第三章PLC程序設(shè)計的一般過程

1、1第第3 3章章 PLCPLC程序設(shè)計的一般過程程序設(shè)計的一般過程目標目標: : 描述典型描述典型PLCPLC鍵盤結(jié)構(gòu)及其操作流程。鍵盤結(jié)構(gòu)及其操作流程。 描述典型手持式、普通式描述典型手持式、普通式PLCPLC顯示器。顯示器。 描述正確的描述正確的PLCPLC梯形圖程序與不正確的梯形圖程序與不正確的PLCPLC梯形圖程序之間的不同。梯形圖程序之間的不同。 列出關(guān)于程序掃描頻率和順序的要點，以列出關(guān)于程序掃描頻率和順序的要點，以及它們對系統(tǒng)操作的影響。及它們對系統(tǒng)操作的影響。 描述當描述當PLCPLC出現(xiàn)操作錯誤時應(yīng)采取的措施。出現(xiàn)操作錯誤時應(yīng)采取的措施。23.1 概述概述 我們已經(jīng)學習了我們

2、已經(jīng)學習了PLCPLC的硬件基本知識，現(xiàn)在的硬件基本知識，現(xiàn)在來研究通用來研究通用PLCPLC程序編程問題。程序編程問題。 首先從編程設(shè)備入手，介紹用于首先從編程設(shè)備入手，介紹用于PLCPLC的編程的編程器器/ /監(jiān)視器（監(jiān)視器（PMPM）和）和PLCPLC軟件，隨后討論編程格軟件，隨后討論編程格 式，探討典型數(shù)據(jù)的錄入順序，然后根據(jù)程序式，探討典型數(shù)據(jù)的錄入順序，然后根據(jù)程序結(jié)構(gòu)規(guī)則進一步學習結(jié)構(gòu)規(guī)則進一步學習PLCPLC梯形圖的正確結(jié)構(gòu)。梯形圖的正確結(jié)構(gòu)。接著簡單討論控制過程數(shù)據(jù)掃描及一些需要考接著簡單討論控制過程數(shù)據(jù)掃描及一些需要考慮的特殊問題。最后回顧一下慮的特殊問題。最后回顧一下PL

3、CPLC是怎樣進行是怎樣進行錯誤檢測的。錯誤檢測的。33.2 編程設(shè)備編程設(shè)備 PLC PLC編程設(shè)備能夠書寫程序、編輯程序和監(jiān)視程序，編程設(shè)備能夠書寫程序、編輯程序和監(jiān)視程序，也能完成大量診斷。大部分情況下，在寫入程序時，也能完成大量診斷。大部分情況下，在寫入程序時，編程設(shè)備和編程設(shè)備和PMPM必須與必須與CPUCPU連接。而其他連接。而其他PMPM設(shè)備則允許離設(shè)備則允許離線編程，編程完畢后可將程序下載到線編程，編程完畢后可將程序下載到PLC CPUPLC CPU。PLCPLC程程序通常是以梯形邏輯方式書寫的。序通常是以梯形邏輯方式書寫的。 PMPM也稱為程序加載器，現(xiàn)在普遍使用的有三種。也

4、稱為程序加載器，現(xiàn)在普遍使用的有三種。低端的低端的PMPM是手持式的，它只有手掌大小，具有雙功能是手持式的，它只有手掌大小，具有雙功能鍵盤和鍵盤和LCDLCD或或LEDLED顯示窗口。第二種顯示窗口。第二種PMPM對用戶而言更友對用戶而言更友好，具有全尺寸鍵盤和大型的好，具有全尺寸鍵盤和大型的LCDLCD或或CRTCRT顯示窗口。第顯示窗口。第三種是軟件三種是軟件PMPM，它允許用戶在，它允許用戶在IBMIBM兼容兼容PCPC上開發(fā)程序。上開發(fā)程序。下面較詳細地介紹每一種類型的下面較詳細地介紹每一種類型的PMPM。 近年來，手持式近年來，手持式PMPM已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，具有諸如計算器上已經(jīng)

