PLC編程入門基礎(chǔ)知識(shí)

1、第一章可編程控制器簡介可編程序控制器，英文稱Programmable Controller,簡稱PC。但由于PC容易與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal puter）混淆,故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器得縮寫。它就是個(gè)以微處理器為核心得數(shù)字運(yùn)算操作得電子系統(tǒng)裝置,專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序得存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)與算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式得輸入、輸出接口 ，控制各種類型得機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC就是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)得繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合得產(chǎn)物,它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中得機(jī)械觸點(diǎn)得接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性與靈活性差得

2、缺點(diǎn),充分利用了微處理器得優(yōu)點(diǎn),又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員得技能與習(xí)慣，特別就是PLC得程序編制，不需要專門得計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí)，而就是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)得簡單指令形式,使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需得PLC后,只需按說明書得提示，做少量得接線與簡易得用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。、PLC得結(jié)構(gòu)及各部分得作用PLC 得類型繁多,功能與指令系統(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、電源擴(kuò)展器接口與外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC得硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：1選擇開關(guān)限位開關(guān)部:分包

3、括中它用以運(yùn)行用戶程PLC得核心即讀取輸入變量、完成用輸入模程序可編程序控制器圖 1-1-CPU）、CPU出接口監(jiān)控輸入/輸輸出與用狀態(tài)接觸器電磁閥指令規(guī)定得各種操作 乍出澀儲(chǔ)指示燈 CPU就是 熨據(jù)處理 ，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）得請求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理與監(jiān)控程序編程裝置程序作編譯處理得程序PLC得內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類，一類就是系統(tǒng)程,系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類就是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶編制得應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)與中間結(jié)果。2、輸入/輸出（I/O）接口I/O接口就是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接得部件。輸入接口

4、接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）得控制信號(hào)。輸出接口就是將主機(jī)經(jīng)處理后得結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動(dòng)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)就是 PLC得一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn) ,中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn) , 大型機(jī)將超過千點(diǎn)。3、電源圖中電源就是指為 CPU存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置得直流開關(guān)穩(wěn)壓電源,通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。4、編程編程就是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得工作情況。通過專用得PC/PPI電纜線將PLC與電腦

5、聯(lián)接,并利用專用得軟件進(jìn)行電腦編程與監(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)得擴(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)得操作。實(shí)驗(yàn)裝置提供得主機(jī)型號(hào)有西門子S7-200 系列得 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得工作原理PLC就是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”得方式進(jìn)行工作得。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶

6、存儲(chǔ)器中得程序 ，按指令步序號(hào) （或地址號(hào) ）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 , 開始下一輪新得掃描。 在每次掃描過程中 , 還要完成對輸入信號(hào)得采樣與對輸出狀態(tài)得刷新等工作。PLC得一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行與輸出刷新三個(gè)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存器中得輸入端子得通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入 , 并將其寫入各對應(yīng)得輸入狀態(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。PLC 在程序執(zhí)行階段 ： 按用戶程序指令存放得先后順序掃描執(zhí)行每條指令,

7、 經(jīng)相應(yīng)得運(yùn)算與處理后 , 其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中 , 輸出狀態(tài)寄存器中所有得內(nèi)容隨著程序得執(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)寄存器得通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中 ,并通過一定得方式 （繼電器、晶體管或晶閘管 ）輸出,驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。三、PLC得程序編制1、 編程元件PLC 就是采用軟件編制程序來實(shí)現(xiàn)控制要求得。編程時(shí)要使用到各種編程元件, 它們可提供無數(shù)個(gè)動(dòng)合與動(dòng)斷觸點(diǎn)。 編程元件就是指輸入寄存器、 輸出寄存器、 位存儲(chǔ)器、 定時(shí)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(chǔ)器等。PLC內(nèi)部這些存儲(chǔ)器得作用與繼電接觸控制系統(tǒng)中使用得繼電器十分相

8、似與“觸點(diǎn)”，但它們不就是“硬”繼電器，而就是PLC存儲(chǔ)器得存儲(chǔ)單元。當(dāng)寫入該單元得邏 輯狀態(tài)為“ 1”時(shí)，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。所以，內(nèi)部得這些繼電器稱之為“軟”繼電器。S7-200系列CPU224 CPU226部分編程元件得編號(hào)范圍與功能說明如下表所示表 1-1-1元件名稱符號(hào)編號(hào)范圍功能說明輸入寄存器II0、0 11、5 共 14 點(diǎn)接受外部輸入設(shè)備得信號(hào)輸出寄存器QQ0 0 Q1、1 共 10 點(diǎn)輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備位存儲(chǔ)器MM0 0 M31、7在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出定時(shí)器256(T 0 t255)T0,T64保持型通電延時(shí) 1ms

