第09章可編程控制器

第九章可編程控制器PLC9.1可編程控制器概述9.2PLC的編程語言及指令系統(tǒng)9.3梯形圖設(shè)計(jì)規(guī)則及方法9.4PLC在機(jī)械控制中的應(yīng)用目錄9.1可編程控制器概述

可編程控制器是以自動控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，目前它已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。早期的可編程控制器只能進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)以及對開關(guān)量的邏輯控制。因此，它被稱為可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡稱PLC。后來，可編程控制器采用微處理器作為其控制核心，它的功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過邏輯控制的范疇，于是人們又將其稱為ProgrammableController，簡稱PC。但個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)也常簡稱PC，為了避免混淆，可編程控制器仍被稱為PLC。9.1可編程控制器概述一、PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理1、PLC的基本結(jié)構(gòu)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式(也稱箱體式)和組合式(也稱模塊式)兩類。PLC實(shí)際上一種工業(yè)控制微機(jī)，因而它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，其主體由中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入單元（模塊）、輸出單元（模塊）、電源及編程器組件構(gòu)成、通信端口、I／O擴(kuò)展端口等組裝在一個(gè)箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)一、PLC結(jié)構(gòu)和工作原理圖9－1PLC的系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成9-11）電源單元將交流電轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部所需的直流電，電源組件具有高的抗干擾能力，適合工業(yè)現(xiàn)場使用，供電穩(wěn)定、安全可靠。電源組件內(nèi)還裝有備用電池（鋰電池），以保證在斷電時(shí)，存放在讀寫存儲器（RAM）中的信息仍能保持。PLC中一般配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電。開關(guān)電源的輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。有的PLC能向外部提供24V的直流電源，可給輸入單元所連接的外部開關(guān)或傳感器供電。1）電源單元2）存儲器存儲器可以分為以下3種。①系統(tǒng)程序存儲器。系統(tǒng)程序存儲器是只讀存儲器，用戶不能更改其內(nèi)容。②用戶程序存儲器。根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序。③工作數(shù)據(jù)存儲器。用來存儲工作數(shù)據(jù)的區(qū)域叫工作數(shù)據(jù)區(qū)。工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的，所以這種存儲器必須可讀寫。2）存儲器3）輸入模塊（單元）輸入輸出單元是PLC與外部設(shè)備相互聯(lián)系的窗口。輸入單元接收現(xiàn)場設(shè)備向PLC提供的信號，例如由按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、撥碼器等提供的開關(guān)量信號或連續(xù)變化的模擬量信號（經(jīng)A/DA轉(zhuǎn)換）。這些信號經(jīng)過輸入電路的濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理，變成CPU能夠接收和處理的信號。包括光電耦合輸入接口、輸入狀態(tài)寄存器和輸入數(shù)據(jù)寄存器。按照輸入端電源類型的不同，開關(guān)量輸入單元可分為直流輸入單元和交流輸入單元。3）輸入模塊①直流輸入單元直流輸入②交流輸入單元交流輸入4）輸出單元輸出單元將經(jīng)過CPU處理的微弱電信號通過光電隔離、功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號，以驅(qū)動各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。包括輸出狀態(tài)（映象）寄存器。輸出鎖存器，光電耦合器和功率放大器。按輸出電路所用開關(guān)器件的不同，PLC的開關(guān)量輸出單元可分為晶體管輸出單元、晶閘管輸出單元和繼電器輸出單元。4）輸出單元①晶體管輸出單元晶體管輸出②雙向晶閘管輸出單元晶閘管輸出③繼電器輸出單元繼電器輸出MASTER-K80S

應(yīng)用例題FOREASYSTARTLGIndustrialSystemsA相

:P000B相

:P001編碼器BUILT_INCNETONROMMODEOFFP00P01P02P03P04①②③A相脈沖，B相脈沖Presetinput④24GCOM024VP12P0CP1AP0BP09P05I05①:P000:A相輸入②:P001:B相輸入③:P002:預(yù)設(shè)輸入④:公用端子應(yīng)用例題3.高速計(jì)數(shù)器簡單使用辦法5）中央處理單元(CPU)CPU是PLC的核心部件，它類似人的大腦，能指揮PLC按照預(yù)先編好的系統(tǒng)程序完成各種任務(wù)。其作用有以下幾點(diǎn)：①接收、存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并可通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲地址。②檢查、校驗(yàn)用戶程序。⑧接收、調(diào)用現(xiàn)場信息。④執(zhí)行用戶程序。⑤故障診斷。5）中央處理單元6）編程工具編程工具是開發(fā)應(yīng)用和檢查維護(hù)PLC以及監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行不可缺少的外部設(shè)備。編程工具的主要作用是用來編輯程序、調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行，還可以在線測試PLC的內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對話等。編程工具可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)。⑴專用編程器專用編程器是生產(chǎn)廠家提供的與本公司PLC配套的編程工具。專用編程器分為簡易編程器和圖形編程器兩種。⑵計(jì)算機(jī)輔助編程6）編程工具編程工具編程工具編程工具產(chǎn)品概要

