羅克韋爾PLC入門教材

1、Rockwell Automation InternalACIGACIG基礎(chǔ)培訓(xùn)課基礎(chǔ)培訓(xùn)課PLCPLC控制系統(tǒng)原理控制系統(tǒng)原理PLCPLC控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和定義控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和定義PLCPLC控制系統(tǒng)的組成控制系統(tǒng)的組成PLCPLC控制系統(tǒng)的工作原理控制系統(tǒng)的工作原理PLCPLC控制系統(tǒng)的編程控制系統(tǒng)的編程(Francis.Duan)Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和定義控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和定義(1)(1)PLCPLC控制系統(tǒng)的產(chǎn)生控制系統(tǒng)的產(chǎn)生: : 7070年代以前的控制系統(tǒng)年代以前的控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng) 將繼電器將繼電器, ,

2、定時(shí)器定時(shí)器, , 接觸器接觸器, , 按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái), , 組組成控制系統(tǒng)成控制系統(tǒng)Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和定義控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和定義(2)(2)繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn): : 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, , 容易容易掌握掌握, , 價(jià)格便宜價(jià)格便宜 適用于工作模式固定適用于工作模式固定, , 工作方式簡(jiǎn)單的場(chǎng)合工作方式簡(jiǎn)單的場(chǎng)合 缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 對(duì)大系統(tǒng)對(duì)大系統(tǒng), , 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)連線復(fù)雜連線復(fù)雜, , 控制柜龐大控制柜龐大, , 故障點(diǎn)多故障點(diǎn)多, , 維修困難維修困難,

3、, 通用性通用性/ /靈活性差靈活性差. .不支不支持網(wǎng)絡(luò)通訊持網(wǎng)絡(luò)通訊Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和定義控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和定義(3)(3)用戶對(duì)控制系統(tǒng)的要求用戶對(duì)控制系統(tǒng)的要求: : 現(xiàn)場(chǎng)可修改控制邏輯現(xiàn)場(chǎng)可修改控制邏輯( (編程編程) ) 維修方便維修方便, , 采用模塊化結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu), , 即插件式即插件式 可靠性高可靠性高 體積小體積小 方便系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展方便系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展 可以存儲(chǔ)用戶程序可以存儲(chǔ)用戶程序 具有數(shù)據(jù)通訊功能具有數(shù)據(jù)通訊功能Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和

4、定義控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和定義(4)(4)美國(guó)于美國(guó)于6060年代末期研制成功世界上第一年代末期研制成功世界上第一臺(tái)可編程序控制器臺(tái)可編程序控制器 - - PLC PLC (Programmable Logic Controller). (Programmable Logic Controller). 用以替代繼電接觸器控制用以替代繼電接觸器控制. . 其主要功其主要功能是執(zhí)行能是執(zhí)行: : 繼電器邏輯繼電器邏輯 計(jì)時(shí)計(jì)時(shí) 計(jì)數(shù)等計(jì)數(shù)等Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和定義控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和定義(5)(5)國(guó)際電工委員會(huì)國(guó)際電工委員會(huì)( (IEC)IE

5、C)對(duì)可編程序控制器的定義對(duì)可編程序控制器的定義: : 是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng), , 專為在工業(yè)專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì). .它采用它采用可編程序的存儲(chǔ)器可編程序的存儲(chǔ)器, ,用用來(lái)在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行來(lái)在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算, , 順序控制順序控制, , 定時(shí)定時(shí), , 計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算 等操作的等操作的指令指令, , 并通過(guò)并通過(guò) 數(shù)字式數(shù)字式, , 模擬式的輸入和輸出模擬式的輸入和輸出, ,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程過(guò)程, , 可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備, , 都應(yīng)按易都應(yīng)按易于

