可編程序控制器

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1、第第10章章 可編程序控制器可編程序控制器 10.1 概述概述10.2 基本概念和基本概念和PLC指令及編程方法指令及編程方法10.1.1 什么是什么是PLC?PLC 是一種專門用于工業(yè)控制的計算機。是一種專門用于工業(yè)控制的計算機。早期的早期的PLC是用來替代繼電器、接觸器控制的。是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要它主要 用于順序控制，只能實現(xiàn)邏輯運算。因此，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被稱為可編程邏輯控制器（Programmable logic controller，略寫略寫 PLC)隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速

2、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。被稱控制器的功能已遠遠超出了順序控制的范圍。被稱為為可編程控制器可編程控制器（Programmable controller，略寫略寫PC)。為區(qū)別于。為區(qū)別于Personal Computer(PC)，故沿用，故沿用PLC 這個略寫。這個略寫。10.1 概述概述10.1.2 PLC 特點特點1、PLC軟件簡單易學軟件簡單易學2、PLC使用維護方便使用維護方便硬件配置方便硬件配置方便 安裝方便安裝方便使用方便使用方便 維護方便維護方便3、PLC運行穩(wěn)定可靠運行穩(wěn)定可靠4、PLC設計施工周期短設計施工周期短 采用梯形圖語言，以計算機軟件技術(shù)構(gòu)成

3、慣用的繼采用梯形圖語言，以計算機軟件技術(shù)構(gòu)成慣用的繼電器模型電器模型10.1.3 PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理的結(jié)構(gòu)和工作原理一、一、PLC結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖中中央央處處理理單單元元數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)存存儲儲器器輸輸出出接接口口地址總線地址總線 控制總線控制總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線編程編程單元單元燈光指示燈光指示電磁閥門電磁閥門接觸器接觸器電源電源輸輸入入接接口口模擬量輸入模擬量輸入行程開關行程開關繼電器接點繼電器接點各種開關各種開關程序存儲器程序存儲器警報器警報器電機電機二、各組成部分的作用二、各組成部分的作用2.存儲器存儲器1.CPU(1)將各種輸入信號取入。將各種輸入信號取入。(2)從程序存儲器讀取程序指

4、令，編譯、執(zhí)行指令。從程序存儲器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令。(3)把運算結(jié)果送到輸出端。把運算結(jié)果送到輸出端。(4)響應各種外部設備的請求。響應各種外部設備的請求。RAM：存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào)存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào) 試的程序。試的程序。ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。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：輸入、輸出接口：采用光電隔離，實現(xiàn)了采用光電隔離，實現(xiàn)了PLC的內(nèi)的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。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：輸出接口作用：將主機向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可將主機向外輸出的信號轉(zhuǎn)

5、換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸以驅(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。算機與外部強電隔離。輸出三種形式：輸出三種形式：繼電器繼電器-低速大功率低速大功率 可控硅可控硅-高速大功率高速大功率 晶體管晶體管-高速小功率高速小功率輸入接口作用：輸入接口作用：將按鈕、行程開關或傳感器等產(chǎn)將按鈕、行程開關或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機。生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機。編程設備可以是專用編程設備可以是專用的手持式的編程器；也可的手持式的編程器；也可以是安裝了專門的編程通以是安裝了專門

6、的編程通訊軟件的個人計算機。訊軟件的個人計算機。4.編程設備編程設備用戶可以通過鍵盤輸用戶可以通過鍵盤輸入和調(diào)試程序；另外在運入和調(diào)試程序；另外在運行時，還可以對整個控制行時，還可以對整個控制過程進行監(jiān)控。過程進行監(jiān)控。PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR手持式的編程器手持式的編程器5.電源電源 PLC一般使用一般使用220V交流電源，交

7、流電源，PC內(nèi)部的直流內(nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為模塊內(nèi)的元件提供直流電壓。穩(wěn)壓電源為模塊內(nèi)的元件提供直流電壓。10.1.4 工作原理工作原理 循環(huán)掃描的工作方式。循環(huán)掃描的工作方式。PLC中用戶程序按順序存中用戶程序按順序存放，放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，遇到結(jié)束符返從第一條指令開始執(zhí)行程序，遇到結(jié)束符返回、循環(huán)?；?、循環(huán)。1.自診斷自診斷2.與編程器等的通信與編程器等的通信3.輸入采樣輸入采樣4.用戶程序執(zhí)行用戶程序執(zhí)行5.輸出刷新輸出刷新10.1.5 工作方式工作方式CPU：等待命令。等待命令。PLC：循環(huán)掃描。循環(huán)掃描。CPU從第一條指令開始執(zhí)行，遇從第一條指令開始執(zhí)行，遇到結(jié)束符又返