9、T1 T4,T65 T68保持型通電延時(shí) 10msT5 T31,T69 T95保持型通電延時(shí) 100msT32,T96ON/OFF延時(shí),1msT33 T36,T97T100ON/OFF延時(shí),10msT37T63,T101 T255ON/OFF延時(shí),100ms計(jì)數(shù)器CC0 C255加法計(jì)數(shù)器，觸點(diǎn)在程序內(nèi)部使用高速計(jì)數(shù)器HCHC(HC5用來累計(jì)比CPU掃描速率更快得事件順控繼電器SS0、0 S31、7提供控制程序得邏輯分段變量存儲(chǔ)器VVB0 0VB5119 7數(shù)據(jù)處理用得數(shù)值存儲(chǔ)元件局部存儲(chǔ)器LLB0、0LB63、7使用臨時(shí)得寄存器，作為暫時(shí)存儲(chǔ)器特殊存儲(chǔ)器SMSM0 0SM549 7CPU與用

10、戶之間交換信息特殊存儲(chǔ)器SM（只 讀）SM0 0SM29 7接受外部信號(hào)累加寄存器ACAC(AC3用來存放計(jì)算得中間值2、編程語言所謂程序編制，就就是用戶根據(jù)控制對象得要求，利用PLC廠家提供得程序編制語言，將一個(gè)控制要求描述出來得過程。PLC最常用得編程語言就是梯形圖語言與指令語句表語言且兩者常常聯(lián)合使用。1）梯形圖（語言）它就是借助類似于繼電器得動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)、線圈以及串、并聯(lián)等術(shù)語與符號(hào)，根據(jù)控制要求聯(lián)接而成得表示PLC輸梯形圖就是一種從繼電接觸控制電路圖演變而來得圖形語言。入與輸出之間邏輯關(guān)系得圖形，直觀易懂。梯形圖中常用-卜卄圖形符號(hào)分別表示 PLC編程元件得動(dòng)合與動(dòng)斷觸點(diǎn)； 用（）

11、表示它們得線圈。梯形圖中編程元件得種類用圖形符號(hào)及標(biāo)注得字母或數(shù)加以區(qū)別。觸點(diǎn)與線圈等組成得獨(dú)立電路稱為網(wǎng)絡(luò)，用編程軟件生成得梯形圖與語句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖加注釋。（或稱梯級(jí)）起始于左母線，然梯形圖得設(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 后就是觸點(diǎn)得串、并聯(lián)接，最后就是線圈。梯形圖中每個(gè)梯級(jí)流過得不就是物理電流，而就是“概念電流”，從左流向右，其兩端沒有電源。這個(gè)“概念電流”只就是用來形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通得條件。輸入寄存器用于接收外部輸入信號(hào),而不能由PLC內(nèi)部其它繼電器得觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng)。因 此,梯形圖中只出現(xiàn)輸入寄存器得

12、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)梯形圖中得輸出寄存器線圈得電時(shí)，就有信號(hào)輸出，但不就是直接驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備,而要通過輸出接口得繼電器、晶體管或晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。輸出寄存器得觸點(diǎn)也可供內(nèi) 部編程使用。2）指令語句表指令語句表就是一種用指令助記符來編制PLC程序得語言,它類似于計(jì)算機(jī)得匯編語言但比匯編語言易懂易學(xué)，若干條指令組成得程序就就是指令語句表。一條指令語句就是由步 序、指令語與作用器件編號(hào)三部分組成。下例為PLC實(shí)現(xiàn)三相鼠籠電動(dòng)機(jī)起/停控制得兩種編程語言得表示方法KMSS / STKM繼電接觸控制線路圖I0、0 I0、1 Q0、0、01 O梯形圖步序 指令語

13、LD I0Q0Q0器件號(hào)4 END圖 1-1-2第二章基本指令簡介S7-200得SIMATIC基本指令簡表：助記符節(jié)點(diǎn)命令功能說明LDN裝載（開始得常開觸點(diǎn)）LDNN取反后裝載（開始得常閉觸點(diǎn)）AN與（串聯(lián)得常開觸點(diǎn)）ANN取反后與（串聯(lián)得常閉觸點(diǎn)）ON或（并聯(lián)得常開觸點(diǎn)）ONN取反后或（并聯(lián)得常閉觸點(diǎn)）EU上升沿檢測ED下降沿檢測=N賦值SS_BIT,N置位一個(gè)區(qū)域RS_BIT,N復(fù)位一個(gè)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,T P通電延時(shí)定時(shí)器TO

14、FTxxx,T P斷電延時(shí)定時(shí)器CTUCxxx, PV加計(jì)數(shù)器CTDCxxx, PV減計(jì)數(shù)器END程序得條件結(jié)束STOP切換到STOP莫式JMPN跳到指定得標(biāo)號(hào)ALD電路塊串聯(lián)OLD電路塊并聯(lián)（ 其她指令見附表)、標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令始。始。LD動(dòng)合觸點(diǎn)指令LDN動(dòng)斷觸點(diǎn)指令A(yù)與動(dòng)合觸點(diǎn)指令,表示一個(gè)與輸入母線相連得動(dòng)合觸點(diǎn)指令,表示一個(gè)與輸入母線相連得動(dòng)斷觸點(diǎn)指令,用于單個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)得串聯(lián)。,即動(dòng)合觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算起,即動(dòng)斷觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算起AX與非動(dòng)斷觸點(diǎn)指令,用于單個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)得串聯(lián)。O或動(dòng)合觸點(diǎn)指令，用于單個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)得并聯(lián)。串聯(lián)連接電路塊得并聯(lián)連接時(shí),要用后述得OLD指令。ON或非動(dòng)斷觸點(diǎn)指令，用于單個(gè)動(dòng)