6、與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體, , 易于擴(kuò)充功能易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)的原則設(shè)計(jì)Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的組成控制系統(tǒng)的組成電電 源源 模模 塊塊編編 程程 設(shè)設(shè) 備備微處理器微處理器存存 儲(chǔ)儲(chǔ) 器器CPU CPU 模塊模塊輸輸 入入 模模 塊塊外外 部部 設(shè)設(shè) 備備輸輸 出出 模模 塊塊外外 部部 設(shè)設(shè) 備備Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的基本組成控制系統(tǒng)的基本組成(1)(1)Allen-BradleyAllen-BradleyA-BA-BQualityQualityR

7、UN REM PROGRUN REM PROGLogix5555Logix5555RUNRUNOKOKRS232RS232BATBATI/OI/O ETHERNETRXD TXD OKRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OKRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OKRXD TXD OK處處理理器器I/OI/O 模模 板板I/OI/O 模模 板板I/OI/O 模模 板板機(jī)架機(jī)架電源電源 ETHERNETRXD TXD OKRXD TXD OKI/OI/O 模模 板板編程器編程器Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的基本組成

8、控制系統(tǒng)的基本組成(2)(2)1.1.CPUCPU模塊模塊: : 可編程序控制器的核心可編程序控制器的核心, , 由微由微處理器和存儲(chǔ)器組成處理器和存儲(chǔ)器組成 微處理器微處理器: : 1) 1) 系統(tǒng)自檢和初始化系統(tǒng)自檢和初始化 2) 2) 接收來(lái)自編程設(shè)備的用戶程序和接收來(lái)自編程設(shè)備的用戶程序和 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 3) 3) 對(duì)設(shè)備的狀態(tài)和用戶程序進(jìn)行診斷對(duì)設(shè)備的狀態(tài)和用戶程序進(jìn)行診斷 4) 4) 運(yùn)行用戶程序運(yùn)行用戶程序 5) 5) 實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的通訊實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的通訊一般用處理器的處理速度和一般用處理器的處理速度和I/OI/O能力來(lái)說(shuō)明能力來(lái)說(shuō)明Rockwell Automation Int

9、ernalPLCPLC控制系統(tǒng)的基本組成控制系統(tǒng)的基本組成(3)(3) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器: : 1)1) 系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)存儲(chǔ)器 ( (ROM, Flash ROM)ROM, Flash ROM) 用于存儲(chǔ)用于存儲(chǔ): :操作系統(tǒng)程序操作系統(tǒng)程序用戶指令解釋程序用戶指令解釋程序編譯程序編譯程序系統(tǒng)診斷程序系統(tǒng)診斷程序通訊管理程序通訊管理程序不可以修改不可以修改2)2) 用戶存儲(chǔ)器用戶存儲(chǔ)器( (RAM, EPROM, EEPROM)RAM, EPROM, EEPROM)分為分為: :用戶程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器- - 存儲(chǔ)用戶程序存儲(chǔ)用戶程序用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器- - 存儲(chǔ)運(yùn)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)運(yùn)算數(shù)據(jù)

10、Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的基本組成控制系統(tǒng)的基本組成(4)(4)輸入輸入/ /輸出模塊輸出模塊: : PLCPLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接的接與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接的接口口 輸入模塊輸入模塊: : 用于接收和采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入信用于接收和采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入信號(hào)號(hào): : 開關(guān)量輸入模塊開關(guān)量輸入模塊: : 直流信號(hào)直流信號(hào): 24: 24V DC, 48V DCV DC, 48V DC TTL TTL 信號(hào)信號(hào) 5 5V DCV DC 交流信號(hào)交流信號(hào): 110: 110V AC, 220V ACV AC, 220V AC 模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊: : 直

11、流信號(hào)直流信號(hào): 4-20: 4-20mAmA, 0-5V DC, 0-5V DCRockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的基本組成控制系統(tǒng)的基本組成(5)(5) 輸出模塊輸出模塊: : 用于向執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出控制信號(hào)用于向執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出控制信號(hào): : 開關(guān)量輸出模塊開關(guān)量輸出模塊: : 直流信號(hào)直流信號(hào): 24: 24V DC, 48V DCV DC, 48V DC 交流信號(hào)交流信號(hào): 110: 110V AC, 220V ACV AC, 220V AC 觸點(diǎn)信號(hào)觸點(diǎn)信號(hào): : AC/DCAC/DC 模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊: : 直流信號(hào)直流信號(hào): 4-2

