可編程序控制器（PLC）幻燈片教程

1、第十章可編程序控制器 （PLC）第十章 可編程序控制器 10.1 概述10.2 基本概念和編程語言簡介10.3 PLC指令及編程方法10.4 應(yīng)用舉例10.5 實驗10.1.1 什么是PLC ?PLC 是一種專門用于工業(yè)控制的計算機。 早期的PLC是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要 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（Programmable logic controller，略寫 PLC ) 隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠遠超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器（Programmable controller，略寫PC)。為區(qū)別于P

2、ersonal Computer (PC)，故沿用PLC 這個略寫。10.1 概述中央處理單元存儲器數(shù)據(jù)存儲器輸出接口地址總線 控制總線數(shù)據(jù)總線編程單元照明電磁裝置執(zhí)行機構(gòu)。電源地址總線控制總線輸入接口模擬量輸入行程開關(guān)繼電器接點各種開關(guān)10.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理一、 PLC結(jié)構(gòu)示意圖二、各組成部分的作用2. 存儲器1. CPU(1) 將各種輸入信號取入存儲器。(2) 編譯、執(zhí)行指令。(3) 把結(jié)果送到輸出端。(4) 響應(yīng)各種外部設(shè)備的請求。RAM：存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào) 試的程序。ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。3. 輸入、輸出接口：采用光電隔離，實現(xiàn)了PL

3、C的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。輸出接口作用：將主機向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離。輸出三種形式：繼電器 - 低速大功率 可控硅 - 高速大功率 晶體管 - 高速小功率輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機。（1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強電干擾。COM光電三極管發(fā)光二極管直流輸入光-電器件輸入端子+內(nèi)部電路3.3kXn+24V1000PF470COMYn繼電器輸出AC250V/DC24V(max)（2）輸出接口電路：均采用模塊式。以繼電器形式為

4、例：內(nèi)部電路內(nèi)部電路JOUTL4. 各種接口、高功能模塊：便于擴展。 小型機：一體機。有接口可擴展。 中、大型機：模塊式。可根據(jù)需要在主板上隨意組合。PCFP1-C16小型機CPU POWER中、大型機編程設(shè)備可以是專用的手持式的編程器；也可以是安裝了專門的編程通訊軟件的個人計算機。5. 編程設(shè)備用戶可以通過鍵盤輸入和調(diào)試程序；另外在運行時，還可以對整個控制過程進行監(jiān)控。PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFED

5、C 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR手持式的編程器10.1.3 工作方式微機：等待命令。PLC：循環(huán)掃描。CPU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)。一個掃描周期 O刷新 I刷新執(zhí)行指令I(lǐng)/O刷新這種工作方式有什么好處？答：對慢速響應(yīng)系統(tǒng)，增強了抗干擾能力。1. 輸入/輸出點數(shù) ( I/O點數(shù) )。2. 掃描速度。 單位： ms /1000步 或 s /步3. 內(nèi)存容量。4. 指令條數(shù)。5. 內(nèi)部寄存器數(shù)目。6. 高功能模塊。 10.1.4 主要技術(shù)性能1. 抗干擾、可靠性高。2. 模塊化組合式結(jié)構(gòu)，使用靈活方便。3. 編程簡單，便于普及。4. 可進行

6、在線修改。5. 網(wǎng)絡(luò)通訊功能，便于實現(xiàn)分散式測控系統(tǒng)。6. 與傳統(tǒng)的控制方式比較，線路簡單。10.1.5 優(yōu)點1. 用于開關(guān)邏輯控制。2. 用于機加工數(shù)字控制。3. 用于閉環(huán)過程控制。4 用于組成多級控制系統(tǒng)。10. 1. 6 應(yīng)用10.2 基本概念和編程語言簡介PLC的內(nèi)存除存放用戶和系統(tǒng)的程序外，還有四個區(qū)： I/O區(qū)：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)：存放中間變量 數(shù)據(jù)區(qū)：存放中間結(jié)果 專用寄存器區(qū)：定時時鐘、標志、系統(tǒng)內(nèi)部的命令10. 2. 1 寄存器和接點的概念用戶在對這四個區(qū)進行操作時，可以以寄存器和/或接點的方式進行。以I/O區(qū)為例：寄存器是一個16位二進制單

7、元，16位中的每一位是一個接點，對應(yīng)外部的一個輸入/輸出端子。輸入寄存器 WXm輸出寄存器 WYm輸入端子Xmn輸出端子Ymnm ：十進制數(shù)，寄存器編號n：16進制數(shù)(0F),寄存器的第n位F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0寄存器例：若X3 為“ON”，則 WX0 的第三位為 “1” 若 WY1=7，則表明Y10、Y11、Y12三個接點 “ON”PLC中有兩類接點：常開接點和常閉接點。符號分別為：接點通斷情況與接點的賦值有關(guān)：（以 X0為例：若 X0的邏輯賦值為“1”，則X0X0接通斷開I/O區(qū)：可以以接點和寄存器的方式對其進行操作。內(nèi)部輔助寄存器區(qū)：可以以接點和寄

