第11章可編程序控制器

會(huì)計(jì)學(xué)1第11章可編程序控制器(5-2)第11章可編程序控制器（PLC）§11-1概述§11-2PLC的組成和工作原理§11-3PLC指令及編程方法§11-4PLC應(yīng)用舉例及其應(yīng)用第1頁(yè)/共48頁(yè)(5-3)一、什么是PLC

?PLC

是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。

早期的PLC是用來(lái)替代繼電器、接觸器控制的。能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。因此，被稱為可編程邏輯控制器（Programmablelogic

controller，簡(jiǎn)稱PLC)。

隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯運(yùn)算范圍。應(yīng)被稱為可編程控制器（Programmablecontroller，簡(jiǎn)稱PC)。但為區(qū)別PersonalComputer沿用PLC

簡(jiǎn)稱?！?1-1

概述第2頁(yè)/共48頁(yè)(5-4)1.抗干擾能力強(qiáng)、可靠性很高、功耗低。2.模塊化組合式結(jié)構(gòu)，使用靈活方便。3.編制程序簡(jiǎn)單，便于普及。4.可進(jìn)行在線修改。5.網(wǎng)絡(luò)通訊功能，便于實(shí)現(xiàn)分散式測(cè)控系統(tǒng)。二、PLC的優(yōu)點(diǎn)綜上所述，PLC是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的重要手段第3頁(yè)/共48頁(yè)(5-5)中央處理單元存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jī)構(gòu)。。。。電源單元輸入接口模擬量輸入行程開關(guān)繼電器接點(diǎn)各種按鈕§11-2

PLC的組成和工作原理一、PLC的結(jié)構(gòu)第4頁(yè)/共48頁(yè)(5-6)二、各組成部分的作用2、存儲(chǔ)器：

RAM：存儲(chǔ)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。1、CPU：(1)將各種輸入信號(hào)取入存儲(chǔ)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(qǐng)求。第5頁(yè)/共48頁(yè)(5-7)4、各種接口、高功能模塊：便于擴(kuò)展。

小型機(jī)：一體機(jī)。有接口可擴(kuò)展。

中、大型機(jī)：模塊式?？筛鶕?jù)需要在主板上隨意組合。3、編程器：是PLC的人機(jī)對(duì)話工具，它由鍵盤、顯示器和工作方式選擇開關(guān)等組成。5、輸入形式：直流、交流

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--高速小功率第6頁(yè)/共48頁(yè)(5-8)PLC輸入電路（直流輸入型）LED1LED2光電隔離措施6、輸入、輸出接口（I/O）：采用光電隔離，減小了電磁干擾。第7頁(yè)/共48頁(yè)(5-9)CPUPOWERPCFP1-C16小型機(jī)：中、大型機(jī)：第8頁(yè)/共48頁(yè)(5-10)西門子S7-200系列CPU224外形外接輸入設(shè)備外接輸出設(shè)備通信接口方式選擇開關(guān)第9頁(yè)/共48頁(yè)(5-11)三、工作方式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)。這種工作方式有什么好處？答：對(duì)慢速響應(yīng)系統(tǒng)，增強(qiáng)了抗干擾能力。一個(gè)掃描周期

O刷新

I刷新執(zhí)行程序輸入采樣輸出刷新第10頁(yè)/共48頁(yè)(5-12)1.輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(I/O點(diǎn)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。四、主要技術(shù)性能五、應(yīng)用1.用于開關(guān)邏輯控制。2.用于機(jī)加工數(shù)字控制。3.用于閉環(huán)過(guò)程控制。4.用于組成多級(jí)控制系統(tǒng)。第11頁(yè)/共48頁(yè)(5-13)六、控制原理處理由輸入部分所取得的信息，并根據(jù)用戶程序的要求，使輸出達(dá)到控制結(jié)果。收集被控設(shè)備的各種開關(guān)信息或操作命令。驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備按程序要求動(dòng)作。輸入部分：邏輯部分：輸出部分：第12頁(yè)/共48頁(yè)(5-14)輸入部分輸出部分邏輯部分第13頁(yè)/共48頁(yè)(5-15)七、PLC的主要邏輯部件

PLC存儲(chǔ)器中有許多個(gè)存儲(chǔ)單元，可以把這些存儲(chǔ)單元理解為繼電器，每個(gè)存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)于一個(gè)繼電器。為了和傳統(tǒng)的物理繼電器相區(qū)別，這里的繼電器稱為軟繼電器。1、繼電器邏輯軟繼電器有兩類觸點(diǎn)，即：常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，符號(hào)分別為：第14頁(yè)/共48頁(yè)(5-16)西門子S7-200系列CPU224PLC中提供的繼電器邏輯有：輸入寄存器I0.0-I0.7，I1.0-I1.5