12、0: 4-20mAmA, 0-5V DC, 0-5V DC Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的基本組成控制系統(tǒng)的基本組成(6)(6) 特殊模塊特殊模塊: (: (智能模塊智能模塊) ) 熱電阻輸入熱電阻輸入: : Pt (Pt (鉑電阻鉑電阻) ) 熱電偶輸入熱電偶輸入: : mVmV 高速計(jì)數(shù)高速計(jì)數(shù)( (脈沖輸入脈沖輸入) ) PI PI 脈沖流量計(jì)脈沖流量計(jì) 稱重稱重 注塑注塑 定位模塊定位模塊 ASCII/BASIC ASCII/BASIC 模塊模塊 通訊模塊通訊模塊 ( (ModBusModBus, , ProfilbusProfilbus

13、) ) Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的基本組成控制系統(tǒng)的基本組成(7)(7) 編程設(shè)備編程設(shè)備: : 用于輸入用于輸入, , 檢查檢查, , 修改修改, , 調(diào)試調(diào)試 用戶程序用戶程序. . 在線監(jiān)視在線監(jiān)視PLCPLC系統(tǒng)的工作狀態(tài)系統(tǒng)的工作狀態(tài) 電源模塊電源模塊: : 將交流或直流電源轉(zhuǎn)換成供將交流或直流電源轉(zhuǎn)換成供PLCPLC系統(tǒng)工作的電源系統(tǒng)工作的電源( (通過(guò)機(jī)架的基板供電通過(guò)機(jī)架的基板供電) ) 外掛式或機(jī)架內(nèi)安裝外掛式或機(jī)架內(nèi)安裝編程器編程器PCPC機(jī)機(jī)+ +編程軟件編程軟件 專用編程器專用編程器Allen-BradleyA-BQu

14、alityRUN REM PROGLogix5555RUNOKRS232BATI/O ETHERNETRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OKRUN REM PROGLogix5555RUNOKRS232BATI/O ETHERNETRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OKRockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的基本工作原理控制系統(tǒng)的基本工作原理(1)(1) 基本工作原理性基本工作原理性PLCPLC系統(tǒng)在上電并處于運(yùn)行系統(tǒng)在上電并處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)狀態(tài)時(shí), ,開始進(jìn)行開始進(jìn)行輸入掃描輸入掃描輸入掃描輸入掃描: : 將輸入模塊

15、的當(dāng)將輸入模塊的當(dāng)前狀態(tài)讀取到前狀態(tài)讀取到 CPU CPU 的輸入的輸入映象表中映象表中, , 以備以備程序掃描程序掃描上電及內(nèi)部處理上電及內(nèi)部處理輸輸 入入 掃掃 描描程程 序序 掃掃 描描輸輸 出出 掃掃 描描診斷及出錯(cuò)處理診斷及出錯(cuò)處理Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的基本工作原理控制系統(tǒng)的基本工作原理(2)(2)程序掃描程序掃描: : CPUCPU從第一條用從第一條用戶程序開始戶程序開始, , 根據(jù)輸入映根據(jù)輸入映象表象表, , 及其他數(shù)據(jù)狀態(tài)來(lái)及其他數(shù)據(jù)狀態(tài)來(lái)確定對(duì)外部設(shè)備的控制確定對(duì)外部設(shè)備的控制, , 將控制信息送到將控制信息送到輸出映

