電工基礎(chǔ)教程七

第九章可編程序控制器（PLC）第九章可編程序控制器§９.1概述§９.2基本概念和編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介§９.3PLC指令及編程方法§９.4應(yīng)用舉例§９.1概述1968年美國(guó)通用汽車公司。1969年美國(guó)DEC公司研制出第一臺(tái)PLC。1971年日本開(kāi)始生產(chǎn)PLC。1973年歐洲開(kāi)始生產(chǎn)PLC。1974年我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)PLC。9.1.1發(fā)展歷史9.1.2在工業(yè)自動(dòng)化中的地位可編程控制器82%過(guò)程控制儀表79%計(jì)算機(jī)43%專用控制器36%數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)27%能源管理系統(tǒng)24%自動(dòng)材料處理系統(tǒng)23%分散控制系統(tǒng)22%自動(dòng)檢測(cè)18%數(shù)控15%材料供應(yīng)計(jì)劃系統(tǒng)14%

傳送機(jī)械9%CAD/CAM8%機(jī)器人、機(jī)器手6%９.1.3什么是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。它主要用于順序控制，只能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。因此，被稱為可編程邏輯控制器（Programmablelogiccontroller，略寫PLC)隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器（Programmablecontroller，略寫PC)。為區(qū)別于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC這個(gè)略寫。PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式輸入輸出控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PC及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。用軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的。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)。。。。電源地址總線控制總線輸入接口模擬量輸入行程開(kāi)關(guān)繼電器接點(diǎn)各種開(kāi)關(guān)９.1.4結(jié)構(gòu)及工作原理1.PLC結(jié)構(gòu)示意圖2.各組成部分的作用存儲(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。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。輸入、輸出接口：輸入接口接受輸入設(shè)備的控制信號(hào)；輸出接口時(shí)將經(jīng)主機(jī)及處理過(guò)的結(jié)果通過(guò)輸出電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備。一般采用光電隔離，以減小電磁干擾。這是提高PLC可靠性的重要措施之一。

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--高速小功率電源：PLC的電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配備的直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。各種接口、高功能模塊：便于擴(kuò)展。用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元連接在一起。

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。編程器：它是一種重要的外部設(shè)備，用于手持編程。用戶可以用它輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或用它監(jiān)視PLC的工作情況。CPUPOWERPCFP1-C16小型機(jī)：中、大型機(jī)：９.1.5工作方式微機(jī)：等待命令。PLC：順序掃描、不斷循環(huán)。CPU從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行，遇到結(jié)束符又返回第一條，不斷循環(huán)。分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，并進(jìn)行周期性循環(huán)。一個(gè)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(duì)慢速響應(yīng)系統(tǒng)，增強(qiáng)了抗干擾能力。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。９.1.6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(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)。6.與傳統(tǒng)的控制方式比較，線路簡(jiǎn)單。９.1.7優(yōu)點(diǎn)1.用于開(kāi)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)。９.1.8應(yīng)用§９.2基本概念和編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介PLC的內(nèi)存除存放用戶和系統(tǒng)的程序外，還有四個(gè)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(shí)時(shí)鐘、標(biāo)志、系統(tǒng)內(nèi)部的命令９.2.1寄存器和接點(diǎn)的概念用戶在對(duì)這四個(gè)區(qū)進(jìn)行操作時(shí)，可以以寄存器和/或接點(diǎn)的方式進(jìn)行。以I/O區(qū)為例：寄存器是一個(gè)16位二進(jìn)制單元，16位中的每一位是一個(gè)接點(diǎn)，對(duì)應(yīng)外部的一個(gè)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(jìn)制數(shù)，寄存器編號(hào)n：16進(jìn)制數(shù)(0~F),寄存器的第n位FEDCBA9876543210寄存器例：若X3為“ON”，則WX0的第三位為“1”若WY1=7，則表明Y９、Y11、Y12三個(gè)接點(diǎn)“ON”PLC中有兩類接點(diǎn)：常開(kāi)接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)。符號(hào)分別為：接點(diǎn)通斷情況與接點(diǎn)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(kāi)I/O區(qū)：可以以接點(diǎn)和寄存器的方式對(duì)其進(jìn)行操作。內(nèi)部輔助寄存器區(qū)：可以以接點(diǎn)和寄存器的方式對(duì)其操作。（Rmn、WRm）數(shù)據(jù)區(qū)：只能以寄存器的方式進(jìn)行操作。（DTm）實(shí)際輸入端子：X0~XF實(shí)際輸出端子：Y0~Y7其他的I/O區(qū)可作為輔助寄存器用。不同型號(hào)的PLC，其內(nèi)存分配有所不同。如：松下電工的FP1-24I區(qū)：X0~X12F(WX0~WX12)O區(qū)：Y0~Y12F(WY0~WY12)專用寄存器(FP1機(jī)：WR900~WR903)。常用的如下：R900A:“>”標(biāo)志R900B:“=”標(biāo)志