8、存器的方式 對其操作。（ Rmn 、WRm）數(shù)據(jù)區(qū)：只能以寄存器的方式進行操作。 （DTm）實際輸入端子：X0XF實際輸出端子：Y0Y7其他的I/O區(qū)可作為輔助寄存器用。不同型號的PLC，其內(nèi)存分配有所不同。 如：松下電工的FP1-24 I 區(qū)：X0X12F (WX0WX12) O區(qū)：Y0Y12F (WY0WY12)專用寄存器(FP1機：WR900WR903)。常用的如下：R900A : “”標志 R900B: “=”標志 R900C: “”標志 R9010: 常ON繼電器 R9011: 常OFF繼電器 R9013: 僅在第一個掃秒周期ON，其他時候均為OFFR9014: 僅在第一個掃秒周期O

9、FF，其他時候均為ONR9018R901D: 周期分別為 0.01s, 002s, 0.1s, 0.2, 1s, 2s的時鐘 脈沖繼電器專用數(shù)據(jù)寄存器(FP1機： DT9000DT9069)設(shè)置日期時間、高速計數(shù)器、步進等指令有關(guān)。指令表（助記符）語言梯形圖語言流程圖語言布爾代數(shù)語言常用助記符語言：類似于微機中的匯編語言。梯形圖語言：沿襲了傳統(tǒng)的控制圖。直觀明了，易于掌握。10. 2. 2 編程語言一、PLC 的編程語言有：二、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：常開（ ） 和 常閉（ ）（

10、3）輸出用 表示， 如 - R0、-Y0 。一個 輸出變量只能輸出一次。輸出前面必須有接點。（4）梯形圖中，接點可串可并，但輸出只能并不能串。（5）程序結(jié)束時有結(jié)束符 -（ED）。10.3 PLC指令及編程方法各個廠家生產(chǎn)的 PLC 產(chǎn)品的指令系統(tǒng)大同小異。編程方法也類似。以下介紹以松下電工的PLC產(chǎn)品為例。10. 3. 1 指令的分類 鍵盤指令、非鍵盤指令、高級指令一、按編程器輸入指令的方式分類PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTS

11、VACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR鍵盤指令：可從鍵盤上直接鍵入的指令擴展功能指令：用F鍵加功能號方可鍵入的指令。非鍵盤指令：用指令代碼方可輸入的指令。SCSC指令代碼 基本指令 數(shù)據(jù)傳送指令 算術(shù)運算指令 位移指令 位操作指令 數(shù)據(jù)變換指令 轉(zhuǎn)移控制指令 特殊控制指令二. 按指令的功能分類按指令的功能可分為：ST：（Start） 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。 ST：以常開接點開始 ST/：以常閉接點開始OT：（Output） 表示輸出一個變量。ED：（End）表示程序無條件結(jié)束。CNED：（Conditio

12、n end）程序有條件結(jié)束。NOP：（No-operation) 空操作指令。 10. 3. 2 基本指令邏輯關(guān)系 梯形圖 助記符Y0X0X1STX0ANX1OTY0STX0ORX1OTY0ST / X0OTY0與或非ANDORNOT當 X0 與 X1 都 “ON” 時，則輸出 Y0 “ON”。當 X0 或 X1 “ON” 時，則輸出 Y0 “ON”。當 X0 “OFF” 時，則輸出 Y0 “ON”。Y0X0X1Y0X0注意：與、或、非運算均是對從該指令前面的ST 指令到該指令的前一個指令處的結(jié)果進行 運算。AX2是與圖中A點處的結(jié)果（即X0與X1的結(jié)果）相或，而不是與X1相或。Y0X0X2X

13、1STX0ANX1ORX2OTY0例：邏輯關(guān)系 梯形圖 助記符STX0ORX1STX2ORX3ANSOTY0STX0ANX1STX2AN / X3ORSOTY0當 “X0 或 X1”與“X2 或X3” 都 “ON” 時，則輸出 Y0 “ON”。區(qū)塊與AND STACK區(qū)塊或OR STACK當 “X0 與 X1”或“X2 與X3非” “ON” 時，則輸出 Y0 “ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3PSHS, RDS,POPS （棧指令）Y0X0Y1R30X2X1X2ST X0PSHSAN X2OT Y0RDSAN X1OT Y1POPSAN/ X2OT R30功能解釋PSHS (P

