《可编程序控制器系统.ppt

可编程序控制器系统,可编程序控制器系统,课程背景 课程目的 课程内容,第1章 可编程序控制器系统概述,1.1可编程序控制器系统的产生与定义 一.传统的继电接触器控制系统及其存在 的问题(20世纪20年代） 1.继电接触器控制系统定义:用导线将各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家所熟悉的传统的继电接触器控制系统。,第1章 可编程序控制器系统概述,2。继电接触器控制系统特点： 由于它结构简单、容易掌握、价格便宜，能在一定范围内（特别是在工作模式固定、工作方式简单的场合）满足自动控制的需要，因而使用面甚广，在一定时期内在工业控制领域中曾占主导地位。 2。继电接触器控制系统存在的问题 （1）随着生产的发展，控制要求愈来愈,第1章 可编程序控制器系统概述,复杂，采用继电器的类型和数量就不得不大量增加，电器之间的连接也就非常复杂，使控制柜的体积非常庞大，大大增加了生产控制柜的难度； （2）在继电接触器控制系统中，一个继电器或一条连线出现故障，都会造成整个系统运行的不正常，而且由于系统的复杂，给查找和排除故障带来困难，维修非常不便；,(3)当生产工艺或对象改变时，原来的接线和控制柜就要改接或更换，因此继电接触器控制系统的通用性和灵活性都远远不够。 因此，为了满足现代生产的需求，人们自然对控制系统提出了更可靠、更经济、更通用、更灵活、易维修等要求。,第1章 可编程序控制器系统概述,二。其他控制装置 （20世纪60年代） 1。半导体逻辑元件控制装置 半导体逻辑元件：是一种由半导体电子器件（各种晶体管、电阻、电容和硅可控整流元件等）组成的自动化元件，它种类很多，如各种逻辑门（与、或、非）、触发器、延时元件、振荡器、开关放大器、电平检测器、接近开关、交流可控硅开关等。,第1章 可编程序控制器系统概述,半导体逻辑元件控制装置：用半导体逻辑元件控制元件，按某种控制需要构成相应的无触点逻辑控制系统及控制装置；也可用逻辑元件组成通用的顺序控制装置。最常用的一种顺序控制装置就是利用二极管矩阵来实现输入输出逻辑关系，只要改变矩阵板上二极管插头的位置就可以改变动作的顺序，从而大大增加了控制系统的灵活性 。,第1章 可编程序控制器系统概述,2。用小型计算机来实现工业控制 : 由于价格昂贵，输入、输出电路的不匹配及编程技术复杂等原因（因为当时计算机的接口技术、编程技术还远远没有达到目前的水平），因而并未得到推广应用。,第1章 可编程序控制器系统概述,三。PLC控制系统的提出 六十年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家汽车型号不断更新，其加工的生产线亦必须随之改变，对整个控制系统要重新配置，因此，1968年美国通用汽车公司（GM）公开招标，对控制系统提出具体要求： （1）编程简单，可在现场修改程序； （2）维修方便，采用模块化结构，即插件式； （3）可靠性高于继电器控制系统，能在恶劣环境下工作；,第1章 可编程序控制器系统概述,第1章 可编程序控制器系统概述,（4）体积小于继电器控制柜； （5）价格便宜，成本应可与继电器控制系统竞争； （6）输入、输出可以采用市电，电流达到一定 要求（2A以上），可直接驱动继电器和电磁阀； （7）具有数据通讯功能，数据可直接送入管理计算机； （8）易于系统扩展，在扩展系统时只要很小变更；,第1章 可编程序控制器系统概述,（9）用户程序存储器容量至少能扩展到4K以上。 这些要求实际上提出了将继电器控制系统的简单易懂、使用方便、价格低的优点与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的特点结合起来，将继电接触器控制硬接线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想。,第1章 可编程序控制器系统概述,四。PLC的历史 1。1969年美国数字设备公司（DEC）根据上述要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器PLC（Progrmmable Logic Controller），只是用它取代继电接触器控制，功能仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等。可编程序控制器问世后，发展极为迅速。,第1章 可编程序控制器系统概述,1971年日本开始生产可编程序控制器；1973年欧洲开始生产可编程序控制器，到现在世界各国一些著名的电气制造商几乎都在生产PLC装置，如美国罗克韦尔自动化公司的A-B、欧洲的西门子、日本的三菱、日本的OMROM、美国的GE等，PLC已作为一个独立的工业设备被列入生产中，成为当代电控装置的主导。,第1章 可编程序控制器系统概述,五。PLC的定义 国际电工委员会（IEC）1985年1月对可编程序控制器作过如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于工业控制系统联成一个整体、易于扩充功能的原则设计。”,第1章 可编程序控制器系统概述,1.2 可编程序控制器系统的基本特点及在工业控制中的应用 一。