電工技術(shù)第十章

1、第第10章章 可編程序控制器可編程序控制器 10.1 概述概述10.2 基本概念和基本概念和PLC指令及編程方法指令及編程方法10.1.1 什么是什么是PLC ?PLC 是一種專門用于工業(yè)控制的計算機(jī)。是一種專門用于工業(yè)控制的計算機(jī)。 早期的早期的PLC是用來替代繼電器、接觸器控制的。是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要它主要 用于順序控制，只能實現(xiàn)邏輯運算。因此，用于順序控制，只能實現(xiàn)邏輯運算。因此，被稱為可編程邏輯控制器被稱為可編程邏輯控制器（Programmable logic controller，略寫略寫 PLC ) 隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技

2、術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為為可編程控制器可編程控制器（Programmable controller，略寫略寫PC)。為區(qū)別于。為區(qū)別于Personal Computer (PC)，故沿用，故沿用PLC 這個略寫。這個略寫。10.1 概述概述10.1.2 PLC 特點特點1、PLC軟件簡單易學(xué)軟件簡單易學(xué)2、PLC使用維護(hù)方便使用維護(hù)方便硬件配置方便硬件配置方便 安裝方便安裝方便使用方便使用方便 維護(hù)方便維護(hù)方便3、PLC運行穩(wěn)定可靠運行穩(wěn)定可靠4、PLC設(shè)計施工周期短設(shè)計施工周期短 采用梯形圖語言，以計算機(jī)軟

3、件技術(shù)構(gòu)成慣用的繼采用梯形圖語言，以計算機(jī)軟件技術(shù)構(gòu)成慣用的繼電器模型電器模型10.1.3 PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理PLC結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖中中央央處處理理單單元元數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)存存儲儲器器輸輸出出接接口口地址總線地址總線 控制總線控制總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線編程編程單元單元燈光指示燈光指示電磁閥門電磁閥門接觸器接觸器電源電源輸輸入入接接口口模擬量輸入模擬量輸入行程開關(guān)行程開關(guān)繼電器接點繼電器接點各種開關(guān)各種開關(guān)程序存儲器程序存儲器警報器警報器電機(jī)電機(jī)10.1.4 工作原理工作原理 循環(huán)掃描的工作方式。循環(huán)掃描的工作方式。PLC中用戶程序按順序存中用戶程序按順序存放，放，CPU從第一條指

4、令開始執(zhí)行程序，遇到結(jié)束符返從第一條指令開始執(zhí)行程序，遇到結(jié)束符返回、循環(huán)。回、循環(huán)。1. 自診斷自診斷2. 與編程器等的通信與編程器等的通信3. 輸入采樣輸入采樣4. 用戶程序執(zhí)行用戶程序執(zhí)行5. 輸出刷新輸出刷新自自診診斷斷與編程器、與編程器、計算機(jī)等計算機(jī)等通通 信信讀 入讀 入現(xiàn) 場現(xiàn) 場信號信號執(zhí) 行執(zhí) 行用 戶用 戶程序程序輸輸出出結(jié)結(jié)果果10.1.5 工作方式工作方式CPU：等待命令。等待命令。PLC：循環(huán)掃描。循環(huán)掃描。CPU從第一條指令開始執(zhí)行，遇從第一條指令開始執(zhí)行，遇到結(jié)束符又返回第一條，不斷循環(huán)。到結(jié)束符又返回第一條，不斷循環(huán)。T=(讀入一點的時間讀入一點的時間*輸入點

5、數(shù)）輸入點數(shù)）+（運算速度（運算速度*程序步數(shù)）程序步數(shù)） +（輸出一點的時間（輸出一點的時間*輸出點數(shù)）輸出點數(shù)）+故障診斷時間故障診斷時間掃描時間主要取決與程序長短掃描時間主要取決與程序長短1. 輸入輸入/輸出點數(shù)輸出點數(shù) ( I/O點數(shù)點數(shù) )。指。指PLC外部輸入和輸出外部輸入和輸出端子數(shù)。端子數(shù)。2. 掃描速度。掃描速度。 單位：單位： ms /1000步步 或或 s /步步3. 內(nèi)存容量。內(nèi)存容量。 用來衡量用來衡量PLC所能存儲用戶程序的多少。所能存儲用戶程序的多少。4. 指令條數(shù)。指令條數(shù)。5. 內(nèi)部寄存器數(shù)目。內(nèi)部寄存器數(shù)目。6. 高功能模塊。高功能模塊。 7. 編程語言編程

