控制工程PLC簡介

1、第六章第六章 可編程控制器可編程控制器 （Programmable Logic Controller -PLC）PLCPLC精品資料1. 1. 概述概述(i sh)(i sh) PLC PLC專為工業(yè)環(huán)境應用而設計，采用可編程存貯器，專為工業(yè)環(huán)境應用而設計，采用可編程存貯器，在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算(yn sun)(yn sun)、順序控制、定時、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算計數(shù)和算術運算(yn sun)(yn sun)等操作指令，并通過數(shù)字式、等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程。模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程。P

2、LCPLC精品資料2. 2. 特點特點(tdin)(tdin)（1）控制程序通用性強）控制程序通用性強（2）高度可靠性）高度可靠性（3）功能完善，易于控制）功能完善，易于控制（4）體積小，便于維修）體積小，便于維修(wixi)（5）模塊化設計，設計、施工、投產(chǎn)周期短）模塊化設計，設計、施工、投產(chǎn)周期短PLCPLC精品資料3. 3. 組成組成(z chn)(z chn)圖圖 6-1 PLC6-1 PLC系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)圖組成組成(z (z chn)chn)編程器電源模塊現(xiàn)場用戶設備 其他智能設備CPU模塊I/O模塊通信模塊特殊I/O 模塊存儲器總線精品資料 1 3 4 10 8 5 9

3、 102 5 7 6 3 5 3 62 5 7 6 3 5 3 61電源模塊電源模塊 2后備電池后備電池 3模式開關（鑰匙操作）模式開關（鑰匙操作） 4狀態(tài)和故障狀態(tài)和故障(gzhng)LED 5存儲器卡存儲器卡 6有標簽區(qū)的前連接器有標簽區(qū)的前連接器 7CPU 1 8CPU 2 9I/O模塊模塊 10IM接口模塊（擴充）接口模塊（擴充） 圖圖 6-2 SIMATIC S7-300 PLC6-2 SIMATIC S7-300 PLC組成組成(z (z chn)chn)精品資料組成組成(z (z chn)chn)（1）I/O模塊模塊(m kui) 開關量開關量I/O模塊（接通和斷開）模塊（接通和

4、斷開） 模擬量模擬量I/O模塊模塊 擴展擴展I/O模塊模塊 高速計數(shù)模塊、中斷輸入模塊、閉環(huán)控制模高速計數(shù)模塊、中斷輸入模塊、閉環(huán)控制模塊（標準控制結(jié)構(gòu)具有塊（標準控制結(jié)構(gòu)具有PID等控制功能，電機等控制功能，電機拖動控制結(jié)構(gòu)，帶有自校正的電機拖動控制系拖動控制結(jié)構(gòu)，帶有自校正的電機拖動控制系統(tǒng)）、統(tǒng)）、BCD碼碼I/O模塊、溫度控制模塊、數(shù)據(jù)通模塊、溫度控制模塊、數(shù)據(jù)通信模塊。信模塊。精品資料4. 4. 工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理 PLC按照掃描原理工作，在一個掃描周期完按照掃描原理工作，在一個掃描周期完成輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三部分工作。成輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷

5、新三部分工作。在整個運行在整個運行(ynxng)期間，期間，PLC的的CPU以一定以一定的掃描速度（由程序長短決定，一般為毫秒級）的掃描速度（由程序長短決定，一般為毫秒級）重復執(zhí)行上述三部分工作。重復執(zhí)行上述三部分工作。 原理原理精品資料（1）輸入采樣）輸入采樣 PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)，并存入I/O映象區(qū)中相應單元。映象區(qū)中相應單元。 輸入采樣結(jié)束輸入采樣結(jié)束(jish)后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化

6、，I/O映象區(qū)中相應單元映象區(qū)中相應單元狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。 原理原理(yun(yunl)l) 注：如果輸入是脈沖信號，該脈注：如果輸入是脈沖信號，該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，沖信號的寬度必須大于一個掃描周期， 才能保證在任何情況下，該輸入均能才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。被讀入。 精品資料 原理原理(yun(yunl)l)（2）程序執(zhí)行階段）程序執(zhí)行階段(jidun) PLC按先左后右、由上而下的順序依次掃描按先左后右、由上而下的順序依次掃描用戶程序用戶程序(梯形圖梯形圖)。對由觸點構(gòu)成的控制線路進。對由觸點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯

7、運算結(jié)果，刷新該邏行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。指令。注：在程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在注：在程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化。儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)