5、得到了很大的發(fā)展，具有諸如計算器上第二功能鍵的第二功能鍵的ShiftShift鍵，鍵盤功能豐富。設(shè)備符號、功能指示器、鍵，鍵盤功能豐富。設(shè)備符號、功能指示器、數(shù)字鍵、程序編輯和輸入鍵以及鼠標移動鍵都很容易被用戶手指觸數(shù)字鍵、程序編輯和輸入鍵以及鼠標移動鍵都很容易被用戶手指觸及。及。 這些手持式這些手持式PMPM的顯示器也進行了擴展和改進。圖的顯示器也進行了擴展和改進。圖3.13.1所示的所示的LCDLCD能夠一次顯示梯形圖的能夠一次顯示梯形圖的8 8個梯級，每一個梯級包括多達個梯級，每一個梯級包括多達9 9個元素（觸個元素（觸點）和一個線圈，并可在信息行中顯示字符形式的文本信息。當將點）和一個

6、線圈，并可在信息行中顯示字符形式的文本信息。當將該該PMPM置于監(jiān)視模式時，在信息行和梯形圖中都能觀察到設(shè)備的操作置于監(jiān)視模式時，在信息行和梯形圖中都能觀察到設(shè)備的操作過程。過程。圖圖3.1 3.1 監(jiān)視器顯示功能（監(jiān)視器顯示功能（Modicon/SchneiderModicon/Schneider自動化公司授權(quán)）自動化公司授權(quán)） 全尺寸的全尺寸的PMPM具有一個具有一個功能完整的鍵盤和一個功能完整的鍵盤和一個大監(jiān)視器，后者是基于大監(jiān)視器，后者是基于LCDLCD、等離子或、等離子或CRTCRT的監(jiān)的監(jiān)視器。鍵盤通常包含所視器。鍵盤通常包含所有的有的ASCIIASCII字符（典型的字符（典型的計

7、算機鍵盤）和專門用計算機鍵盤）和專門用于于PLCPLC編程的功能鍵。和編程的功能鍵。和手持式手持式PMPM不同，全尺寸不同，全尺寸的的PMPM不需要不需要ShiftShift鍵來實鍵來實現(xiàn)第二功能。由于尺寸現(xiàn)第二功能。由于尺寸大，監(jiān)視器一次能提供大，監(jiān)視器一次能提供大量的信息。大量的信息。圖圖3.2 全尺寸編程器全尺寸編程器/監(jiān)視器監(jiān)視器 在在IBMIBM兼容機上還可以使用用于兼容機上還可以使用用于PLCPLC系統(tǒng)編程的軟件。系統(tǒng)編程的軟件。編程一旦完成，程序就可下載到編程一旦完成，程序就可下載到PLCPLC。所有這些。所有這些PLCPLC程序都程序都是基于菜單驅(qū)動的，通過指定選擇號，可以按菜

8、單逐個執(zhí)是基于菜單驅(qū)動的，通過指定選擇號，可以按菜單逐個執(zhí)行。當需要進一步的信息時，程序要求你給出一個輸入。行。當需要進一步的信息時，程序要求你給出一個輸入。有些輸入是按一個適當?shù)逆I，而另一些程序則需要使用鼠有些輸入是按一個適當?shù)逆I，而另一些程序則需要使用鼠標來進行某種選擇操作。標來進行某種選擇操作。圖圖3.3 3.3 三菱三菱PLCPLC編程軟件編程軟件73.3 編程格式 不同的生產(chǎn)廠家的不同的生產(chǎn)廠家的PLCPLC編程格式有所不同，這里使用編程格式有所不同，這里使用一種通用的格式，該格式主要參照目前一種通用的格式，該格式主要參照目前PLCPLC市場占主要份市場占主要份額的公司所使用的格式。

9、實踐表明，當你學好了一種形式額的公司所使用的格式。實踐表明，當你學好了一種形式的的PLCPLC編程后，你也能很快掌握其他編程格式的編程后，你也能很快掌握其他編程格式的PLCPLC系統(tǒng)編系統(tǒng)編程。程。 編程格式的不同主要在于術(shù)語、記數(shù)方式和屏幕顯示編程格式的不同主要在于術(shù)語、記數(shù)方式和屏幕顯示內(nèi)容。術(shù)語描述將貫穿于不同的章節(jié)中。其他的不同還包內(nèi)容。術(shù)語描述將貫穿于不同的章節(jié)中。其他的不同還包括觸點、輸出和寄存器的編號格式，這些格式包括字母、括觸點、輸出和寄存器的編號格式，這些格式包括字母、數(shù)字或二者的組合。數(shù)字或二者的組合。PLCPLC的操作指南對此有詳細的說明。的操作指南對此有詳細的說明。83

