電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)第2版課件第5章

1、第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 51可編程序控制器的概述可編程序控制器的概述 現(xiàn)代的可編程序控制器PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)而發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制器。它具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信、PID回路調(diào)節(jié)，自適應(yīng)控制及人工智能等功能。它將邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等控制功能以一種系統(tǒng)指令形式存儲在存儲器內(nèi)，然后根據(jù)存儲的程序，通過數(shù)字或模擬量輸入輸出部件對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的，以微處理器為中心的數(shù)字式電子裝置?？梢?，PLC實(shí)際上是一種自動(dòng)控制過程專用的計(jì)算機(jī)。 第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控

2、制器簡介 5.1.1 可編程序控制器的特點(diǎn)可編程序控制器的特點(diǎn)1、軟件簡單易學(xué) 2、使用和維護(hù)方便3、抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠4、設(shè)計(jì)施工周期短 第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.1.2 可編程序控制器的組成可編程序控制器的組成 1、輸入、輸出部件 2、中央處理機(jī)(1) 微處理器 (2) 系統(tǒng)程序存儲器(3) 用戶程序存儲器 3、電源部件 4、編程器 電 源 部 件 接 口電 源 部 件 中 央 處 理 機(jī)包 括 微 處 理 器、存 儲 器輸入接口輸出接口圖5-1 PLC的結(jié)構(gòu)框圖第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 52 可編程序控制器的基本工作原理

3、可編程序控制器的基本工作原理5.2.1 可編程序控制器的等效電路 可編程序控制系統(tǒng)的等效電路可分為三部分即輸入部分、內(nèi)部控制電路和輸出部分。 5.2.2 可編程序控制器的工作方式 PLC采用循環(huán)掃描的方式工作。PLC對用戶程序的執(zhí)行過程是以微處理器的周期性循環(huán)掃描方式進(jìn)行的，分集中輸入采樣、執(zhí)行程序、集中輸出刷新三個(gè)階段。PLC開始運(yùn)行時(shí)，首先清除輸入輸出狀態(tài)寄存器原來的內(nèi)容，然后進(jìn)行自診斷，自檢CPU及I/O組件，確認(rèn)工作正常后開始循環(huán)掃描。 第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 53 F系列器件和編號系列器件和編號 5.3.1 輸入繼電器（X） 輸入繼電器用來接受外部傳感器

4、或開關(guān)的輸入信號，并把它輸給PLC。它等效地與PLC輸入接線端相連。輸入繼電器只能由外部輸入信號來驅(qū)動(dòng)，編程指令不能控制它。輸入繼電器采用八進(jìn)制編號。5.3.2 輸出繼電器（Y）輸出繼電器將PLC的輸出信號，通過一對硬件動(dòng)合觸頭和PLC輸出接線端子與被控電器相連，并根據(jù)被控電器的額定電流和電壓外接負(fù)載電源，負(fù)載電源的公共端COM。輸出繼電器還為編程提供若干個(gè)內(nèi)部使用的動(dòng)合觸頭、動(dòng)斷觸頭。輸出繼電器也采用八進(jìn)制編號。第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.3.3 輔助繼電器（M）PLC有許多輔助繼電器，它由PLC中各種器件的觸頭驅(qū)動(dòng)。它實(shí)質(zhì)是一些存儲器單元，起中間繼電器的作用。

5、輔助繼電器帶有若干動(dòng)合觸頭和動(dòng)斷觸頭，供編程使用。它的觸頭不可直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，要通過輸出繼電器才能驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輔助繼電器又可分為通用和保持兩種類型。 5.3.4 移位寄存器 移位寄存器由輔助繼電器組成，由8個(gè)或16個(gè)輔助繼電器組成一組。移位寄存器的編號用構(gòu)成移位寄存器的第一個(gè)輔助繼電器表示。第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.3.5 定時(shí)器（T） F系列PLC的定時(shí)器均為延遲接通型定時(shí)器，其工作時(shí)間用編程器設(shè)定。它們帶有若干個(gè)觸頭動(dòng)合、動(dòng)斷觸頭，供限時(shí)、定時(shí)使用。5.3.6 計(jì)數(shù)器（C） F系列PLC中的計(jì)數(shù)器是一個(gè)減1計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值由編程器設(shè)定后，當(dāng)計(jì)數(shù)器的

