可編程序控制器的編程指導(dǎo)

1、第4章 可編程序控制器的編程指導(dǎo)一、PLC編程特點(diǎn)和原則（一）、 PLC編程特點(diǎn)梯形圖編程是PLC的第一編程語言，是最常用的方法。梯形圖源于傳統(tǒng)的繼電接觸器控制電路圖，發(fā)展到現(xiàn)在兩者之間存在較大差別。1、程序的執(zhí)行順序 （1）PLC程序按掃描執(zhí)行的結(jié)果如圖4.1所示。這種掃描執(zhí)行方式的優(yōu)點(diǎn)是可濾掉高頻干擾，增強(qiáng)抗干擾能力。其缺點(diǎn)是產(chǎn)生響應(yīng)滯后，影響可靠性。（2）繼電器電路圖和PLC梯形圖執(zhí)行順序比較，參看圖4.2。當(dāng)X0閉合后，對(duì)于繼電器電路來說Y0、Y1同時(shí)得電。而在PLC程序中，X0閉合后，Y0先輸出，Y1后輸出。2、繼電器自身的延時(shí)效應(yīng)繼電器電路中由于繼電器自身的延時(shí)效應(yīng)，當(dāng)X0動(dòng)作后，

2、其輸出Y0、Y1不能同時(shí)得電與斷電，與PLC梯形圖相比較，如圖4.3所示。在PLC梯形圖中，當(dāng)X0動(dòng)作后，其輸出Y0、Y1同時(shí)得電與斷電，這與繼電器電路是不同的。3、PLC中的軟繼電器所謂軟繼電器是指PLC存儲(chǔ)空間中的一個(gè)可以尋址的位。在PLC中軟繼電器的種類多、數(shù)量大。例如FP0型PLC的內(nèi)部繼電器（R0R62F）共有1008個(gè)，特殊繼電器（R9000R903F）共64個(gè)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器144個(gè)。寄存器中觸發(fā)器的狀態(tài)可以讀取任意次，相當(dāng)于每個(gè)繼電器有無數(shù)個(gè)常開和常閉觸點(diǎn)供編程中使用。（二）、 PLC編程原則 學(xué)習(xí)了PLC的指令系統(tǒng)后，就可以根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的控制要求編制程序，下面就來說明編程的基

3、本原則。1、 PLC軟繼電器的觸點(diǎn)可以多次重復(fù)使用PLC的輸入/輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等器件的接點(diǎn)可多次重復(fù)使用，無需用復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少接點(diǎn)的使用次數(shù)。2、梯形圖的編制原則梯形圖的每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。3、線圈一般不能與左母線相連(a)用內(nèi)部繼電器常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)輸出圖4.4 規(guī)則3的說明TMX0 K100R0R9010TMX0 K100(b)用內(nèi)部特殊繼電器實(shí)現(xiàn)輸出除步進(jìn)程序外，任何繼電器線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高級(jí)指令等不能直接與左母線相連。如果需要，可以通過一個(gè)沒有使用的內(nèi)部常OFF繼電器的常閉觸點(diǎn)或者特殊內(nèi)部常ON繼電器的常開觸

4、點(diǎn)來連接，參看圖4.4。4、不允許雙線圈輸出同一編號(hào)的線圈在一個(gè)程序中使用兩次稱為雙線圈輸出。雙線圈輸出容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免線圈的重復(fù)使用。(a)用內(nèi)部繼電器常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)輸出5、程序中不允許出現(xiàn)橋式電路在PLC程序中，不能用橋式電路直接編程，參看圖4.5 。6、程序的編寫順序程序的編寫順序應(yīng)按自上而下、自左至右的方式編寫。為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，程序應(yīng)為“左大右小，上大下小”，如圖4.6和圖4.7所示。 (a)不符合左大右小的電路（共5步） 圖4.7 規(guī)則6的說明二、 PLC 編程實(shí)例（一）、 生產(chǎn)線上自動(dòng)分揀系統(tǒng)的 PLC 應(yīng)用1、概述過去工廠檢驗(yàn)產(chǎn)品時(shí)都采用手工作業(yè)，抽樣檢查，為了提