可编程序控制器系统的基本特点 （1）编程简单 （2）控制系统构成简单，通用性强 （3）抗干扰能力强，可靠性高 （4）体积小，维护方便,第1章 可编程序控制器系统概述,（5）缩短设计、施工、投产调试的周期 （6）其他功能：PLC除了上述特点之外，它具有开关量输入输出，模拟量输入输出，和大量的内部中间继电器、时间继电器（定时器）、计数器等，具有逻辑控制、顺序控制、信号数据处理（算术处理、数据处理）等功能，并具有各种接口功能（可配备一般的I/O接口模块和一些智能模块如通讯模块、高精度定位模块、远程I/O控制等），现在的PLC还具有强大的网络功能，可以通过各种通讯口将数据直接传送给上位机，以实现上位机的数据采集和监控。,第1章 可编程序控制器系统概述,二。可编程序控制器系统在工业控制的应用 1。工业部门对各种工业自控设备的需求 （见表1.2.1 ） 2。应用行业,第1章 可编程序控制器系统概述,三。可编程序控制器系统的基本组成与工作原理 1。可编程序控制器系统的基本组成,第1章 可编程序控制器系统概述,（1）CPU模块 CPU模块是可编程序控制器的核心模块，它主要由微处理器和存储器两部分组成。 微处理器:可以采用大规模或超大规模集 成电路微处理器芯片构成 存储器:可编程序控制器的存贮器包括 系统存贮器和用户存贮器两部分,第1章 可编程序控制器系统概述,(2)输入输出（I/O）模块 输入输出模块:是可编程序控制器与现场 设备 连接的接口。 输入模块:用来接收和采集现场设备的输入信号， 包括开关量输入信号和模拟量输入信号。 输出模块：用来向各执行机构输出控制信号，包 括开关量输出信号和模拟量输出信号。,第1章 可编程序控制器系统概述,输入输出模块的分类 ： （1）数字量输入输出模块： （2）模拟量输入输出模块： （3）特殊模块：如高速计数器模块、热电偶或热电阻模块，各种定位模块、各种编码器模块、ASCIIBASIC模块、各种通讯模块等等。,第1章 可编程序控制器系统概述,（3）编程设备 （4）电源模块,第1章 可编程序控制器系统概述,2. 可编程序控制器的基本工作原理 可编程序控制器在程序执行时，采用了不断循环执行的工作方式。概括地说，可编程序控制器采用了“不断循环顺序扫描”的工作方式，CPU从第一条指令开始，顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束为止，然后又返回第一条指令开始新的一轮扫描。可编程序控制器就是这样周而复始地重复上述的扫描循环 。,第1章 可编程序控制器系统概述,PLC运行框图：,第1章 可编程序控制器系统概述,第一部分：是上电及内部处理，上电后对整个系统进行一些初始化工作，如硬件初始化、I/O模块配置检查、停电保护设定及其它初始化处理。,第1章 可编程序控制器系统概述,第二部分扫描过程：实际上包含三个部分。首先是输入扫描， 其次是程序扫描阶段， 最后一个阶段即输出扫描阶段 。,第1章 可编程序控制器系统概述,第三部分是诊断及出错处理：可编程序控制器每扫描一次，就执行一次自诊断，检查诸如CPU、电池电压、程序存储器、I/O通讯是否异常或出错，如查出错误或异常，CPU面板上的指示灯就会指示，并在特殊寄存器中存入出错代码。若出现致命错误，CPU就会被强制成STOP方式，停止扫描。,第1章 可编程序控制器系统概述,扫描周期：通常规定，从扫描过程的某一点开始，经过一个循环重新回到该点所需要的时间称为扫描周期。如果忽略可编程序控制器的通讯服务时间，忽略更新时钟及进行自诊断的时间，忽略I/O刷新的响应滞后时间，扫描周期就是程序执行时间和I/O扫描时间之和。常用1千条（1K）指令所需的时间来说明可编程序控制器的扫描速度（大约1ms10ms/k指令）。,第1章 可编程序控制器系统概述,四、 可编程序控制器的国内外发状况及发展趋势 （1）产品规模向大、小两个方向发展 （2）体系结构开放化及通信功能标准化 （3）I/O模块智能化及专用化 （4）编程组态软件图形化 （5）发展集成技术及容错技术,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,2.1 概述 一、 可编程序控制器系统的组成 组成：PLC主要由电源、处理器(CPU)、输 入/输 出单元(I/O)、特殊输入/输出单 元及一些外部单元(如编程器等)组成。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,安装：常安装于通用的输入/输出框架上装有CPU模块的框架称为基本框架，其它为扩展框架。基本框架与扩展框架之间如果距离较近(一般不超过30m)，可通过扩展本地I/O(并行)通信口与多个本地扩展框架相连；如果距离较远(一般少于3000m)，可以通过远程I/O口连接。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,典型结构：,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,二、 可编程序控制器的主要性能指标 1、存储容量 ：生产厂家在生产可编程序控制器时，已按照机器型号的不同，设置了不同容量的存储器，小到1K几K，大至12M 。 2、控制容量：就是I/O容量，也叫I/O能力，通常以离散量(数字量)个数计。 