PLC編程入門基礎(chǔ)知識

1、.專業(yè) .專注 .第一章可編程控制器簡介可編程序控制器 ，英文稱 ProgrammableController，簡稱 PC。 但由于 PC 容易和個人計(jì)算機(jī) （ Personal Computer ）混淆 ，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC 作為可編程序控制器的縮寫。 它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì) ，它采用可編程序的存儲器 ，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制 、定時 /計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令 ，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口 ，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程 。 PLC 是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)

2、中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低 、功耗高 、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn) ，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是 PLC 的程序編制 ，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式 ，使用戶程序編制形象、直觀 、方便易學(xué) ；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的 PLC 后，只需按說明書的提示 ，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將 PLC 應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐 。一、 PLC 的結(jié)構(gòu)及各部分的作用PLC 的類型繁多 ，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī) 、輸入 / 輸出接口 、電源

3、擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個主要部分組成。PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示 ：可編程序控制器接觸器按鈕輸輸選擇開關(guān)入CPU出電磁閥限位開關(guān)模模塊模指示燈塊塊電源電 源編程裝置圖 1-1-11、主機(jī)主機(jī)部分包括中央處理器（ CPU）、 系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器。 CPU是 PLC 的核心 ，它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入 / 輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備 （如電腦 、打印機(jī)等 ）的請求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。 PLC 的內(nèi)部存儲器有兩類，.word 可編輯.專業(yè) .專注 .一類是系統(tǒng)程序存儲器

4、，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。2、輸入 / 輸出（ I/O ）接口I/O 接口是 PLC 與輸入 / 輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕 、傳感器、觸點(diǎn) 、行程開關(guān)等 ）的控制信號 。 輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動輸出設(shè)備（如接觸器 、電磁閥 、指示燈等 ）。 I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾 ，從而提高了可靠性。 I/O點(diǎn)數(shù)即輸入 / 輸出端子數(shù)是PLC 的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個點(diǎn)，中型

5、機(jī)有幾百個點(diǎn)，大型機(jī)將超過千點(diǎn)。3、電源圖中電源是指為CPU、存儲器 、 I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源 ，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。4、編程編程是 PLC 利用外部設(shè)備，用戶用來輸入 、檢查、修改 、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC 的工作情況 。 通過專用的PC/PPI 電纜線將PLC 與電腦聯(lián)接 ，并利用專用的軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。5、輸入 / 輸出擴(kuò)展單元I/O 擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/ 輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī) ）連接在一起 。6、外部設(shè)備接口此接口可將打印機(jī)、條碼掃描儀 ,變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。實(shí)驗(yàn)裝置提供的主機(jī)型號有西門子

6、S7-200 系列的 CPU224(AC/DC/RELAY) 。 輸入點(diǎn)數(shù)為 14 ，輸出點(diǎn)數(shù)為 10 ； CPU226(AC/DC/RELAY) ，輸入點(diǎn)數(shù)為 26，輸出點(diǎn)數(shù)為 14。二、 PLC 的工作原理PLC 是采用 “順序掃描 ，不斷循環(huán) ”的方式進(jìn)行工作的。即在 PLC 運(yùn)行時 ，CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號 ）作周期性循環(huán)掃描 ，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC 的一個掃描周期

7、必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。PLC 在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入 。 隨即關(guān)閉輸入端口 ，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。.word 可編輯.專業(yè) .專注 .PLC 在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變 。輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器 、晶體管或晶閘管）輸出 ，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)

8、備工作 。三、 PLC 的程序編制1、 編程元件PLC 是采用軟件編制程序來實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時要使用到各種編程元件，它們可提供無數(shù)個動合和動斷觸點(diǎn)。編程元件是指輸入寄存器、輸出寄存器、位存儲器 、定時器、計(jì)數(shù)器 、通用寄存器 、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲器等。PLC 內(nèi)部這些存儲器的作用和繼電接觸控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似，也有 “線圈”與 “觸點(diǎn) ”，但它們不是 “硬 ”繼電器 ，而是PLC 存儲器的存儲單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為 “1”時 ，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電，其動合觸點(diǎn)閉合，動斷觸點(diǎn)斷開。所以 ，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟 ”繼電器 。S7-200 系列 CPU224 、

9、 CPU226 部分編程元件的編號范圍與功能說明如下表所示表 1-1-1元件名稱符號輸入寄存器I輸出寄存器Q位存儲器M256(T定時器0 t255)計(jì)數(shù)器C高速計(jì)數(shù)器HC順控繼電器S變量存儲器V局部存儲器L特殊存儲器SM編號范圍功能說明I0.0 I1.5 共 14 點(diǎn)接受外部輸入設(shè)備的信號Q0.0 Q1.1 共 10點(diǎn)輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動外部設(shè)備M0.0 M31.7在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出T0,T64保持型通電延時1msT1 T4,T65 T68保持型通電延時10msT5 T31,T69 T95保持型通電延時100msT32,T96ON/OFF 延時 ,1msT33 T36,T97O