5、高產(chǎn)品的質(zhì)量和節(jié)省人手而采用了自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)?？紤]到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊及經(jīng)濟(jì)實(shí)用，采取松下PLC與LM 激光傳感器的組合，能達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又緊湊的目的。本文著重介紹 FP1、 LM 激光傳感器以及上位機(jī)監(jiān)控構(gòu)成的實(shí)際使用系統(tǒng)。參見圖 4.8。2、系統(tǒng)構(gòu)成首先由傳感器把距離轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后通過 A/ D模塊采集，PLC 主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，控制及通訊，監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存, 分析等，參見圖 4.9 。（1） LM 激光傳感器 把距離轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)。（2）數(shù)據(jù)采集 將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。（3）控制處理 采用松下 FP1型 的 PLC 主機(jī)進(jìn)行控制處理。（4）監(jiān)控系統(tǒng) 用 IBM微機(jī)，用 VB 軟件編寫的界

6、面進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，并把 PLC 傳來的數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)到硬盤上，還可以畫出動(dòng)態(tài)時(shí)序圖, 正態(tài)分布圖，即時(shí)打印。分析研究加工條件和產(chǎn)生殘次品的關(guān)系與運(yùn)行狀況，對(duì)生產(chǎn)知識(shí)的積累具有實(shí)際意義。 圖4.9 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3、部分硬件的設(shè)計(jì)LM 激光傳感器是采用松下 LM10 系列測(cè)量距離模擬傳感器，具有高精度的測(cè)量和比較輸出的功能。它的原理是用激光二極管發(fā)射出波長(zhǎng)為 685mm的激光束，遇到障礙物反射回來，先后的時(shí)間差為t。LM 激光傳感器是由探測(cè)體與控制體兩個(gè)部分組成，其參數(shù)見表 4-1 和表 4-2 。ANR1150ANR1151ANR1182ANR1115測(cè)定中心距離50mm50mm80mm130mm

7、測(cè)定范圍10mm10mm20mm20mm光源最大輸出/激光級(jí)數(shù)激光二極管 波長(zhǎng)685mm0.4mW(最大)/級(jí)數(shù)1光束直徑0.61.1mm0.090.05mm0.71.2mm0.71.4mm分辨率(2)10Hz5m5m20m100m線性誤差0.2% of F.S.表4-1 探測(cè)體(ANR11系列)參數(shù)表4-2 控制體參數(shù)ANR5131/32ANR5141/42ANR5231/32ANR5241/42模擬輸出5V/F.S.(最大2mm)420mA/F.S.(最大250)5V/F.S.(最大2mm)420mA/F.S.(最大250)響應(yīng)頻率(-3DB)響應(yīng)時(shí)間(1090%)1KHz 100Hz 1

8、0Hz0.4ms 4ms 40ms檢測(cè)輸出NPN/PNP晶體管開路集電極雙點(diǎn)(100mA 30VDC以下，殘余電壓1.5V以下)NPN/PNP晶體管開路集電極雙點(diǎn)(100mA 30VDC以下，殘余電壓1.5V以下)應(yīng)差0.2% of F.S.電源電壓直流電壓1224V(-15%，+10%)消耗電流250mA以下（DC12V輸入時(shí)）125mA以下（DC24V輸入時(shí)）使用環(huán)境溫度工作時(shí)：0+50（1）探測(cè)體的選用根據(jù)被測(cè)體的尺寸、測(cè)量精度、傳輸帶寬度及安裝的位置，我們就可以確定探測(cè)體型號(hào)。假設(shè)被測(cè)體的尺寸為 50 毫米，測(cè)量精度為 0.05 毫米，傳輸帶寬度為 100 毫米，可以選探測(cè)體型號(hào) AN

9、R1150 ，檢測(cè)中心距離為 50 毫米，檢測(cè)精度為 0.005 um 。這樣被測(cè)體兩面在探測(cè)體的中心位置上，能減少檢測(cè)誤差，按圖尺寸安裝被測(cè)體的尺寸范圍，可以在30mm70mm，參看圖4.10。（2）控制體的選用探測(cè)體與控制體是配套產(chǎn)品，它們之間的連接不必考慮。主要考慮控制體與A/D模塊的匹配，A/D模塊的輸入信號(hào)有多種選擇（輸入05V；010V；020mA三種），根據(jù)A/D模塊輸入信號(hào)可以選擇它們相近的信號(hào)，由表2可以查出，型號(hào)為ANR5141的模塊輸出信為420mA與A/D模塊相近。把LM1的輸出信號(hào)接在A/D模塊的第一通道（CH0），LM2的輸出信號(hào)接在A/D模塊的第二通道（CH1）。

