第12章 可編程序控制器

1、第12章可編程序控制器12.1PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合12.2PLC的基本結(jié)構(gòu)及工作原理12.3MASTER-K30 PLC的I/O配置及內(nèi)部軟繼電器12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.5PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用舉例12.1PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合12.1.1PLC的特點(diǎn)12.1.2PLC的應(yīng)用場(chǎng)合12.1.1PLC的特點(diǎn)1)抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高。2)采用模塊化組合式結(jié)構(gòu)3)編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，便于普及。1)抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高。 輸入、輸出均采用光電隔離，提高了抗干擾能力。 主機(jī)的輸入電源和輸出電源可相互獨(dú)立，減少了電源間干擾。 采用循環(huán)掃描工作方式，提高抗干擾能力。 內(nèi)部采用“

2、監(jiān)視器”電路，以保證PLC可靠地工作。 采用密封防塵抗震的外殼封裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可適應(yīng)惡劣環(huán)境。2)采用模塊化組合式結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)構(gòu)成十分靈活，可根據(jù)需要任意組合，易于維修，易于實(shí)現(xiàn)分散式控制。3)編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，便于普及。PLC采用面向控制過(guò)程的編程語(yǔ)言，簡(jiǎn)單、直觀、易寫(xiě)易記，沒(méi)有微機(jī)基礎(chǔ)的人也很容易學(xué)會(huì)，故適于在工礦企業(yè)中推廣。12.1.2PLC的應(yīng)用場(chǎng)合1)用于開(kāi)關(guān)邏輯控制。2)用于機(jī)械加工的數(shù)字控制。3)用于機(jī)器人控制，可采用一臺(tái)PLC實(shí)現(xiàn)36軸的機(jī)器人控制。4)用于閉環(huán)過(guò)程控制。5)用于組成多級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。12.2PLC的基本結(jié)構(gòu)及工作原理12.2.1PLC的基本結(jié)構(gòu)1

3、2.2.2PLC的工作原理12.2.1PLC的基本結(jié)構(gòu)1. CPUCPU是中央處理器(Centre Processing Unit)的英文縮寫(xiě)。2.存儲(chǔ)器PLC內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類(lèi)：一類(lèi)是RAM(即隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，可以隨時(shí)由CPU對(duì)它進(jìn)行讀出，寫(xiě)入；另一類(lèi)是ROM(即只讀存儲(chǔ)器)，CPU只能從中讀取而不能寫(xiě)入。3.輸入、輸出接口電路它起著PLC和外圍設(shè)備之間傳遞信息的作用。12.2.1PLC的基本結(jié)構(gòu)圖12-1PLC結(jié)構(gòu)示意圖12.2.1PLC的基本結(jié)構(gòu)圖12-2PLC邏輯結(jié)構(gòu)示意圖12.2.2PLC的工作原理PLC雖具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工

4、作方式，如常見(jiàn)的鍵盤(pán)掃描方式或I/O掃描方式，有鍵按下或I/O動(dòng)作，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序，無(wú)鍵按下，則繼續(xù)掃描。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式。在PLC中，用戶程序按先后順序存放。CPU從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條。如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。一個(gè)掃描周期大致可分為I/O刷新和執(zhí)行指令兩個(gè)階段。12.3MASTER-K30 PLC的I/O配置及內(nèi)部軟繼電器1. I/O配置MASTER-K30型PLC的I/O配置為輸入16點(diǎn)，輸出16點(diǎn)，共32點(diǎn)，都用P表示。2.輔助繼電器輔助繼電器用M表示，編號(hào)為M000M637(用8位二進(jìn)數(shù)表示)，共512點(diǎn)。3.

5、定時(shí)器 定時(shí)器用T表示 4.計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器用C表示5.數(shù)據(jù)寄存器用D表示，用來(lái)存儲(chǔ)內(nèi)部數(shù)據(jù)，可進(jìn)行基本16位和倍長(zhǎng)32位讀寫(xiě)。6.移位寄存器數(shù)據(jù)可以按位移動(dòng)的8位或16位存儲(chǔ)器。1. I/O配置圖12-3輸入繼電器等效電路2.輔助繼電器圖12-4輸出繼電器等效電路3.定時(shí)器圖12-5輔助繼電器電路4.計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器用作數(shù)量統(tǒng)計(jì)，計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖(輸入條件)的上升沿到來(lái)時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，到達(dá)設(shè)定值時(shí)計(jì)數(shù)器C的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，發(fā)出控制信號(hào)。5.數(shù)據(jù)寄存器用D表示，用來(lái)存儲(chǔ)內(nèi)部數(shù)據(jù)，可進(jìn)行基本16位和倍長(zhǎng)32位讀寫(xiě)。當(dāng)定為32位時(shí)，指定的號(hào)為低16位，此號(hào)+1為高16位。數(shù)據(jù)寄存器僅用