10、N/OFF 延時 ,10msT100T37 T63,T101 ON/OFF 延時 ,100msT255C0 C255加法計(jì)數(shù)器 ，觸點(diǎn)在程序內(nèi)部使用HC0 HC5用來累計(jì)比 CPU 掃描速率更快的事件S0.0 S31.7提供控制程序的邏輯分段VB0.0 VB5119.7數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲元件LB0.0 LB63.7使用臨時的寄存器，作為暫時存儲器SM0.0 SM549.7CPU 與用戶之間交換信息.word 可編輯.專業(yè) .專注 .特殊存儲器SM(只SM0.0 SM29.7接受外部信號讀)累加寄存器ACAC0 AC3用來存放計(jì)算的中間值2、編程語言所謂程序編制 ，就是用戶根據(jù)控制對象的要求，

11、利用 PLC 廠家提供的程序編制語言，將一個控制要求描述出來的過程。 PLC 最常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言，且兩者常常聯(lián)合使用。1）梯形圖 （語言）梯形圖是一種從繼電接觸控制電路圖演變而來的圖形語言。它是借助類似于繼電器的動合 、動斷觸點(diǎn) 、線圈以及串 、并聯(lián)等術(shù)語和符號，根據(jù)控制要求聯(lián)接而成的表示PLC 輸入和輸出之間邏輯關(guān)系的圖形，直觀易懂 。梯形圖中常用圖形符號分別表示PLC 編程元件的動合和動斷觸點(diǎn)；用 （ ） 表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號及標(biāo)注的字母或數(shù)加以區(qū)別。 觸點(diǎn)和線圈等組成的獨(dú)立電路稱為網(wǎng)絡(luò)，用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號

12、，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖加注釋。梯形圖的設(shè)計(jì)應(yīng)注意到以下三點(diǎn)： 梯形圖按從左到右、 自上而下地順序排列。每一邏輯行（或稱梯級 ）起始于左母線，然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接 ，最后是線圈 。 梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流，而是 “概念電流 ”，從左流向右 ，其兩端沒有電源 。 這個 “概念電流 ”只是用來形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。 輸入寄存器用于接收外部輸入信號，而不能由PLC 內(nèi)部其它繼電器的觸點(diǎn)來驅(qū)動。因此 ，梯形圖中只出現(xiàn)輸入寄存器的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)其線圈。輸出寄存器則輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，當(dāng)梯形圖中的輸出寄存器線圈得電時，就有信號輸出，但不是直接驅(qū)動輸出設(shè)備

13、，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。輸出寄存器的觸點(diǎn)也可供內(nèi)部編程使用。2）指令語句表指令語句表是一種用指令助記符來編制PLC 程序的語言，它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，但比匯編語言易懂易學(xué)，若干條指令組成的程序就是指令語句表。一條指令語句是由步序 、指令語和作用器件編號三部分組成。下例為 PLC 實(shí)現(xiàn)三相鼠籠電動機(jī)起/ ?？刂频膬煞N編程語言的表示方法：.word 可編輯.專業(yè) .專注 .KMI0.0I0.1 Q0.0步序指令語器件號SSST0LDI0.0I0.0KMQ0.01OQ0.02ANI0.1(1) 繼電接觸控制線路圖(2)梯形圖3=Q0.04END圖 1-1-2.word

14、 可編輯.專業(yè) .專注 .第二章基本指令簡介S7-200的 SIMATIC 基本指令簡表 ：助記符節(jié)點(diǎn)命令功能說明LDN裝載 (開始的常開觸點(diǎn) )LDNN取反后裝載 (開始的常閉觸點(diǎn) )AN與 (串聯(lián)的常開觸點(diǎn) )ANN取反后與 (串聯(lián)的常閉觸點(diǎn) )ON或 (并聯(lián)的常開觸點(diǎn) )ONN取反后或 (并聯(lián)的常閉觸點(diǎn) )EU上升沿檢測ED下降沿檢測=N賦值SS_BIT,N置位一個區(qū)域RS_BIT,N復(fù)位一個區(qū)域SHRBDATA,S_BIT,N移位寄存器SRBOUT,N字節(jié)右移 N 位SLBOUT,N字節(jié)左移 N 位RRBOUT,N字節(jié)循環(huán)右移N 位RLBOUT,N字節(jié)循環(huán)左移N 位TONTxxx,TP