3、扫描周期 ： 4、指令功能及软件支持 5、网络与通信,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,2.2 PLC5系列处理器 1771框架：,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,PLC-5处理器类型： 基本型处理器：1771-5/15，-25 增强型处理器 ：PLC5/11，5/20，5/30，5/40，5/60，5/80 扩展本地I/O型处理器 ：1771-5/60L 控制网型处理器 ：1771-5/20C，-5/40C，-5/80C 以太网型处理器 ：1771-5/20E，-5/40E，-5/80E,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,一、增强型PLC5处理器的共同特性 支持多种编程语言 ：梯形逻辑图、结构文本语言 、顺序功能流程图 （SFC）。 控制性能优越的主控程序：编程人员可以任意使用顺序功能流程图、梯形图和结构文本来完成多达16个主控程序，每个主控程序对应一个实际的设备或功能块，在实际应用中可使用若干个主控程序。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,3. 支持由定时器和事件驱动的处理器中断子程序，支持PID算法，通用指令系列包括基本和扩展的ASCII字符串指令以及包括对数、指数、三角、统计等浮点运算功能。 4. 内置可组态RS232/422/423串行口，以及最大距离可达3048m的DH+网、远程I/O(可组态)链路通信口。 5. 口令和权限操作保护。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,二、PLC-5/40处理器,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,1.前面板: （1）钥匙开关 :用来设定可编程序控制器的工作状态, 共 (PROG/REM/RUN)三种状态 . 其中:当开关处于“REM”即远程(Remote)状 态时，可以通过编程软件设定处理器 工作在“编程”、“调试”或“运 行”状态。 使用钥匙是为了在调试完毕后使处理器固定 在运行状态，防止程序被意外修改。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,（2）.指示灯 电池指示灯“BATT”: 灯(红)亮表示电池盒里的电池该更换了。一般该指示灯亮后，应在10天内及时更换电池，否则可能因CMOS RAM的失效而造成程序的丢失。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,处理器运行/故障(绿/红)指示器灯“PROC”: 显示处理器当前的工作情况 灯(绿)亮：表示运行正常 灯(红)亮：表示处理器故障 强制指示灯 “FORCE”：显示用户有无强制I/O。 灯亮 ：表示被强制 输入强制：用户强制输入数据文件中的位； 输出强制：能使用户强制实际的输出模板而 保留其输出数据文件处在原始状态。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,串行口状态指示灯：闪绿表示通信正常 通信口指示灯（1A、1B；2A、2B）： 固绿表示通信正常 （3）通信口：串行口：25针支持由EIARS-232C 和RS-423，也与RS-422A兼容 1A、1B口：1A缺省为DH+，1B缺省为RIO 2A、2B口：2A缺省为DH+，2B缺省为RIO 编程口：为8针小型DIN插座，该编程终端插座是和通道1A和2A的3针插座并联连接的 。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,（4）电池盒 （5）EEPROM模块插槽 ： 用于当电池失效是时，通过开关设定处理器在上电时从EEPROM中读取程序送到CMOS RAM或在CMOS RAM失效(程序丢失)时将EEPROM中的内容传送到CMOS RAM，以避免因维护人员的疏忽而造成程序的丢失 。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,2、侧面板,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,（1）SW1开关：设定该处理器在DH+网络中的 地址。 （2）SW2开关：设定该处理器串行口协议。 （3）3A口：PLC-5 B系列以上的处理器，还在侧面板上附加通道3，该通道可作为以太网通信口(需附加1785-ENET接口模块)，使得增强型PLC-5处理器具备了以太网的连接能力。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,三、其他处理器 1。 以太网PLC-5处理器 增强型PLC-5处理器在侧面都提供了一个内连连接器，它允许直接与控制处理器或以太网模块（1771-ENET）相连，这种连接使处理器可以访问以太网。 “以太网处理器”：是指具备嵌入的TCP/IP通信能力的PCL-5处理器，其型号有PLC-5/20E、-5/40E和-5/80E,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,2.控制网PLC-5处理器(PLC-5/20C、-5/40C、-5/80C) 控制网(ControlNet)是基于开放网络技术的一种新的解决方案生产者/客户模式。生产者/客户模式允许网络上的所有节点同时从单个的数据源获取相同的数据。这种模式最主要的特点是：因数据的发送与客户数量无关而提高了传送效率；因数据可同时到达网上的每个节点而实现准确的同步化；具有较高的数据传送率(5Mbps)。