6、語言10.1.6 主要技術(shù)性能主要技術(shù)性能10.2 編程語言簡介編程語言簡介PLC的內(nèi)存除存放用戶和系統(tǒng)的程序外，還有四個區(qū)：的內(nèi)存除存放用戶和系統(tǒng)的程序外，還有四個區(qū)： I/O區(qū)：區(qū)：可直接與外部輸入、輸出端子傳遞信息可直接與外部輸入、輸出端子傳遞信息 內(nèi)部輔助寄存器區(qū)：內(nèi)部輔助寄存器區(qū)：存放中間變量存放中間變量 數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)：存放中間結(jié)果存放中間結(jié)果 專用寄存器區(qū)：專用寄存器區(qū)：定時時鐘、標(biāo)志、系統(tǒng)內(nèi)部的命令定時時鐘、標(biāo)志、系統(tǒng)內(nèi)部的命令10. 2. 1 寄存器和接點的概念寄存器和接點的概念用戶在對這四個區(qū)進(jìn)行操作時，可以以用戶在對這四個區(qū)進(jìn)行操作時，可以以寄存器寄存器和和/或接點或接點的

7、方式進(jìn)行。的方式進(jìn)行。PLC的寄存器（以的寄存器（以FP1為例）為例）輸入輸出輸入輸出(I/O)寄存器寄存器輸入寄存器輸入寄存器: 功能功能:存放外部輸入的信號存放外部輸入的信號 輸入寄存器編號輸入寄存器編號:WX0WX12, 共共13個寄存器，每個個寄存器，每個 寄存器寄存器16位位 輸入位編號輸入位編號:X0X12F，共，共16 13=208位位輸出寄存器輸出寄存器: 功能功能:向輸出接口輸出信號向輸出接口輸出信號 輸出寄存器編號輸出寄存器編號:WY0WY12, 共共13個寄存器，每個個寄存器，每個 寄存器寄存器16位位 輸出位編號輸出位編號:Y0Y12F，共，共16 13=208位位PL

8、C中有兩類中有兩類“接點接點”：常開接點常開接點和和常閉接點。常閉接點。符號分別為：符號分別為：接點通斷情況與接點的賦值有關(guān)：（以接點通斷情況與接點的賦值有關(guān)：（以 Y0Y0為例：為例：若若 Y0Y0的邏輯賦值為的邏輯賦值為“1”1”，則，則Y0Y0接通接通斷開斷開下 頁上 頁返 回 同其它電腦裝置一樣，同其它電腦裝置一樣，PLC的操作是依其程序的操作是依其程序操作進(jìn)行的，而程序是用程序語言表達(dá)的，并且表操作進(jìn)行的，而程序是用程序語言表達(dá)的，并且表達(dá)的方式多種多樣，不同的生產(chǎn)廠家，不同的機(jī)種，達(dá)的方式多種多樣，不同的生產(chǎn)廠家，不同的機(jī)種，采用的表達(dá)方式不同，但基本上可歸納為：采用的表達(dá)方式不同

9、，但基本上可歸納為： 目前常用目前常用可編程控制器的編程語言可編程控制器的編程語言10. 2. 2 可編程控制器可編程控制器FP1基本指令基本指令下 頁上 頁返 回(1) 梯形圖梯形圖 是在繼電控制系統(tǒng)電氣原理圖基礎(chǔ)上開發(fā)出是在繼電控制系統(tǒng)電氣原理圖基礎(chǔ)上開發(fā)出來的一種圖形語言。它繼承了繼電器接點、線圈、來的一種圖形語言。它繼承了繼電器接點、線圈、串聯(lián)、并聯(lián)等術(shù)語和類似的圖形符號，串聯(lián)、并聯(lián)等術(shù)語和類似的圖形符號，具有形象、具有形象、直觀、實用的特點直觀、實用的特點，不需學(xué)習(xí)計算機(jī)專業(yè)知識，不需學(xué)習(xí)計算機(jī)專業(yè)知識，電氣技術(shù)人員使用最方便。電氣技術(shù)人員使用最方便。 指令就是用英文名稱的縮寫字母來