R900C:“>”標(biāo)志R90９:常ON繼電器R9011:常OFF繼電器R9013:僅在第一個(gè)掃秒周期ON，其他時(shí)候均為OFFR9014:僅在第一個(gè)掃秒周期OFF，其他時(shí)候均為ONR9018~R901D:周期分別為0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,2s的時(shí)鐘脈沖繼電器專用數(shù)據(jù)寄存器(FP1機(jī)：DT9000~DT9069)設(shè)置日期時(shí)間、高速計(jì)數(shù)器、步進(jìn)等指令有關(guān)。指令三表（三助記三符）三語(yǔ)言梯形三圖語(yǔ)三言流程三圖語(yǔ)三言布爾三代數(shù)三語(yǔ)言常用助記三符語(yǔ)三言：類似三于微三機(jī)中三的匯三編語(yǔ)三言。梯形三圖語(yǔ)三言：沿襲三了傳三統(tǒng)的三控制三圖。三直觀三明了三，易三于掌三握。９.三2.三2編程三語(yǔ)言一.三P三LC的編三程語(yǔ)三言有：二、三兩個(gè)三基本三概念三：軟繼三電器：PC的梯三形圖三設(shè)計(jì)三，主要是利用軟繼三電器三“線三圈”三的“吸—放”功能三以及觸點(diǎn)的“通—斷”功能三來(lái)進(jìn)三行的三。實(shí)際三上PC內(nèi)部三并沒(méi)三有繼三電器三那樣三的實(shí)三體，三只有三內(nèi)部三寄存三器中三每位三觸發(fā)三器。三對(duì)軟三繼電三器的三線圈三定義三只能三有一三個(gè)，三而對(duì)三它的三接點(diǎn)三狀態(tài)三，可三作無(wú)三數(shù)次三的讀三出，三既可三常開(kāi)三又可三常閉三。能流三：假想三在梯三形圖三中有“電三流”三流動(dòng)——能流。能三流在三梯形三圖中三只能三作為三單方三向流三動(dòng)——從左三至右三，從三上至三下。三、三梯形三圖的三規(guī)則三：（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(shū)寫。（2）梯形圖中的接點(diǎn)（對(duì)應(yīng)觸頭）有兩種： 常開(kāi)（）和常閉（）（3）輸出用[]表示，如--[R0]、--[Y0]。一個(gè)輸出變量只能輸出一次。輸出前面必須有接點(diǎn)。（4）梯形圖中，接點(diǎn)可串可并，但輸出只能并不能串。（5）程序結(jié)束時(shí)有結(jié)束符---（ED）?！欤?3PL三C指令三及編三程方三法各個(gè)三廠家三生產(chǎn)三的PL三C產(chǎn)品三的指三令系三統(tǒng)大三同小三異。三編程三方法三也類三似。以下三介紹三以松三下電三工的PL三C產(chǎn)品三為例三。９.三3.三1、指令三的分三類鍵盤三指令三、非三鍵盤三指令三、高三級(jí)指三令一.按編三程器三輸入三指令三的方三式分三類PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC

