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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流可编程控制器原理与应用.精品文档.21 世纪全国应用型本科大机械系列实用规划教材可编程控制器原理与应用主 编副主编参 编主 审参 编参 编赵 燕麦云飞杨福合江征风李 磊李 磊周新建阮祥发余先涛 陈 娟张 军张 军内 容 简 介本书以我国目前应用最广泛的三种高性能小型机为背景，系统地阐述了可编程控制器的结构、工作原理、硬件和软件系统以及 PLC 控制系统从设计、安装到维护的过程，并对 PLC 的组网技术进行了详细介绍。本书内容新颖，深入浅出，语言通俗易懂，注重理论联系实际。通过实例，详细地介绍了 PLC 在不同行业中的具体应用。在编写形式上，注
2、重理论与实践的结合，不但在各章节适时插入实例，使读者加深理解和掌握具体内容，而且以 PLC 综合应用举例作为第 7 章的内容，以便于读者参考和提高综合应用可编程控制器的能力。本书可作为高等院校机电一体化专业、自动化专业、电气技术专业及其他相关专业的教材，也可作为广大工程技术人员的参考用书。市版权局图书在版编目(CIP)数据可编程控制器原理与应用/赵燕，周新建主编. 北京：中国林业出版社；北京大学出版社，2006.8(21 世纪全国应用型本科大机械系列实用规划教材)ISBN 7-5038-4438-8.可.赵周. 可编程控制器高等学校教材. TP332.3中国版本图书馆 CIP 数据核字(200
3、6)第 076957 号书名：可编程控制器原理与应用著作责任者：赵燕周新建主编策 划 编 辑：李昱涛责 任 编 辑：郭穗娟郑铁志标 准 书 号：ISBN 7-5038-4438-8出版者：中国林业出版社(地址：北京市西城区德内大街刘海胡同 7 号E-mail:cfphz电话：编辑部 66170109营销中心 66187711邮编：100009 )北京大学出版社(地址：北京市海淀区成府路 205 号邮编：100871)E-mail: pup_6印刷者：电话：邮购部 62752015发行部 62750672编辑部 62750667出版部 62754962发经行销者：北京大学出版社者：新华书店中国林
4、业出版社787 毫米1092 毫米16 开本19.5 印张446 千字2006 年 8 月第 1 版2006 年 8 月第 1 次印刷定价：29.00 元前言可编程控制器(PLC)是一种数字式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、模拟式的输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，在汽车、钢铁、航空航天、船舶、化工、纺织、食品、造纸、军工等工业领域获得了广泛的应用。本书以目前市场上具有广泛影响的主流
5、机型 FX2N 作为主要对象，详细介绍了 PLC 的工作原理、软硬件构成、指令系统和通信应用等相关知识。在选材上本书特别注意从应用角度出发，以大量的编程方法和 PLC 的工程应用实例贯穿全书，以帮助读者能更快地理解和掌握 PLC 技术及使用方法。同时还以专门的篇幅采用对比的方法介绍了与 FX2N 系列相似的西门子公司的 S7-200 和欧姆龙公司的 C 系列 PLC，以方便读者全面掌握不同厂家的PLC 系统。在编写风格上注意遵循由浅入深、循序渐进的认识规律，便于读者自学。赵燕、周新建担任本书的主编，麦云飞、阮祥发担任副主编，杨福合、余先涛、陈娟任参编。具体分工：第 1、2 章和第 6 章的第
6、9、10、11、12 节及附录由安徽科技学院的陈娟编写；第 3、8 章由中北大学的杨福合编写；第 4、5 章和第 7 章的第 3、4 节由武汉理工大学的阮祥发编写；第 6 章的第 18 节由武汉理工大学的余先涛编写；第 7 章的第 1、2节及第 11 章由上海理工大学的麦云飞编写；第 9 章由武汉理工大学的赵燕编写；第 10 章由华东交通大学的周新建编写。由赵燕负责全书的组织、修改和统稿。武汉理工大学的江征风教授担任本书的主审，他仔细审阅了全部书稿，提出了许多宝贵的意见和建议，在此表示诚挚的谢意！书中部分章节的编写内容主要参照了三菱公司最新技术资料和同行作者的有关文献，在此对书中所参考和引用的
7、相关教材与资料的作者、译者和单位一并表示感谢！因编者水平及时间有限，书中难免有疏漏之处，恳请读者批评指正。编者2006 年 5 月目录第1章可编程控制器(PLC)概论 .1第4章基本逻辑指令 . 431.1 PLC 定义及特点 .14.1基本逻辑指令 . 431.1.11.1.21.1.3PLC 的产生及定义 .1PLC 的特点 .3PLC 的分类 .44.1.14.1.2逻辑取及线圈驱动指令LD，LDI，OUT . 43触点串联指令 AND，ANI. 441.2 PLC 的发展趋势 .6小结 .7习题 .8第2章 可编程控制器的组成和工作原理.92.1 PLC 的组成及各部分的作用 .94.