8、回第一條，不斷循環(huán)。到結(jié)束符又返回第一條，不斷循環(huán)。T=(讀入一點的時間讀入一點的時間*輸入點數(shù)）輸入點數(shù)）+（運算速度（運算速度*程序步數(shù)）程序步數(shù)）+（輸出一點的時間（輸出一點的時間*輸出點數(shù)）輸出點數(shù)）+故障診斷時間故障診斷時間掃描時間主要取決與程序長短掃描時間主要取決與程序長短1.輸入輸入/輸出點數(shù)輸出點數(shù)(I/O點數(shù)點數(shù))。2.掃描速度。掃描速度。單位：單位：ms/1000步步 或或 s/步步3.內(nèi)存容量。內(nèi)存容量。4.指令條數(shù)。指令條數(shù)。5.內(nèi)部寄存器數(shù)目。內(nèi)部寄存器數(shù)目。6.高功能模塊。高功能模塊。7.編程語言編程語言10.1.6 主要技術(shù)性能主要技術(shù)性能1.用于開關邏輯控制。用

9、于開關邏輯控制。2.用于機加工數(shù)字控制。和計算機控制組成一體，實用于機加工數(shù)字控制。和計算機控制組成一體，實現(xiàn)數(shù)值控制，組成數(shù)控機床?，F(xiàn)數(shù)值控制，組成數(shù)控機床。3.用于閉環(huán)過程控制。大型用于閉環(huán)過程控制。大型PLC配有配有PID模塊，實現(xiàn)單模塊，實現(xiàn)單回路或多回路的調(diào)節(jié)控制?；芈坊蚨嗷芈返恼{(diào)節(jié)控制。4 用于組成多級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化網(wǎng)絡。用于組成多級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化網(wǎng)絡。10.1.7 應用應用10.2 編程語言簡介編程語言簡介PLC的內(nèi)存除存放用戶和系統(tǒng)的程序外，還有四個區(qū)：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)：區(qū)：可直接與外部輸入、輸出端子傳遞信息可直接與外部輸

10、入、輸出端子傳遞信息 內(nèi)部輔助寄存器區(qū)：內(nèi)部輔助寄存器區(qū)：存放中間變量存放中間變量 數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)：存放中間結(jié)果存放中間結(jié)果 專用寄存器區(qū)：專用寄存器區(qū)：定時時鐘、標志、系統(tǒng)內(nèi)部的命令定時時鐘、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，可以以用戶在對這四個區(qū)進行操作時，可以以寄存器寄存器和和/或接點或接點的方式進行。的方式進行。PLC的寄存器（以的寄存器（以FP1為例）為例）1.輸入輸出輸入輸出(I/O)寄存器寄存器輸入寄存器輸入寄存器:功能功能:存放外部輸入的信號存放外部輸入的信號 輸入寄存器編號輸入寄存器編號:WX0WX12,共共13個

11、寄存器，每個個寄存器，每個 寄存器寄存器16位位 輸入位編號輸入位編號:X0X12F，共，共16 13=208位位輸出寄存器輸出寄存器:功能功能:向輸出接口輸出信號向輸出接口輸出信號 輸出寄存器編號輸出寄存器編號:WY0WY12,共共13個寄存器，每個個寄存器，每個 寄存器寄存器16位位 輸出位編號輸出位編號:Y0Y12F，共，共16 13=208位位寄存器：寄存器：是一個是一個16位二進制單元位二進制單元位（觸點）：位（觸點）：16位中的每一位是一個位中的每一位是一個“觸點觸點”，對應外部的一個輸入或者輸出端子對應外部的一個輸入或者輸出端子。輸入寄存器輸入寄存器 WXm輸出寄存器輸出寄存器

