電工技術(shù)電子技術(shù)-可編程序控制器PLC-清華

海南風(fēng)光第38－39講第九章可編程序控制器（PLC）1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§9.5實(shí)驗(yàn)29.1.1什么是PLC?PLC是一種專(zhuān)門(mén)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(chēng)為可編程邏輯控制器（Programmablelogiccontroller，略寫(xiě)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(chēng)為可編程控制器（Programmablecontroller，略寫(xiě)PC)。為區(qū)別于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC這個(gè)略寫(xiě)?！?.1概述39.1.2PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理一、PLC結(jié)構(gòu)示意圖中央處理單元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器輸出接口地址總線(xiàn)控制總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)編程單元燈光指示電磁閥門(mén)接觸器電源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)程序存儲(chǔ)器警報(bào)器電機(jī)4二、各組成部分的作用2.存儲(chǔ)器1.CPU(1)從程序存儲(chǔ)器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令。(2)將各種輸入信號(hào)取入。(3)把運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。(4)響應(yīng)各種外部設(shè)備的請(qǐng)求。RAM：存儲(chǔ)各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶(hù)正調(diào)試的程序。ROM：存放監(jiān)控程序和用戶(hù)已調(diào)試好的程序。53.輸入、輸出接口：采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC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(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以便控制接觸器線(xiàn)圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)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(kāi)關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。6（1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強(qiáng)電干擾。COM光電三極管發(fā)光二極管直流電源輸入端子+–內(nèi)部電路3.3k1000PF470PLCXn+24V–7繼電器輸出（2）輸出接口電路：均采用模塊式。以繼電器形式為例：PLC內(nèi)部電路內(nèi)部電路JYCOM+-交流電源或直流電源84.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。可根據(jù)需要在主板上隨意組合。PCFP1-C16小型機(jī)9CPUPOWER中、大型機(jī)10編程設(shè)備可以是專(zhuān)用的手持式的編程器；也可以是安裝了專(zhuān)門(mén)的編程通訊軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)。5.編程設(shè)備用戶(hù)可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入和調(diào)試程序；另外在運(yùn)行時(shí)，還可以對(duì)整個(gè)控制過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREAD

OTL

WLORR

WRANY

WYSTX

WXSRC

(-)OP(BIN)K/HSCCTC

EVTMT

SVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR手持式的編程器119.1.3工作方式CPU：等待命令。PLC：循環(huán)掃描。 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)。一個(gè)掃描周期O刷新I刷新執(zhí)行指令I(lǐng)/O刷新121.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。9.1.4主要技術(shù)性能131.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(xiàn)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(xiàn)路簡(jiǎn)單。9.1.5優(yōu)點(diǎn)141.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)。9.1.6應(yīng)用15§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(hù)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(zhuān)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(hù)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。16PLC的寄存器（以FP1為例）一覽字輸入寄存器WX0~WX12位輸入寄存器X0~X12F字輸出寄存器WY0~WY12位輸出寄存器Y0~Y12F通用字寄存器WR0~WR62F通用位寄存器R0~R62F專(zhuān)用字寄存器WR900~WR903專(zhuān)用位寄存器R900~R903F定時(shí)器TM0~TM99計(jì)數(shù)器C100~C143通用數(shù)據(jù)寄存器DT0~DT8999專(zhuān)用數(shù)據(jù)寄存器DT9000~DT9069設(shè)定值寄存器SV0~SV143經(jīng)過(guò)值寄存器EV0~EV143索引寄存器IX，IY十進(jìn)制常數(shù)寄存器K十六進(jìn)制常數(shù)寄存器H17PLC的寄存器（以FP1為例）1.輸入輸出(I/O)寄存器輸入寄存器:功能:存放外部輸入的信號(hào)輸入寄存器編號(hào):WX0~WX12,共13個(gè)寄存器，每個(gè)寄存器16位輸入位編號(hào):X0~X12F，共16

13=208位輸出寄存器:功能:向輸出接口輸出信號(hào)輸出寄存器編號(hào):WY0~WY12,共13個(gè)寄存器，每個(gè)寄存器16位輸出位編號(hào):Y0~Y12F，共16

13=208位18寄存器：是一個(gè)16位二進(jìn)制單元位（觸點(diǎn)）：16位中的每一位是一個(gè)“觸點(diǎn)”，對(duì)應(yīng)外部的一個(gè)輸入或者輸出端子。輸入寄存器

WXm輸出寄存器

WYm輸入端子

Xmn輸出端子

Ymnm：寄存器編號(hào)，用十進(jìn)制數(shù)編號(hào)：m=0~12，共13個(gè)FEDCBA9876543210寄存器mnn：寄存器的第n位，用16進(jìn)制數(shù)編號(hào)：n=0~F，共16位X0~XF代表WX0的第0位~第15位Y0~YF代表WY0的第0位~第15位特殊規(guī)定19例：若X0為“ON”，則WX0的第0位為“1”若X4為“OFF”，則WX0的第4位為“0”若WY1=7，則表明Y10、Y11、Y12三個(gè)接點(diǎn)為“ON”P(pán)LC中有兩類(lèi)“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Y0為例：若Y0的邏輯賦值為“1”，則Y0Y0接通斷開(kāi)20ST：（Start）從母線(xiàn)開(kāi)始一個(gè)新邏輯行時(shí)，或開(kāi)始一個(gè)邏輯塊時(shí)，輸入的第一條指令。