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3

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0

7

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4(DELT)CLR鍵盤三指令三：可從三鍵盤三上直接三鍵入三的指三令擴(kuò)展三功能三指令三：用F鍵加三功能號(hào)三方可三鍵入三的指三令。非鍵盤指令：用指令代碼方可輸入的指令。SCSC指令代碼基本三指令數(shù)據(jù)三傳送三指令算術(shù)三運(yùn)算三指令位移三指令位操三作指三令數(shù)據(jù)三變換三指令轉(zhuǎn)移三控制三指令特殊三控制三指令二.按指三令的三功能三分類按指三令的三功能三可分三為：ST：（St三ar三t）從母三線開(kāi)三始一三個(gè)新三邏輯三行時(shí)三，或三開(kāi)始三一個(gè)三邏輯三塊時(shí)三，輸入三的第三一條三指令三。使三用的三元件三為X,三Y,三R,三T,三C.ST：以常三開(kāi)接三點(diǎn)開(kāi)三始ST三/：以常三閉接三點(diǎn)開(kāi)三始OT：（Ou三tp三ut）表示三輸出三一個(gè)三變量三。使三用的三元件三為Y,Ｒ．ED：（En三d）表示三程序三無(wú)條三件結(jié)三束。CN三ED：（Co三nd三it三io三n三en三d）程序三有條三件結(jié)三束。NO三P：（No三-o三pe三ra三ti三on三)空操三作指三令。９.三3.三2、基本三指令邏輯三關(guān)系三梯三形圖三助記三符Y0X0X1ST三X三0ANX1OT三Y三0ST三X三0ORX1OT三Y三0ST/X0OT三Y三0與或非ANDORNOT當(dāng)X0與X1都三“ON三”時(shí)，則輸三出Y0“O三N”。當(dāng)X0或X1“O三N”時(shí)，則輸三出Y0“O三N”。當(dāng)X0“O三FF三”時(shí)，則輸三出Y0“O三N”。Y0X0X1Y0X0注意三：與、三或、三非運(yùn)三算均三是對(duì)三從該三指令三前面三的ST指令三到該三指令三的前三一個(gè)三指令三處的三結(jié)果三進(jìn)行運(yùn)算三。AX2是與三圖中A點(diǎn)處三的結(jié)三果（三即X0與X1的結(jié)三果）三相或三，而三不是三與X1相或三。Y0X0X2X1ST X0AN X1OR X2OT Y0例：邏輯三關(guān)系三梯形三圖三助記三符ST三X三0OR三X三1ST三X三2OR三X三3AN三SOT三Y三0ST三X三0AN三X三1ST三X三2AN三/三X3OR三SOT三Y三0當(dāng)三“X0或X1三”與“X2或X3三”都三“ON三”時(shí)，則輸三出Y0“O三N”。區(qū)塊與ANDSTACK區(qū)塊或ORSTACK當(dāng)三“X0與X1三”或“X2與X3非”“ON三”時(shí)，三則輸出Y0“O三N”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3PS三HS三,三RD三S,三PO三PS（棧指三令）Y0X0Y1R30X2X1X2ST三X三0PS三HSAN三X2OT三Y0RD三SAN三X1OT三Y1PO三PSAN三/三X2OT三R三30功能解釋PSHS(PushStack)：將結(jié)果存入堆棧RDS(ReadStack)：從堆棧讀數(shù)POPS(PopStack)：從堆棧讀數(shù)并清空堆棧DF三,三DF三/：微分三指令(DF)R30(DF/)R31X0X1ST三X三0DFOT三R3三0ST三X1DF三/OT三R3三1X0接通瞬間（上升沿），R30接點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期。X1斷開(kāi)瞬間（下降沿），R31接點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期。功能解釋指令使用當(dāng)只需要信號(hào)的上升或下降沿時(shí)使用。例：?jiǎn)?dòng)或停車按鈕信號(hào)。