10、表達(dá)指令就是用英文名稱的縮寫字母來表達(dá)PLC各各種功能的助記符號。常用的助記符語言類似于微機(jī)種功能的助記符號。常用的助記符語言類似于微機(jī)下 頁上 頁返 回中的匯編語言。由指令構(gòu)成的能完成控制任務(wù)的中的匯編語言。由指令構(gòu)成的能完成控制任務(wù)的指令組合就是指令表，每一條指令一般由指令助指令組合就是指令表，每一條指令一般由指令助記符和作用器件編號兩部分組成。不同型號的記符和作用器件編號兩部分組成。不同型號的PLC，其梯形圖、指令表都有些差異，使用的符，其梯形圖、指令表都有些差異，使用的符號不一，但編程的方法和原理是一致的。號不一，但編程的方法和原理是一致的。 FP1系列系列PLC的指令系統(tǒng)按其功能特點

11、劃分的指令系統(tǒng)按其功能特點劃分為四種類型：基本順序指令、基本功能指令、控為四種類型：基本順序指令、基本功能指令、控制指令和比較指令。制指令和比較指令。 梯形圖和助記符語言是梯形圖和助記符語言是PLC中最常用的編程語中最常用的編程語言，學(xué)習(xí)中應(yīng)注意以下概念：言，學(xué)習(xí)中應(yīng)注意以下概念：(1)梯形圖中的繼電器并不一定是物理繼電器，每梯形圖中的繼電器并不一定是物理繼電器，每個繼電器或輸入接點各為存儲器中的一位，相應(yīng)個繼電器或輸入接點各為存儲器中的一位，相應(yīng)位為位為“1”態(tài)，表示繼電器線圈通電或常開觸頭閉態(tài)，表示繼電器線圈通電或常開觸頭閉合，或常閉觸頭斷開。合，或常閉觸頭斷開。(2)梯形圖中流過的電流不

12、是物理電流，而是概念梯形圖中流過的電流不是物理電流，而是概念電流，是程序執(zhí)行的形象表示方式。電流，是程序執(zhí)行的形象表示方式。下 頁上 頁返 回(3)梯形圖中的繼電器接點在編寫用戶程序時梯形圖中的繼電器接點在編寫用戶程序時（即作為邏輯接點）可根據(jù)需要在梯形圖中（即作為邏輯接點）可根據(jù)需要在梯形圖中反復(fù)使用，沒有數(shù)量限制，既可用常開也可反復(fù)使用，沒有數(shù)量限制，既可用常開也可用常閉。用常閉。(4)只有只有PLC中的物理繼電器才能驅(qū)動實際負(fù)中的物理繼電器才能驅(qū)動實際負(fù)載，其它繼電器只能作為一種邏輯來使用，載，其它繼電器只能作為一種邏輯來使用，故稱為故稱為“軟繼電器軟繼電器”。下 頁上 頁返 回ST：（

13、Start） 從母線開始一個新邏輯行時，或開始一個邏輯塊時，從母線開始一個新邏輯行時，或開始一個邏輯塊時， 輸入的第一條指令。輸入的第一條指令。 ST：以常開接點開始：以常開接點開始 ST/：以常閉接點開始：以常閉接點開始OT：（Output） 表示輸出一個變量。表示輸出一個變量。ED：（End）表示程序無條件結(jié)束表示程序無條件結(jié)束梯形圖梯形圖 助記符助記符Y0X0 X1STX0ANX1OTY0STX0ORX1OTY0ST / X0OTY0與與或或非非ANORNOT串聯(lián)常開觸點串聯(lián)常開觸點觸點與左邊電路串聯(lián)觸點與左邊電路串聯(lián)可連續(xù)使用可連續(xù)使用并聯(lián)常開觸點，用于單個觸點并聯(lián)常開觸點，用于單個觸

14、點與前面電路并聯(lián)。與前面電路并聯(lián)。并聯(lián)點左端并聯(lián)點左端從母線開始，右端與前一指令從母線開始，右端與前一指令對應(yīng)觸點的右端并聯(lián)對應(yīng)觸點的右端并聯(lián)Y0X0X1Y0X0注意：注意：與、或、非運算均是對從該指令前面的與、或、非運算均是對從該指令前面的STST 指令到該指令的前一個指令處的結(jié)果進(jìn)行指令到該指令的前一個指令處的結(jié)果進(jìn)行 運算。運算。AX2是與圖中是與圖中A點處的結(jié)果（即點處的結(jié)果（即X0與與X1的結(jié)果）的結(jié)果）相或，而不是與相或，而不是與X1相或。相或。Y0X0X2X1STX0ANX1ORX2OTY0例：例：梯形圖梯形圖 助記符助記符STX0ORX1STX2ORX3ANSOTY0STX0A