NC-MLⅡ單元

（CJ1W-NCF71）

or

MC-MLⅡ單元

（

CJ1/CS1W-MCH71）

CPU

電源模塊

外部輸入

（極限輸入以外）

伺服驅(qū)動器

(形R88D-WN□□-ML2)

伺服驅(qū)動器

(形R88M-W□)

ＮＳ

CX工具（ＰＣ）

MECHATROLINK-Ⅱ

NCF工具

MCH工具

監(jiān)控軟件

WMON-ML2

NCF/MCH系統(tǒng)中，控制MLⅡ?qū)?yīng)的伺服W系列產(chǎn)品。MECHATROLINKⅡ的系統(tǒng)配置錄像輸入可達(dá)到4ch顯示歐姆龍的Ｆ１５０等Ｆ系列裝備有編程器功能可將錄像畫像ビデオ畫像捕捉到ＣＦ里●顯示中的錄像畫像用BMP形式保存至小型鎂光里●捕捉到的ＢＭＰ數(shù)據(jù)可以用通信在電腦里取得錄像電子部品?基板檢查裝置應(yīng)用案例－4－ＣＪ１Ｍ脈沖輸出功能付２－９MODBUS內(nèi)置通訊功能MASTER-K80S利用內(nèi)置通訊口及MODBUS協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件對PLC的遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)PLC與其他具有MODBUS協(xié)議設(shè)備間的通訊MODEMG7LCUEB外接MODEM外接MODEM電話線KGL-WIN編程軟件G7LCUEBCNET通訊功能MASTER-K80S