8、都有可能發(fā)生變化。精品資料 原理原理(yun(yunl)l)（3） 輸出刷新階段輸出刷新階段當掃描用戶程序結(jié)束后，當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷就進入輸出刷新階段。在此期間，新階段。在此期間，CPU按照按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路(dinl)，再經(jīng)輸出電路再經(jīng)輸出電路(dinl)驅(qū)動相應的外設。這時，驅(qū)動相應的外設。這時，才是才是PLC的真正輸出。的真正輸出。精品資料5. 5. 編程語言編程語言 常用梯形圖、指令、邏輯功能圖和高級語言四常用梯形圖、指令、邏輯功能圖和高級語言四種。目前，大多數(shù)種。目前，大多數(shù)PL

9、C基本上具備兩種或兩種以上基本上具備兩種或兩種以上編程語言，且多數(shù)同時采用梯形圖和指令。編程語言，且多數(shù)同時采用梯形圖和指令。 梯形圖編程語言是在繼電器梯形圖編程語言是在繼電器接觸器控制系統(tǒng)接觸器控制系統(tǒng)電路圖基礎上，簡化符號演變而來電路圖基礎上，簡化符號演變而來(r li)的，沿襲的，沿襲了傳統(tǒng)控制電路圖。了傳統(tǒng)控制電路圖。編程編程精品資料編程編程 有兩種連線：母線有兩種連線：母線(mxin)(mxin)和內(nèi)部橫豎線。和內(nèi)部橫豎線。 內(nèi)部橫豎線：將符號指令連成一個指令組。一般總內(nèi)部橫豎線：將符號指令連成一個指令組。一般總是從裝載（是從裝載（LDLD）指令開始，以輸出類指令結(jié)束，實）指令開始，

10、以輸出類指令結(jié)束，實現(xiàn)輸出控制。現(xiàn)輸出控制。 母線母線(mxin)(mxin)：用來連接指令組。：用來連接指令組。 本梯形圖有兩組：第一組用以實現(xiàn)啟動、本梯形圖有兩組：第一組用以實現(xiàn)啟動、停止控制；第二組僅一個停止控制；第二組僅一個ENDEND指令，用以結(jié)束指令，用以結(jié)束(jish)(jish)程序。程序。（1 1）梯形圖）梯形圖精品資料梯形圖編程元素梯形圖編程元素(yun s)編程編程 各類各類PLC對編程元素的表示方法不同，以三菱公司對編程元素的表示方法不同，以三菱公司的的F1系列系列(xli)PLC為例：為例： 輸入繼電器（輸入繼電器（X）接收外部輸入開關信號）接收外部輸入開關信號 輸出

11、繼電器（輸出繼電器（Y）給外部負載傳送信號）給外部負載傳送信號 輔助繼電器（輔助繼電器（M）相當于中間繼電器）相當于中間繼電器 計時器（計時器（T）定時器）定時器 計數(shù)器（計數(shù)器（C）計數(shù)）計數(shù)精品資料梯形圖編程元素梯形圖編程元素(yun s)續(xù)續(xù)編程編程 移位寄存器移位寄存器 特殊繼電器（特殊繼電器（M M） M70M707373，M76M767777，M470M470473473 功能指令線圈功能指令線圈(xinqun)(xinqun)（F F） 數(shù)據(jù)寄存器（數(shù)據(jù)寄存器（D D） 狀態(tài)器（狀態(tài)器（S S）：具有斷電保護功能）：具有斷電保護功能精品資料（2 2） 編程指令編程指令(zhlng

12、)(zhlng)編程編程輸入輸入(shr)(shr)指令指令指令指令代表意義代表意義 開 頭LD 、LDI 分別用于常開、閉觸點 串聯(lián)觸電AND、ANI分別用于常開、閉觸點 并聯(lián)觸電OR、ORI分別用于常開、閉觸點 串聯(lián)電路ANB 并聯(lián)電路ORB精品資料編程編程輸出輸出(shch)(shch)指令指令指令指令代表意義代表意義 OUT輸出繼電器、定時器、計數(shù)器 RST用于計數(shù)器和寄存器復位 PLS用于在輔助繼電器產(chǎn)生一個正脈沖 SFT用于移位寄存器移位精品資料編程編程控制指令控制指令指令指令代表意義代表意義 置位置位S：保持輔助繼電器線圈：保持輔助繼電器線圈 復位復位R：復位輔助繼電器線圈：復位