15、通電延時定時器TOFTxxx,TP斷電延時定時器CTUCxxx,PV加計(jì)數(shù)器CTDCxxx,PV減計(jì)數(shù)器END程序的條件結(jié)束STOP切換到 STOP 模式JMPN跳到指定的標(biāo)號ALD電路塊串聯(lián)OLD電路塊并聯(lián)(其他指令見附表)一、標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令LD 動合觸點(diǎn)指令 ，表示一個與輸入母線相連的動合觸點(diǎn)指令，即動合觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算起.word 可編輯.專業(yè) .專注 .始。LDN 動斷觸點(diǎn)指令 ，表示一個與輸入母線相連的動斷觸點(diǎn)指令，即動斷觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始 。A 與動合觸點(diǎn)指令 ，用于單個動合觸點(diǎn)的串聯(lián)。AX 與非動斷觸點(diǎn)指令，用于單個動斷觸點(diǎn)的串聯(lián)。O 或動合觸點(diǎn)指令 ，用于單個動合觸點(diǎn)的并聯(lián)。ON 或非

16、動斷觸點(diǎn)指令，用于單個動斷觸點(diǎn)的并聯(lián)。LD、 LDN 、A 、AN 、 O、 ON 觸點(diǎn)指令中變量的數(shù)據(jù)類型為布爾(BOOC) 型。 LD、 LDN兩條指令用于將接點(diǎn)接到母線上， A、 AN 、O、 ON 指令均可多次重復(fù)使用 ，但當(dāng)需要對兩個以上接點(diǎn)串聯(lián)連接電路塊的并聯(lián)連接時，要用后述的 OLD 指令 。例子 ：I 0.0I 0.1I 0.3Q0.3（）I0.2Q0.4（）I0.4I 0.5Q0.6（）步序指令器件號步序指令器件號0LDI0.05=Q0.31ANI0.16=Q0.42OI0.27ANI0.53AI0.38=Q0.54ONI0.4二、串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令OLD兩個或兩個以上

17、的接點(diǎn)串聯(lián)連接的電路叫串聯(lián)電路塊。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，分支開始用 LD、 LDN 指令，分支結(jié)束用OLD 指令 。 OLD 指令與后述的ALD 指令均為無目標(biāo)元件指令 ，而兩條無目標(biāo)元件指令的步長都為一個程序步。 OLD 有時也簡稱或塊指令。三、并聯(lián)電路的串聯(lián)連接指令A(yù)LD兩個或兩個以上接點(diǎn)并聯(lián)電路稱為并聯(lián)電路塊，分支電路并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時 ，使用 ALD 指令 。分支的起點(diǎn)用LD、 LDN 指令 ，并聯(lián)電路結(jié)束后，使用 ALD 指令與前面電路串聯(lián)。 ALD 指令也簡稱與塊指令， ALD 也是無操作目標(biāo)元件，是一個程序步指令。.word 可編輯.專業(yè) .專注 .四、輸出指令 =1

18、 、 = 輸出指令是將繼電器、定時器 、計(jì)數(shù)器等的線圈與梯形圖右邊的母線直接連接，線圈的右邊不允許有觸點(diǎn)，在編程中 ，觸點(diǎn)以重復(fù)使用 ，且類型和數(shù)量不受限制。五、置位與復(fù)位指令 S、 RS 為置位指令 ，使動作保持 ； R 為復(fù)位指令 ，使操作保持復(fù)位 。 從指定的位置開始的 N個點(diǎn)的寄存器都被置位或復(fù)位,N=1 255如果被指定復(fù)位的是定時器位或計(jì)數(shù)器位,將清除定時器或計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。六、跳變觸點(diǎn) EU,ED正跳變觸點(diǎn)檢測到一次正跳變(觸點(diǎn)的入信號由 0到1) 時,或負(fù)跳變觸點(diǎn)檢測到一次負(fù)跳變 (觸點(diǎn)的入信號由 1到 0)時 ,觸點(diǎn)接通到一個掃描周期.正 / 負(fù)跳變的符號為 EU 和 ED,

19、他們沒有操作數(shù) ,觸點(diǎn)符號中間的 ”P”和 ”N ”分別表示正跳變和負(fù)跳變七、空操作指令 NOPNOP 指令是一條無動作、無目標(biāo)元件的一個序步指令。空操作指令使該步序?yàn)榭詹僮?。?NOP 指令可替代已寫入指令 ，可以改變電路 。 在程序中加入NOP 指令 ，在改動或追加程序時可以減少步序號的改變。八、程序結(jié)束指令 ENDEND 是一條無目標(biāo)元件的一序步指令。 PLC 反復(fù)進(jìn)行輸入處理、程序運(yùn)算 、輸出處理，在程序的最后寫入END 指令 ，表示程序結(jié)束 ，直接進(jìn)行輸出處理 。 在程序調(diào)試過程中，可以按段插入 END 指令，可以按順序擴(kuò)大對各程序段動作的檢查。采用 END 指令將程序劃分為若干段 ，在確認(rèn)處于前面電路塊的動作正確無誤之后，依次刪去 END 指令 。 要注意的是在執(zhí)行 END 指令時 ，也刷新監(jiān)視時鐘 。第三章可編程控制器梯形圖編程規(guī)則一、編程的幾個步驟