12、WYm輸入端子輸入端子Xmn輸出端子輸出端子Ymnm：寄存器編號，用十進制數(shù)編號：寄存器編號，用十進制數(shù)編號：m=012，共，共13個個F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0寄存器寄存器mnn：寄存器的第寄存器的第n n位，用位，用16進制數(shù)進制數(shù) 編號：編號：n=0F，共，共16位位X0XF代表代表WX0的第的第0位位第第15位位Y0YF代表代表WY0的第的第0位位第第15位位特殊規(guī)定特殊規(guī)定例：例：若若X0為為“ON”，則，則 WX0 的第的第0位為位為“1”若若X4 為為“OFF”，則，則 WX0 的第的第4位為位為“0”PLC中有兩類中有兩類“接點接點”：常開接

13、點常開接點和和常閉接點。常閉接點。符號分別為：符號分別為：接點通斷情況與接點的賦值有關：（以接點通斷情況與接點的賦值有關：（以 Y0Y0為例：為例：若若 Y0Y0的邏輯賦值為的邏輯賦值為“1”1”，則，則Y0Y0接通接通斷開斷開梯形圖的規(guī)則：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。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（對應觸頭）有兩種：）梯形圖中的接點（對應觸頭）有兩種：常開（常開（）和和 常閉（常閉（）（3）輸出用）輸出用 表示，表示，如如 -R0、-Y0。一個。一個 輸

14、出變量只能輸出一次。輸出前面必須有接點。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。）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）程序結(jié)束時有結(jié)束符-（ED）。）。ST：（Start）從母線開始一個新邏輯行時，或開始一個邏輯塊時，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。輸入的第一條指令。ST：以常開接點開始：以常開接點開始 ST/：以常閉接點開始：以常閉接點開始OT：（Output）表示輸出一個變量。表示輸出一個變量。ED：（End）表示程序無條件結(jié)束表示程序無條件結(jié)束10.2.2 可編程控制器可

15、編程控制器FP1基本指令基本指令梯形圖梯形圖 助記符助記符Y0X0 X1STX0ANX1OTY0STX0ORX1OTY0ST/X0OTY0與與或或非非ANORNOT串聯(lián)常開觸點串聯(lián)常開觸點觸點與左邊電路串聯(lián)觸點與左邊電路串聯(lián)可連續(xù)使用可連續(xù)使用并聯(lián)常開觸點，用于單個觸點并聯(lián)常開觸點，用于單個觸點與前面電路并聯(lián)。與前面電路并聯(lián)。并聯(lián)點左端并聯(lián)點左端從母線開始，右端與前一指令從母線開始，右端與前一指令對應觸點的右端并聯(lián)對應觸點的右端并聯(lián)Y0X0X1Y0X0注意：注意：與、或、非運算均是對從該指令前面的與、或、非運算均是對從該指令前面的STST 指令到該指令的前一個指令處的結(jié)果進行指令到該指令的前一

16、個指令處的結(jié)果進行 運算。運算。AX2是與圖中是與圖中A點處的結(jié)果（即點處的結(jié)果（即X0與與X1的結(jié)果）的結(jié)果）相或，而不是與相或，而不是與X1相或。相或。Y0X0X2X1STX0ANX1ORX2OTY0例：例：梯形圖梯形圖 助記符助記符STX0ORX1STX2ORX3ANSOTY0STX0ANX1STX2AN/X3ORSOTY0 多個并聯(lián)電路塊的串聯(lián)多個并聯(lián)電路塊的串聯(lián)并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)時并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)時，用，用ST或或ST/開始，完成后用開始，完成后用ANS與前面電路串聯(lián)與前面電路串聯(lián)（ANS后不跟元件號）后不跟元件號）區(qū)塊與區(qū)塊與ANS（And Stack）區(qū)塊或區(qū)塊或O

17、RS（Or Stack）多個串聯(lián)電路塊的并聯(lián)多個串聯(lián)電路塊的并聯(lián)串聯(lián)電路塊并聯(lián)時，分支開始串聯(lián)電路塊并聯(lián)時，分支開始用用ST或或ST/，分支結(jié)束用，分支結(jié)束用ORS指令（指令（ORS后不跟元件號）后不跟元件號）Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3例例1 1：直接啟動停車控制直接啟動停車控制繼電器控制電路圖繼電器控制電路圖SB1SB1SB2SB2KMKMKMKMI/OI/O分配：分配：X0X0：停車：停車 X1X1：啟動：啟動 Y0Y0：KMKM(ED)(ED)Y0Y0X0X0Y0Y0X1X1梯形圖：梯形圖：助記符語句表助記符語句表ST X1ST X1OR Y0OR Y0AN/X0AN/X0

