环控制即可：
FX2N就要用移位，间接获得自动位， M0仍为1min计时，M10~M29为自动状态标识，M100~M119为对应的风扇输出，其他为缓存位： 2.三菱PLC程序动作分析 【Q】这是其中的一部分
为什么C1线圈已得电，可下面的RST M100却没有得电 这里的动作为什么是M19得电一次，M100置位一次，M19再得电一次，变复位一次。如此循环。我用的是在线模拟，有关系吗？ 【A】 考虑一个扫描周期内的状态： 首先M100是OFF的，C1被M100的常闭触点一直复位中； M19置ON后第一个扫描周期 第一句指令：当M19第一次为ON时，C0计数到1，线圈变为ON； 第二句指令：C0将M100置位为ON；（注意此时程序还没有扫描到后面，C1仍然是在被复位的状态。而内存中的M100状态已经由OFF变为ON了） 第三句指令：M100将C0复位； 第四句指令：虽然M19和M100同时为ON，但是因为C1仍在被复位的状态，所以此时没有计数。虽然输出线圈显示为ON了，但计数值仍为0； 第五句指令：C1计数值为0，未达到设定值1，触点保持为OFF，未能复位M100； 第六句指令：M100保持为ON，未能继续复位C1； 第二个扫描周期： 第一句指令：当M19仍为ON时，但M100也为ON了，所以C0不计数，保持上一次被复位的状态OFF； 第二句指令：C0状态为OFF，对M100线圈无影响，M100仍为ON； 第三句指令：M100继续将C0复位； 第四句指令：虽然M19和M100同时为ON，但C1仍没有计数。因为计数器计数需要前边的条件状态有个
51单片机与三菱PLC RS485通讯实例
51单片机与三菱PLC无协议通讯成功我用了两个晚上的时间查阅一些资料，利用三菱PLC的扩展RS485通讯板与其51单片机连接通讯，可写PLC任意的地址。长度可达1000米，看见网上写的都很烦且对三菱和单片机不是很熟的朋友来说有一定的阅读难度，今天将它与大家分享。希望在此基础上大家能扩展出自己想要的功能，过些时间有空我在写个半双工的程序。 硬件部分： 我用的是天祥单片机实验板，由于没有RS485接口，我利用ADM485芯片自制了一个485接口，如图，但如果要进行半双工通讯，须将P3.0口到下载程序的RS232芯片的线断开可用一个跳线，用RS485的时候断开RS232，用RS232的时候插上跳线帽。硬件连接如图 PLC程序： 通讯我用单片机做主机（只发送指令），PLC做从机（只接
收指令），单工单向，以便初学着掌握。 格式：1位启始，8位数据，一位停止。 所以PLC寄存器D8120：0C81. plc程序很简单不懂的可以看下三菱PLC的通讯手册。如下图： 三：单片机程序： #include
三菱PLC编程实例
三菱FX系列PLC教学课程---一个从基础讲起的电梯控制实例 第一节 PLC简述 一、PLC的特点： 1、高可靠性 2、编程简单，使用方便 可采用梯形图编程方式，与实际继电器控制电路非常接近，一般电气工作者很容易接受。 3、环境要求低 适用于恶劣的工业环境。 4、体积小，重量轻 5、扩充方便，组合灵活 二、PLC的硬件结构： 1、硬件框图 2、输入接口电路 为了保证能在恶劣的工业环境中使用，PLC输入接口都采用了隔离措施。如下图，采用光电耦合器为电流输入型，能有效地避免输入端引线可能引入的电磁场干扰和辐射干扰。 在光敏输出端设置RC滤波器，是为了防止用开关类触点输入时触点振颤及抖动等引起的误动作， 因此使得PLC内部约有10ms的响应滞后。
当各种传感器（如接近开关、光电开关、霍尔开关等）作为输入点时，可以用PLC机内提供的电源或外部独立电源供电，且规定了具体的接线方法，使用时应加注意。 3、输出接口电路 PLC一般都有三种输出形式可供用户选择，即继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出。 在线路结构上都采用了隔离措施。 特点： 继电器输出：开关速度低，负载能力大，适用于低频场合。 晶体管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频场合。 晶闸管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频场合。 注意事项： （1）PLC输出接口是成组的，每一组有一个COM口，只能使用同一种电源电压。 （2）PLC输出负载能力有限，具体参数请阅读相关资料。 （3）对于电感性负载应加阻容保护。 （4）负载采用直流电源小于30V时，为了缩短响应时间，可用并接续流二极管的方法改善响应时间。