16、象輸出映象表表. .輸出掃描輸出掃描: : 將輸出映象表將輸出映象表的狀態(tài)傳送到輸出模塊的狀態(tài)傳送到輸出模塊, , 開設(shè)下一個(gè)掃描周期開設(shè)下一個(gè)掃描周期. .程序掃描程序掃描I/OI/O掃描掃描兩個(gè)掃描兩個(gè)掃描上電及內(nèi)部處理上電及內(nèi)部處理輸輸 入入 掃掃 描描程程 序序 掃掃 描描輸輸 出出 掃掃 描描診斷及出錯(cuò)處理診斷及出錯(cuò)處理Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的基本工作原理控制系統(tǒng)的基本工作原理(3)(3)CPU CPU 模塊模塊輸輸 入入 模模 塊塊外外 部部 設(shè)設(shè) 備備輸輸 出出 模模 塊塊外外 部部 設(shè)設(shè) 備備輸入映象表輸入映象表( )END

17、ENDSTARTSTART輸出映象表輸出映象表輸入掃描輸入掃描輸出掃描輸出掃描程序掃描程序掃描PLCPLC系統(tǒng)各部件之間的邏輯關(guān)系系統(tǒng)各部件之間的邏輯關(guān)系Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的編程控制系統(tǒng)的編程(1)(1)1.1.PLC PLC 控制器的編程方式控制器的編程方式2.2.PLC PLC 控制器的內(nèi)存組織控制器的內(nèi)存組織3.3.PLC PLC 控制系統(tǒng)的尋址方式控制系統(tǒng)的尋址方式4.4.PLC PLC 控制器的指令系統(tǒng)控制器的指令系統(tǒng)5.5.編程軟件的使用編程軟件的使用6.6.編程舉例編程舉例Rockwell Automation Inter

18、nalPLCPLC控制系統(tǒng)的編程控制系統(tǒng)的編程(2)(2)1.1.PLC PLC 控制器的編程方式控制器的編程方式: : 梯形圖編程梯形圖編程 輸入輸入( (條件條件) )指令指令輸出指令輸出指令( )( ) 梯級(jí)梯級(jí)(RUNG)(RUNG)( )( )梯形圖程序的組成梯形圖程序的組成: :指令指令 輸入輸入/ /輸出指令輸出指令梯級(jí)梯級(jí) 由一組輸入和由一組輸入和一個(gè)輸出指令組成一個(gè)輸出指令組成程序程序 由多個(gè)不同的由多個(gè)不同的梯級(jí)組成梯級(jí)組成梯形圖程序的工作原理梯形圖程序的工作原理: :掃描特定梯級(jí)的輸入指令掃描特定梯級(jí)的輸入指令, , 決定輸出指令的動(dòng)作決定輸出指令的動(dòng)作( (從左到右從左

19、到右) )從第一級(jí)程序掃描到最后一級(jí)從第一級(jí)程序掃描到最后一級(jí)( (從上到下從上到下) )Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的編程控制系統(tǒng)的編程(3)(3) 結(jié)構(gòu)文本編程結(jié)構(gòu)文本編程 結(jié)構(gòu)文本程序的格式結(jié)構(gòu)文本程序的格式: : 采用類似采用類似BASICBASIC高級(jí)語(yǔ)言的編高級(jí)語(yǔ)言的編程方法程方法, , 比較容易完成復(fù)雜的算法比較容易完成復(fù)雜的算法. .IF (IF (xxxxxx) THEN YYY) THEN YYYELSE ZZZELSE ZZZEND IFEND IFRockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)

20、的編程控制系統(tǒng)的編程(4)(4)程序步程序步初始化初始化轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件結(jié)束結(jié)束 順序功能圖順序功能圖( (SFC) SFC) 是一種順序控制語(yǔ)是一種順序控制語(yǔ)言言 SFC SFC程序的組成程序的組成: : 初始化初始化, , 結(jié)束句結(jié)束句, , 轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件, , 程序步程序步. .都是由梯形圖或結(jié)構(gòu)都是由梯形圖或結(jié)構(gòu)文本程序組成文本程序組成 SFC SFC 程序的工作原理程序的工作原理特定時(shí)間執(zhí)行特定的程序步特定時(shí)間執(zhí)行特定的程序步并掃描相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件并掃描相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件. . 當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí), , 進(jìn)入下一進(jìn)入下一個(gè)程序步個(gè)程序步, , 直到結(jié)束句直到結(jié)束句Rock