8、1.34.1.44.1.54.1.64.1.7触点并联指令 OR，ORI . 45串联回路块并联指令 ORB . 45并联回路块串联指令 ANB . 46边沿检出指令 LDP，LDF，ANDP，ANDF，ORP，ORF. 47脉冲指令 PLS，PLF. 492.1.1PLC 的硬件组成 .94.1.8置位与复位指令2.1.2 PLC 的软件组成 .132.2 PLC 的输入/输出(I/O)接口 .142.2.1 PLC 的开关量输入接口 .142.2.2 PLC 的开关量输出接口 .142.3 PLC 的工作原理 .152.4 PLC 的编程语言 .182.4.1 PLC 编程语言的国际标准
9、.182.4.2 梯形图的特点.20小结 .21习题 .224.2SET，RST . 504.1.9 反转指令 INV . 524.1.10 栈操作指令 MPS，MRD，MPP . 524.1.11 主控触点指令 MC，MCR . 554.1.12 空操作指令 NOP . 574.1.13 程序结束指令 END . 57梯形图设计 . 584.2.1 梯形图的特点 . 584.2.2 梯形图编程格式 . 584.2.3 梯形图设计的基本步骤 . 59第3章FX2N 可编程控制器.234.2.4梯形图设计规则 . 603.1FX2N 的系统特点及配置 .233.1.1 FX2N 的技术特点 .2
10、33.1.2 FX2N 的型号说明 .243.1.3 FX2N 系统的硬件配置 .254.3 基本逻辑指令应用举例 . 62小结 . 69习题 . 70第5章 状态转移图及步进指令. 743.23.3FX2N 的编程等效元件 .27FX2N 的技术指标 .395.15.2状态转移图 . 74步进梯形图及步进指令 . 77小结 .42习题 .425.2.15.2.2步进梯形图 . 77步进指令 . 77VI可编程控制器原理与应用5.35.4步进梯形图指令编程基本方法 .79状态转移图常见流程状态的编程 .836.4.16.4.2加法指令 . 118减法指令 SUB. 1195.4.15.4.25
11、.4.35.4.4单流程状态编程.83跳转与重复状态编程.85选择性分支与汇合状态编程.85并行分支与汇合状态.866.4.36.4.46.4.56.4.66.4.7乘法指令 MUL. 119除法指令 . 120加 1 指令、减 1 指令 . 120逻辑与、或和异或指令 . 121求补指令 . 1225.4.5分支与汇合的组合.896.5循环与移位指令 . 1235.5状态转移图及步进指令6.5.1左、右循环指令 . 123的应用实例.90小结 .94习题 .956.5.26.5.3带进位的左、右循环指令 . 124位组件左移、位组件右移指令 . 124第6章FX2N 功能指令 .986.5.