6、于應(yīng)用指令，共有1024點(diǎn)，其中D1000以上由系統(tǒng)使用，使用此區(qū)域時(shí)應(yīng)予以注意。數(shù)據(jù)寄存器沒(méi)有觸點(diǎn)。6.移位寄存器數(shù)據(jù)可以按位移動(dòng)的8位或16位存儲(chǔ)器。MASTER-K30的P、M、K、T、C、D都可進(jìn)行移位操作，成為移位寄存器。12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言1.LOAD、LOAD NOT、OUT指令LOAD為取指令，用于一條支路開(kāi)始，即與左側(cè)母線相聯(lián)的常開(kāi)觸點(diǎn)指令。2.AND、AND NOT指令A(yù)ND為與指令，用于與前一個(gè)觸點(diǎn)相串聯(lián)的常開(kāi)觸點(diǎn)指令。3.OR、OR NOT指令OR為或指令，用于一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)與前面一個(gè)觸點(diǎn)并聯(lián)的電路。12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程

7、語(yǔ)言4. AND LOAD指令A(yù)ND LOAD為塊與指令，用于兩個(gè)或兩個(gè)以上觸點(diǎn)組成的串并(混)聯(lián)塊電路間的聯(lián)接。5. OR LOAD指令OR LOAD為塊或指令，用于兩個(gè)或兩個(gè)以上觸點(diǎn)組成的串聯(lián)塊電路間的連接。6. SET、RST指令SET為置位輸出指令，當(dāng)輸入條件滿足時(shí)，將指定輸出接點(diǎn)為ON，并自鎖，即使輸入變?yōu)镺FF，輸出仍保持ON狀態(tài)。7. NOT、NOP、END指令NOT為“非”邏輯指令，其功能是將NOT指令左側(cè)的邏輯運(yùn)算的結(jié)果取反后傳遞給右側(cè)。 12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言8. SET S、OUT S指令SET S為步進(jìn)控制指令，可使用的繼電器為步控制繼電器S。

8、9. D.D NOT指令D.D NOT為單脈沖輸出指令(微分指令)，K30 PLC可使用的繼電器為M、K兩種。10. MCS、MCS CLR指令MCS n為主控指令，用于公共邏輯條件控制多個(gè)線圈。11. TON TXXX t指令TON TXXX t為通延時(shí)指令，TON表示延時(shí)器的類(lèi)型，TXXX表被操作的定時(shí)器號(hào)，t表定時(shí)器的設(shè)定值。12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12. TOFF TXXX t指令TOFF TXXX t為斷延時(shí)指令，該指令的功能是當(dāng)輸入條件滿足時(shí)，定時(shí)器T的現(xiàn)在值變成設(shè)定值，輸出為ON；當(dāng)輸入條件變?yōu)镺FF時(shí)，T的現(xiàn)在值由設(shè)定值開(kāi)始減少，現(xiàn)在值等于零時(shí)輸出變?yōu)镺

9、FF；當(dāng)遇到RST指令時(shí)，T的輸出變?yōu)镺FF，現(xiàn)在值變?yōu)樵O(shè)定值。13. TMR TXXX t指令TMR TXXX t為累積導(dǎo)通延時(shí)指令。14. TMON TXXX t指令TMON TXXX t為單穩(wěn)態(tài)延時(shí)指令。15. TRTG TXXX t指令TRTG TXXX t為多次觸發(fā)延時(shí)指令。12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言16. CTU CXXX n指令CTU CXXX n為加法計(jì)數(shù)指令，CTU(Up Counter)表示計(jì)數(shù)方式，CXXX表示被操作的計(jì)數(shù)器號(hào)碼，n表示計(jì)數(shù)器的設(shè)定值，n為整數(shù)或以D寄存器為設(shè)定值。17. CTD CXXX n指令CTD CXXX n為減法計(jì)數(shù)指令，C

10、TD(Down Counter)表示計(jì)數(shù)方式。18. CTUD CXXX n指令CTUD CXXX n指令為加減計(jì)數(shù)指令。19. CTR CXXX n指令CTR CXXX n為循環(huán)計(jì)數(shù)指令。圖12-6梯形圖語(yǔ)言程序12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言1)按照梯形圖從上到下，從左至右的順序?qū)懭氤绦?，是必須遵守的一般?guī)律。2)一條支路串聯(lián)觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒(méi)有限制。3)在圖12-7a中，P006、P023構(gòu)成的支路必須畫(huà)在P022的下方，才能編程。4)經(jīng)過(guò)分析，圖12-7a中的P022、P023支路可變換為圖c或圖d中的任何一種形式進(jìn)行編程。5)梯形圖是PLC形象化的編程手段，梯形圖母線間是沒(méi)