ST：以常開(kāi)接點(diǎn)開(kāi)始ST/：以常閉接點(diǎn)開(kāi)始OT：（Output）表示輸出一個(gè)變量。ED：（End）表示程序無(wú)條件結(jié)束可編程控制器FP1基本指令21邏輯關(guān)系梯形圖助記符Y0X0X1ST X0AN X1OT Y0ST X0OR X1OT Y0ST/X0OT Y0與或非ANDORNOT當(dāng)X0

與X1

都“ON”時(shí)，則輸出Y0

“ON”。當(dāng)X0

或X1

“ON”時(shí)，則輸出Y0

“ON”。當(dāng)X0

“OFF”時(shí)，則輸出Y0

“ON”。Y0X0X1Y0X022注意：與、或、非運(yùn)算均是對(duì)從該指令前面的ST指令到該指令的前一個(gè)指令處的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算。AX2是與圖中A點(diǎn)處的結(jié)果（即X0與X1的結(jié)果）相或，而不是與X1相或。Y0X0X2X1ST X0AN X1OR X2OT Y0例：23邏輯關(guān)系梯形圖助記符ST X0OR X1ST X2OR X3ANSOT Y0ST X0AN X1ST X2AN/X3ORSOT Y0當(dāng)“X0

或X1”與“X2

或X3”

都“ON”時(shí)，則輸出Y0

“ON”。區(qū)塊與ANS（AndStack）區(qū)塊或ORS（OrStack）當(dāng)“X0

與X1”或“X2

與X3非”

“ON”時(shí)，則輸出Y0

“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X324例1：直接啟動(dòng)停車(chē)控制繼電器控制電路圖SB1SB2KMKMI/O分配：X0：停車(chē)X1：?jiǎn)?dòng)Y0：KM(ED)Y0X0Y0X1梯形圖：助記符語(yǔ)句表STX1ORY0ANX0OTY0EDX1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24V25操作及動(dòng)作過(guò)程(ED)Y0X0Y0X1梯形圖：M3~ABCKMFUQSFRFP1型PLC控制器：實(shí)際輸入端子：X0~XF實(shí)際輸出端子：Y0~Y7助記符語(yǔ)句表STX1ORY0ANX0OTY0EDX1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24V26KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1例2：三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制27Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1ST X1OR Y0ANX0AN/Y1OT Y0ST X2OR Y1ANX0AN/Y0OT Y1EDY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1左重右輕編程28I/O分配：SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1I/O分配決定PLC的端子接線(xiàn)圖X1X0COMY0COM~KMFSBFSB1220V24VX2SBRY1KMRFRPLC的端子接線(xiàn)方式又決定編程語(yǔ)言29(ED)Y0X0Y0X1梯形圖：輸入按鍵的接線(xiàn)方式?jīng)Q定輸入的編程語(yǔ)句停止鍵為常閉STX1ORY0ANX0OTY0ED停止鍵為常開(kāi)STX1ORY0AN/X0OTY0EDX0X1COMY0COM~KMSB2SB1220V24V起動(dòng)停止電機(jī)的起動(dòng)停止控制30編程中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y0一、用電路變換簡(jiǎn)化程序(減少指令的條數(shù)）31二、邏輯關(guān)系應(yīng)盡量清楚(避免左輕右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2STX2ANX3ANX4STX2ANX5ANX6ANX7STX2ANX5ANX6ANX8ANX9ORSOTY0ED根據(jù)該梯形圖和編程，X3、X6、X9三個(gè)輸入開(kāi)關(guān)應(yīng)采用何種接法？用常開(kāi)？用常閉？32三、避免出現(xiàn)無(wú)法編程的梯形圖X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5STX3ANX5ORX1AN/X2OTY1根據(jù)該梯形圖和編程，X2、X4二個(gè)輸入開(kāi)關(guān)應(yīng)采用何種接法？用常開(kāi)？用常閉？STX1ANX5ORX3AN/X4OTY2ED332.定時(shí)器及定時(shí)器指令輸入接點(diǎn)定時(shí)器號(hào)碼（0～99）時(shí)間常數(shù):1~32767類(lèi)型R：時(shí)鐘周期為0.01秒X：時(shí)鐘周期為0.1秒Y：時(shí)鐘周期為1秒（1）時(shí)間常數(shù)與類(lèi)型一起確定了定時(shí)時(shí)間=時(shí)鐘周期