控制网的网络刷新时间(NUT)分预定信息、未预定信息和网络维护信息时间三个部分.,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,3。扩展本地I/O处理器 （PLC-5/40L或-5/60L） 处理器可以和1771-ALX扩展本地I/O适配器模块组成扩展本地I/O链以提高I/O刷新速率。注意处理器只能作为扫描器而不能组态为适配器。扩展本地I/O链是一条并行链，它使一个PLC-5/40L或-5/60L处理器最多可扫描16个扩展本地I/O框架。扩展本地I/O框架数据刷新时间低于0.5ms，框架间连接距离可达30.5m(100英尺)。必须要在最后一块适配器上安装终结器(1771-CXT)来终结I/O链，否则系统将不能运行。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,4。SLC500系列小型可编程处理器 （1）固定式SLC500控制器：将电源、输入与输出以及处理器集中在一个单元，并提供一个2槽的扩展框架。 （2）模块式SLC控制器：分SLC 5/01、5/02、5/03、5/04及5/05,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,模块式SLC处理器及1746 I/O框架,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,SLC 500系列内存、I/O容量及内置通信口,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,DH485 通讯（5/04以下）,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,DH+ 通讯（5/04）,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,Ethernet通讯（5/05）,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,5.MicroLogix系列微型可编程序控制器 MicroLogix 1000:为固定式处理器，为满足用户各种I/O点数少于32点的控制要求而设计. MicroLogix 1500 :采用了两块式组合结构，包括处理器和带导轨的基座，两者通过导轨滑槽装配，处理器和基座两模块形成一个完整的控制器单元，处理器可单独从基座中拆卸.,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,1000系列： 水平放置的输入(顶部)和输出(底部)端子，易于接线 安装孔 RS_232 通道，连接编程设备 位于中间的LEDs显示I/O状态及诊断信息,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,1500系列 处理器模块,扩展I/O模块,基座,1 抽取式接线终端块 2 扩展I/O接口和可移动ESD屏障 3 输入LED 4 输出LED 5 通信口 6 状态指示LED 7 内存模块/实时时钟(可选) 8 后备电池(可选) 9 电池 10 终端盖和标签 11 数据存取仪(可选) 12 工作模式开关,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,（3） MicroLogix 1200 （4）Pico,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,6。Logix5550处理器,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,2.3 I/O模块 一、 I/O模块概述 1。直接I/O模块：是在模块上拥有独立的输入或输出通路，对应于可编程序控制器数据映象区上的位或字。这些位或字对应相应I/O回路上信号的值，使得用户程序可直接存取I/O值。直接I/O模块根据与传感器或执行机构的传输方式，可进一步分为数字量(亦称离散量)模块和模拟量模块。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,直接I/O工作过程,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,2。智能I/O模块：可在模板上处理输入量来控制输出量，而不必由用户通过数据表来控制。这就是说不是所有的I/O在数据表上都有直接对应值。智能I/O模块可以有数字I/O回路，模拟I/O回路或兼而有之。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,智能I/O工作状态,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,3。I/O模块分类 1771系列：PLC-5的I/O模块，90多种； 1746系列：SLC500系列处理器的I/O模块； 1756系列：ControlLogix 5550处理器的I/O模块； 1769系列：MicroLogix 1500处理器的扩展I/O模块；1794系列：(Flex I/O)是一种灵活而低成本的模块化I/O 系统，可将现场接线终端与I/O接口组合在 同一位置； 1791系列：块I/O将电源封装在同一模块上，特别适用 点数不多的远程I/O应用场合。