共14點(diǎn)接受外部輸入設(shè)備信號(hào)輸出寄存器Q0.0-Q0.7，Q1.0-1.1

共10點(diǎn)輸出程序執(zhí)行結(jié)果驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備輔助繼電器M0.0-M31.7

共256個(gè)程序內(nèi)部使用，不提供輸出第15頁(yè)/共48頁(yè)(5-17)定時(shí)器T0，T64

共2個(gè)通電延時(shí)，保持型，1msT1~T4，T65~T68

共8個(gè)通電延時(shí)，保持型，10msT5~T31，T69~T95

共54個(gè)通電延時(shí)，保持型，100msT32，T96

共2個(gè)通電/斷電延時(shí)，1msT33~T36，T97~T100

共8個(gè)通電/斷電延時(shí)，10msT37~T63，T101~T255

共182個(gè)通電/斷電延時(shí)，100ms計(jì)數(shù)器C0~C255

共256個(gè)累加計(jì)數(shù)2、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器西門子S7-200系列CPU224PLC中提供的有：第16頁(yè)/共48頁(yè)(5-18)3、其他寄存器高速計(jì)數(shù)器HC0~HC5共6個(gè)用來(lái)累計(jì)比CPU速率更快的脈沖順序控制器S0.0~31.7共256個(gè)提供控制程序的邏輯分段變量存儲(chǔ)器VB0.0~VB5119.7共40960個(gè)數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲(chǔ)元件局部存儲(chǔ)器LB0.0~LB63.7共512個(gè)暫時(shí)寄存器特殊存儲(chǔ)器SM0.0~SM549.7共4400個(gè)用于CPU與用戶交換信息（只讀）特殊存儲(chǔ)器SM0.0~SM29.7共240個(gè)CPU執(zhí)行時(shí)標(biāo)志位的狀態(tài)累加器AC0~AC3共4個(gè)用來(lái)存放計(jì)算中間值西門子S7-200系列CPU224PLC中提供的有：第17頁(yè)/共48頁(yè)(5-19)

指令表（助記符）語(yǔ)言 梯形圖語(yǔ)言 流程圖語(yǔ)言 布爾代數(shù)語(yǔ)言常用助記符語(yǔ)言：類似于微機(jī)中的匯編語(yǔ)言。梯形圖語(yǔ)言：沿襲了傳統(tǒng)的控制圖。直觀明了，易于掌握。PLC

的編程語(yǔ)言有：§11-3PLC指令及編程方法第18頁(yè)/共48頁(yè)(5-20)一、編程指令介紹

S7-200系列PLC的基本指令共有42條，其中邏輯指令27條、控制指令15條。

指令代碼（指令名稱）圖形符號(hào)含義LD（取指令）表示某個(gè)繼電器的常開觸點(diǎn)，并且對(duì)應(yīng)的邏輯行從這個(gè)指令開始。LDN（取非指令）表示某個(gè)繼電器的常閉觸點(diǎn)，并且對(duì)應(yīng)的邏輯行從這個(gè)指令開始。=（輸出指令）輸出邏輯結(jié)果，驅(qū)動(dòng)一個(gè)指定的繼電器?？捎糜谳敵隼^電器、輔助繼電器，但不能用于輸入繼電器。第19頁(yè)/共48頁(yè)(5-21)梯形圖Q0.7=0003I0.1LDN0002Q0.0=0001I0.0LD0000數(shù)據(jù)指令地址指令語(yǔ)句表例I0.0Q0.0I0.1Q0.7()()第20頁(yè)/共48頁(yè)(5-22)指令代碼（指令名稱）圖形符號(hào)含義A（與指令）串聯(lián)一個(gè)常開觸點(diǎn)。AN（與非指令）串聯(lián)一個(gè)常閉觸點(diǎn)。第21頁(yè)/共48頁(yè)(5-23)梯形圖I0.4AN0004I0.2A0001Q0.1=0005I0.3LD0003Q0.0=0002I0.0LD0000數(shù)據(jù)指令地址