時(shí)間常數(shù)。（2）定時(shí)器為減計(jì)數(shù)。當(dāng)輸入接點(diǎn)X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)。（3）當(dāng)輸入接點(diǎn)X斷開(kāi)時(shí)，定時(shí)器復(fù)位，定時(shí)器的常開(kāi)接點(diǎn)斷開(kāi)，常閉接點(diǎn)閉合。說(shuō)明：XTMn34動(dòng)作說(shuō)明：當(dāng)Y0閉合后，定時(shí)器TM5開(kāi)始計(jì)時(shí)。經(jīng)過(guò)30×0.1=3s后，Y1閉合，Y2斷開(kāi)。Y0TMX305Y1TM5Y2TM5例：STY0TMX5K30STT5OTY1ST/T5OTY2用定時(shí)器指令編寫(xiě)的助記符語(yǔ)句表35例3：定時(shí)器應(yīng)用舉例(書(shū)上P461高頻加熱時(shí)間控制）QSFU1KMKTKTKMSB1SB2KMKM分配I/O：X0SB1X1SB2Y0KMTMX0KTTMX1000Y0T0EDX0X1Y0Y0X036TMX1000Y0TM0EDX0X1Y0Y0X0梯形圖X1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24VPLC端子接線(xiàn)圖STX1ORY0ANX0AN/T0OTY0STY0ANX0TMX0K100ED編程37PSHS,RDS,POPSY0X0Y1Y3X2X1X2STX0PSHSANX2OTY0RDSANX1OTY1POPSANX2OTY3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3.堆棧及堆棧操作指令:38例4：定時(shí)器應(yīng)用舉例：用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)。Y－起動(dòng)繼電器控制電路KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/O分配：SB1X0SB2X1KM0Y0KM1Y1KM2Y2KTTMX1時(shí)間常數(shù)K=150延時(shí)0.1×150=15秒39用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/O分配：SB1X0SB2X1KM0Y0KM1Y1KM2Y2KTTMX1梯形圖TMX1501Y0EDX0X1Y0X0X1Y0Y2Y1TM1Y2Y2TM1Y1Y240用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)I/O分配：SB1—X0SB2—X1KM0—Y0KM1—Y1KM2—Y2KT—TMX1PLC接線(xiàn)圖X1X0COMY0COM~KM0SB2SB1220V24VY1KM1FRY2KM241用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)TMX1501Y0EDX0X1Y0X0X1Y0Y2Y1TM1Y2Y2TM1Y1Y2根據(jù)梯形圖和接線(xiàn)進(jìn)行編程STX1ORY0ANX0OTY0STX1ORY0ANX0PSHSAN/Y2TMX1K150RDSAN/T1AN/Y2OTY1POPSSTT1ORY2ANSAN/Y1OTY2ED42計(jì)數(shù)器初始值：1~32767計(jì)數(shù)器編號(hào)(FP1機(jī)：100~143)計(jì)數(shù)脈沖復(fù)位信號(hào)（1）復(fù)位信號(hào)接通時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，裝入初始值。（2）復(fù)位信號(hào)斷開(kāi)時(shí)，每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖減1，直到減為0，計(jì)數(shù)器的“常開(kāi)接點(diǎn)接通，常閉接點(diǎn)斷開(kāi)”。說(shuō)明：4.計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)器指令（CT指令）CT指令梯形圖格式：CPRCTn431235049X1CT100RCT指令梯形圖與時(shí)序圖CT100X1X2CPR50STX1STX2CT100K50助記符編程44PLC的寄存器（以FP1為例）一覽字輸入寄存器WX0~WX12位輸入寄存器X0~X12F字輸出寄存器WY0~WY12位輸出寄存器Y0~Y12F通用字寄存器WR0~WR62通用位寄存器R0~R62F專(zhuān)用字寄存器WR900~WR903專(zhuān)用位寄存器R900~R903F定時(shí)器TM0~TM99計(jì)數(shù)器C100~C143通用數(shù)據(jù)寄存器DT0~DT8999專(zhuān)用數(shù)據(jù)寄存器DT9000~DT9069設(shè)定值寄存器SV0~SV143經(jīng)過(guò)值寄存器EV0~EV143索引寄存器IX，IY十進(jìn)制常數(shù)寄存器K十六進(jìn)制常數(shù)寄存器H45微分指令：DF,DF/(DF)R0(DF/)R1X0X1STX0DFOTR0STX1DF/OTR1X0接通瞬間（上升沿），R0接點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期T。X1斷開(kāi)瞬間（下降沿），R1接點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期T。功能解釋R0X0TX1R1T46例5.計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例：產(chǎn)品數(shù)量檢測(cè)（教材P509例9-3）產(chǎn)品通過(guò)檢測(cè)器PH機(jī)械手KM1KM2傳送帶電機(jī)PLC的I/O分配：X0—傳送帶停機(jī)按鈕X1—傳送帶起動(dòng)按鈕X2—產(chǎn)品通過(guò)檢測(cè)器PHY0—傳送帶電機(jī)KM1Y1—機(jī)械手KM2TMY2—定時(shí)器,定時(shí)2秒CT100—計(jì)數(shù)器，初始值24（每2