18、OT Y0OT Y0EDEDX1X1X0X0COMCOMY0Y0COMCOM KMKMSB2SB2SB1SB1220V220V24V24V操作及動作過程操作及動作過程(ED)(ED)Y0Y0X0X0Y0Y0X1X1梯形圖：梯形圖：M M33A A B B C CKMKMFUFUQSQSFRFRFP1FP1型型PLCPLC控制器：控制器：實際輸入端子：實際輸入端子：X0XFX0XF實際輸出端子：實際輸出端子：Y0Y7Y0Y7助記符語句表助記符語句表ST X1ST X1OR Y0OR Y0AN/X0AN/X0OT Y0OT Y0EDEDX1X1X0X0COMCOMY0Y0COMCOM KMKMSB

19、2SB2SB1SB1220V220V24V24VKMRKMRM M33A A B B C CKMFKMFFUFUQSQSKHKHKMFKMFSB1SB1KMFKMFSBFSBFKHKHKMRKMRKMRKMRSBRSBRKMRKMRKMFKMFY0Y0X0X0X2X2X1X1Y1Y1X0X0Y1Y1Y0Y0Y0Y0Y1Y1I/OI/O分配：分配：SB1SB1X0X0 SBF SBF X1X1 SBR SBR X2X2 KMF KMF Y0Y0 KMR KMR Y1Y1例例2 2：三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制Y0Y0X0X0X2X2X1X1Y1Y1X0X0Y1Y1Y0Y0

20、Y0Y0Y1Y1STST X1 X1OROR Y0 Y0AN/X0AN/X0AN/Y1AN/Y1OTOT Y0 Y0STST X2 X2OROR Y1 Y1AN/X0AN/X0AN/Y0AN/Y0OTOT Y1 Y1EDEDY0Y0X0X0X2X2X1X1Y1Y1X0X0Y1Y1Y0Y0Y0Y0Y1Y1左重右輕左重右輕編程編程I/OI/O分配：分配：SB1SB1X0X0 SBF SBF X1X1 SBR SBR X2X2 KMF KMF Y0Y0 KMR KMR Y1Y1I/OI/O分配決定分配決定PLCPLC的端子接線圖的端子接線圖X1X1X0X0COMCOMY0Y0COMCOM KMFKM

21、FSBFSBFSB1SB1220V220V24V24VX2X2SBRSBRY1Y1KMRKMRFRFRPLCPLC的端子接線方式又決定編程語言的端子接線方式又決定編程語言編程中應注意的編程中應注意的幾個幾個問題問題(ED)(ED)X0X0Y0Y0X1X1Y0Y0(ED)(ED)X1X1Y0Y0X0X0Y0Y0一、用電路變換簡化程序一、用電路變換簡化程序(減少指令的條數(shù)）減少指令的條數(shù)）ST X0ST X1OR Y0ANSOT Y0ST X1OR Y0AN X0OT Y0二、邏輯關系應盡量清楚二、邏輯關系應盡量清楚(避免左輕右重避免左輕右重)X3X3X2X2X5X5X4X4X6X6X8X8X7X

22、7Y0Y0X9X9(ED)(ED)X3X3X2X2X5X5X4X4X6X6X8X8X7X7Y0Y0X9X9(ED)(ED)X5X5 X6X6X2X2X2X2ST X2ST X2AN X3AN X3AN X4AN X4ST X2ST X2AN X5AN X5AN X6AN X6AN X7AN X7ST X2ST X2AN X5AN X5AN X6AN X6AN X8AN X8AN X9AN X9ORSORSOT Y0OT Y0EDED 定時器及定時器指令定時器及定時器指令輸入接點輸入接點定時器號碼定時器號碼（0 09999）時間常數(shù)時間常數(shù):132767132767類型類型R R：時鐘周期為：時