15、NX1STX2AN / X3ORSOTY0 多個并聯(lián)電路塊的串聯(lián)多個并聯(lián)電路塊的串聯(lián)并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)時并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)時，用，用ST或或ST/開始，完成后用開始，完成后用ANS與前面電路串聯(lián)與前面電路串聯(lián)（ANS后不跟元件號）后不跟元件號）區(qū)塊與區(qū)塊與ANS（And Stack）區(qū)塊或區(qū)塊或ORS（Or Stack）多個串聯(lián)電路塊的并聯(lián)多個串聯(lián)電路塊的并聯(lián)串聯(lián)電路塊并聯(lián)時，分支開始串聯(lián)電路塊并聯(lián)時，分支開始用用ST或或ST/，分支結(jié)束用，分支結(jié)束用ORS指令（指令（ORS后不跟元件號）后不跟元件號）Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3例例1 1：直接啟動停車控制直接啟動停車

16、控制繼電器控制電路圖繼電器控制電路圖SB1SB1SB2SB2KMKMKMKMI/OI/O分配：分配： X0X0：停車：停車 X1X1：啟動：啟動 Y0Y0：KMKM(ED)(ED)Y0Y0X0X0Y0Y0X1X1梯形圖：梯形圖：助記符語句表助記符語句表ST X1ST X1OR Y0OR Y0AN/ X0AN/ X0OT Y0OT Y0EDEDX1X1X0X0COMCOMY0Y0COMCOM KMKMSB2SB2SB1SB1220V220V24V24VKMRKMRM M33A A B B C CKMFKMFFUFUQSQSKHKHKMFKMFSB1SB1KMFKMFSBFSBFKHKHKMRKM

17、RKMRKMRSBRSBRKMRKMRKMFKMFY0Y0X0X0X2X2X1X1Y1Y1X0X0Y1Y1Y0Y0Y0Y0Y1Y1I/OI/O分配：分配： SB1SB1X0X0 SBF SBF X1X1 SBR SBR X2X2 KMF KMF Y0Y0 KMR KMR Y1Y1例例2 2：三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制Y0Y0X0X0X2X2X1X1Y1Y1X0X0Y1Y1Y0Y0Y0Y0Y1Y1STST X1 X1OROR Y0 Y0AN / X0AN / X0AN / Y1AN / Y1OTOT Y0 Y0STST X2 X2OROR Y1 Y1AN / X0AN

18、/ X0AN / Y0AN / Y0OTOT Y1 Y1EDEDY0Y0X0X0X2X2X1X1Y1Y1X0X0Y1Y1Y0Y0Y0Y0Y1Y1左重右輕左重右輕編程編程編程中應(yīng)注意的編程中應(yīng)注意的幾個幾個問題問題(ED)(ED)X0X0Y0Y0X1X1Y0Y0(ED)(ED)X1X1Y0Y0X0X0Y0Y0一、用電路變換簡化程序一、用電路變換簡化程序( (減少指令的條數(shù)）減少指令的條數(shù)）ST X0ST X1OR Y0ANSOT Y0ST X1OR Y0AN X0OT Y0二、邏輯關(guān)系應(yīng)盡量清楚二、邏輯關(guān)系應(yīng)盡量清楚( (避免左輕右重避免左輕右重) )X3X3X2X2X5X5X4X4X6X6X8

19、X8X7X7Y0Y0X9X9(ED)(ED)X3X3X2X2X5X5X4X4X6X6X8X8X7X7Y0Y0X9X9(ED)(ED)X5X5 X6X6X2X2X2X2ST X2ST X2AN X3AN X3AN X4AN X4ST X2ST X2AN X5AN X5AN X6AN X6AN X7AN X7ST X2ST X2AN X5AN X5AN X6AN X6AN X8AN X8AN X9AN X9ORSORSOT Y0OT Y0EDED 定時器及定時器指令定時器及定時器指令輸入接點輸入接點定時器號碼定時器號碼（0 09999）時間常數(shù)時間常數(shù): :132767132767類型類型R R：