13、輔助繼電器線圈 主控主控MC：滿足條件時，執(zhí)行：滿足條件時，執(zhí)行MC和和MCR之間的程序，否則不執(zhí)行。之間的程序，否則不執(zhí)行。 主控復位主控復位MCR：用于將：用于將MC指令復位指令復位 條件跳步條件跳步CJP：成立時，跳過條件跳步指令與：成立時，跳過條件跳步指令與跳步結(jié)束指令之間的程序。跳步結(jié)束指令之間的程序。跳步結(jié)束跳步結(jié)束EJP：跳步結(jié)束指令：跳步結(jié)束指令精品資料編程編程特殊特殊(tsh)(tsh)指令指令指令指令代表意義代表意義 NOP空操作指令 END程序結(jié)束指令精品資料編程編程地址(dzh) 指令 變量0000 LD X0000001 OR X0100002 AND NOT X00

14、10003 OUT Y0000004 END 梯形圖和指令梯形圖和指令(zhlng)(zhlng)對照對照精品資料編程編程6.PLC6.PLC梯形圖編程的基本梯形圖編程的基本(jbn)(jbn)原則原則 （1 1）外部輸入、輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時器、）外部輸入、輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等器件的接點可多次重復使用，無需用復雜的計數(shù)器等器件的接點可多次重復使用，無需用復雜的程序結(jié)構(gòu)來減少程序結(jié)構(gòu)來減少(jinsho)(jinsho)接點的使用次數(shù)。接點的使用次數(shù)。（2 2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在最右）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在最右邊，接點不能放在線圈

15、的右邊。邊，接點不能放在線圈的右邊。（3 3）線圈不能直接與左母線相連。如果需要，可以）線圈不能直接與左母線相連。如果需要，可以通過一個沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉接點或者特殊通過一個沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉接點或者特殊內(nèi)部繼電器內(nèi)部繼電器R9010R9010（常（常0N0N）的常開接點來連接。）的常開接點來連接。 精品資料編程編程（4 4）同一編號的線圈）同一編號的線圈(xinqun)(xinqun)在一個程序中使用兩次稱在一個程序中使用兩次稱為雙線圈為雙線圈(xinqun)(xinqun)輸出。雙線圈輸出。雙線圈(xinqun)(xinqun)輸出容易引輸出容易引起誤操作，應盡量避免線圈起

16、誤操作，應盡量避免線圈(xinqun)(xinqun)重復使用。重復使用。（5 5）梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則）梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則(yunz)(yunz)，即從左，即從左到右，從上到下地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的電路不能直接到右，從上到下地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的電路不能直接編程。編程。 （6 6）在梯形圖中串聯(lián)接點、并聯(lián)接點的使用次數(shù)沒有限制，）在梯形圖中串聯(lián)接點、并聯(lián)接點的使用次數(shù)沒有限制，可無限次地使用。可無限次地使用。 （7 7）兩個或兩個以上的線圈可以并聯(lián)輸出。）兩個或兩個以上的線圈可以并聯(lián)輸出。 精品資料設計設計(shj(shj)7. PLC7. PLC控制系統(tǒng)控

17、制系統(tǒng)(kn (kn zh x tn)zh x tn)設計設計 PLC PLC是高科技產(chǎn)品，相對繼電器而言價格相對較是高科技產(chǎn)品，相對繼電器而言價格相對較高。下列情況下可以考慮使用高。下列情況下可以考慮使用PLCPLC： 系統(tǒng)開關量系統(tǒng)開關量I/O點數(shù)很多，控制要求復雜點數(shù)很多，控制要求復雜 系統(tǒng)對可靠性的要求高系統(tǒng)對可靠性的要求高 需要經(jīng)常改變系統(tǒng)的控制關系或修改多項控制需要經(jīng)常改變系統(tǒng)的控制關系或修改多項控制參數(shù)參數(shù) 實現(xiàn)多臺設備的控制實現(xiàn)多臺設備的控制（1 1）原則）原則精品資料設計設計(shj(shj)6. PLC6. PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)(kn (kn zh x tn)zh x t

18、n)設計設計 熟悉控制對象：了解全部功能和控制要求熟悉控制對象：了解全部功能和控制要求（2 2）步驟）步驟 PLC選型及硬件配置：根據(jù)選型及硬件配置：根據(jù)I/O類型和點數(shù)選擇，并類型和點數(shù)選擇，并完成完成I/O點地址定義表。點地址定義表。 設計設計PLCPLC外部接線外部接線 設計控制程序：選擇合適的編程語言設計控制程序：選擇合適的編程語言 程序調(diào)試：模擬和現(xiàn)場調(diào)試程序調(diào)試：模擬和現(xiàn)場調(diào)試 編制技術文件：硬件接線圖、功能表圖等。編制技術文件：硬件接線圖、功能表圖等。精品資料7. 7. 梯形圖編程實例梯形圖編程實例(shl)(shl)編程編程（1 1）使用真值表）使用真值表 根據(jù)液位高低來控制根