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,二、数字I/O模块 （1）数字I/O模块：是直接I/O模块中最基本的I/O模块，模块中的I/O回路可与按钮或限位开关的开/关传感器相连、也可与马达启动器的指示灯或报警器等开关量执行机构相连。 可编程序控制器数据表上相应位的状态直接控制输出；输入直接控制可编程序控制器数据表上的相应位。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,（2）1771数字I/O模块：覆盖了10-276V的交直流电气特性，输出模块可连接0-276Vdc或0-175 Vdc的信号；其接线采用接线臂，故在更换模块时不必断开接线，模块的点数有8点、16点和32点。 （3）1771-IAD和1771-OAD：,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,图2.5.5 1771-OAD模块驱动1771-IAD,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,三、模拟量I/O模块 模拟量I/O模块：在模拟量信号和可编程序控制器数据表之间进行A/D或D/A转换。包括标准模拟量的输入/输出及直接热电阻和热电偶输入；这些模块可用软件设置信号滤波，可对每个I/O设置有效范围。隔离措施有输入信号与电源噪声隔离，输入回路之间信号隔离。(A/D转换器)分辨率有8位、12位等不同精度。模拟量输入/输出方式可设定为电流型和电压型。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,四、特殊I/O模块 除了通用的I/O模块之外，可编程序控制器还有许多特殊的I/O模块，应用于特定的场合，这些模块往往能自己处理输入量，对输出进行控制，属智能模块。如线性定位模块、伺服控制模块、力矩控制模块、高速计数模块等等 。如步进定位装置(1771-QA)、 1771-VHSC 4通道高速计数模块,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,五、通讯模块 1。远程I/O扫描器模块 1771-SN PLC-5处理器可以组态成扫描器或适配器模式，也有专用的扫描器模块1771-SN 2。远程I/O 适配器模块 1771-ASB 1771-ASB远程I/O适配器模块为PLC扫描器与多种17471I/O模块之间提供了通信连接。适配器支持1/2槽、1槽及2槽寻址模式 。,第2章 可编程序控制器处理器及I/O模块,第3章 可编程序控制器的编程,第3章 可编程序控制器的编程,可编程序控制器的编程方式 可编程序控制器的输入输出寻址 可编程序控制器的内存组织 可编程序控制器的编程软件RSLogix5的使用 可编程序控制器的通信软件RSLinx的使用 可编程序控制器的仿真软件RSEmulate5的使用及联机仿真,第3章 可编程序控制器的编程,可编程序控制器指令系统 模拟量及其编程 热备系统及其编程 编程练习,第3章 可编程序控制器的编程,3.1 可编程序控制器的编程方式 PLC-5系列处理器支持三种编程方式： 梯形图（Ladder） 结构文本及（Struct Text） 顺序功能图（SFC）,第3章 可编程序控制器的编程,一.梯形图（Ladder） 梯形图的描述：是一种最典型、也是最基本的编程方式，它采用图形符号，沿用了继电器的触点、线圈、串联等术语和图形符号，并增加了一些继电接触控制没有的符号。适用于顺序逻辑控制、离散量控制、定时计数控制等。,第3章 可编程序控制器的编程,梯形图的组成：梯形图一般由多个不同的阶梯（RUNG）组成，每一阶梯由输入及输出指令组成。在一个阶梯中，输出指令应出现在阶梯的最右边，输入指令则出现在输出指令的左边。,第3章 可编程序控制器的编程,梯形图举例:,第3章 可编程序控制器的编程,二. 结构文本（Struct Text） 结构文本描述: 结构文本类似于BASIC编程，利用它可以很方便地建立、编辑和实现复杂的算法，特别在数据处理、计算存储、决策判断、优化算法等涉及描述多种数据类型的变量应用中非常有效。,第3章 可编程序控制器的编程,结构文本支持的结构： 赋值（）：赋一个整数或浮点值给一个数据单元。 非保持型位赋值（）：赋一个二进制数给一个位单元，当处理器工作模式从编程方式到运行方式时或当顺序功能图（SFC）的步被扫描后，这些位被清零。,第3章 可编程序控制器的编程,结构文本支持的结构：(续) 保持型位赋值RETAIN：赋一个二进制数给一个位单元，当处理器工作模式从编程方式到运行方式时或当SFC的步被扫描后，这些位并不被清零。 IFTHENELSE：有条件的执行一段程序 FORNXT：重复执行一段程序。,第3章 可编程序控制器的编程,结构文本支持的结构：(续) REPEAT：重复执行一段程序直至某输入表达式为真 EXIT：在处理器到达正常结束条件之前退出循环结构（REPEAT，FOR或WHILE）。 CASE：根据一个数学表达式或操作数据的值有条件地执行一段程序。,第3章 可编程序控制器的编程,结构文本支持的结构：(续) ； ：相当于一个无操作指令NOP。 梯形图功能：可调用任一梯形图程序或指令。