利用MODEM實(shí)現(xiàn)KGL-WIN軟件的遠(yuǎn)程下載、監(jiān)控KGL-WIN編程軟件G7LFUEAG7LFUEAFNET通訊功能MASTER-K80S1、FNET既有計(jì)算機(jī)卡，又有PLC擴(kuò)展模塊2、通過FNET協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程KGL-WIN軟件程序下載、監(jiān)控等通訊3、通過FNET還可實(shí)現(xiàn)PLC間的快捷通訊2、PLC內(nèi)部的等效繼電器系統(tǒng)雖然PLC是以微處理器為基礎(chǔ)的裝置，但應(yīng)用時(shí)不必從計(jì)算機(jī)的角度去深入了解，因?yàn)镻LC的工作酷似一個(gè)繼電器系統(tǒng)。只不過組成PLC的繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器等是用編程方式來實(shí)現(xiàn)的軟繼電器，PLC內(nèi)部的等效繼電器系統(tǒng)如圖9－2。2、等效繼電器系統(tǒng)圖9－2圖9－2PLC的等效繼電器系統(tǒng)輸入端子——是PLC從外部輸入信號的端口輸出端子——是PLC驅(qū)動外部負(fù)載的端口輸入繼電器——由外部信號通過輸入端子驅(qū)動。輸入繼電器可提供無限多對常開、常閉的軟觸點(diǎn)供內(nèi)部使用輸出繼電器——其觸點(diǎn)與輸出端子相連，通過輸出端子驅(qū)動外部負(fù)載。輸出端子除了提高一對常開觸頭驅(qū)動外部負(fù)載外，還可以提供無限多對常開、常閉的軟觸點(diǎn)供內(nèi)部使用編程繼電器——PLC內(nèi)部的多種元器件如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等，都是用軟件實(shí)現(xiàn)的，它們都有許多用軟件實(shí)現(xiàn)的常開、常閉觸點(diǎn)。這些觸點(diǎn)只能在PLC內(nèi)部（即編程時(shí)）使用，又叫軟繼電器。下表列出了物理的繼電器與PLC輸出繼電器的梯形圖符號表1)兩種繼電器的區(qū)別①繼電器控制電路中使用的繼電器都是物理的電器，通過硬接線來完成；PLC的繼電器不是物理的電器，是PLC內(nèi)部的寄存器位，常稱之為“軟繼電器”。通過編程序來實(shí)現(xiàn)的“軟接線”。②PLC的每一個(gè)繼電器都是內(nèi)部的一個(gè)寄存器位，由于可以無限次地讀取某位寄存器的內(nèi)容，所以，可以認(rèn)為PLC的繼電器有無數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)可供用戶使用。而物理繼電器的觸點(diǎn)個(gè)數(shù)是有限的。③PLC的輸入繼電器是由外部信號驅(qū)動的，在梯形圖中只能使用它的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)它的線圈。而物理繼電器觸點(diǎn)的狀態(tài)取決于其線圈中有無電流通過。1）繼電器區(qū)別2)兩種梯形圖的區(qū)別PLC梯形圖左右的兩根線也叫母線，但與繼電器控制電路的兩根母線不同。繼電器控制電路的母線與電源連接，其每一行(也稱梯級)在滿足一定條件時(shí)將通過兩條母線形成電流通路，從而使電器動作：而PLC梯形圖的母線并不接電源，它只表示每一個(gè)梯級的起始和終了，PLC的每一個(gè)梯級中并沒有實(shí)際的電流通過。通常說PLC的線圈接通了，這只不過是為了分析問題方便而假設(shè)的概念電流通路，而且概念電流只能從左向右流，這是PLC梯形圖與繼電器控制電路本質(zhì)的區(qū)別。2）梯形圖區(qū)別3)實(shí)現(xiàn)控制功能的手段不同繼電器控制是靠改變電器間的硬接線來實(shí)現(xiàn)各種控制功能的，而PLC是通過編程序來實(shí)現(xiàn)控制的3）手段3、PLC的周期工作方式在繼電器控制電路中，當(dāng)某些梯級同時(shí)滿足導(dǎo)通條件時(shí)，這些梯級中的繼電器線圈會同時(shí)通電，也就是說，繼電器控制電路是一種并行工作方式。PLC是采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC執(zhí)行用戶程序時(shí)，CPU對梯形圖自上而下、自左向右地逐次進(jìn)行掃描，程序的執(zhí)行是按語句排列的先后順序進(jìn)行的。這樣，PLC梯形圖中各線圈狀態(tài)的變化在時(shí)間上是串行的，不會出現(xiàn)多個(gè)線圈同時(shí)改變狀態(tài)的情況，這是PLC控制與繼電器控制最主要的區(qū)別。3、周期工作方式1）PLC的循環(huán)掃描工作方式PLC采用循環(huán)掃描的周期工作方式，它可以看成是一種由系統(tǒng)軟件支持的掃描設(shè)備，不論用戶程序運(yùn)行與否，都周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)掃描，并執(zhí)行系統(tǒng)程序規(guī)定的任務(wù)。每一個(gè)循環(huán)所經(jīng)歷的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。每個(gè)掃描周期又分為幾個(gè)工作階段，包括輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段1）循環(huán)掃描方式周期方式圖9－3圖9一3PLC的周期工作方式圖①輸入采樣階段當(dāng)PLC開始周期工作時(shí)，控制器首先以掃描方式順序讀入所有的輸入端子的信號狀態(tài)，并逐一存入輸入狀態(tài)寄存器。輸入狀態(tài)寄存器的位數(shù)與輸入端子的數(shù)目相對應(yīng)，因而輸入狀態(tài)寄存器又可稱為輸入映象寄存器自此輸入映像寄存器就與外界隔離，無論輸入點(diǎn)的狀態(tài)怎樣變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容都保持不變，一直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才會寫進(jìn)新內(nèi)容。這就是說，各輸入映像寄存器的狀態(tài)要保持一個(gè)掃描周期不變輸入采樣階段的時(shí)間長短取決于輸入點(diǎn)數(shù)的多少輸入采樣階段②程序執(zhí)行階段PLC的用戶程序決定了輸入信號與輸出信號之間的具體關(guān)系執(zhí)行用戶程序階段的掃描時(shí)間不是固定的，其原因主要取決以下幾方面因素：