23、鐘周期為0.010.01秒秒X X：時鐘周期為：時鐘周期為0.10.1秒秒Y Y：時鐘周期為：時鐘周期為1 1秒秒（1 1）時間常數(shù)與類型一起確定了定時時間）時間常數(shù)與類型一起確定了定時時間=時鐘周期時鐘周期 時間時間 常數(shù)。常數(shù)。（2 2）定時器為減計數(shù)。當輸入接點）定時器為減計數(shù)。當輸入接點X X接通時，每來一個時接通時，每來一個時 鐘脈沖減鐘脈沖減1 1，直到減為，直到減為0 0。這時，定時器的常開接點。這時，定時器的常開接點 閉合，常閉接點斷開。閉合，常閉接點斷開。（3 3）當輸入接點）當輸入接點X X斷開時，定時器復位，定時器的常開接點斷開時，定時器復位，定時器的常開接點 斷開，常閉

24、接點閉合。斷開，常閉接點閉合。說明：說明：X XTMTMn動作說明：動作說明：當當Y0Y0閉合后，定時器閉合后，定時器TM5TM5開始計時。開始計時。經(jīng)過經(jīng)過30300.1=3s0.1=3s后，后，Y1Y1閉合，閉合，Y2Y2斷開。斷開。Y0Y0TM X 30TM X 305Y1Y1TM5TM5Y2Y2TM5TM5例：例：ST Y0ST Y0TM X5TM X5K 30K 30ST T5ST T5OT Y1OT Y1ST/T5ST/T5OT Y2OT Y2用定時器指令編寫的用定時器指令編寫的助記符語句表助記符語句表例例4 4：定時器應用舉例：用定時器應用舉例：用PLCPLC控制三相異步電動機控

25、制三相異步電動機 的的Y-Y-起動。起動。Y Y 起動繼電器起動繼電器控制電路控制電路KM2KM2KTKTKTKTKM1KM1KM1KM1KM2KM2KM2KM2KTKTKM2KM2KM0KM0SB1SB1SB2SB2KM0KM0FRFRI/OI/O分配：分配：SB1 X0SB1 X0SB2 X1SB2 X1KM0 Y0KM0 Y0KM1 Y1KM1 Y1KM2KM2 Y2 Y2KT TMX1KT TMX1時間常數(shù)時間常數(shù)K=150K=150延時延時0.1 0.1 150150=15=15秒秒用用PLCPLC控制三相異步電動機的控制三相異步電動機的Y-Y-起動起動KM2KM2KTKTKTKTK

26、M1KM1KM1KM1KM2KM2KM2KM2KTKTKM2KM2KM0KM0SB1SB1SB2SB2KM0KM0FRFRI/OI/O分配：分配：SB1 X0SB1 X0SB2 X1SB2 X1KM0 Y0KM0 Y0KM1 Y1KM1 Y1KM2KM2 Y2 Y2KT TMX1KT TMX1梯形圖梯形圖TM X 150TM X 1501 1Y0Y0EDEDX0X0X1X1Y0Y0X0X0X1X1Y0Y0Y2Y2Y1Y1TM1TM1Y2Y2Y2Y2TM1TM1Y1Y1Y2Y2用用PLC控制三相異步電動機的控制三相異步電動機的Y-起動起動I/O分配：分配：SB1 X0SB2 X1KM0 Y0KM

27、1 Y1KM2 Y2KT TMX1PLC接線圖接線圖X1X0COMY0COMKM0SB2SB1220V24VY1KM1FRY2KM2計數(shù)器初始值：計數(shù)器初始值：132767計數(shù)器編號計數(shù)器編號(FP1機：機：100143)計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖復位信號復位信號（1）復位信號接通時，計數(shù)器復位，裝入初始值。）復位信號接通時，計數(shù)器復位，裝入初始值。（2）復位信號斷開時，每來一個計數(shù)脈沖減）復位信號斷開時，每來一個計數(shù)脈沖減1，直，直 到減為到減為0，計數(shù)器的，計數(shù)器的“常開接點接通，常閉接常開接點接通，常閉接 點斷開點斷開”。說明：說明：計數(shù)器及計數(shù)器指令（計數(shù)器及計數(shù)器指令（CT指令）指令）CT指令梯形指令梯形圖格式：圖格式：CPRCTn1235049X1CT100RCT指令梯形圖與時序圖指令梯形圖與時序圖CT100X1X2CPR50ST X1ST X2CT 100K 50助記符編程助記符編程