指令語(yǔ)句表例I0.0I0.3Q0.0Q0.1I0.2I0.4()()第22頁(yè)/共48頁(yè)(5-24)指令代碼（指令名稱）圖形符號(hào)含義O（或指令）并聯(lián)一個(gè)常開觸點(diǎn)。ON（或非指令）并聯(lián)一個(gè)常閉觸點(diǎn)。第23頁(yè)/共48頁(yè)(5-25)梯形圖I0.2ON0004Q0.0O0001Q0.1=0005I0.1LD0003Q0.0=0002I0.0LD0000數(shù)據(jù)指令地址指令語(yǔ)句表例I0.0Q0.0I0.1Q0.1Q0.0I0.2（）（）第24頁(yè)/共48頁(yè)(5-26)電路塊：以LD或LD-NOT構(gòu)成的一個(gè)觸點(diǎn)組指令代碼（指令名稱）圖形符號(hào)含義ALD（電路塊串聯(lián)指令）串聯(lián)聯(lián)接一個(gè)電路塊。OLD（電路塊并聯(lián)指令）并聯(lián)聯(lián)接一個(gè)電路塊。第25頁(yè)/共48頁(yè)(5-27)I0.5LD0005Q0.0=0008-ALD0007I0.6O0006指令語(yǔ)句表-ALD0004I0.2ON0001I0.4O0003I0.3LDN0002I0.0LD0000數(shù)據(jù)指令地址例梯形圖I0.0I0.2Q0.0I0.3I0.4I0.5I0.6()第26頁(yè)/共48頁(yè)(5-28)例I0.5LD0005Q0.0=0008-OLD0007I0.6A0006指令語(yǔ)句表-OLD0004I0.2AN0001I0.4AN0003I0.3LDN0002I0.1LD0000數(shù)據(jù)指令地址梯形圖I0.1Q0.0I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6（）第27頁(yè)/共48頁(yè)(5-29)TON（/F）（通電（/斷電）延時(shí)指令）實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通延時(shí)操作（相當(dāng)于通電延時(shí)繼電器）。當(dāng)輸入端IN接通時(shí)，定時(shí)器T##開始計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器當(dāng)前值大于、等于預(yù)置值（PT）時(shí)，定時(shí)器觸點(diǎn)動(dòng)作，當(dāng)IN斷開時(shí)，定時(shí)器復(fù)位。定時(shí)器的定時(shí)精度分別為1ms、10ms、100ms。TONR（保持型通電延時(shí)指令）保持型通電延時(shí)繼電器實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通延時(shí)操作（同上述通電延時(shí)指令TON）。當(dāng)輸入端IN斷開時(shí)，定時(shí)器暫停計(jì)時(shí)，但是不復(fù)位。第28頁(yè)/共48頁(yè)(5-30)注釋：定時(shí)器的定時(shí)精度分別為1ms、10ms、100ms1、1ms定時(shí)器由系統(tǒng)每隔1ms刷新一次，與掃描周期及程序無(wú)關(guān)，即采用中斷刷新方式。定時(shí)最大值32.767s。2、10ms定時(shí)器由系統(tǒng)在每個(gè)掃描周期開始時(shí)自動(dòng)刷新。定時(shí)最大值327.67s。3、100ms定時(shí)器則只有在該指令執(zhí)行時(shí)被刷新。定時(shí)最大值3276.7s。第29頁(yè)/共48頁(yè)(5-31)梯形圖Q0.0=0003T0LD0002T0,+15000TON0001I0.0LD0000數(shù)據(jù)指令地址指令語(yǔ)句表例時(shí)序圖I0.0T0T0Q0.0150001ms()15sI0.0Q0.0第30頁(yè)/共48頁(yè)(5-32)CTU（加計(jì)數(shù)指令）進(jìn)行加法計(jì)數(shù)操作。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為-32768～32768。CU端是計(jì)數(shù)脈沖輸入端，每輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)值加1，PV為設(shè)定值，當(dāng)計(jì)數(shù)值大于、等于設(shè)定值PV時(shí)，計(jì)數(shù)器C##ON。R端是復(fù)位輸入端，當(dāng)R端為0時(shí)計(jì)數(shù)、為1時(shí)恢復(fù)為初始計(jì)數(shù)值0。如果R端的信號(hào)和CU端的信號(hào)同時(shí)到來(lái)，R端的信號(hào)優(yōu)先起作用。第31頁(yè)/共48頁(yè)(5-33)CTUD（加、減計(jì)數(shù)指令）進(jìn)行加法、減法計(jì)數(shù)操作。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為-32768～32768。CU端是加計(jì)數(shù)脈沖輸入端，每輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)值加1，CD端是減計(jì)數(shù)脈沖輸入端，每輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)值減1，PV為設(shè)定值，當(dāng)計(jì)數(shù)值大于設(shè)定值PV時(shí)，計(jì)數(shù)器C##ON。