①用戶程序中所用語句條數(shù)的多少。②每條指令的執(zhí)行時(shí)間不同。③程序中有改變程序流向的指令。由此可見，執(zhí)行用戶程序的掃描時(shí)間是影響掃描周期時(shí)間長短的主要因素。而且，在不同時(shí)段執(zhí)行用戶程序的掃描時(shí)間也不盡相同。程序執(zhí)行階段③輸出刷新階段在所有的指令執(zhí)行完畢后，輸出狀態(tài)寄存器中的狀態(tài)（即輸出繼電器的狀態(tài)）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，驅(qū)動輸出線圈，形成PLC的實(shí)際輸出將所有輸出繼電器的元件映像寄存器的狀態(tài)傳送到相應(yīng)的輸出鎖存電路中，再經(jīng)輸出電路的隔離和功率放大部分傳送到PLC的輸出端，驅(qū)動外部執(zhí)行元件動作輸出刷新階段的時(shí)間長短取決于輸出點(diǎn)數(shù)的多少在一個(gè)周期執(zhí)行完畢后，地址計(jì)數(shù)器恢復(fù)到初始值，重復(fù)執(zhí)行以上三個(gè)階段構(gòu)成的工作周期輸出刷新階段信號傳遞過程圖PLC信號的傳遞過程2）PLC的I／O滯后現(xiàn)象由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式廠而且對輸入和輸出信號只在每個(gè)掃描周期的I／O刷新階段集中輸入并集中輸出，所以必然會產(chǎn)生輸出信號相對輸入信號的滯后現(xiàn)象。掃描周期越長，滯后現(xiàn)象越嚴(yán)重。但是一般掃描周期只有十幾毫秒，最多幾十毫秒，因此在慢速控制系統(tǒng)中，可以認(rèn)為輸入信號一旦變化就立即能進(jìn)入輸入映像寄存器中，其對應(yīng)的輸出信號也可以認(rèn)為是及時(shí)的，而在要求快速響應(yīng)的控制中就成了需要解決的問題。PLC產(chǎn)生的I／O滯后現(xiàn)象，除了上述原因以外，還與下面的因素有關(guān)：2）I/O滯后①輸入濾波器對信號的延遲作用由于PLC的輸入電路中設(shè)置了濾波器，濾波器的時(shí)間常數(shù)越大，對輸入信號的延遲作用越強(qiáng)。從輸入端ON到輸入濾波器輸出ON所經(jīng)歷的時(shí)間為輸入ON延時(shí)(CPMlA系列缺省設(shè)置時(shí)為8ms)。有的PLC其輸入電路濾波器的時(shí)間常數(shù)可以調(diào)整。②輸出繼電器的動作延遲對繼電器輸出型的PLC，把從輸出鎖存器ON到輸出觸點(diǎn)ON所經(jīng)歷的時(shí)間稱為輸出ON延時(shí)，一般需十幾個(gè)毫秒。所以，在要求輸入／輸出有較快響應(yīng)的場合，最好不要使用繼電器輸出型的PLC。③用戶程序的語句編排在學(xué)習(xí)了PLC的編程以后就會知道，用戶程序的語句編排不當(dāng)也會影響I／O滯后的時(shí)間。3）PLC輸入輸出處理規(guī)則①輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，由上一個(gè)輸入采樣器件輸入端子的狀態(tài)決定。②輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)，由程序執(zhí)行器件輸出指令的執(zhí)行結(jié)果所決定，它是隨程序執(zhí)行而改變的。③輸出鎖存電路的狀態(tài)，由程序執(zhí)行期間輸出狀態(tài)寄存器的最后狀態(tài)來確定。④輸出端子板上各輸出端的狀態(tài)，由輸出鎖存電路來確定⑤程序如何執(zhí)行，取決于輸入輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)。3）I/O處理規(guī)則二、PLC的特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域1、PLC的特點(diǎn)l）通用性強(qiáng)

2）硬件設(shè)計(jì)和接線簡單

3）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

(1)硬件方面采取的措施(2)軟件方面采取的措施4）體積小、功耗小、性能價(jià)格比高

二、特點(diǎn)與應(yīng)用2、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

個(gè)人計(jì)算機(jī)：數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，要附加專用的I/O，抗干擾力差。

單板機(jī)：開發(fā)能力弱，功能有限，需二次接口開發(fā)

單片機(jī)：需附加配套的集成電路和I/O接口，用戶工作量大

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)：功能強(qiáng)、價(jià)格高，適用于復(fù)雜控制

PLC是專門為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是一種通用的控制產(chǎn)品。主要用于：1）開關(guān)量邏輯控制2）運(yùn)動控制3）閉環(huán)過程控制4）數(shù)據(jù)處理5）通訊