10、.4 構(gòu)建PLC梯形圖 在對在對PLCPLC梯形圖編程時，需要考慮梯形圖編程時，需要考慮PLCPLC編程時編程時的一些約定方式，否則通過屏幕編程的的一些約定方式，否則通過屏幕編程的PLCPLC程序?qū)⒊绦驅(qū)⒉粫鎯Φ讲粫鎯Φ絇LC CPUPLC CPU的內(nèi)存中。在某些情況下，如的內(nèi)存中。在某些情況下，如果內(nèi)存沒有收到格式正確的梯形圖，在屏幕上會果內(nèi)存沒有收到格式正確的梯形圖，在屏幕上會有錯誤信息提示，提示沒有輸入的程序。對于有錯誤信息提示，提示沒有輸入的程序。對于PLCPLC系統(tǒng)，梯形圖不正確的原因是沒有考慮到構(gòu)建梯系統(tǒng)，梯形圖不正確的原因是沒有考慮到構(gòu)建梯形圖時的約定方式。下面是形圖時的約定

11、方式。下面是PLCPLC編程時的一些典型編程時的一些典型約定方式，見圖約定方式，見圖3.63.6到圖到圖3.103.10。9PLCPLC編程時的一些典型約定方式編程時的一些典型約定方式： 1觸點必須放在左上方的插槽內(nèi)。觸點必須放在左上方的插槽內(nèi)。2 2線圈必須插在梯形圖梯級的后面。線圈必須插在梯形圖梯級的后面。3 3所有觸點必須水平連接，不允許垂直方所有觸點必須水平連接，不允許垂直方向連接的觸點。向連接的觸點。4 4每個矩陣（網(wǎng)絡(luò)）的觸點數(shù)是有限的每個矩陣（網(wǎng)絡(luò)）的觸點數(shù)是有限的比如每行比如每行1111個，共個，共7 7列。列。5 5一組觸點只有一個輸出。一組觸點只有一個輸出。6 6觸點必須正

12、確嵌套（一個分支電路在另一個分支觸點必須正確嵌套（一個分支電路在另一個分支電路里），或者在一些電路里），或者在一些PLCPLC中沒有分支。圖中沒有分支。圖3.83.8給給出了某個廠家的出了某個廠家的PLCPLC所要求的格式。所要求的格式。7 7流程必須流程必須從左到右，從上到下從左到右，從上到下，見圖，見圖3.93.9。8 8觸點的遞增應(yīng)該是沿垂直方向的，見圖觸點的遞增應(yīng)該是沿垂直方向的，見圖3.103.10。 具體型號具體型號PLCPLC系統(tǒng)的編程格式，可參見該型號系統(tǒng)的編程格式，可參見該型號PLCPLC的操作手冊。的操作手冊。 下面介紹下面介紹PLCPLC編程時候常見的錯誤：編程時候常見的

13、錯誤：要做合并或編輯要做合并或編輯應(yīng)由左上往右下，應(yīng)由左上往右下，虛線括處的區(qū)塊虛線括處的區(qū)塊應(yīng)往上移應(yīng)往上移不可接空裝置做不可接空裝置做并接運算并接運算中間的區(qū)塊沒有裝中間的區(qū)塊沒有裝置置ABDECyABDECyDCE不許在垂不許在垂直方向有直方向有觸點觸點垂 直 方 向垂 直 方 向觸 點 的 解觸 點 的 解決方案決方案觸點嵌套正確觸點嵌套正確觸點嵌套不正確觸點嵌套不正確注意：注意：這種形式的這種形式的“嵌嵌套分支套分支”在一些系統(tǒng)中在一些系統(tǒng)中是非法的，需要是非法的，需要2 2至至3 3行行梯形圖線來激勵同一個梯形圖線來激勵同一個線圈。線圈。CR11 CR11 IN 1IN 2 IN

14、1IN 2 IN 1IN 3IN 4 IN 1IN 3IN 4 IN IN 5IN 45IN 4另加兩個觸點（左邊的另加兩個觸點（左邊的IN5和和IN3）于）于IN5，、，、IN3和和IN2中。中。電流通過觸點從左至電流通過觸點從左至右運行，右運行，不許可由觸點不許可由觸點3到左邊。到左邊。不正確不正確使用最頂部使用最頂部的交叉點的交叉點Correct正確正確圖圖3.7 3.7 觸點矩陣觸點矩陣183.5 3.5 過程掃描注意事項過程掃描注意事項 PLCPLC的功能是通過掃描其操作程序來實現(xiàn)的。每個的功能是通過掃描其操作程序來實現(xiàn)的。每個PLCPLC的的操作循環(huán)由三個獨立部分組成：操作循環(huán)由三