20、時鐘周期為：時鐘周期為0.010.01秒秒X X：時鐘周期為：時鐘周期為0.10.1秒秒Y Y：時鐘周期為：時鐘周期為1 1秒秒（1 1）時間常數(shù)與類型一起確定了定時時間）時間常數(shù)與類型一起確定了定時時間= =時鐘周期時鐘周期 時間時間 常數(shù)。常數(shù)。（2 2）定時器為減計數(shù)。當(dāng)輸入接點）定時器為減計數(shù)。當(dāng)輸入接點X X接通時，每來一個時接通時，每來一個時 鐘脈沖減鐘脈沖減1 1，直到減為，直到減為0 0。這時，定時器的常開接點。這時，定時器的常開接點 閉合，常閉接點斷開。閉合，常閉接點斷開。（3 3）當(dāng)輸入接點）當(dāng)輸入接點X X斷開時，定時器復(fù)位，定時器的常開接點斷開時，定時器復(fù)位，定時器的常

21、開接點 斷開，常閉接點閉合。斷開，常閉接點閉合。說明：說明：X XTMTMn動作說明：動作說明：當(dāng)當(dāng)Y0Y0閉合后，定時器閉合后，定時器TM5TM5開始計時。開始計時。經(jīng)過經(jīng)過30300.1=3s0.1=3s后，后，Y1Y1閉合，閉合，Y2Y2斷開。斷開。Y0Y0TM X 30TM X 305Y1Y1TM5TM5Y2Y2TM5TM5例：例：ST Y0ST Y0TM X5TM X5K 30K 30ST T5ST T5OT Y1OT Y1ST/ T5ST/ T5OT Y2OT Y2用定時器指令編寫的用定時器指令編寫的助記符語句表助記符語句表例例4 4：定時器應(yīng)用舉例：用定時器應(yīng)用舉例：用PLCPL

22、C控制三相異步電動機(jī)控制三相異步電動機(jī) 的的Y-Y- 起動。起動。Y Y 起動繼電器起動繼電器控制電路控制電路KM2KM2KTKTKTKTKM1KM1KM1KM1KM2KM2KM2KM2KTKTKM2KM2KM0KM0SB1SB1SB2SB2KM0KM0FRFRI/OI/O分配：分配：SB1 X0SB1 X0SB2 X1SB2 X1KM0 Y0KM0 Y0KM1 Y1KM1 Y1KM2KM2 Y2 Y2KT TMX1KT TMX1時間常數(shù)時間常數(shù)K=150K=150延時延時0.1 0.1 150150=15=15秒秒用用PLCPLC控制三相異步電動機(jī)的控制三相異步電動機(jī)的Y-Y- 起動起動KM

23、2KM2KTKTKTKTKM1KM1KM1KM1KM2KM2KM2KM2KTKTKM2KM2KM0KM0SB1SB1SB2SB2KM0KM0FRFRI/OI/O分配：分配：SB1 X0SB1 X0SB2 X1SB2 X1KM0 Y0KM0 Y0KM1 Y1KM1 Y1KM2KM2 Y2 Y2KT TMX1KT TMX1梯形圖梯形圖TM X 150TM X 1501 1Y0Y0EDEDX0X0X1X1Y0Y0X0X0X1X1Y0Y0Y2Y2Y1Y1TM1TM1Y2Y2Y2Y2TM1TM1Y1Y1Y2Y2用用PLC控制三相異步電動機(jī)的控制三相異步電動機(jī)的Y- 起動起動I/O分配：分配：SB1 X0SB2 X1KM0 Y0KM1 Y1KM2 Y2KT TMX1PLC接線圖接線圖X1X0COMY0COMKM0SB2SB1220V24VY1KM1FRY2KM2梯形圖的規(guī)則：梯形圖的規(guī)則：（1）梯形圖的左邊為起始母線，右邊為結(jié)束母線。）梯形圖的左邊為起始母線，右邊為結(jié)束母線。 梯形圖按從左到右、從上到下的順序書寫。梯形圖按從左到右、從上到下的順序書寫。（2）梯形圖中的接點（對應(yīng)觸頭）有兩種：）梯形圖中的接點（對應(yīng)觸頭）有兩種：常開（常開（ ） 和和 常閉（常閉（ ）（3）輸出用）輸出用 表示，表示， 如如 - R0、-Y