,第3章 可编程序控制器的编程,结构文本的例子： IF （!T4:0.DN） THEN; TON (T4:0, 0.01, 100,0); ELSE RES(T4:0); END_ IF;,第3章 可编程序控制器的编程,三.顺序功能图SFC 顺序功能图SFC的描述 SFC是一种顺序控制语言，用这种语言可以对一个控制过程进行控制，并显示该过程的状态。对于用户的应用，可将逻辑分成易于处理的步和转换来替代较长的梯形图或结构文本。,第3章 可编程序控制器的编程,顺序功能图SFC的基本结构 步: SFC中的步对应于一个控制任务（实际上是一段为了完成某一个控制任务的程序，该程序可以是梯形图、结构文本、SFC的任一形式），用方框表示，方框中的号，代表了该步的梯形图逻辑的程序文件号，如007。每步可允许有多个动作（Action），对于增强型PLC每步最多允许有8个动作，一个动作即一个步的子集（subset）。,第3章 可编程序控制器的编程,步的例子,第3章 可编程序控制器的编程,顺序功能图SFC的基本结构（续） 转换条件：步与步之间有转换条件（也是一段程序）以水平线表示，通过对该条件的检测来决定处理器什么时候开始执行下一步。在转换条件中，号码也代表一个程序文件号。当一个以EOT指令结尾的梯级为真时则转换为真。,第3章 可编程序控制器的编程,转换的例子,第3章 可编程序控制器的编程,007,008,010,006,简单SFC的例子,第3章 可编程序控制器的编程,顺序功能图SFC的基本结构（续） 选择分支： 选择分支的功能：选择分支中包含多个可供处 理器选择的路径，这相当于 一个“或”结构。 选择分支的画法：是连接到一根单横线上的并 行路径。注意转换应放在框 界之内，而且在每个并行路 径的顶部。,第3章 可编程序控制器的编程,选择分支的运行：当处理器运行一个选择分支时， 处理器按程序扫描顺序从左到 右，扫描每个路径前面的转换 条件，直至找到第一条转换为 真的路径，程序就执行该路径 的步和转换。如果在选择分支 中同时有多条路径为真，处理 器选择最左面的转换为真的路径,第3章 可编程序控制器的编程,选择分支的容量： （1）普通PLC-5（如PLC-5/10，-5/15， -5/25）可以定义多达7条选择分支； （2）增强型PLC-5（PLC-5/30，-5/40，-5/60 及以后产品）则可定义多达16条选择分 支。,第3章 可编程序控制器的编程,选择分支的例子：,第3章 可编程序控制器的编程,顺序功能图SFC的基本结构（续） 并行分支： 并行分支的功能：并行分支中包含有多个至少被处理器扫描一次的路径，这相当于一个“与”结构，处理器完成并行分支之后转向下一步。 并行分支的画法：是连接在双横线上的并行路径。注意，路径的公用转换在分支的外面。,第3章 可编程序控制器的编程,并行分支的运行：当处理器将每一分支的每一步扫描一次之后，而且公用转换为真时，处理器才结束执行并行分支。当处理器运行并行分支时，按从左到右、从上到下的顺序扫描分支。但看起来，处理器似乎是在同时执行每一条路径。,第3章 可编程序控制器的编程,含有并行分支的例子：,第3章 可编程序控制器的编程,-典型的SFC并行分支扫描例子 ：,第3章 可编程序控制器的编程,-当一转换为真时扫描并行分支的例子 ： 第一步：,第3章 可编程序控制器的编程,第二步：,第3章 可编程序控制器的编程,第三步：,第3章 可编程序控制器的编程,并行分支中的“虚”步：并行分支时，可在每个路径的末端加一个“虚”步，以协调并行动作，此“虚”步仅仅是在移到转换之间维持每个路径的执行（直到所有路径都执行了）。,第3章 可编程序控制器的编程,3.2 可编程序控制器的输入输出寻址 1。最简单的PLC-5可编程序控制器系统 ： 包括一个PLC-5处理器、一个电源模块及一些I/O模块，它们放置在同一个框架中。,第3章 可编程序控制器的编程,2。PLC-5系统I/O框架 类型： -4槽框架（目录号1771-A1B） -8槽框架（目录号1771-A2B） -12槽框架（目录号1771-A3B，-A3B1） -16槽框架（目录号1771-A4B） 带有内装电源和远程I/O适配器的框架： -1槽框架（目录号1771-AM1） -2槽框架（目录号1771-AM2）。,第3章 可编程序控制器的编程,3。PLC-5系统模块 的放置 （1）PLC-5处理器或I/O适配器模块总是放在 框架的最左槽，并不占槽号。 （2）电源模块一般放在框架的最右槽，当然 也可以采用框架外电源 。 （3） I/O模块放置时的次序与模块的电气特性 有关，还与该框架的寻址方式有关 。,第3章 可编程序控制器的编程,（4）I/O模块放置次序与模块的电气特性 （从左到右） -块传送模块 -直流输入模块，按电压由低到高从左到右放置 -直流输出模块，按电压由低到高从左到右放置 -交流输入模块，按电压由低到高从左到右放置 -交流输出模块，按电压由低到高从左到右放置,第3章 可编程序控制器的编程,一、有关寻址的几个概念 1。物理地址 物理地址也就是I/O模块在物理框架中的位置，常以第几框架第几槽中的第几个端子表示。如第0个框架中的1号槽放了一个32点输入模块，要指出其5号端子，其物理地址就是0框架1号槽5号端子。,第3章 可编程序控制器的编程,2。逻辑地址 逻辑地址是对应于内存中的地址，常以第几号机架（rack）第几号I/O组（Group）的第几位来表示。其中一个机架由8个I/O组组成。 一个I/O组对应于一个输入映象表字（16位）和一个输出映象表字（16位），相当于16个输入端子和16个输出端子。