14、ush Stack) ： 將結(jié)果存入堆棧RDS (Read Stack)：從堆棧讀數(shù)POPS (Pop Stack)：從堆棧讀數(shù)并清空堆棧DF, DF/：微分指令(DF)R30(DF/)R31X0X1ST X0DFOT R30ST X1DF/OT R31X0接通瞬間（上升沿），R30接點接通一個掃描周期。X1斷開瞬間（下降沿），R31接點接通一個掃描周期。功能解釋指令使用當只需要信號的上升或下降沿時使用。例：啟動或停車按鈕信號。例1：直接啟動停車控制控制電路圖SB1SB2KMKMI/O分配： X0：啟動 X1：停車 Y0：KM常開接點常閉按鈕Why?X1X0COMY0COMKMSB2SB1PL

15、C外部接線圖(ED)Y0X1Y0X0程序：KMRM3ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配： STX0 SSF X1 SSR X2 KMF Y0 KMR Y1例2：三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1STX1ORY0AN / X0AN / Y1OTY1STX2ORY1AN / X0AN / Y0OTY0ED編程中應(yīng)注意的幾個問題(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y0一、用電路變換簡化程序(減少指令的條數(shù)）二、邏輯關(guān)系應(yīng)盡量

16、清楚(避免左輕右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2三、避免出現(xiàn)無法編程的梯形圖X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5KP：（Keep）置位信號：例X0復(fù)位信號：例X1KP R0ST X0ST X1KP R0說明：（1）在置位信號接通的瞬間，R0置1。以后無論置位 信號狀態(tài)如何，只要復(fù)位信號斷開，R0的狀態(tài) 均為1。（2）在復(fù)位信號接通的瞬間，R0置0。（3）在復(fù)位信號和置位信號同時接通時，復(fù)位優(yōu)先。SET、 RST（Reset）這兩條指令的功能類似于KP指令，但使用比KP指令

17、靈活。例：X0R20ST X0SET Y0ST R20RST R30TM:（定時指令）XTn輸入接點定時器號碼（FP1:099）時間常數(shù):132767類型R：時鐘為0.01秒X：時鐘為0.1秒Y：時鐘為1秒（1）時間常數(shù)與類型一起確定了定時的時間。（2）定時器為減計數(shù)。當輸入接點接通時，每來一個時 鐘脈沖減1，直到減為0。這時，定時器的常開接點 閉合，常閉接點斷開。當輸入接點斷開時，定時器 復(fù)位。說明：動作說明：當Y0閉合后，定時器TM5開始計時。經(jīng)過300.1=3s后，Y1閉合，Y2斷開。Y0TX K 305Y1T5Y2T5ST Y0TMX 5K 30ST T5OT Y1ST/ T5OT Y

18、2例：定時器應(yīng)用舉例與定時器有關(guān)的兩個寄存器：EVn 和SVn (n為寄存器編號,該編號與定時器編號對應(yīng))EVn：存儲定時器TMn的過程值。SVn：存儲定時器TMn的設(shè)置值。CTn計數(shù)器初始值：132767計數(shù)器編號(FP1機：100143)計數(shù)脈沖復(fù)位信號（1）復(fù)位信號接通時，計數(shù)器復(fù)位，裝入初始值。（2）復(fù)位信號斷開時，每來一個計數(shù)脈沖減1，直 到減為0，計數(shù)器的常開接點接通，常閉接點 斷開。CT:（計數(shù)器）說明：與計數(shù)器有關(guān)的兩個寄存器：EVn 和SVn (n為寄存器編號,該編號與計數(shù)器編號對應(yīng))EVn：存儲計數(shù)器 CTn 的過程值。SVn：存儲計數(shù)器 CTn 的設(shè)置值。UDC:（可逆計

19、數(shù)）F118 UDC S D加減計數(shù)信號例：設(shè)為 X0計數(shù)脈沖例：設(shè)為X1復(fù)位信號：例：設(shè)為X2初值或存放初值的寄存器作為加減計數(shù)器的寄存器ST X0ST X1ST X2F118(UDC) S DIYDSIXDTEVSVWRWYWX常數(shù)一、 數(shù)據(jù)傳送指令F0(MV) 、F1(MV/)F0 MV S D功能說明：S為常數(shù)或寄存器，D 為寄存器。當條件滿足時，S或S的內(nèi)容傳送到D。F0(MV)：把 S 或 S 的內(nèi)容傳送到D。 F1(MV/)：把 S 或 S 的內(nèi)容求反后傳送到D。10. 3. 3 其他常用指令簡介其他傳送指令常用的有：F10(BKMV)， F11(COPY)等等。例：某控制控制系

