激光加工设备电气控制3

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PLC的扫描工作过程
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1.3 PLC的编程？
1 DVP PLC 编程软件 2 梯形图（Ladder diagram） 3 指令表（Instruction） 4 顺序功能图（Srquential function chart）
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情境三、激光焊接机PLC控制电路设计与装接 子情境一、 PLC原理与应用 子情境二、 三菱FX-20GM定位器指令与应用 子情境三、步进电机及驱动电路原理与测量
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子情境一、 PLC原理与应用
什么是PLC？ PLC的硬件？ PLC的编程软件？ PLC应用举例？
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2) 存储器（RAM、ROM） 存储器用于存放程序和数据。PLC配有系统存储器和用户存储器, 前者用于存放系统的各种管理监控程序; 后者用于存放用户编制的程序。 PLC的用户程序和参数的存储器有RAM、 EPROM和EEPROM三种类型。 RAM一般采用锂电池作为后备电源, 停电后RAM中的数据可以保存1～5年。 对于EPROM, 写入时必须用专用的写入器, 擦除时要用专用的擦除器。 EEPROM是电可擦除只读存储器,它不仅具有其他程序存储器的性能, 还可以在线改写, 且不需要专门的写入和擦除设备。
PLC梯形图
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1.2 PLC的硬件？
1 PLC的硬件结构
可编程控制器虽然外观各异，但其硬件结构大体相同。主要由中央处理器 （CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出器件（I/O接口）、电源及编程 设备几大部分构成。
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1 ) 中央处理器（CPU） 中央处理器是可编程控制器的核心，它在系统程序的控制下，完成 逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分工作等任务。可编程控制 器中采用的CPU一般有三大类：一类为通用为处理器，如80286、80386等； 一类为单片机心片，如8051、8096等；另外还有位处理器，如AMD2900、 AMD2930等。一般说来，可编程控制器的档次越高，CPU的位数也就越多， 运算速度也越快，指令功能也越强。 为了提高PLC的性能，也有一台PLC采用了多个CPU。
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3 PLC的主要应用 1) 逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，可用它取代传统继电器控制 电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于 多机群控制及自动化流水线。如电梯控制、高炉上料、注塑机、印刷机、 组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2) 模拟量控制 3) 运动控制 4) 过程控制 5) 数据处理 6) 通信互联网
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3) 输入输出器件（I/O接口） 输入输出接口是可编程控制器和工业控制器现场各类信号连接的部分。 输入接口用来接受生产过程的各种参数。输出接口用来送出可编程控制器 运算后得出的控制信息，并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。 (1) 输入接口电路
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直流输入型接口电路
1969年美国数据通信公司（DEC）公司研制出第一台可编程控制器，在GM公司 生产线上获得成功。其后日本、德国、等相继引入，可编程控制器迅速发展起来。 这一时期它主要用于顺序控制。虽然也采用了计算机的设计思想，但当时只能进行逻辑 运算，故称为“可编程控制器”，简称为PLC（Programmable Logic Controller）。
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3 PLC的循环扫描工作流程 PLC以微处理器为核心，故具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微 机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式，而PLC则采用循环扫描的 工作方式。在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始按指 令步序号进行其周性的循环扫描，直到遇到结束符后又返回第一条指令，周而 复始不断循环，因此称为循环扫描方式。
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(2) 输出接口电路 PLC的输出电路有三种形式: 继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。
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4 ) 电源及编程设备
PLC的供电电源一般是市电， 有的也用直流24V电源供电。PLC对 电源稳定性要求不高，一般允许电源电压在+10％～-15％内波动。可编程 控制器的编程设备一般有两类：一类是专用的编程器，有手持式的，其 优点是携带方便，也有台式的，有的可编程控制器软件即可完成编程任务。 借助软件编程比较容易，一般是编好了以后再下载到可编程控制器中去。
1 DVP PLC 编程软件 可编程序控制器的生产厂商都开发了基于个人计算机的图示化编程软件。 西门子S7-200系列PLC:STEP7-Micm/WIN32编程软件 三菱FX系列PLC:SWOPC-FXGP/WLN-C编程软件 三菱最新GX Developer Version 8C编程软件 台达DVP-PLC: WPLSoft_v2.12.06编程软件 这些软件一般都具有编程及程序调试等多种功能，是PLC用户不可缺少的 开发工具。
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2 PLC的软继电器
台达DVP ES 系列PLC软继电器有八大类：
1) 输入继电器[X] 2) 输出继电器[Y] 3 ) 辅助继电器[M] 4 ) 状态继电器[S] 5 ) 定时器[T] 6 )计数器[C] 7 ) 数据寄存器[D] 8 ) 指针[P、I、N] (详见台达DVP ES 系列PLC应用技术手冊26页,三菱FX2N系列PLC类似)
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电度表生产装配线
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三菱PLC
西门子PLC