如输入映象表中I:021/12中的I代表输入模块，02代表2号机架，1代表1号I/O组，斜杆后的12代表12号端子。,第3章 可编程序控制器的编程,3。物理地址与逻辑地址的关系 地址方式 寻址单位（从大到小） 物理地址 框架 槽 端子号 逻辑地址 机架 I/O组 位号,第3章 可编程序控制器的编程,二、PLC-5的寻址方式 1。2槽寻址： （1）概念 2槽寻址就是由两个I/O模块槽组成一个I/O组，也就是说每一物理的2槽I/O模块对应于输入映象表中的一个字（16位）和输出映象表中的一个字（16位）。采用不同密度（8点、16点）的模块决定了在映象表中每个字使用的位的数目。,第3章 可编程序控制器的编程,（2）两个8点离散量模块组成一个I/O组： a。两个8点离散量输入模块组成一个I/O组时输入输出映象表中使用位的情况。,第3章 可编程序控制器的编程,（b）一个8点离散量输入模块和一个8点离散量输出模块组成一个I/O组时输入输出映象表中使用位的情况。,第3章 可编程序控制器的编程,(c)问题：两个8点离散量输出模块组成一个I/O组时映象表中使用位的情况 如何？,PLC或ASB,8点输出模块,8点输出模块,第3章 可编程序控制器的编程,（d）结论：8点I/O模块在I/O框架中是可以按任意次序放置的,第3章 可编程序控制器的编程,（3）两槽寻址中采用16点离散量的模块 分析： （a）。由于每个16点模块使用了整个映象表中的整个字，因此，一个16点的输入模块槽（放在偶数槽）要与相邻的另一个模块槽组成一个2槽I/O组时，另一个模块必须是8点或16点的输出模块，形成互补（即输入和输出相互互补）。 （b）。由于所有的块传送模块（如模拟量模块）都是双向作用的（既占用输入映象表，又占用输出映象表），所以不能用来互补输入或输出模块。,第3章 可编程序控制器的编程,例子：一个16点离散量输入模块和一个16点离散量输出模块组成一个I/O组时输入输出映象表中使用位的情况 ：（见下页）,第3章 可编程序控制器的编程,问题：（1）一个8点离散量输入模块和一个16点离散量输出模块组成一个I/O组时输入输出映象表中使用位的情况 如何？ （2）两槽寻址的框架中能否采用32点的模块 ？不能！,第3章 可编程序控制器的编程,21槽寻址 （1）概念 1槽寻址就是一个I/O模块槽组成一个I/O组，也就是说，在框架中的每一个物理的槽对应于一个输入和输出映象表字。 （ 2）使用8点或16点模块 （a）放置：在PLC框架中可以任何的次序混用8点或16点模块,例子：带16点I/O模块的1槽寻址及其I/O映象表,第3章 可编程序控制器的编程,（3）1槽寻址中使用32点I/O模块 分析： 1槽寻址中使用32点I/O模块时，必须从偶数槽I/O槽开始，在I/O槽的2个相邻槽（奇偶对）中成对地安装一块输入模块和一块输出模块。如果不能按此规定把模块配对，那么一对槽中的一个槽必须空置。,第3章 可编程序控制器的编程,例子：如果0号槽插有一块32点输入模块，那么，1号I/O槽必须插8点、16点或32点输出模块（或一块只使用背板电源、不占I/O点的模块），否则，这个槽必须空置。带有两块32点I/O模块的1槽寻址 情况：,第3章 可编程序控制器的编程,31/2槽寻址 （1）概念 1/2槽寻址就是半个I/O模块槽组成一个I/O组，也就是说，在框架中的每一个物理槽对应于两个输入和两个输出映象表字。 （2）I/O模块的放置 因为在处理器映象表中，对每个I/O槽有32个输入位和32个输出位，所以可以在I/O框架中以任意次序混用8点、16点和32点I/O模块。,（3）例子a：带32点I/O模块的1/2槽寻址及其对应的I/O映象表,（3）例子b：1/2槽寻址的概念,第3章 可编程序控制器的编程,三、 机架号的分配机架号的分配： 在一个框架中的机架数取决于框架的大小和寻址方式 框 架 尺 寸 2槽寻址 1槽寻址 1/2槽寻址 4槽 1/4机架 1/2机架 1机架 8槽 1/2机架 1机架 2机架 12槽 3/4机架 3/2机架 3机架 16槽 1机架 2机架 4机架,第3章 可编程序控制器的编程,机架分配 的一般原则： （1）处理器驻留框架中分配一个（128个输入和128个输出）至4个机架。； （2）不能将处理器驻留本地I/O机架分解成两个或多个框架； （3）不能将不使用的处理器驻留本地I/O组分配给远程I/O机架； （4）不能以同一机架号来寻址扩展本地I/O和远程I/O框架。,第3章 可编程序控制器的编程,机架分配的例子： 一个8槽的扩展本地I/O框架设置为I/O机架2的I/O组03，则一个8槽的远程I/O框架就不能设置为I/O机架2的I/O组47 。 处理器驻留框架的机架首址： 缺省为0，对于PLC-5/30、-5/40、-5/60处理器可以通过改变处理器控制字S：26（S是状态文件，26为字号）中的第2位，将缺省值改为1。,第3章 可编程序控制器的编程,1远程I/O机架 寻址远程I/O机架的一般规则 : （1）一个远程I/O机架可以是一个框架的一部分，也可以是一个满框架，甚至是多个框架。 （2）将远程I/O机架数限制在所选用PLC-5处理器能够支持的最大机架数之内（最大机架数处理器的I/O能力（I/O点数）每个机架的I/O点数（128点）。,第3章 可编程序控制器的编程,寻址远程I/O机架的一般规则 （续） （3）PLC-5处理器和1771-ASB适配器模块会自动将下一个更高编号的机架分配给框架中剩余的I/O组。例如，如果在处理器驻留框架中选择1/2槽寻址，并且使用的是16槽框架，那么处理器会在这个框架中寻址机架0，1，2，3。