10、 4、PLC的編程我們檢驗(yàn)被測(cè)體的尺寸有四種可能：合格測(cè)定范圍內(nèi)；不合格尺寸偏??；不合格尺寸偏大；檢測(cè)系統(tǒng)有出錯(cuò)可能溢出測(cè)定范圍。在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置測(cè)定上限值、測(cè)定下限值及測(cè)定值，并通過串行口傳遞給PLC，PLC把數(shù)據(jù)分別存在DT12、DT11、DT10中，對(duì)采集實(shí)際的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。（1）數(shù)據(jù)處理 探測(cè)體的信號(hào)傳給控制體產(chǎn)生420mA的電信號(hào)，經(jīng)過A/D模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由于A/D模塊輸入的信號(hào)時(shí)020mA對(duì)應(yīng)的數(shù)字值為01000，我們還不能直接使用該數(shù)字，需要經(jīng)過處理才能使用。也就是說，LM傳感器檢測(cè)的范圍是10mm對(duì)應(yīng)420mA，經(jīng)過A/D模塊產(chǎn)生數(shù)字范圍是2001000，這樣很容易

11、得出實(shí)際的1mm相當(dāng)于PLC處理的數(shù)據(jù)40。通過PLC把LM1的數(shù)據(jù)讀入存儲(chǔ)器DT100中，把LM2的數(shù)據(jù)讀入存儲(chǔ)器DT101中，此時(shí)讀入的數(shù)據(jù)加上中心距離減10mm，才是LM傳感器到被測(cè)體的一面的距離。即：4、PLC的編程我們檢驗(yàn)被測(cè)體的尺寸有四種可能：合格測(cè)定范圍內(nèi)；不合格尺寸偏小；不合格尺寸偏大；檢測(cè)系統(tǒng)有出錯(cuò)可能溢出測(cè)定范圍。在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置測(cè)定上限值、測(cè)定下限值及測(cè)定值，并通過串行口傳遞給PLC，PLC把數(shù)據(jù)分別存在DT12、DT11、DT10中，對(duì)采集實(shí)際的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。（1）數(shù)據(jù)處理 探測(cè)體的信號(hào)傳給控制體產(chǎn)生420mA的電信號(hào)，經(jīng)過A/D模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由于A/D模塊

12、輸入的信號(hào)時(shí)020mA對(duì)應(yīng)的數(shù)字值為01000，我們還不能直接使用該數(shù)字，需要經(jīng)過處理才能使用。也就是說，LM傳感器檢測(cè)的范圍是10mm對(duì)應(yīng)420mA，經(jīng)過A/D模塊產(chǎn)生數(shù)字范圍是2001000，這樣很容易得出實(shí)際的1mm相當(dāng)于PLC處理的數(shù)據(jù)40。通過PLC把LM1的數(shù)據(jù)讀入存儲(chǔ)器DT100中，把LM2的數(shù)據(jù)讀入存儲(chǔ)器DT101中，此時(shí)讀入的數(shù)據(jù)加上中心距離減10mm，才是LM傳感器到被測(cè)體的一面的距離。即：L1（DT110）=DT100+（50-10）40=DT100+1600 L2（DT111）=DT101+（50-10）40=DT101+1600LM1與LM2的距離為：L=15040=

13、6000 被測(cè)體實(shí)際的尺寸為：D（DT112）=L-(L1+L2)（2）梯形圖程序 PLC梯形圖程序如圖4.11所示。讀LM1讀LM2L1=LM1+1600L2=LM2+1600L3=LM1+LM2D=6000-L3比較是否合適不合格上限以上合格不合格下限以下溢出測(cè)定范圍標(biāo)志傳給上位機(jī)實(shí)際尺寸傳給上位機(jī)圖4.11 PLC程序梯形圖X0：LM激光模擬傳感器1輸入；X1：LM激光模擬傳感器2輸入；X2：測(cè)定定時(shí)輸入；WY9：為CH0的地址；WY10：為CH1的地址PLC根據(jù)DT20的值可以對(duì)不同的次品進(jìn)行分類，把不同的次品 放在相對(duì)應(yīng)的料槽里。 隨著市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，以往的人

14、工抽樣檢查，無法滿足生產(chǎn)的要求。采用自動(dòng)生產(chǎn)線可以對(duì)產(chǎn)品逐一進(jìn)行檢查，由上位機(jī)設(shè)定檢查的允許上、下限值，對(duì)所有產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢查，這樣大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省了人力，提高了生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。(二）、FP0的PWM（脈寬調(diào)制）功能在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用1、概述 變頻器應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)中的調(diào)速部分是現(xiàn)行工程發(fā)展的方向。傳統(tǒng)的電梯工程一般采用大、中型PLC和A/D、D/A模塊以及電梯專用變頻器對(duì)專用電機(jī)進(jìn)行速度控制。本文介紹一種小型PLC利用其PWM專用指令，不需A/D、D/A模塊即可對(duì)變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速的方法，以期對(duì)中小型電梯企業(yè)提供一些借鑒。 脈寬調(diào)制PWM（pulse width modulati