11、有任何電源聯(lián)接的。12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言圖12-8OR、OR NOT指令的梯形圖12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言圖12-9AND LOAD指令梯形圖12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言圖12-10OR LOAD指令梯形圖12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言表12-1OUT S指令功能表12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4

12、MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.4MASTER-K30的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言12.5PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用舉例12.5.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟12.5.2程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟12.5.3程序設(shè)計(jì)舉例

13、12.5.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟1.明確控制任務(wù)首先要全面了解被控對(duì)象的機(jī)械結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝流程，畫(huà)出工作循環(huán)圖。2.確定PLC系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)根據(jù)節(jié)拍表的內(nèi)容確定PLC的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，還要明確有哪些負(fù)載需由PLC驅(qū)動(dòng)。3.選擇機(jī)型、配置硬件根據(jù)上述分析，選擇合適的機(jī)型，并配置必備的硬件。4.程序設(shè)計(jì)根據(jù)具體的控制要求設(shè)計(jì)出梯形圖程序或語(yǔ)句表程序。5. PLC外部電路的設(shè)計(jì)電氣控制柜、控制臺(tái)的設(shè)計(jì)、安裝、接線。6.運(yùn)行調(diào)試先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬運(yùn)行，調(diào)試程序。12.5.2程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟1.程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容2.程序設(shè)計(jì)的步驟1.程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容(1)定義參數(shù)表包括定義輸入信號(hào)表、輸

14、出信號(hào)表、中間標(biāo)志表、存儲(chǔ)單元表。(2)程序框圖的繪制包括程序結(jié)構(gòu)框圖和控制功能框圖的繪制。(3)程序編制用操作系統(tǒng)所支持的編程語(yǔ)言，按程序框圖所規(guī)定的順序和功能編制程序。(4)編寫(xiě)程序說(shuō)明書(shū)程序說(shuō)明書(shū)是對(duì)整個(gè)程序注釋性的說(shuō)明。2.程序設(shè)計(jì)的步驟1)了解系統(tǒng)構(gòu)成；2)熟悉被控對(duì)象；3)熟悉指令系統(tǒng)和編程器的用法；4)定義輸入、輸出信號(hào)表；5)框圖設(shè)計(jì)；6)程序編寫(xiě)；7)程序測(cè)試；8)編寫(xiě)程序說(shuō)明書(shū)。12.5.3程序設(shè)計(jì)舉例例12-3組合機(jī)床中自動(dòng)鉆孔的PLC控制(用MASTER-K30)。1.自動(dòng)鉆孔的控制要求2. I/O分配3.設(shè)計(jì)梯形圖4.語(yǔ)句表1.自動(dòng)鉆孔的控制要求1)按下起動(dòng)按鈕SB，

15、電磁閥YA1、YA2得電，滑臺(tái)快進(jìn)，同時(shí)鉆頭主軸電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)。2)滑臺(tái)快進(jìn)到預(yù)定位置，行程開(kāi)關(guān)SQ1動(dòng)作YA1失電、滑臺(tái)由快進(jìn)變?yōu)楣みM(jìn)，鉆削開(kāi)始。3)滑臺(tái)工進(jìn)鉆削完畢后，壓合行程開(kāi)關(guān)SQ2，YA2失電、YA3得電，滑臺(tái)快退，并釋放SQ2，快退途中SQ1再次被壓合。4)滑臺(tái)快退到原位，壓合原位行程開(kāi)關(guān)SQ3，YA3失電，滑臺(tái)原位停止且M1失電，完成一個(gè)工作周期。2. I/O分配輸入 輸出SB(起動(dòng)、快進(jìn)) P000 YA1(滑臺(tái)快進(jìn)) P021SQ1(工進(jìn)) P001 YA2(滑臺(tái)工進(jìn)) P022SQ2(快退) P002 YA3(滑臺(tái)快退) P023SQ3(停止) P003 KM(主軸電動(dòng)機(jī)M1) P0243.設(shè)計(jì)梯形圖圖12-27自動(dòng)鉆孔梯形圖4.語(yǔ)句表步序指令操作數(shù)0000LOADP001 0013OUTM0020001AND NOTM002 0014LOADM0010002ORM001 0015AND NOTM002000