6、輸入每出現(xiàn)一次由斷開到接通時(shí)，計(jì)數(shù)器就將當(dāng)前值減1，直到計(jì)數(shù)器的值為0時(shí)，計(jì)數(shù)器的動(dòng)合觸頭接通，動(dòng)斷觸頭斷開。每個(gè)計(jì)數(shù)器在電源中斷時(shí)，均將當(dāng)前計(jì)數(shù)值被保存下來。5.3.7 特殊輔助繼電器 F系列PLC還有M70、M71、M72、M76、M77等特殊用途的輔助繼電器 第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 54 F系列基本邏輯指令系列基本邏輯指令5.4.1 LD、LDI、OUT指令LD(Load)：動(dòng)合觸頭與母線連接指令。LDI(Load inverse)：動(dòng)斷觸頭與母線連接指令。OUT(Out)：線圈驅(qū)動(dòng)指令。 X400X401T450T450Y430M100Y431K9圖5-6

7、 LD、LDI、OUT的使用第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.4.2 AND、ANI指令 AND（And）：用于動(dòng)合觸頭的串聯(lián)。 ANI (And inverse)：用于動(dòng)斷觸頭的串聯(lián)。 X400M101M100Y433Y434T450Y433X403圖5-7 AND、ANI 的使用第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.4.3 OR、ORI指令 OR(Or)：用于動(dòng)合觸頭的并聯(lián)。 ORI(Or inverse)：用于動(dòng)斷觸頭的并聯(lián)。 X404X406X407X410M102M103M110M103Y435Y435圖5-9 OR、ORI的使用第第5 5

8、章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.4.4 ORB指令 ORB（Or block）：電路塊并聯(lián)連接指令。兩個(gè)或兩個(gè)以上的觸頭串聯(lián)連接的電路稱為“串聯(lián)電路塊”。 X400X401X402X403X404X405Y436圖5-10 ORB的使用串聯(lián)電路塊第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.4.5 ANB指令A(yù)NB（And block）：電路塊串聯(lián)連接指令。兩個(gè)或兩個(gè)以上觸頭并聯(lián)連接的電路稱為“并聯(lián)電路塊”。 X404X400X401X402X403X405X406Y430并聯(lián)電路塊圖5-11 ANB的使用第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.4

9、.6 S、R指令 S（Set）：置位指令，使操作保持的指令。 R(Reset)：復(fù)位指令，使操作保持復(fù)位的指令。 X401X402圖5-12 S、R 指令的使用M205SM205R第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.4.7 RST指令RST（Reset）：復(fù)位指令，用于計(jì)數(shù)器和移位寄存器的復(fù)位。將計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值回復(fù)到設(shè)定值或清除移位寄存器的內(nèi)容使用RST指令。圖5-13是計(jì)數(shù)器電路和RST指令的使用。 圖5-13 計(jì)數(shù)器電路和RST的使用 X427X427X421X421M71M71RSTRST C461C461C461C461C461Y430Y430K6K6(a) (b

10、) OUT復(fù)位輸入計(jì)數(shù)輸入第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.4.8 PLS指令 PLS（Pulse）:脈沖指令，又叫微分輸出指令。 要在輔助繼電器觸頭接通后產(chǎn)生一脈沖信號，可使用PLS指令，該脈沖的寬度等于一個(gè)掃描周期。PLS指令可作計(jì)數(shù)器、移位寄存器的復(fù)位輸入。 X401PLSM100X401M100掃描周期圖5-14 PLS的使用第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.4.9 SFT指令SFT（Shift）：移位指令，將移位寄存器的內(nèi)容做移位的指令。OUTSFTX400X401X402復(fù)位輸入移位輸入數(shù)據(jù)輸入RSTM300M317圖5-15 移位寄

11、存器電路和SFT的使用第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.4.10 NOP指令NOP（Non-processing）：空操作指令。可用來取代已寫入的LD、LDI、ANB、ORB等指令，但修改后電路結(jié)構(gòu)改變 圖5-16 使用NOP指令修改電路ANDNOPa) 短路觸頭ANINOPb) 切斷電路ORNOPORINOPOUTNOPc) 短路前面全部電路ANBNOPd) 切斷前面全部電路ORBNOPe) 與前面OUT電路相連LDNOP*1*1*2*2第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.4.11 MC、MCR指令MC(Master control)：主控指令，

12、用于公共觸頭串聯(lián)連接指令。MCR(Master control reset)：主控復(fù)位指令，MC指令的復(fù)位指令。 X400X401M100MC M100M100X402X403X404X405Y430Y431Y432Y433MCR圖5-17 MC、MCR的使用第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.4.12 CJP、EJP指令CJP（Conditional jump）：條件跳步指令，用于跳步開始。EJP(End of jump)：跳步結(jié)束指令，用于指示跳步終點(diǎn)。X411CJP 700EJP 700程序A程序B程序C圖5-19 CJP、EJP的電路功能5.4.13 END指令E