15、on），即PLC輸出的幅值、頻率不變，占空比變化的信號(hào)。松下小型PLC如FP0具有PWM功能的指令，可直接控制變頻器的啟動(dòng)、停止、無級(jí)調(diào)速運(yùn)行等?，F(xiàn)以六層電梯模型中的變頻調(diào)速為例，論述PWM的應(yīng)用設(shè)計(jì)。2、PLC-變頻器調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成設(shè)計(jì)的PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)是由松下FP0型PLC、小型VF0變頻器、旋轉(zhuǎn)編碼器、三相異步電動(dòng)機(jī)、上位機(jī)等組成的具有速度反饋環(huán)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。（1）變頻器接線圖變頻器的主電路接線較簡(jiǎn)單，從變頻器的主回路端子U、V、W相接入三相異步電動(dòng)機(jī)即可，主接線圖略。本文只給出變頻器與PLC控制電路接線圖，如圖4.12所示。變頻器控制端子圖4.12 PLC與變頻器控制電路接線圖（

16、2）閉環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成為了控制電梯的平層定位精度，設(shè)計(jì)了具有速度反饋環(huán)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖4.13所示。實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制有兩種方法：一種是采用內(nèi)置PID變頻器，利用變頻器內(nèi)部PID的功能形成自閉環(huán)；另一種是不采用內(nèi)置PID變頻器，上位機(jī)做總閉環(huán)計(jì)算的控制，其優(yōu)點(diǎn)是采用上位機(jī)做各種PID的算法，計(jì)算速度快，控制精度高，采用FP0的專用PID指令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。其特點(diǎn)是所有的反饋信號(hào)都接到上位機(jī)，由上位機(jī)通過PWM信號(hào)輸出控制變頻器運(yùn)行的速度。上位機(jī)（計(jì)算機(jī)或PLC）變頻器頻率給定信號(hào)變頻器電源電機(jī)及檢測(cè)元件圖4.13 閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)反饋信號(hào)：電壓、電流或脈沖信號(hào)3、PLC脈寬調(diào)制（PWM）程序梯形圖

17、設(shè)計(jì) F170是PWM輸出專用指令，在圖4.14中“n”可設(shè)為K0或K1。當(dāng)設(shè)定為K0時(shí)，脈寬調(diào)制波占用內(nèi)部寄存器0通道，當(dāng)R10為ON時(shí)，其輸出波形由Y0輸出；當(dāng)“n”值設(shè)為K1時(shí)，脈寬調(diào)制波占用內(nèi)部寄存器1通道，其輸出波形由Y1輸出。PWM脈寬調(diào)制波通過驅(qū)動(dòng)器接到變頻器的輸入端子，變頻器接受此信號(hào)后，輸出頻率改變，從而控制三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)PLC程序中DT21數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，輸出脈沖占空比隨之而改變，變頻器控制的電機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)發(fā)生變化。圖4.14 PWM指令使用說明R10F170 PWM , DT20 , K0sn 由于高速計(jì)數(shù)器與PWM不能占用同一個(gè)通道。因此還需設(shè)置系統(tǒng)寄存器400來

18、選擇通道。FP0中高速計(jì)數(shù)器占用內(nèi)部寄存器0通道，PWM只能用內(nèi)部寄存器1通道?！皀”值設(shè)定后，程序運(yùn)行是不能改變的。圖4.15為PWM初始化程序，DT20數(shù)據(jù)寄存器存放脈沖周期，K13位對(duì)應(yīng)脈沖周期1ms，DT21中的數(shù)據(jù)為占空比的設(shè)定值，PLC在每次掃描時(shí)占空比都可以根據(jù)DT21值的改變而改變，用戶可以通過F0（MV）指令來修改DT21的值，以達(dá)到修改PWM脈寬調(diào)制波占空比的目的。頻率設(shè)置在PWM指令運(yùn)行后不能再改變其參數(shù)。圖4.15 初始化梯形圖設(shè)計(jì)R9013F0 MV , K13 , DT20R9010F170 PWM , DT20, K1F0 MV , K13 , DT21初始化PWM控制指令初始脈沖信號(hào)PWM控制模式PWM頻率控制PWM控制模式常閉繼電器 作為應(yīng)用設(shè)計(jì)，必須考慮電梯運(yùn)行平穩(wěn)、舒適，還需考慮設(shè)計(jì)電梯的加減速程序。經(jīng)過多