20、統(tǒng)，若出現(xiàn)嚴重故障信號，則所有的動作全停，故障指示顯示。F0 MV K1 WY0X0I/O分配： X0：故障信號 Y0：故障指示 其他輸出端：Y1YF二、 算術(shù)指令F60(CMP) F60 CMP EV0 K100R10Y0R10R900AY1R10R900BY2R10R900C其它的算術(shù)運算指令，如算術(shù)運算、BCD碼運算、比較指令等等。功能說明：當R10接通時，比較EV0和100，若EV0100，則Y0接通；若EV0=100，則Y1接通；若EV0100，則Y2接通。例：設(shè)計一個順序控制電路:啟動時，電機D1先啟動，3s后電機D2啟動，再過5s后電機D3啟動。I/O分配：X0：啟動按鈕X1：停

21、車按鈕Y0：電機D1Y1：電機D2Y2：電機D3Y1(DF)TX K 300TX K 501(ED)Y0X0Y0T0X1Y0Y2T1Y1方案一(DF)TX K 300TX K 501(ED)Y0X0Y0T0X1Y0Y2T1Y1Y1方案一方案二(DF)TX K 800(ED)Y0X0Y0R900CX1Y0Y2T0F60 CMP EV0 K50R9010Y1三、 移位指令(1) 左移指令 SR INCPCLRSR WRn（1）SR指令只能對WR型寄存器進行移位。（2）IN：串行輸入端（補位），接點通，補1， 接點斷，補0。（3）CP：移位脈沖（4）CLR：復(fù)位清零。INOUT說明：210534SW

22、2SW3SW1MV次品正品SW1:檢測有無次品SW2:檢測凸輪的突起SW3:檢測有無次品落下SW1,SW2,SW3為光電傳感器:凸輪每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出一個脈沖，且每個脈沖過一個物品。當次品移到4號位時，電磁閥MV打開，次品落入次品箱內(nèi)。無次品則自動掉入正品箱內(nèi)。有一復(fù)位按鈕SB實現(xiàn)手動復(fù)位。I/O分配：X0: SW1X1: SW2X2: SW3X3: SBY0: MV例：I/O分配：X0: SW1 檢測有無次品X1: SW2 檢測凸輪的突起X2: SW3 檢測有無次品落下X3: SB 復(fù)位Y0: MVX1X0R4X3X2(ED)SR WR 0KP Y0 RF RE RD RC RB RA R 9 R

23、 8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0IN無次品時該位總為0(2) 雙向移位指令 LRSR DIR INCLR CPF119 LRSR D1 D2DIR：移位方向。 ON:左移 OFF:右移IN：串行輸入端CP：移位脈沖CLR：復(fù)位清零說明：D1，D2為移位區(qū)的首址和末址?？墒褂玫?寄存器有： WY, WR, SV, EV, DT例一：沖壓機控制程序工作指示燈帶式輸送機輸送機傳動電機工件沖壓機氣筒沖壓工作結(jié)束加工品檢測搬運結(jié)束(x1)(X1) ( X3)(X2)啟動開關(guān)(X1)(Y0)(Y1)10.4 應(yīng)用舉例例二：樓宇電梯自動控制順序控制例三：電機變速及精密位置控制X2 X3X

24、4 X5工作臺步進電機其他信號有： 啟動、 停車、 緊急停車、運動方向控制等等例四：在智能建筑技術(shù)中的應(yīng)用智能建筑的七個層次（7）樓宇專用信息（6）樓宇共用信息處理（5）樓宇運營管理（4）樓宇設(shè)備自動控制（3）樓宇通訊（2）智能建筑環(huán)境（1）一般建筑PLC在其中的應(yīng)用：（1）防盜、防火系統(tǒng)（2）供熱、供氣、空調(diào)、 照明系統(tǒng)（一）辦公自動化（二）樓宇自動化網(wǎng)絡(luò)樓宇自動化：（1）保安 （2）設(shè)備管理例五：在大型車庫管理中的應(yīng)用管理分為三級：（2）管理級：由總出入口的PLC和各分庫 的 PLC 構(gòu)成?？杀O(jiān)控全庫車輛的進出 情況，同時顯示各分庫是否有空車位。（3）現(xiàn)場監(jiān)控級：每個分庫的PLC用遠程 I/O單元檢測車輛的出入情況。（1）中央監(jiān)控級：一臺PC及其外圍設(shè)備。例六：養(yǎng)魚場管理中的應(yīng)用對魚池中的水質(zhì)、水溫、流量等進行監(jiān)測及控制，以實現(xiàn)科學(xué)養(yǎng)殖例七：24小時環(huán)境監(jiān)測PLC進行現(xiàn)場檢測：傳感器檢測的各種信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，送至上位PLC及數(shù)據(jù)采集用的PC機。經(jīng)數(shù)據(jù)處理后送中央監(jiān)控級，再由中央機發(fā)出命令，送到管理用的PC機進行處理。系統(tǒng)分三級：中央監(jiān)控級、數(shù)據(jù)采集及管理級、現(xiàn) 場檢測級。10.5.1 PLC的三種工作方式 program, remote, run編程時，把開關(guān)撥到 PR