15、個獨立部分組成： （1 1）輸入掃描；）輸入掃描； （2 2）程序掃描；）程序掃描； （3 3）輸出掃描。）輸出掃描。 一個完整的程序掃描時間是處理器速度和用戶程序長一個完整的程序掃描時間是處理器速度和用戶程序長度的函數(shù)。對于高速處理器和較短的程序，度的函數(shù)。對于高速處理器和較短的程序，PLCPLC可在可在1s1s內(nèi)內(nèi)完成幾百次完整掃描。完成幾百次完整掃描。讀出輸入端子的信讀出輸入端子的信號，相應(yīng)地更新輸號，相應(yīng)地更新輸入狀態(tài)表入狀態(tài)表輸入狀態(tài)表中的數(shù)據(jù)加入到用輸入狀態(tài)表中的數(shù)據(jù)加入到用戶程序，程序被執(zhí)行，相應(yīng)地戶程序，程序被執(zhí)行，相應(yīng)地更新輸出狀態(tài)表更新輸出狀態(tài)表與輸出狀態(tài)有關(guān)的數(shù)與輸出狀態(tài)

16、有關(guān)的數(shù)據(jù)送到輸出端子據(jù)送到輸出端子 輸入掃描、程序掃描和輸出掃描是相互獨立的，理解輸入掃描、程序掃描和輸出掃描是相互獨立的，理解這一點很重要。這一點很重要。在程序掃描和輸出掃描期間，輸入設(shè)備狀態(tài)在程序掃描和輸出掃描期間，輸入設(shè)備狀態(tài)的任何改變都不會影響用戶程序和輸出，直到下一次輸入掃的任何改變都不會影響用戶程序和輸出，直到下一次輸入掃描開始，輸入狀態(tài)的變化才會被系統(tǒng)感知。另外，在輸入掃描開始，輸入狀態(tài)的變化才會被系統(tǒng)感知。另外，在輸入掃描和程序掃描期間，輸出表的任何變化也不會傳到輸出終端。描和程序掃描期間，輸出表的任何變化也不會傳到輸出終端。影響輸出設(shè)備的信號傳遞只在輸出掃描時發(fā)生。影響輸出

17、設(shè)備的信號傳遞只在輸出掃描時發(fā)生。 特別指出的，所有的特別指出的，所有的PLCPLC在一個具體的時間內(nèi)完成整個在一個具體的時間內(nèi)完成整個程序的掃描。程序的掃描。典型的程序掃描是按梯級從左到右，按順序從典型的程序掃描是按梯級從左到右，按順序從上到下。上到下。通常，整個梯形圖的掃描在幾毫秒內(nèi)完成，而早期通常，整個梯形圖的掃描在幾毫秒內(nèi)完成，而早期的計算機完成一個掃描要幾秒鐘。盡管目前基于微處理器的的計算機完成一個掃描要幾秒鐘。盡管目前基于微處理器的PLCPLC掃描快多了，但我們?nèi)匀恍枰紤]其掃描速度，例如，掃描快多了，但我們?nèi)匀恍枰紤]其掃描速度，例如，在梯形圖中我們設(shè)有一個安全臨界點，每在梯形圖

18、中我們設(shè)有一個安全臨界點，每1 ms1 ms要監(jiān)視該點兩要監(jiān)視該點兩次。如果次。如果PLCPLC掃描時間是掃描時間是5 ms5 ms，則該安全臨界點只能每，則該安全臨界點只能每5 ms5 ms被檢查一次，而不是每被檢查一次，而不是每0.5 ms0.5 ms被檢查一次。被檢查一次。 與掃描相關(guān)的另一個問題是事件的正確執(zhí)行順序。與掃描相關(guān)的另一個問題是事件的正確執(zhí)行順序。PLCPLC的輸出不會像繼電器邏輯系統(tǒng)那樣很快被執(zhí)行。在的輸出不會像繼電器邏輯系統(tǒng)那樣很快被執(zhí)行。在PLCPLC梯形梯形圖控制系統(tǒng)中，在梯形圖的一行被掃描完之前，輸出不會圖控制系統(tǒng)中，在梯形圖的一行被掃描完之前，輸出不會有任何反應(yīng)