12、4字元件右移、字元件左移指令 . 1266.1功能指令的表示与执行方式 .986.6数据处理指令 . 1276.1.16.1.26.1.3指令与操作数.98指令的数据长度与执行形式.99变址操作.1026.6.16.6.26.6.36.6.4区间复位指令 . 127译码指令 . 127编码指令 . 128置 1 位数总和指令 . 1296.2程序流向控制指令 .1046.6.5置 1 位判别指令 . 1296.2.16.2.26.2.36.2.46.2.5条件跳转指令.104子程序调用和返回指令.106中断指令.107主程序结束指令.109监视定时器指令.1106.6.66.6.76.6.86
13、.6.96.6.10平均值指令 . 130报警器置位指令 . 130报警器复位指令 . 131平方根指令 . 131浮点操作指令 . 1316.2.6循环开始指令和循环结束指令.1116.7高速处理指令 . 1326.7.1 I/O 刷新指令 . 1326.3数据传送和比较指令 .1126.7.2刷新和调整滤波时间指令 . 1326.3.16.3.26.3.36.3.46.3.56.3.66.3.7比较指令.112区间比较指令.113传送指令.114移位传送指令.114取反传送指令.115块传递指令.115多点传送指令.1166.7.36.7.46.7.56.7.66.7.76.7.86.7.
14、9矩阵输入指令 . 133高速计数器置位指令 . 134高速计数器复位指令 . 135高速计数器区别比较指令 . 135转速测量指令 . 135脉冲输出指令 . 136脉宽调制指令 . 1366.3.8数据交换指令.1176.8方便指令 . 1376.3.9 BCD 变换指令 .1176.8.1初始状态指令 . 1376.3.10BIN 变换指令.1176.8.2绝对值式凸轮顺控指令 . 1386.4算术运算和逻辑运算指令 .1186.8.3增量凸轮控制指令 . 139VI目录VII6.8.46.8.56.8.66.8.7示教定时器指令.140特殊定时器指令.141交替输出指令.142旋转台控
15、制指令.1427.3.27.3.37.3.4继电器-接触器控制线路转换设计法 . 168逻辑设计方法 . 170状态转移图设计法 . 1716.9外围设备 I/O 功能指令 .1437.4 PLC 的控制系统设计实例 . 1726.9.16.9.2数据输入指令.143数字译码指令.146小结 . 176习题 . 1776.9.36.9.46.9.5ASC码转换指令.148打印输出指令.148读特殊功能模块指令.148第8章8.1PLC 的功能模块. 179功能模块概述 . 1796.9.6写特殊功能模块指令.1498.1.1特殊功能模块的类型6.10外围设备(SER)指令 .149及用途 .
16、1796.10.1串行通信指令RS(FNC80) .1508.1.2特殊功能模块的安装及应用 . 1816.10.2并行数据传送指令.1518.2模拟量输入模块 . 1836.10.36.10.4ASCI 变换指令 .152十六进制转换指令.1528.2.18.2.2性能参数 . 183应用举例 . 1866.11外围设备指令 .153格雷码转换、逆转换-236.11.1指令.1538.3模拟量输出模块 . 1878.3.1 性能参数 . 1871. FX2N-4DA 技术指标 . 1876.11.2模拟量模块读、写指令.1538.3.2应用举例 . 1906.12触点比较指令 .1548.4
17、高速计数模块 . 1916.12.16.12.2触点比较指令.155触点比较串联指令.1558.4.18.4.2基本性能参数 . 192应用举例 . 1976.12.3触点比较并联指令.1568.5可编程凸轮控制器模块 . 198小结 .156习题 .1578.5.18.5.2FX2N-1RM-SET 的特点 . 198缓冲寄存器及设置 . 199第7章PLC 控制系统的设计 .1588.5.3 应用实例 . 201小结 . 2027.1 PLC 控制系统设计原则和步骤 .158习题 . 2037.1.1PLC 控制系统设计的一般原则.158第9章PLC 通信与计算机网络. 2047.1.2P