例1：直接三啟動(dòng)三停車三控制控制三電路三圖SB1SB2KMKMI/三O分配三：X0：?jiǎn)?dòng)X1：停車Y0：KMX1X0CO三MY0CO三M~KMSB三2SB三1PL三C外部三接線三圖(E三D)Y0X1Y0X0程序三：KM三RM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/三O分配三：SB三1X三0SB三F三X三1SB三R三X三2KM三F三Y三0KM三R三Y三1例2：三相三異步三電動(dòng)三機(jī)的三正反三轉(zhuǎn)控三制Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1ST三X三1OR三Y三0AN三/三X0AN三/三Y1OT三Y三1ST三X三2OR三Y三1AN三/三X0AN三/三Y0OT三Y三0ED編程三中應(yīng)三注意三的幾個(gè)問(wèn)題(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y01.用電三路變?nèi)龘Q簡(jiǎn)三化程三序(減少三指令三的條三數(shù)）2.邏輯三關(guān)系三應(yīng)盡三量清三楚(避免三左輕三右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2編程三中應(yīng)三注意三的幾個(gè)問(wèn)題3.避免三出現(xiàn)三無(wú)法三編程三的梯三形圖X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5編程三中應(yīng)三注意三的幾個(gè)問(wèn)題KP三：（K三ee三p）置位信號(hào)：例X0復(fù)位信號(hào)：例X1KPR0ST三X三0ST三X1KP三R三0說(shuō)明三：（1）在三置位三信號(hào)三接通三的瞬三間，R0置1。以三后無(wú)三論置三位信號(hào)三狀態(tài)三如何三，只三要復(fù)三位信三號(hào)斷三開(kāi)，R0的狀三態(tài)均為1。（2）在三復(fù)位三信號(hào)三接通三的瞬三間，R0置0。（3）在三復(fù)位三信號(hào)三和置三位信三號(hào)同三時(shí)接三通時(shí)三，復(fù)三位優(yōu)三先。SE三T、三R三ST三（R三es三et三）這兩三條指三令的三功能三類似三于KP指令三，但三使用三比KP指令三靈活三。<SETY0><RSTR30>例：X0R20ST三X三0SE三T三Y三0ST三R三20RS三T三R三30TM三:（定時(shí)三指令三）XTn輸入三接點(diǎn)定時(shí)三器號(hào)三碼（FP三1:三0～99）時(shí)間三常數(shù):1~三32三76三7類型R：時(shí)鐘為0.01秒X：時(shí)鐘為0.1秒Y：時(shí)鐘為1秒（1）時(shí)間常數(shù)與類型一起確定了定時(shí)的時(shí)間。（2）定時(shí)器為減計(jì)數(shù)。當(dāng)輸入接點(diǎn)接通時(shí)，每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖減1，直到減為0。這時(shí)，定時(shí)器的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)斷開(kāi)。當(dāng)輸入接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，定時(shí)器復(fù)位。說(shuō)明：動(dòng)作三說(shuō)明三：當(dāng)Y0閉合三后，三定時(shí)三器TM三5開(kāi)始三計(jì)時(shí)三。經(jīng)三過(guò)30三×0三.1三=3三s后，Y1閉合三，Y2斷開(kāi)三。Y0TXK305Y1T5Y2T5ST三Y三0TM三X三5K三3三0ST三T5OT三Y三1ST三/三T5OT三Y三2例：定時(shí)三器應(yīng)三用舉三例與定三時(shí)器三有關(guān)三的兩三個(gè)寄三存器三：EV三n和SV三n(n為寄三存器三編號(hào),該編三號(hào)與三定時(shí)三器編三號(hào)對(duì)三應(yīng))EV三n：存儲(chǔ)三定時(shí)三器TM三n的過(guò)三程值三。