可编程控制器原理及应用 - 上海交通大学电气工程实验中心.doc

电气自动化控制系统设计与实践 M340 实验指导书 上海交通大学 电气工程与自动化实验室 2012年7月 郑重声明：版权属于上海交通大学电气工程实验中心，仅供上海交通大学电气工程系课程：电气自动化控制系统设计与实践使用。未经允许不得随意上传至百度文库、论坛等网络媒体。 目 录 第一章 可编程控制器简介 - 3 - 一、PLC的结构及各部分作用 - 4 - 二、PLC的工作原理 - 5 - 三、Modicon M340 - 6 - 第二章 可编程控制器的软件介绍及使用 - 8 - 一、软件概述 - 8 - 二、编程语言描述 - 11 - 三、功能块 - 14 - 四、指令系统 - 17 - 五． Unity Pro XL详细操作 - 22 - 第三章 PLC应用实验与设计 - 51 - 一、基本指令的编程练习 - 51 - 二、电机手动控制模式运行 - 53 - 第四章 触摸屏设计 - 34 - 一、触摸屏设计 - 34 - 二、PLC的调试与连接 - 50 - 第五章 伺服系统 - 51 - 一、伺服驱动器的介绍和使用 1 二、伺服电机的介绍和使用 4 三、Modbus总线控制伺服电机的实现 5 四、CANopen总线控制伺服电机的实现 35 第六章 总线协议 45 一、Modbus总线 45 一、CANopen总线 54 可编程控制器简介 PLC是一种新型的电气控制装置，它将传统的继电控制技术和计算机控制技术融为一体，被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制。 传统的继电接触控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，在工业生产中广泛应用。但这类控制装置体积大，耗电较多，功能少，特别是靠硬件连接构成系统，接线复杂，通用性和灵活性差。 PLC的起源可以追溯到60年代，美国通用汽车公司为了适应汽车型号不断翻新的需要，对生产线上的控制设备提出了新的要求，为此设想：把计算机的功能完善、通用灵活等优点和继电器接触控制简单易懂等优点结合起来，从而提供了继电器控制系统无法比拟的灵活性。并要求把计算机的编程方法和程序输入方法加以简化，使得不熟悉计算机的人也能方便使用。但这一时期它主要是代替继电器系统完成顺序控制，逻辑运算，计时、计数、故称为可编程逻辑控制器，简称PLC（Programmable Logical Controller）。 进入80年代，随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程控制器的功能已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，它具有数据运算、传送与处理功能和可以进行模拟量控制、位置控制，特别是远程通讯功能的实现，易于实现柔性加工和制造系统，因此将其称为可编程控制器（Programmable Controller）简称PC ,但为了与个人电脑PC相区别，仍将其称为PLC。 目前PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，加速了机电一体化的进程。 一、PLC的结构及各部分作用 PLC硬件系统结构图 主机 主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。 CPU是PLC的核心，一切逻辑运算及判断都是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。它就是我们常说的电脑芯片。 内部存储器有两类：一类是系统程序存储器，另一类是用户程序及数据存储器 系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。 用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。 输入/输出（I/O）接口 输入接口用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传感器等）的控制信号。 输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备（如:接触器、电磁阀、指示灯等）。 电源 电源指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源。 编程器 编程器是PLC很重要的外部设备，它主要由键盘、显示器组成。编程器分简易型和智能型两类。小型PLC常用简易编程器，大、中型PLC多用智能编程器。编程器的作用是编制用户程序并送入PLC程序存储器。利用编程器可检查、修改、调试用户程序和在线监视PLC工作状况。现在许多PLC采用和计算机联接，并利用专用的工具软件进行编程和监控。 二、PLC的工作原理 PLC采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式，这个过程可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段，整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。 1、输入采样阶段 2、程序执行阶段 PLC在执行阶段，按先左后右，先上后下的步序，执行程序指令。其过程如下：从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中读出有关元件的通/断状态，并根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关的状态寄存器中。 3. 输出刷新阶段 在所有指令执行完毕后，将各物理继电器对应