2、應(yīng)用領(lǐng)域三、PLC的發(fā)展從20世紀(jì)70年代初至今的30年時(shí)間里，PLC生產(chǎn)已發(fā)展成為一個(gè)產(chǎn)業(yè)，主要廠商集中在一些歐美國家和日本。美國與歐洲一些國家的PLC是在互相封閉的情況下發(fā)展起來的，因此差異較大。日本的PLC是在引進(jìn)美國PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。歐美國家的PLC是以大型的PLC而聞名，而日本則以高性價(jià)比的小型機(jī)著稱。三、發(fā)展1．美國的PLC產(chǎn)品美國是PLC生產(chǎn)大國，在美國注冊的PLC廠商已超過百家。其中A-B公司、通用電氣(GE)公司、莫迪康(MODICON)公司、德州儀器(T1)公司、歌德(Gould)公司、西屋公司等都是著名的大公司。A-B公司是美國最大的PLC制造商，其產(chǎn)品約占美國PLC市場50％的份額。該公司產(chǎn)品規(guī)格齊全，特殊功能模塊和智能模塊種類豐富。A-B公司主推的大、中型PLC產(chǎn)品是PLC-5系列。在我國引進(jìn)的大型PLC中，美國A-B公司的產(chǎn)品幾乎占一半。1、美國2．歐洲的PLC產(chǎn)品德國的西門子(SIEMENS)、AEG及法國的TI公司是歐洲著名的PLC制造商。西門子的產(chǎn)品有S5系列，其中S5-90U、S5-95U屬于微型整體式PLC；S5-100U是小型模塊式PLC(提供3種CPU模塊)，最多可配置到256個(gè)I／O點(diǎn)：S5-115U是中型PLC(提供5種CPU模塊)，最多可配置到1024個(gè)I／O點(diǎn)；S5-115UH是中型機(jī)，它是由兩臺S5-115U組成的雙機(jī)冗余系統(tǒng)；S5-155U為大型機(jī)(提供4種CPU模塊)，最多可配置到4096個(gè)I／O點(diǎn)，模擬量可達(dá)300多路；S5-155H是大型機(jī)，它是由兩臺S5-155U組成的雙機(jī)冗余系統(tǒng)。西門子近期推出了S7系列機(jī)，有S7-200(小型)、S7-300(中型)及S7-400(大型)。2、歐洲3．日本的PLC產(chǎn)品日本的小型PLC很有特色，在小型機(jī)領(lǐng)域中頗具盛名。某些用歐美的中型機(jī)或大型機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制，用日本的小型機(jī)就可以解決。在開發(fā)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)方面明顯優(yōu)于歐美的小型機(jī)，所以格外受用戶歡迎。日本有許多PLC制造商，如歐姆龍、三菱、松下、富士、日立、東芝等。在世界小型PLC市場上，日本產(chǎn)品約占有70％的份額。在中國，OMRON產(chǎn)品的銷量居首位。3、日本

4．我國的PLC產(chǎn)品我國有許多廠家、院所從事PLC的研制與開發(fā)，但與國外比較還有相當(dāng)差距。如中國科學(xué)院自動化研究所的PLC-0088，北京聯(lián)想計(jì)算機(jī)集團(tuán)公司的GK-40，上海機(jī)床電器廠的CKY-40，上海起重電器廠的CF-40MR／ER，蘇州電子計(jì)算機(jī)廠的YZ-PC-00lA，原機(jī)電部北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所的MPC-001／20、KB-20／40，杭州機(jī)床電器廠的DKK02，天津中環(huán)自動化儀表公司的DJK-S-84／86／480，上海自立電子設(shè)備廠的KKI系列，上海香島機(jī)電制造有限公司的ACMY-S80、ACMY-S256、無錫華光電子工業(yè)有限公司(合資)的SR-10、SR-／20／21等。4、中國四、PLC的主要性能指標(biāo)及分類1．PLC的主要性能指標(biāo)在描述PLC的性能時(shí)，經(jīng)常用到以下術(shù)語：位(Bit)、數(shù)字(Digit)、字節(jié)(Byte)及字(Word)。位指二進(jìn)制數(shù)的一位，僅有1、0兩種取值。一個(gè)位對應(yīng)PLC的一個(gè)繼電器，某位的狀態(tài)為1或0，分別對應(yīng)該繼電器線圈得電(ON)或失電(OFF)。4位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成一個(gè)數(shù)字，這個(gè)數(shù)字可以是0000-1001(十進(jìn)制數(shù))，也可是0000～1111(十六進(jìn)制數(shù))。2個(gè)數(shù)字或8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成一個(gè)字節(jié)，2個(gè)字節(jié)構(gòu)成一個(gè)字。在PLC術(shù)語中，字也稱為通道。一個(gè)字含16位，或者說一個(gè)通道含16個(gè)繼電器。PLC的主要性能指標(biāo)有以下幾個(gè)方面：四、性能指標(biāo)及分類1）存儲容量系統(tǒng)程序存放在系統(tǒng)程序存儲器中。這里說的存儲容量指的是用戶程序存儲器的容量。用戶程序存儲器容量決定了PLC可以容納用戶程序的長短，一般以字為單位來計(jì)算。每1024個(gè)字為1K字。中、小型PLC的存儲容量一般在8K以下，大型PLC的存儲容量可達(dá)到256K一2M。也有的PLC用存放用戶程序的指令條數(shù)來表示容量。2）輸入／輸出點(diǎn)數(shù)I／O點(diǎn)數(shù)即PLC面板上的輸入、輸出端子的個(gè)數(shù)。I／O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入器件和輸出器件就越多，控制規(guī)模就越大。因此I／O點(diǎn)數(shù)是衡量PLC性能的重要指標(biāo)之一。1）存儲容量3）掃描速度掃描速度是指PLC執(zhí)行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。一般以掃描1K字所用的時(shí)間來衡量掃描速度。PLC用戶手冊一般給出執(zhí)行各條指令所用的時(shí)間，可以通過比較各種PLC執(zhí)行相同的操作所用的時(shí)間，來衡量掃描速度的快慢4）編程指令的種類和條數(shù)