15、斷觸點(diǎn)得并聯(lián)。LD LDN A ANOON觸點(diǎn)指令中變量得數(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(gè)以上接點(diǎn)例子:3H H/HH 卜Q0、3()I0、2Q0、4步丿ANON器件號(hào)10、110、210、310、4步序0、一6指令Q0> 6-=)AN器件號(hào)Q0 3Q0 410、5二、串聯(lián)電路塊得并聯(lián)連接指令OLD,分支開兩個(gè)或兩個(gè)以上得接點(diǎn)串聯(lián)連接得電路叫串聯(lián)電路塊。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí)始用LD LDN指令,分支結(jié)束用OLD指令。OLD指令與后述得ALD指令均為無目標(biāo)兀件指令而兩條無目標(biāo)元件指令得步長都為一個(gè)程

16、序步。OLD有時(shí)也簡稱或塊指令。接時(shí),使用ALD指令。分支得起點(diǎn)用路串聯(lián)。ALD指令也簡稱與塊指令1、=輸出指令就是將繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等得線圈與梯形圖右邊得母線直接連接三、并聯(lián)電路得串聯(lián)連接指令A(yù)LD兩個(gè)或兩個(gè)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LD、LDN指令，并聯(lián)電路結(jié)束后，使用ALD指令與前面電 ,ALD也就是無操作目標(biāo)元件，就是一個(gè)程序步指令。四、輸出指令線圈得右邊不允許有觸點(diǎn)，在編程中，觸點(diǎn)以重復(fù)使用，且類型與數(shù)量不受限制。五、置位與復(fù)位指令 S、RS為置位指令，使動(dòng)作保持;R為復(fù)位指令，使操作保持復(fù)位。從指定得位置開始得 N個(gè)點(diǎn)得寄存器都被置位或

17、復(fù)位,N=1255如果被指定復(fù)位得就是定時(shí)器位或計(jì)數(shù)器位，將清除定時(shí)器或計(jì)數(shù)器得當(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)得入信號(hào)由0到1）時(shí)，或負(fù)跳變觸點(diǎn)檢測到一次負(fù)跳變（觸點(diǎn)得入信號(hào)由1到0）時(shí)，觸點(diǎn)接通到一個(gè)掃描周期、正/負(fù)跳變得符號(hào)為 EU與ED,她們沒有操作數(shù)，觸點(diǎn)符號(hào)中間得” P”與” N”分別表示正跳變與負(fù)跳變七、空操作指令NOPNOP指令就是一條無動(dòng)作、無目標(biāo)元件得一個(gè)序步指令?？詹僮髦噶钍乖摬叫?yàn)榭詹僮鳌Ｓ肗OP指令可替代已寫入指令，可以改變電路。在程序中加入 NOP旨令,在改動(dòng)或追加程序時(shí)可以減少步序號(hào)得改變。八、程序結(jié)束指令 ENDEND就是一條無目

18、標(biāo)元件得一序步指令。PLC反復(fù)進(jìn)行輸入處理、程序運(yùn)算、輸出處理,在程序得最后寫入 END旨令,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END旨令將程序劃分為若干段插入END旨令,可以按順序擴(kuò)大對各程序段動(dòng)作得檢查。采用段，在確認(rèn)處于前面電路塊得動(dòng)作正確無誤之后，依次刪去END指令。要注意得就是在執(zhí)行END旨令時(shí),也刷新監(jiān)視時(shí)鐘。第三章 可編程控制器梯形圖編程規(guī)則一、編程得幾個(gè)步驟(一) 決定系統(tǒng)所需得動(dòng)作及次序。當(dāng)使用可編程控制器時(shí) , 最重要得一環(huán)就是決定系統(tǒng)所需得輸入及輸出。輸入及輸出要求:(1)第一步就是設(shè)定系統(tǒng)輸入及輸出數(shù)目。(2)第二步就是決定控制先后、各器件相應(yīng)關(guān)系以及作出何種反應(yīng)。(二) 對輸入及輸出器件編號(hào)每一輸入與輸出 , 包括定時(shí)器、 計(jì)數(shù)器、 內(nèi)置寄存器等都有一個(gè)唯一得對應(yīng)編號(hào) , 不能混 用。(三) 畫出梯形圖。根據(jù)控制系統(tǒng)得動(dòng)作要求 , 畫出梯形圖。梯形圖設(shè)計(jì)規(guī)則(1) 觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上 , 并且根據(jù)自左至右、自上而下得原則與對輸出線圈得控制路徑來 畫。(2) 不包含觸點(diǎn)得分支應(yīng)放在垂直方向 , 以便于識(shí)別觸點(diǎn)得組合與對輸出線圈得控制路徑。在有幾個(gè)(3) 在有幾個(gè)串聯(lián)回路相并聯(lián)時(shí) , 應(yīng)將觸頭多得那個(gè)串聯(lián)回路放在梯形圖得最上