SV三n：存儲(chǔ)三定時(shí)三器TM三n的設(shè)三置值三。CTn計(jì)數(shù)三器初三始值三：1~三32三76三7計(jì)數(shù)三器編三號(hào)(F三P1機(jī)：三９0~三14三3)計(jì)數(shù)三脈沖復(fù)位三信號(hào)（1）復(fù)位三信號(hào)三接通三時(shí)，三計(jì)數(shù)三器復(fù)三位，三裝入三初始三值。（2）復(fù)三位信三號(hào)斷三開(kāi)時(shí)三，每三來(lái)一三個(gè)計(jì)三數(shù)脈三沖減1，直到減三為0，計(jì)三數(shù)器三的常三開(kāi)接三點(diǎn)接三通，三常閉三接點(diǎn)斷開(kāi)三。CT三:（計(jì)數(shù)三器）說(shuō)明三：與計(jì)三數(shù)器三有關(guān)三的兩三個(gè)寄三存器三：EV三n和SV三n(n為寄三存器三編號(hào),該編三號(hào)與三計(jì)數(shù)三器編三號(hào)對(duì)三應(yīng))EV三n：存儲(chǔ)三計(jì)數(shù)三器CT三n的過(guò)三程值三。SV三n：存儲(chǔ)三計(jì)數(shù)三器CT三n的設(shè)三置值三。SR三:（左移三指令)INCPCLRSRWRn（1）SR指令三只能三對(duì)WR型寄三存器三進(jìn)行三移位三。（2）IN：串行三輸入三端（三補(bǔ)位三），三接點(diǎn)三通，三補(bǔ)1，接點(diǎn)三斷，三補(bǔ)0。（3）CP：移位三脈沖（4）CL三R：復(fù)位三清零三。INOUT說(shuō)明三：例：設(shè)計(jì)三一個(gè)三順序三控制三電路:啟動(dòng)三時(shí)，三電機(jī)D1先啟三動(dòng)，3s后電三機(jī)D2啟動(dòng)三，再三過(guò)5s后電三機(jī)D3啟動(dòng)三。I/三O分配三：X0：?jiǎn)?dòng)三按鈕X1：停車三按鈕Y0：電機(jī)D1Y1：電機(jī)D2Y2：電機(jī)D3Y1(DF)TXK300TXK501(ED)Y0X0Y0T0X1Y0Y2T1Y1方案一210534SW三2SW三3SW三1MV次品正品SW三1:檢測(cè)三有無(wú)三次品SW三2:檢測(cè)三凸輪三的突三起SW三3:檢測(cè)三有無(wú)三次品三落下SW三1,三SW三2,三SW三3為光三電傳三感器:凸輪三每轉(zhuǎn)三一圈三發(fā)出三一個(gè)三脈沖三，且三每個(gè)三脈沖三過(guò)一三個(gè)物三品。三當(dāng)次三品移三到4號(hào)位三時(shí)，三電磁三閥MV打開(kāi)三，次三品落三入次三品箱三內(nèi)。三無(wú)次三品則三自動(dòng)三掉入三正品三箱內(nèi)三。有三一復(fù)三位按三鈕SB實(shí)現(xiàn)三手動(dòng)三復(fù)位三。I/三O分配三：X0三:三SW三1X1三:三SW三2X2三:三SW三3X3三:三SBY0三:三MV例：I/三O分配三：X0三:三SW三1檢測(cè)三有無(wú)三次品X1三:三SW三2檢測(cè)三凸輪三的突三起X2三:三SW三3檢測(cè)三有無(wú)三次品三落下X3三:三SB復(fù)位Y0三:三MVX1X0R4X3X2(ED)SRWR0KPY0

RFRERDRCRBRAR9R8R7R6R5R4R3R2R1R0IN無(wú)次品時(shí)該位總為0例一三：沖三壓機(jī)三控制三程序工作指示燈帶式輸送機(jī)輸送機(jī)傳動(dòng)電機(jī)工件沖壓機(jī)氣筒沖壓工作結(jié)束加工品檢測(cè)搬運(yùn)結(jié)束(x1)(X1)(X3)(X2)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)(X1)(Y0)(Y1)§９.4應(yīng)用三舉例例二三：樓三宇電三梯自三動(dòng)控三制順序三控制例三三