這也是衡量PLC能力強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。編程指令種類及條數(shù)越多，其功能就越強(qiáng)，即處理能力、控制能力越強(qiáng)5）內(nèi)部器件的種類和數(shù)量內(nèi)部器件包括各種繼電器、計(jì)數(shù)器／定時(shí)器、數(shù)據(jù)存儲器等。其種類越多、數(shù)量越大，儲各種信息的能力和控制能力就越強(qiáng)3）掃描速度6）擴(kuò)展能力PLC的擴(kuò)展能力表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。大部分PLC可以用I／O擴(kuò)展單元進(jìn)行I／O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展；有的PLC可以使用各種功能模塊進(jìn)行功能擴(kuò)展等7）智能單元的數(shù)量PLC不僅能完成開關(guān)量的邏輯控制，而且利用智能單元可完成模擬量控制、位置和速度控制以及通信聯(lián)網(wǎng)等功能。智能單元種類的多少和功能的強(qiáng)弱是衡量PLC產(chǎn)品水平高低的一個(gè)重要指標(biāo)。各個(gè)生產(chǎn)廠家都非常重視智能單元的開發(fā)，近年來智能單元的種類日益增多，功能越來越強(qiáng)6）擴(kuò)展能力2．PLC的分類PLC的種類很多，其實(shí)現(xiàn)的功能，內(nèi)存容量，控制規(guī)模，外型等方面均存在較大差異。因此，PLC的分類沒有一個(gè)嚴(yán)格的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一般是按照結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模、實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行大致地分類。1）按結(jié)構(gòu)分類

PLC按照硬件的結(jié)構(gòu)形式可以分為整體式和組合式。整體式PLC外觀上是一個(gè)長方形箱體，又稱箱體式PLC。組合式PLC在硬件構(gòu)成上具有較高的靈活性，其模塊可以像拼積木似的進(jìn)行組合，構(gòu)成具有不同控制規(guī)模和功能的PLC，因此這種PLC又稱為模塊式或積木式PLC。2、分類①整體式PLC整體式PLC的CPU、存儲器、I／O單元、電源安裝在同一機(jī)體內(nèi)，構(gòu)成主機(jī)。整體式PLC的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，重量輕、價(jià)格低，輸入、輸出點(diǎn)數(shù)固定，實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，靈活性較低。小型PLC常采用這種結(jié)構(gòu)，適應(yīng)于工業(yè)生產(chǎn)中的單機(jī)控制。②組合式PLC組合式(模塊式)PLC為總線結(jié)構(gòu)，其總線做成總線板，上面有若干個(gè)總線槽，每個(gè)總線槽上可安裝一個(gè)PLC模塊，不同的模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。特點(diǎn)是：系統(tǒng)配置靈活，可構(gòu)成具有不同控制規(guī)模和功能的PLC，但它的價(jià)格較高。一般大、中型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。MK120S系列LG產(chǎn)電株式會社主單元數(shù)字