第二节 PLC的工作过程 PLC大多采用成批输入/输出的周期扫描方式工作，按用户程序的先后次序逐条运行。一个完整的周期可分为三个阶段： （一）输入刷新阶段 程序开始时，监控程序使机器以扫描方式逐个输入所有输入端口上的信号，并依次存入对 应的输入映象寄存器。
2011-学习资料大全：三菱PLC编程实例
（二）程序处理阶段 所有的输入端口采样结束后，即开始进行逻辑运算处理，根据用户输入的控制程序，从第一条开始，逐条加以执行，并将相应的逻辑运行结果，存入对应的中间元件和输出元件映象寄存器，当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输出刷新处理。 （三）输出刷新阶段 将输出元件映象寄存器的内容，从第一个输出端口开始，到最后一个结束，依次读入对应的输出锁存器，从而驱动输出器件形成可编程的实际输出。 一般地，PLC 的一个扫描周期约10ms ，另外，可编程序控制器的输入/输出还有响应滞后（输入滤波约10ms ），继电器机械滞后约10ms ，所以，一个信号从输入到实际输出，大约有20--30ms 的滞后。 输入信号的有效宽度应大于1个周期+10ms 。 第三节 三菱FX PLC 中各种元件介绍（以FX2-64MR 为例） 一、输入继电器 X ? X 、Y 还有无数个常开、常闭触点供编程使用。 ? Y 外部分仅有一个常开触点供带动负载使用。 ? 可以看出每组都是8个 ? 输入输出点数根据实际工程需要来确定。 ? 可采用主机+扩展的方式来使用，扩展的编号依次编下去。 X0--X7 X10-X17 X20-X27 X30-X37 （共32点） 二、输出继电器 Y Y0--Y7 Y10--Y17 Y20--Y27 Y30--Y37 （共32点） 三、辅助继电器 M （1）通用辅助继电器 M0--M499（共500个），关闭电源后重新启动后，通用继电器不能保护断电前的状态。 （2）掉电保持辅助继电器 M500--M1023（共524个），PLC 断电后再运行时，能保持断电前的工作状态，采用锂电池作为PLC 掉电保持的后备电源。 （3）特殊辅助继电器 M8000--M8255（共156点），有特殊用途，将在其它章节中另作介绍。 辅助继电器都有无数个常开、常闭触点供编程使用，只能作为中间继电器使用，不能作为外部输出负载使用。 四、状态继电器 S （1）通用状态继电器 S0--S499 （2）掉电保持型状态继电器 S499-S899 （3）供信号报警用：S900-S999 状态继电器S 是对工作步进控制进行简易编程的重要元件，这里不作进一步的介绍。
三菱PLC编程实例
课题一PLC控制运料小车 一、课题要求： 要求：根据给定的设备和仪器仪表，在规定的时间内完成程序的设计、安装、调试等工作，达到课题规定的要求。 二、设计原则：按照完成的工作是否达到了全部或部分要求，由实验老师对其结 果进行评价。 三、课题内容： 其中启动按钮S01用来开启运料小车，停止按钮S02用来手动停止运料小车（其工作方式见考核要求2选定）。按S01小车从原点起动， KM1接触器吸合使小车向前运行直到碰SQ2开关停，KM2接触器吸合使甲料斗装料5秒，然后小车继续向前运行直到碰 SQ3开关停，此时KM3接触器吸合使乙料斗装料3秒，随后KM4接触器吸合小车返回原点直到碰SQ1开关停止，KM5接触器吸合使小车卸料 5秒后完成一次循环。 四、设计要求： 1、编程方法由实验老师指定： ⑴用欧姆龙系列PLC简易编程器编程 1
⑵用计算机软件编程 2、工作方式： A．小车连续循环与单次循环可按S07自锁按钮进行选择，当S07为“0”时小车连续循环，当S07为“1”时小车单次循环； B．小车连续循环，按停止按钮S02小车完成当前运行环节后，立即返回原点，直到碰SQ1开关立即停止；当再按启动按钮S01小车重新运行； C．连续作3次循环后自动停止，中途按停止按钮S02则小车完成一次循环后才能停止； 3、按工艺要求画出控制流程图； 4、写出梯形图程序或语句程序； 5、用欧姆龙系列PLC简易编程器或计算机软件进行程序输入； 6、在考核箱上接线，用电脑软件模拟仿真进行调试。 五、输入输出端口配置：