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2 PLC的主要特点 1 ) 可靠性高，抗干扰能力强。 2 ) 配套齐全，功能完善，适用性强。 3 ) 易学易用，深受工程技术人员欢迎。 4 ) 系统设计周期短，维护方便，改造容易。 5 ) 体积小，重量轻，能耗低。
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状态软元件 FX2N共有1000个状态元件（也称状态继电器，简称状态），其分类、地址、 （以十进制数）编号及用途如表6-12状态[S]是构成状态转移图（SFC）的基本 要素，是对于工序步进型控制进行简易编程的重要软元件，与步进阶梯图 （STL）指令组合使用。 定时器 定时器相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中用语延时控制。 FX2N系列可编程控制器中定时器[T]有四种类型。 可编程控制器中的定时器是对机内1ms，10ms，100ms等不同规格时钟 脉冲累加计时的。 积算型、非积算型 计数器 计数器[C]在程序中作用计数控制。
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分析PLC工作原理时，常用到继电器的概念，但在PLC内部没有 传统的实体继电器，仅是一个逻辑概念，因此被称为“软继电器”。这些 “软继电器”实在上由程序的软件功能实现的存储器，它有“1”和“0”两种 状态，对应于实体继电器线圈的“ON”（接通）和“OFF”（断开）状态。 在编程时，“软继电器”可向PLC提供无数动合（常开）触点,动断（常闭） 触点。 PLC软组件的编号分为两部分，第一部分用一个字母代表功能，如输 入继电器用“X”表示，输入继电器用“Y”表示，第二部分用数字表示该类型 软组件的序号，输入、输出继电器的序号为八进制，其余软组件号为十进制。
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20世纪70年代以来，由于大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用， PLC的功能日益增强，它不仅能执行逻辑控制、顺序控制、定时及计数控 制， 还增加了算术运算、数据处理、通信等功能，具有处理分支，中断、自诊断 能力，使PLC从开关量的控制扩展到数字控制及生产过程控制领域，真正成 为一种电子计算机控制装置。 因此有人将PLC称为工业生产自动化三大支柱 （即PLC、机器人、计算机的辅助设计/制造CAD/CAM）之一。 由于PLC的功能已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，故称为“可编 程控制器”，简称PC（Programmable Controller）。 但因PC容易和“个人计算机”（Personal Computer）混淆， 故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。
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输入输出继电器
输入端是可编程控制器接收外部开关信号的端口，与内部输入继 电器之间是采用光电绝缘电子继电器接连的，有无数一常开、常闭触点，可以无 限次使用，但输入继电器不能用程序驱动。输出端是可编程控制器向外部负载发 送信号的端口，与内部输出继电器（如继电器、双向晶闸管、晶体管）连接， 输出继电器也有无数个常开、常闭触点，可以无限次使用。
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辅助继电器
可编程控制器内有很多辅助继电器，可分为一般用途、停电保持用途及特殊用途辅助继电器三大类 1 一般用途辅助继电器 普通用途辅助继电器的作用与继电器电路中的中间继电器类似，可作为中间状态存储及信号变化。 辅助继电器线圈只能被可编程控制器内的各种软组件的触点驱动。辅助继电器有无数的电子常开与 常闭触点，在程序中可以无限次地使用，但是不能直接驱动外部负载，外部负载应通过输出继电器 进行驱动。 2 具有停电保持用途的辅助继电器 如果在可编程控制器运行过程中停电，输出继电器与普通辅助继电器都断开。再运行时，除了输入 条件为ON（接通）的以外，也都断开。但根据控制对象的不同，也可能需要记忆停电前的状态， 再运行时将其再现的情况。停电保持用的辅助继电器就能满足这样的需要，利用可编程控制器内的 后备电池进行供电，可以保持停电前的状态。 3 特殊辅助继电器 例如：M1000为运行监视器（在运行中接通）； M1002为初始脉冲（仅在PLC运行开始时的第一个扫描周期接通）；
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PLC进入工作状态后，首先通过其输入端子，将外部输入设备的状态收集并存入对应的 输入继电器，如图中的X0就是对应于按钮SB的输入继电器，当按钮按下时，X0被写“1”， 当按钮被送开时，X0被写入“0”，并由此时写入的值来决定程序中X0触点的状态。输入 信号采集后，CPU会结合输入的状态，根据语句排序逐步进行逻辑运算，产生确定的输 出信息，再将其送到输出部分，从而控制执行元件动作。以图中程序为例，若 SB按下， SQ未被压动，则X0被写入“1”，X1被写入“0”。则程序中出现X0的常开触点合上，而 Y1运算得“0”。最终，在外部执行元件中，接触器线圈KM，得电，而指示灯H1不亮。
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1.1 什么是PLC？
1 PLC的由来 20世纪60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器 装置构成的。当时，汽车的每一次改型都需要重新设计和安装继电器控制装置。 随着生产的发展，汽车型号更新的周期越来越短，这样，继电器控制装置就需 要经常地更换，十分费时、费工、费料，延长了更新的周器。为改变这一现状， 人们曾试图用小型计算机来实现工业控制代替传统的继电器控制，但因价格昂 贵、输入输出电路不匹配、编程复杂等原因，而没能得到推广和应用。 20世纪60年代末，美国通用汽车公司（GM）为了适应汽车型号不断翻新的 需要，要求制造商为其装配线提供一种新型的通用控制器。
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4 PLC代替继电器接线逻辑用于电动机的控制
继电器控制三相异步电动机正、停、反电路
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PLC控制三相交流电动机正、停、反电路
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物理继电器
PLC继电器
线
圈
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动 合 触 点
动 断
PLC梯形图符号与继电器符号对照表
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梯形图语言是一种以图形符号及其在图中的相互关系表示控制关系的编程 语言，是从继电器电路图演变过来的。梯形图中的图形符号和继电器线路图中 的符号十分相似。梯形图的结构和继电器控制线路图也十分相似。 一 是因为梯形图是为熟悉继电器线路图的工程技术人员设计的，所以使用类似 的符号； 二 是两种图所表打的逻辑含义一样的。因而，将可编程控制器中参与逻辑组合 的元件看成和继电器一样的器件，具有常开、常闭触点及线圈；且线圈的 得电及失电将导致触点的相应动作。再用母线代替电源线；用能量流概念来 代替继电器线路的电流概念，使用继电器线路图类似的思路绘出梯形图。