I/O:最多3模塊AD/DA模塊

:最多

3模塊通訊

I/F:最多

1模塊模擬定時(shí)器

:最多

3模塊RTC模塊存儲模塊擴(kuò)展模塊6輸入(24Vdc)/4輸出(繼電器),12輸入/8輸出,10輸出AD/DA模塊模擬量輸入

2CH,0-10Vdc,0-20mA,12bit(0-4,000),精確度

:±0.5%(fullscale)/

4CH,0-10Vdc,0-20mA,12bit(0-4,000),精確度

:±0.5%(fullscale)模擬輸出

1CH,0-10Vdc,0-20mA,12bit(0-4,000),精確度

:±0.5%(fullscale)/4CH,0-20mA(4~20mA),12bit(0-4,000),精確度

:±0.5%(fullscale)模擬定時(shí)器4CH(范圍

:0-200),變阻器設(shè)定通訊

I/F模塊RS-422,RS-232C(modem),MODBUS(Master/Slave,RTU,ASCIIMode),用戶自定義協(xié)議(參數(shù)設(shè)置)總共3個(gè)模塊擴(kuò)展I/O模塊9/274.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展.I/O(特殊通訊)模塊LGSmartI/O4.系統(tǒng)配置–

靈活的

LGPLC界面POWERCPURUEAI/OI/OI/OSmartI/O1＃站SmartI/O2#站SmartI/O3＃站GLOFA/Master-K(主機(jī)

)RNET(1Mbps,雙絞線)SmartI/ON＃站POWERCPUCUEAI/OI/OI/OGLOFA/Master-K(主機(jī))GM7/K80S(主機(jī))CPU主機(jī)模塊遠(yuǎn)程

I/OGM1/2/3/R,K1000SG3L-RUEAGRL-D22AGRL-D24AGRL-TR2AGRL-TR4AGRL-RY2AGRL-DT2AGM4,K300SG4L-RUEAGM6G6L-RUEASmartI/O1＃站SmartI/O2＃站SmartI/O3＃站Modbus(RS-485,最大

38.4kbps)SmartI/ON＃站CPU主機(jī)模塊遠(yuǎn)程

I/OGM1/2/3/R,K1000SG3L-CUEAGSL-D22AGSL-D24AGSL-TR2AGSL-TR4AGSL-RY2AGSL-DT2AGM4,K300SG4L-CUEAGM6G6L-CUECGM7,K80SG7L-CUECLGSmartI/OSmartI/O1＃站SmartI/O2＃站SmartI/O3＃站Modbus(RS-485,最大38.4kbps)SmartI/ON＃站制造商CPU(主機(jī)模塊)遠(yuǎn)程

I/OSchneiderModicon系列Telemechanic系列SquaeD系列GSL-D22AGSL-D24AGSL-TR2AGSL-TR4AGSL-RY2AGSL-DT2AMitsuishiAnA/AnU(AJ71UC24-S2)AnS(A1SJ71UC24-S2)其他PLC其他制造商

PLC(主機(jī)

)

其他制造商PLC界面2）按控制規(guī)模分類控制規(guī)模主要是指控制開關(guān)量的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)及模擬量的輸入、輸出路數(shù)。但主要以開關(guān)量計(jì)數(shù)，模擬量的路數(shù)可折合算成開關(guān)量的點(diǎn)數(shù)，一般一路相當(dāng)于8點(diǎn)-16點(diǎn)。根據(jù)I／O點(diǎn)數(shù)的不同，PLC大致可分為：①微型機(jī):控制點(diǎn)數(shù)僅幾十點(diǎn)，如OMRON公司的SP系列；松下電工的FPO系列等。②小型機(jī):控制點(diǎn)數(shù)100～500點(diǎn)左右。③中型機(jī):控制點(diǎn)數(shù)500-1000點(diǎn)左右。④大型機(jī):控制點(diǎn)數(shù)1000點(diǎn)以上。⑤超大型機(jī):控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)上萬點(diǎn)，甚至于幾萬點(diǎn)。2）按控制規(guī)模分類

9.2PLC的編程語言及指令系統(tǒng)

一、PLC的程序表達(dá)方式

1、繼電器梯形圖這種表達(dá)方式與傳統(tǒng)的繼電器電路圖非常非常相似：直觀、形象，也是使用最廣的編程語言。9.2編程語言及指令系統(tǒng)