R端是復(fù)位輸入端，當(dāng)R端為0時(shí)計(jì)數(shù)、為1時(shí)恢復(fù)為初始計(jì)數(shù)值。第32頁(yè)/共48頁(yè)(5-34)梯形圖I0.1LD1Q0.0=4C10LD3C10+3CTU2I0.0LD0數(shù)據(jù)指令地址指令語(yǔ)句表例時(shí)序圖Q0.0I0.1I0.0復(fù)位允許計(jì)數(shù)3R端ON(1)，計(jì)數(shù)器復(fù)位。R端OFF(0)，允許計(jì)數(shù)。C10I0.0C10Q0.0I0.1+3CTUCURPV（）第33頁(yè)/共48頁(yè)(5-35)SHRBDATA，S_BIT，N（移位寄存器指令）移位寄存器指令，當(dāng)EN接通時(shí)，將DATA的值移入移位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的起始位，N指定移位寄存器的長(zhǎng)度和移位方向，當(dāng)N>0時(shí)左移（向高位移位），當(dāng)N<0時(shí)右移（向低位移位）。SRBIN，N（右移指令）字節(jié)右移指令。當(dāng)EN接通時(shí)，將字節(jié)IN向右移N位。EN每接通一次右移1位，最左邊的位用0填充，移位結(jié)果存放在OUT中。SLBIN，N（左移指令）字節(jié)左移指令。第34頁(yè)/共48頁(yè)(5-36)梯形圖I0.0I0.2M10.1M10.2M10.3Q0.0I0.2ENS-BITDATANM10.0M10.1+15()I0.0M10.0M10.1Q0.0()M11.7M11.7SHRB第35頁(yè)/共48頁(yè)(5-37)梯形圖I0.2ENS-BITDATANM10.0M10.1+15()I0.0M10.0M10.1Q0.0()M11.7SHRBM10.0,M10.1,+15SHRBI0.2LDI0.0LD數(shù)據(jù)指令指令語(yǔ)句表=M10.0LDM10.1ANM11.7=Q0.0第36頁(yè)/共48頁(yè)(5-38)EU（上升沿微分指令）EU是上升沿微分指令，用于在左側(cè)接通母線時(shí)，對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)脈沖的上升沿，產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖。ED（下降沿微分指令）*ED是下降沿微分指令，用于在在左側(cè)接通母線時(shí)，對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)脈沖的下降沿，產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖。第37頁(yè)/共48頁(yè)(5-39)時(shí)序圖EU輸出ED輸出()NI0.0梯形圖P()Q0.0Q0.1I0.0Q0.0Q0.1I0.0EU0101=ED0102LD0100數(shù)據(jù)指令地址Q0.001030104=Q0.1第38頁(yè)/共48頁(yè)(5-40)1）每一條邏輯線都是從最左邊的母線開始，以表示邏輯結(jié)果的線圈或計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等為結(jié)束。二、編程規(guī)則2）畫梯形圖編程時(shí)，同一個(gè)繼電器的觸點(diǎn)可以無(wú)限多次使用。3）梯形圖應(yīng)畫成水平形式，而不應(yīng)畫成垂直形式，否則沒法編程，對(duì)于含有垂直形式的，必須轉(zhuǎn)化成水平形式。第39頁(yè)/共48頁(yè)(5-41)4）表示邏輯結(jié)果的線圈可以并聯(lián)聯(lián)接?！痢蘄0.0I0.3I0.1I0.4I0.2()Q0.0I0.0Q0.0I0.1I0.0I0.2I0.4I0.3I0.2I0.1I0.3I0.4()I0.0Q0.0Q0.1()()第40頁(yè)/共48頁(yè)(5-42)5）觸點(diǎn)不能放在表示邏輯結(jié)果的線圈的右邊。×√I0.2Q0.0I0.4I0.6()I0.2Q0.0I0.4I0.6()第41頁(yè)/共48頁(yè)(5-43)三、編程技巧1）對(duì)于復(fù)雜的梯形圖，可以對(duì)其分塊，再將各電路塊相串聯(lián)或并聯(lián)。2）在有幾個(gè)支路并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將包含觸點(diǎn)最多的支路放在梯形圖的最上方；在有幾個(gè)電路塊串聯(lián)時(shí)，應(yīng)將包含并聯(lián)支路最多的電路塊放在梯形圖的最左邊。這樣安排能使所編制的程序簡(jiǎn)單明了，語(yǔ)句較少。第42頁(yè)/共48頁(yè)(5-44)一、用PLC實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制1、控制要求：1）正轉(zhuǎn)時(shí)，按正轉(zhuǎn)按鈕SBF，KMF吸合，電機(jī)正轉(zhuǎn)。3）停止時(shí)，按停止按鈕SB1，電機(jī)停轉(zhuǎn)。4）過(guò)載時(shí)，