六、问题： 小车工作方式设定： A．小车连续循环与单次循环可按S07自锁按钮进行选择，当S07为“0”时小车连续 循环，当S07为“1”时小车单次循环； B．小车连续循环，按停止按钮S02小车完成当前运行环节后，立即返回原点，直到 碰SQ1开关立即停止；当再按启动按钮S01小车重新运行； C．连续作3次循环后自动停止，中途按停止按钮S02小车完成一次循环后才能停止。 1、按工艺要求画出控制流程图： 2、写出梯形图程序或语句程序 3、用欧姆龙系列PLC简易编程器或计算机软件进行程序输入及调试。 （1）小车连续循环与单次循环用S07选择，当S07（0005）= 0时小车连续循环，当其等于1时，小车单次循环。 （2）小车连续循环，按停止按钮S02（0001），小车一次循环后回到原点，遇SQ1 停止，再按启动按钮S01（0000）小车重新运行 （3）连续三次循环由CNT03计数，中途按S02小车完成一次循环后停止 4、书面说明： （1）PLC有哪些特点？可靠性高，抗干扰能力 强配套齐全，功能完善，适用性强易学易用，深受 工程技术人员欢迎系统的设计、建造工作量小，维 护方便，容易改造体积小，重量轻，能耗低 （2）为什么PLC的触点可以使用无数次。 PLC里的一个“继电器”其实只是PLC内部寄存器的一个位，当你在程序中用到该继电器时，只是重复的对存储器中的相应位作“读”操作。并不像我们平时所说的继电器那样有线圈和触点。虽然初学时可以那样理解，但要知道它们的区别。 3
PLC学习资料大全：三菱PLC编程实例讲解
三菱 FX 系列 PLC 教学课程 ---一个从基础讲起的电梯控制实例 第一节 PLC 简述 一、 PLC 的特点： 1、高可靠性 2、编程简单，使用方便 可采用梯形图编程方式，与实际继电器控制电路非常接近，一般电气工作者很容易接受。 3、环境要求低 适用于恶劣的工业环境。 4、体积小，重量轻 5、扩充方便，组合灵活 二、 PLC 的硬件结构： 1、硬件框图 2、输入接口电路 为了保证能在恶劣的工业环境中使用， PLC 输入接口都采用了隔离措施。如下图，采用光电耦合 器为电流输入型，能有效地避免输入端引线可能引入的电磁场干扰和辐射干扰。 在光敏输出端设置 RC 滤波器，是为了防止用开关类触点输入时触点振颤及抖动等引起的误动作， 因此使得 PLC 内部约有 10ms 的响应滞后。
当各种传感器（如接近开关、光电开关、霍尔开关等）作为输入点时，可以用 PLC机内提供的 电源或外部独立电源供电，且规定了具体的接线方法，使用时应加注意。 3、输出接口电路 PLC一般都有三种输出形式可供用户选择，即继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出。 在线路结构上都采用了隔离措施。 特点： 继电器输出：开关速度低，负载能力大，适用于低频场合。 晶体管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频场合。 晶闸管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频场合。 注意事项： （1）PLC输出接口是成组的，每一组有一个COM口，只能使用同一种电源电压。 （2）PLC输出负载能力有限，具体参数请阅读相关资料。 （3）对于电感性负载应加阻容保护。 （4）负载采用直流电源小于30V时，为了缩短响应时间，可用并接续流二极管的方法改善响应 时间。
三菱PLC与变频器通讯案例
Modbus是Modicon公司为其PLC与主机之间的通讯而发明的串行通讯协议。其物理层采用 RS232、485等异步串行标准。由于其开放性而被大量的PLC及RTU厂家采用。Modbus通讯方式采用主从方式的查询－相应机制，只有主站发出查询时，从站才能给出响应，从站不能主动发送数据。主站可以向某一个从站发出查询，也可以向所有从站广播信息。从站只响应单独发给它的查询，而不响应广播消息。MODBUS通讯协议有两种传送方式:RTU方式和ASCII方式。三菱700系列变频器能够从RS-485端子使用ModbusRTU通讯协议，进行通讯运行和参数设定。对象： 1. 三菱PLC：FX2N+FX2N-485-BD 2. 三菱变频器：F700系列，A700系列。 两者之间通过网线连接，具体参照下图。 FX2N-485-BD与n台变频器的连接图
1．三菱变频器的设置 PLC与变频器之间进行通讯时，通讯规格必须在变频器中进行设定，每次参数初始化设定后，需复位变频器或通断变频器电源。 参数号名称设定值说明 Pr331 通讯站号 1 设定变频器站号为1 Pr332 通讯速度 96 设定通讯速度为9600bps Pr334 奇偶校验停止位长 2 偶校验，停止位长1位 Pr539 通讯校验时间 9999 不进行通讯校验 Pr549 协议选择 1 ModbusRTU协议 Pr551 PU模式操作权选择 2 PU运行模式操作权作为PU接口 进行ModbusRTU协议通讯时，Pr551必须设置为2，Pr340设置为除0以外的值，Pr79设置为0或2或6。通过RS-485端子进行ModbusRTU协议通讯时，必须在NET网络模式下运行。