x250

x50

x50附錄2.–程序處理時(shí)間的比較

x5041/432、邏輯功能圖沿用了半導(dǎo)體邏輯電路的邏輯圖來表達(dá)。該方式易于描述較為復(fù)雜的控制功能。表達(dá)直觀。查錯(cuò)查漏都比較容易2、邏輯功能圖3、功能流程圖類似于計(jì)算機(jī)常用的程序框圖，但它有自己的規(guī)則。該方式容易構(gòu)思。4、邏輯代數(shù)表達(dá)式是一種輔助的程序時(shí)間方法。3、功能流程圖5、指令語句程序類似于匯編語言語句來編程。這種編程語言類似計(jì)算機(jī)的匯編語言，用助記符來表示各種指令的功能。對同樣功能的指令，不同廠家的PLC使用的助記符一般不同。 LD X400 OR M100 ANI X401 OUT M100 LD M100 OUT Y4305、指令語句二、PLC的編程元件三菱公司的小型PLC：F-40M為例，采用8進(jìn)制。1、輸入繼電器（X）24點(diǎn)X400～X407，X500～X507，X410～X413，X510～X5132、輸出繼電器（Y）16點(diǎn)Y430～X437，Y530～X5373、輔助繼電器（M）192點(diǎn)M100～M277128點(diǎn)為普通型M100～M177，M200～M277M300～M37764點(diǎn)為斷電保持型二、PLC編程元件4、移位寄存器由輔助繼電器構(gòu)成，可組成8位或16位的移位寄存器。第一個(gè)輔助繼電器的代號就是這個(gè)移位寄存器的代號。4、移位寄存器說明如下：1）該移位寄存器的代號為M300，是一個(gè)16位的移位寄存器2）輸入：是指置第一個(gè)輔助繼電器的狀態(tài)。它由接在輸入端的X400的狀態(tài)所確定。3）復(fù)位：當(dāng)復(fù)位端的信號X402接通時(shí)，M300～M317全部處于復(fù)位狀態(tài)。4）移位：當(dāng)移位輸入端的置X401接通一次，每個(gè)輔助繼電器的狀態(tài)向右移一位。5、定時(shí)器（T）16點(diǎn)T450～T457，T550～T557定時(shí)時(shí)間K為0.1～999.9秒定時(shí)器為延時(shí)接通定時(shí)器。輸入斷開復(fù)位即定時(shí)值清零當(dāng)定時(shí)時(shí)間到后，則定時(shí)器對應(yīng)的觸點(diǎn)動作。輸入斷開后，觸點(diǎn)恢復(fù)原始狀態(tài)。5、定時(shí)器需要延時(shí)斷開定時(shí)器時(shí)延時(shí)斷開型6、計(jì)數(shù)器（C））16點(diǎn)C460～C467，C560～C567計(jì)數(shù)值K為1～999秒具有斷電保持功能，在電源中斷時(shí)，當(dāng)前的計(jì)數(shù)值仍保持著。用復(fù)位端對計(jì)數(shù)值進(jìn)行復(fù)位，恢復(fù)到計(jì)數(shù)初值6、計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器也可作為定時(shí)器使用。只有在計(jì)數(shù)輸入端接入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘脈沖信號。7、特殊輔助繼電器1）M70：運(yùn)行監(jiān)視、當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，M70接通。2）M71：初始化脈沖。3）M72：100ms時(shí)鐘。4）M76：電池電壓下降。5）M77：禁止全部輸出。切斷全部輸出（Y）7、特殊輔助繼電器三、PLC的指令系統(tǒng)1、輸入、輸出指令LD——取指令。取與母線連接的常開觸點(diǎn)LDI——取反指令。取與母線連接的常閉觸點(diǎn)OUT——輸出指令。用于驅(qū)動輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，但不能用于輸入繼電器三、PLC指令系統(tǒng)2、“與”指令A(yù)ND——常開觸點(diǎn)串連接指令。ANI——常閉觸點(diǎn)串連接指令。2、與指令3、“或”指令OR——常開觸點(diǎn)并連接指令。ORI——常閉觸點(diǎn)并連接指令。3、或指令4、塊電路“或”指令ORB——二個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)的支路與前面支路并聯(lián)。各個(gè)支路的起點(diǎn)必須使用LD、LDI指令。1）多個(gè)支路組成的并聯(lián)電路，每寫一條并聯(lián)支路緊跟一條ORB2）對多個(gè)并聯(lián)支路，也可以在最后集中寫若干個(gè)ORB，但并聯(lián)支路不能超過8條。4、塊或指令5、塊電路“與”指令A(yù)NDB——二個(gè)以上觸點(diǎn)并聯(lián)的支路與前面支路串聯(lián)。各個(gè)支路的起點(diǎn)必須使用LD、LDI指令。5、塊與指令1）先組成塊后串聯(lián)。2）在每一電路塊開始時(shí)，必須使用LD、LDI指令3）許多電路塊組成的串聯(lián)電路，在組成一個(gè)電路塊后