19、。而對于快速響應(yīng)、聯(lián)鎖或快速定序的有任何反應(yīng)。而對于快速響應(yīng)、聯(lián)鎖或快速定序的PLCPLC程序，程序，則必須考慮掃描所需的延時時間，如下所示。則必須考慮掃描所需的延時時間，如下所示。 如前文所述，一般程序掃描按順序從左到如前文所述，一般程序掃描按順序從左到右、從上到下逐行執(zhí)行。例如，右、從上到下逐行執(zhí)行。例如，Allen-BradleyAllen-Bradley使用的方法就是逐行掃描方式，如圖使用的方法就是逐行掃描方式，如圖3.13(a)3.13(a)所所示。另一種方法由示。另一種方法由Modicon/SchneiderModicon/Schneider自動化公自動化公司所使用，稱為縱向掃描，

20、如圖司所使用，稱為縱向掃描，如圖3.13(b)3.13(b)所示。所示。這時處理器從左上角的第一個觸點開始，從上到這時處理器從左上角的第一個觸點開始，從上到下掃描第一列。隨后，從上到下掃描第二列，并下掃描第一列。隨后，從上到下掃描第二列，并按此進行下去。以上兩種掃描方法都是可行的。按此進行下去。以上兩種掃描方法都是可行的。233.6 PLC操作錯誤 每一個每一個PLCPLC都有錯誤代碼以識別不正確的編程和誤操都有錯誤代碼以識別不正確的編程和誤操作。當某些輸入不正確時，這些代碼會在監(jiān)視器上顯示出作。當某些輸入不正確時，這些代碼會在監(jiān)視器上顯示出來。通常小型系統(tǒng)采用代碼形式，大型系統(tǒng)采用用戶友好來

21、。通常小型系統(tǒng)采用代碼形式，大型系統(tǒng)采用用戶友好的文本格式。的文本格式。 在系統(tǒng)沒有連接好或接觸不良時，許多系統(tǒng)會顯示在系統(tǒng)沒有連接好或接觸不良時，許多系統(tǒng)會顯示“通信錯誤通信錯誤”的信息。對于其他問題，通常有不同的信息的信息。對于其他問題，通常有不同的信息顯示在屏幕下端。顯示在屏幕下端。 大部分大部分PLCPLC系統(tǒng)具有進一步的診斷幫助，以系統(tǒng)具有進一步的診斷幫助，以LEDLED（發(fā)光（發(fā)光二極管）的形式顯示在控制器的前端面板上。二極管）的形式顯示在控制器的前端面板上。24三菱編程軟件GX Developer簡介25常用元件符號的意義說明如下常用元件符號的意義說明如下:放置常開觸點并聯(lián)常開觸

22、點 放置常閉觸點 并聯(lián)常閉觸點 放置指令 放置線圈 放置水平線段 放置垂直線段放置上升沿有效的常開觸點 刪除水平線段 26三菱三菱PLC計算機仿真軟件計算機仿真軟件 FXFX系列系列PLCPLC可用可用“FX-TRN-BEG-C”FX-TRN-BEG-C”仿真軟件，仿真軟件，進行仿真運行。該軟件既能夠編制梯形圖程序，進行仿真運行。該軟件既能夠編制梯形圖程序，也能夠?qū)⑻菪螆D程序轉(zhuǎn)換成指令語句表程序，模也能夠?qū)⑻菪螆D程序轉(zhuǎn)換成指令語句表程序，模擬寫出到擬寫出到PLCPLC主機，并模擬仿真主機，并模擬仿真PLCPLC控制現(xiàn)場機械控制現(xiàn)場機械設(shè)備運行。設(shè)備運行。 使用使用“FX-TRN-BEG-C”FX-TRN-BEG-C”仿真軟件，須將顯示仿真軟件，須將顯示器象素調(diào)整為器象素調(diào)整為10241024* *768768，如果顯示器象素較低，如果顯示器象素較低，則無法運行該軟件。則無法運行該軟件。27 仿真軟件界面和使用方法介紹仿真軟件界面和使用方法介紹28三菱PLC編程常用