19、據(jù)液位高低來控制(kngzh)(kngzh)泵的啟動停止，即泵的啟動停止，即達到高液位時，泵啟動，并保持到低液位；液位低時，達到高液位時，泵啟動，并保持到低液位；液位低時，泵停止，并保持到高液位。泵停止，并保持到高液位。 確定輸入：確定輸入： A A為高液位開關，即液位大于等于高液位時，為高液位開關，即液位大于等于高液位時， A A1 1，否則為，否則為0 0； B B為低液位開關，即液位小于等于低液位時，為低液位開關，即液位小于等于低液位時， B B1 1，否則為，否則為0 0； 確定輸出：確定輸出： Y Y為輸出，為輸出，Y Y1 1時，泵啟動；為時，泵啟動；為0 0時，泵停止。時，泵停止

20、。精品資料編程編程 寫出液位控制寫出液位控制(kngzh)(kngzh)真值真值表：表： 序序 號號輸輸 入入 輸輸 出出ABYY1000020011301X0410X1YA B YYA B精品資料編程編程YA B YYA B(1)YA B YA BB A YAY得得化簡后得到化簡后得到(d do)(d do)()YB YA 寫出輸入輸出邏輯寫出輸入輸出邏輯(lu j)(lu j)表達式表達式精品資料編程編程()YB YAA AY YB BY Y 畫出梯形圖畫出梯形圖ENDEND( )( )精品資料編程編程 IF A=10 THENY=10 ELSEIF B=7 THENY=50+Y ELSE

21、IF C=B)Source A B 0.0Source B 7GEQAddSource A Y 0.0Source B 50Dest Y 0.0ADOLess Than (AB)Source A B 0.0Source B 7LESLess Than (A=B)Source A C 0Source B 60GEQMoveSource 20 YDest 0.0精品資料編程編程簡化簡化(jinhu)(jinhu)梯形梯形圖圖 EqualSource A A 0.0Source B 10EQUMoveSource 10 YDest 0.0MOVGrtr Than or Eql(A=B)Source

22、A B ?Source B 7GEQAddSource A Y 0.0Source B 50Dest Y 0.0Less Than (AB)Source A C 0.0Source B 60LESMoveSource 81 YDest 0.0MoveSource 20 YDest 0.0（F1F1）F1F1（F2F2）F2F2F3F3（F3F3）精品資料編程編程 為中海為中海QK18-2QK18-2平臺上的油氣混輸泵，配置平臺上的油氣混輸泵，配置(pizh)(pizh)控制控制系統(tǒng)?？刂埔笕缦拢合到y(tǒng)?？刂埔笕缦拢? 1、泵進口壓力：、泵進口壓力：0.70.70.8Mpa0.8Mpa2 2、

23、泵出口壓力：、泵出口壓力：1.81.82.0Mpa2.0Mpa3 3、進出口壓差、進出口壓差1.3Mpa1.3Mpa4 4、軸承溫度小于、軸承溫度小于85855 5、冷卻水液位低于、冷卻水液位低于50mm50mm6 6、機座振動小于、機座振動小于20Hz 20Hz 7 7、現(xiàn)場控制盤上能顯示壓力、溫度、能對泵異常運、現(xiàn)場控制盤上能顯示壓力、溫度、能對泵異常運行進行報警、停泵，并將信號接入控制室。行進行報警、停泵，并將信號接入控制室。精品資料編程編程控制系統(tǒng)總結(jié)(zngji)構(gòu)圖精品資料編程編程控制系統(tǒng)(kn zh x tn)總程序流程圖精品資料編程編程表1 PLC輸入輸出地址分配(fnpi)表格精品資料編程編程A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換壓力壓力2.0MPa降低轉(zhuǎn)速降低轉(zhuǎn)速顯示顯示NY壓力信號壓力信號出口出口(ch ku)壓力編程（梯形圖）壓力編程（梯形圖）圖 出口壓力(yl)控制流程圖（1 1）將給定值）將給定值2.0MPa2.0MPa寫入寫入PLCPLC（2）將將PLC采樣時間設定為采樣時