,第3章 可编程序控制器的编程,远程I/O机架分配的例子：,第3章 可编程序控制器的编程,2扩展本地I/O机架 PLC-5/40L或PLC-5/60L处理器的通道2是一个扩展本地I/O扫描器。一个PLC-5/40L或PLC-5/60L处理器既可用于扫描扩展本地I/O机架，又可用于扫描远程I/O机架（通道1A或1B设定为远程I/O扫描方式）时。 分配扩展本地I/O链的机架号时，应遵守如下规则：,第3章 可编程序控制器的编程,分配扩展本地I/O链机架号的规则： （1）远程I/O和扩展本地I/O机架两者的总数必须不能超过处理器所允许的最大机架数（PLC-5/40L为16个机架，而PLC-5/60L为24个机架）。 （2）不要在扩展本地I/O和远程I/O之间分解机架号。例如，如果将机架的部分用作远程I/O，就不能将机架的剩余部分用作扩展本地I/O。,例子：具有16个机架寻址能力的PLC-5/40L处理器,第3章 可编程序控制器的编程,分配扩展本地I/O链机架号的规则（续）： （3）可以将扩展本地I/O机架分配给扩展本地I/O母线上的多个框架，如图3.2.12示。 （4）在PLC-5系统中，可以对每个扩展本地I/O框架选择不同的硬件寻址方法。,例子：分配给多个I/O框架的扩展本地I/O机架号,第3章 可编程序控制器的编程,3.3 可编程序控制器的内存组织 概述 可编程序控制器处理器除了微处理器以外，还包括存贮器，其中一部分是用户存贮器。用户存贮器中的程序存贮器用来存放用户程序文件，而数据存贮器文件用来存放数据文件。,第3章 可编程序控制器的编程,一、程序文件 1.程序文件：程序文件用以存贮用户程序，PLC-5可以有1000个程序文件，用编号0999（十进制数）表示。其中0号文件是用来存放系统信息的，属系统文件，1号文件一般预以保留（如普通PLC-5是作为顺序功能图文件预以保留的），而2999号文件则可以由用户定义，它们既可以是梯形图程序，也可以是SFC，甚至结构文本（有些处理器支持这种编程方式）。,第3章 可编程序控制器的编程,2.主控程序(MCP) （1）描述:用户程序可以具有多于16个主程序文件，每一个程序文件完成一特定的功能，这些主程序中的每一个叫做主控程序（MCP）。定义这十六个主控程序时可以任意混用SFC和梯形图程序，并且所有MCP使用的是一个数据表（也就是说，每个MCP没有一个独立的数据表）。16个主控文件可分别用编号A，B，C，DP来表示，这同时也是各MCP运行的次序，每个编号所代表的主控文件的文件号可以在编程软件的处理器组态屏幕上指定。,第3章 可编程序控制器的编程,2.主控程序（续） （2）MCP的执行方式：可以有两种 -第一种MCP的执行方式：是完成了一个MPC之后，先进行I/O映象表的刷新（I/O扫描）和内务处理，然后进行下一个MCP的执行，最进行I/O扫描和内务处理，依次类推，直至完成最后的MCP及I/O扫描和内务处理，所有的MCP又以同样的顺序重复执行。,第一种运行方式的示意图,第3章 可编程序控制器的编程,-第二种MCP的执行方式：另外一种执行方式是可以通过软件有选择地来禁止MCP之间的I/O扫描，禁止一次I/O扫描可以节省23ms的程序扫描时间，从而达到减少整个用户程序的扫描时间,第二种运行方式的示意图,第3章 可编程序控制器的编程,（3）主控程序(MCP)的禁止 如果想保持某一功能的状态，而不管转换条件如何，就可以禁止一个MCP（例如，故障时）。禁止一个MCP有助于缩短扫描时间。状态文件中的S：79的每一位（共16位）就分别代表了16个主控程序的禁止位，若对这些位置位（置1），其相应的MCP就被禁止，直至禁止位被复位（置0）。例如，欲对A主控程序禁止，只要对S：79的第0位置位即可。,第3章 可编程序控制器的编程,3.程序中使用的优先等级： 故障子程序 处理器输入中断子程序（PII） 可选定时中断（STI） MCP 因此在执行一个MCP期间出现一个中断，处理器将停止MCP的执行，先执行中断程序，然后再返回到MCP的停止点。除非使用禁止用户中断（UID）和启动用户中断（UIE）指令来保护MCP的重要部分免遭中断。,第3章 可编程序控制器的编程,二、数据文件及其寻址 1.数据文件概述 (1)数据文件的作用 处理器所检查和修改的所有数据均存贮在内存中的数据文件中，它们可以存贮： （1）从输入模块接收的数据；（2）发送到输出模块的数据，这些数据表示了程序运行的最终结果；（3）程序运算的中间结果；（4）预先装入的数据；（5）与指令有关的状态信息；（6）与处理器操作有关的信息等。,第3章 可编程序控制器的编程,(2)数据文件在PLC-5中的定义: 在PLC-5中可以定义1000个数据文件（用文件号0999表示），为编址的方便，每个文件均由一个字母（标识符）和一个文件号（0999）来标识。一般，08号文件是系统为用户建立的缺省文件。如果需增加数据文件，用户可以通过设定适当的识别符及从9开始的文件号（9999）来建立各种文件.,第3章 可编程序控制器的编程,(3) 缺省的数据文件类型 文 件 类 型 标识符 文 件 号 输出 O 0 输入 I 1 状态 S 2 位 B 3 计时器 T 4 计数器 C 5 控制 R 6 整数 N 7 浮点 F 8,第3章 可编程序控制器的编程,(4) 可定义的数据文件类型 文 件 类 型 (标识符) 编 号 文件允许的最大尺寸 位 (二进制) B 9999 1000字 计时器 T 9999 1