13、ND（End）：結(jié)束指令，表示程序結(jié)束。第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.5 常用基本電路的編程常用基本電路的編程 5.5.1 編程的基本規(guī)則(1)輸入/輸出、輔助繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器的觸頭的使用次數(shù)是無限制的。(2)梯形圖每一行都是從左邊母線開始，線圈接在右邊的母線，所有的觸頭不能放在線圈的右邊。在繼電接觸器控制電路中，熱繼電器的觸頭常放在線圈右邊，而PLC的梯形圖中是不允許的。(3)線圈不能直接接在左邊的母線上，如需要的話，可通過動(dòng)斷觸頭連接線圈。第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 (4)在一個(gè)程序中，同一編號的線圈如使用兩次稱為雙線圈輸出。雙線

14、圈輸出容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免線圈重復(fù)使用。(5)梯形圖必須符合順序執(zhí)行（從左到右，從上到下地執(zhí)行）。(6)在梯形圖中串聯(lián)觸頭和并聯(lián)觸頭數(shù)，從原理上講沒有限制，但如采用圖形編程器編程，則受屏幕尺寸的限制。第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.5.2 編程技巧1.把串聯(lián)觸頭多的電路編在上方2.把并聯(lián)電路放在左邊 3.橋式電路的編程 4.復(fù)雜電路的處理 X400X401a)圖5-27 可重新排列電路(4)b)X402X400X400X402X403X403X401X404Y430Y431Y430Y431X402X403X404第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡

15、介 5.5.3 動(dòng)斷觸頭的處理由于繼電接觸器電氣原理圖與PLC的梯形圖相類似，可以將繼電器電氣原理圖轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的梯形圖，但在轉(zhuǎn)變時(shí)必須對輸入到PLC的動(dòng)斷觸頭進(jìn)行處理。 SB1SB2X00X00X02X02Y31Y31Y31Y31KMKM(a) (b) (c) 圖5-29 輸入動(dòng)斷觸頭的編程第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 5.5.4 基本電路的編程1.瞬時(shí)輸入延時(shí)斷開電路的編程 X402Y430Y430Y430X402T450T450K19圖5-30 瞬時(shí)輸入延時(shí)斷開電路第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 2三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制三相異步電動(dòng)機(jī)正、反

16、轉(zhuǎn)控制的主電路，PLC外部接線及控制程序如圖5-31所示。圖5.-31籠型三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電路b)220VKM1KM2SB1SB2SB3Y432Y431X400X402COMCOM PLCX401L1 L2 L3M33QFUKM1FRa）U V WKM2第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 圖5-31為籠型三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)梯形圖。M100X400M100M100T450X401X402T450Y431K2M101X401M101M101T451X400X402T451Y432K2圖5-31 籠型三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)梯形圖END第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控

17、制器簡介 3.異步電動(dòng)機(jī)Y-換接起動(dòng)電路的編程 用PLC實(shí)現(xiàn)籠型三相異步電動(dòng)機(jī)Y-起動(dòng)，主電路和PLC的輸入、輸出外接線如圖5-32a、 b所示。 圖5-32 籠型三相異步電動(dòng)機(jī)Y-起動(dòng)電路KM1KM3KM2FRSB1SB2L1 L2 L3QFUKM1FR3PLC220Va)b)Y431X400X401X402 Y432 Y433COMCOMKM3KM2KM2第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 圖5-33為滿足換接起動(dòng)控制要求的梯形圖。 圖5-33籠型三相異步電動(dòng)機(jī)Y-起動(dòng)梯形圖M100X400M100M100M100Y431X401X402T451T451T451T452T

18、452Y432Y432Y433Y433K S1K S2END第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 4搶答顯示電路的編程搶答智力比賽示意圖如圖5-34所示。 學(xué)生兒童教授HL1HL2HL3主持人彩球SB11SB12SB2SB31SB32SB4SA圖5-34 搶答智力比賽示意圖第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 1、競賽者若要回答主持人所提出的問題時(shí)，需搶先按下桌上的按鈕。 2、指示燈亮后，需等到主持人按下復(fù)位按鈕SB4后才熄滅。為了給參賽兒童一些優(yōu)待，SBll和SBl2中任一個(gè)按下時(shí)，燈HLl都亮。為了對教授組作一定限制，HL3只有在SB31和SB32按鈕都按下時(shí)才亮。 3、如果競賽者在主持人打開SA開關(guān)的l0s內(nèi)壓下按鈕，外接的電磁線圈將使彩球搖動(dòng)，以示競賽者得到一次幸運(yùn)的機(jī)會。第第5 5章章 可編程序控制器簡介可編程序控制器簡介 輸入輸出分配男兒童按鈕SB11 X400女兒童按鈕SBl2 X401學(xué)生按鈕 SB2 X402女教授按鈕SB31 X