18、LC 控制系统设计步骤 .1599.1 PLC 通信的基本知识 . 2047.2 PLC 控制系统的硬件设计 .1607.2.1 I/O 点数的简化与扩展 .1619.1.19.1.2数据通信系统构成 . 204数据通信方式及传输速率 . 2057.2.27.2.3PLC 的选型及模块选型 .163PLC 的外围电路设计 .1669.1.39.1.4串行通信接口标准 . 207开放式系统互联参考7.3 PLC 控制系统的软件设计 .166模型(OSI/RM) . 2097.3.1经验设计法.1669.2 PLC 与 PLC 之间的通信 . 211VIIVIII可编程控制器原理与应用9.2.19
19、.2.2NN 链接通信 .211双机并行链接通信.21611.1.111.1.2MEDOC 系统概述 . 261MEDOC 的主要功能 . 2629.3计算机链接与无协议数据传输 .218串行通信协议的格式.218-239.3.111.1.3编辑一个新的 MEDOC程序的主要步骤 . 2639.3.2计算机链接通信协议.22011.2手持编程器 . 2649.3.3无协议数据传输.22711.2.1手持编程器的组成和小结 .230操作面板 . 264习题 .23011.2.2手持编程器的操作过程 . 265第 10 章其他常用 PLC 系统简介 .23111.311.2.3 编程操作 . 26
20、5编程软件 FXGP/WIN . 26710.1欧姆龙公司 C 系列 C20普及型 PLC .23111.3.111.3.2进入程序编制环境 . 267编写或编辑程序及注释 . 26910.1.110.1.210.1.310.1.4C20 的性能 .231C20 的选件和配置 .232C20 的基本指令 .234C20 的专用指令 .23611.3.311.3.411.3.5程序的下载和上载 . 273软元件的监控及强制设置 . 274程序的打印 . 27610.2西门子公司 S7-200 PLC .24311.4编程软件 GX Developer . 27710.2.110.2.210.2.
21、3S7-200 系列 PLC的硬件系统.244S7-200 系列 PLC 的内部资源及寻址方式.246S7-200 系列 PLC 基本逻辑指令及举例.24811.4.111.4.211.4.311.4.4程序编制环境及功能 . 277梯形图程序建立及编辑操作 . 280梯形图程序下载到 PLC . 284PLC 程序的运行与监控、调试 . 28510.33 种 PLC 应用程序举例 .25211.4.5PLC 程序的打印 . 28610.3.110.3.2简单程序举例.252综合应用举例.25511.4.611.4.7PLC 程序的注释和显示 . 286帮助菜单 . 287小结 .260习题
22、.260小结 . 288习题 . 288第 11 章可编程控制器的编程工具.261附录功能指令一览表 . 28911.1基于 DOS 的编程软件 MEDOS .261参考文献. 293VIII第1章可编程控制器(PLC)概论教学提示：可编程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。随着大规模、超大规模集成电路技术和数字通信技术的进步和发展，PLC 技术不断提高，在工业生产中获得极其广泛的应用。教学要求：本章让学生了解 PLC 及其控制系统的基本知识，重点了解 PLC
23、的技术特点、类型以及发展概况。1.1 PLC 定义及特点PLC 是在继电器控制技术、计算机技术和现代通信技术的基础上逐步发展起来的一项先进的控制技术。在现代工业发展中 PLC 技术、CAD/CAM 技术和机器人技术并称为现代工业自动化的三大支柱。它主要以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出(I/O)来控制各种生产过程。1.1.1 PLC 的产生及定义20 世纪 60 年代以前，用以对工业生产进行自动控制的装置是继电器-接触器控制系统。这种系统存在一些缺陷，如，系统的能耗较多；工艺流程的更新需要大量的人力物力；因系统是通过各种硬件接线的逻辑控制来实现系统的运行，导致机械触点较多，系统运行的可靠性较差等。到了 60 年代以后，美国汽车制造业为适应市场需求不断更新汽车型号，要求及时改变相应的加工生产线。而汽车生产流水线基本上都是采用传统的继电器-接触器控制，所以整个系统就必须重新设计和配置。汽车生产流水线的更换越来越频繁，原有的继电器-接触器控制系统就经常需要重新设计安装，这不但造成极大的浪费，而且新系统的接线