21、well Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的編程控制系統(tǒng)的編程(5)(5) 功能塊圖形編程功能塊圖形編程(FBD) 是一種圖形化控制語(yǔ)言是一種圖形化控制語(yǔ)言. 程序是由各功能塊按應(yīng)用要求的方式相連接構(gòu)成程序是由各功能塊按應(yīng)用要求的方式相連接構(gòu)成.常用于各控制單元間大數(shù)據(jù)流的應(yīng)用常用于各控制單元間大數(shù)據(jù)流的應(yīng)用, 例如過(guò)程例如過(guò)程控制控制. 在功能塊圖形編程中在功能塊圖形編程中, 各各控制元素可以是標(biāo)準(zhǔn)元控制元素可以是標(biāo)準(zhǔn)元 素也可以由用戶自己編素也可以由用戶自己編輯輯, 可采用的工具是可采用的工具是:梯形圖梯形圖結(jié)構(gòu)文本結(jié)構(gòu)文本VC+ Rockwell Automat

22、ion InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的編程控制系統(tǒng)的編程(7)(7)3. PLC 3. PLC 控制系統(tǒng)的尋址方式控制系統(tǒng)的尋址方式 3.1 3.1 地址分類地址分類: : I/O I/O 地址地址 I/OI/O模塊的位置模塊的位置 數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)地址 運(yùn)算數(shù)據(jù)的位置運(yùn)算數(shù)據(jù)的位置 3.2 3.2 尋址方式尋址方式: : I/OI/O模塊模塊 - - 可采用物理尋址方式可采用物理尋址方式( (SLC-500)SLC-500) 或邏輯尋址方式或邏輯尋址方式( (PLC-5)PLC-5) I:05/10 O:03/02I:05/10 O:03/02 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) - - 直接尋址直接尋址 T4:

23、0.ACC T4:0.ACC Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的編程控制系統(tǒng)的編程(6)(6)2. 2. PLCPLC控制器的內(nèi)存組織控制器的內(nèi)存組織PLCPLC的內(nèi)存由兩個(gè)部分組成的內(nèi)存由兩個(gè)部分組成: : 系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)和用戶存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)和用戶存儲(chǔ)區(qū)用戶存儲(chǔ)區(qū)分為用戶存儲(chǔ)區(qū)分為: : 程序區(qū)程序區(qū)-存儲(chǔ)用戶程序文件存儲(chǔ)用戶程序文件 主程序主程序, ,子程序子程序 數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)-存儲(chǔ)運(yùn)算數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)運(yùn)算數(shù)據(jù)文件 I/OI/O數(shù)據(jù)數(shù)據(jù), , 系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù), , 運(yùn)算數(shù)據(jù)運(yùn)算數(shù)據(jù)( (計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)/ /計(jì)數(shù)計(jì)數(shù), ,整數(shù)整數(shù), ,浮點(diǎn)等浮點(diǎn)等)

24、 )用戶程序區(qū)用戶程序區(qū)用戶數(shù)據(jù)區(qū)用戶數(shù)據(jù)區(qū)系統(tǒng)區(qū)系統(tǒng)區(qū)Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的編程控制系統(tǒng)的編程(8)(8)4. PLC 4. PLC 控制器的指令系統(tǒng)控制器的指令系統(tǒng) 4.1 4.1 標(biāo)準(zhǔn)指令標(biāo)準(zhǔn)指令: : 繼電器類指令繼電器類指令 常開常開 常閉常閉 輸出輸出 鎖存鎖存( )( ) L 計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器指令計(jì)數(shù)器指令TON(EN)(DN)TIME BASEPREACCRockwell Automation InternalPLCPLC控制系統(tǒng)的編程控制系統(tǒng)的編程(9)(9)比較比較/ /運(yùn)算指令運(yùn)算指令 加加, ,減減, ,乘乘, ,除除