电气控制与可编程控制器教案

蓝天商学院蓝天商学院 教 案 2011 2012 学年 第二学期 院 系 部 机电工程系 教研室 机电一体化 课程名称 电气控制及可编程序控制器 任教对象 机制专业学生 主讲教师 何晖晖 职称职务 讲师 电气控制及可编程序控制器 课程教案 电气控制及可编程序控制器电气控制及可编程序控制器 教案教案 课题 课题 1 教学目的要求 教学目的要求 掌握常用低压电器的基本构成和构成原理 教学重点 教学重点 常用基本控制线路的工作原理 教学难点 教学难点 各种控制线路的工作过程分析 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 前言 电气控制系统实际上是继电接触器控制系统 继电接触器控制是一门重要的控制技 术 尤其在电力拖动等领域中 应用的十分广泛 1 1 概述 我国从 20 世纪 50 年代开始对新建的工业控制采用这种控制方式 随着电力拖动 自 动控制的发展 继电器接触器控制方式得到迅速推广 对当时我国工业建设起到了巨大的 推动作用 直至 20 世纪 80 年代我国大部分自动控制仍采用这种方式 1 2 常用低压电器 1 低压电器的分类 1 按工作方式可分为手控电器和自控电器 手控电气是依靠外力 如人工 直接操作 来进行切换的电器 如刀开关 按钮等 自控电器是依靠指令或物理量 如电流 电 压 时间 速度等 变化而自动动作的电器 如接触器 继电器等 2 按用途可分为低压控制电器和低压保护电器 低压控制电器主要适用于低压配电系 统及动力设备中起控制作用 如刀开关 低压断路器等 低压保护电器主要用于低压配电 系统及动力设备中起保护作用 如熔断器 继电器等 3 按种类可分为刀开关 刀形转换开关 熔断器 低压断路器 接触器 继电器 主 令电器和自动开关等 2 低压电器的基本结构及特点 1 3 基本控制线路 1 3 1 单向运动控制线路 自动控制系统中 电动机拖动运动部件沿着一个方向运动 称为单向运动 这是基本 控制线路中最简单的一种 根据控制要求不同 单向运动分为点动和长动单向运动 1 3 2 多地控制线路 在大型生产设备上 为使操作人员在不同地方均能进行启 停操作 常要求组成多地 控制线路 1 3 1 双向 可逆 运动控制线路 双向控制是电动机既可以正转也可以反转 对于三相鼠笼异步电动机来说 实现正 反转控制只要改变其电源相序 即将主回路中的三相电源任意两相对调 电动机就将改变 转动方向 常用两种控制方式 一种是利用倒顺开关 或组合开关 改变相序 另一种是 利用接触器的主触点改变相序 前者主要适用于不需要频繁正 反转的电动机 而后者主 要适用于需要频繁正 反转的电动机 课题 课题 2 教学目的要求 教学目的要求 了解电动机的四种启动控制线路和两种制动控制线路 教学重点 教学重点 定子串电阻启动 反接制动控制线路的原理 教学难点 教学难点 能耗制动控制线路的理解与分析 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 1 4 电动机启动控制 1 4 1 定子串电阻启动控制线路 1 定子串电阻降压启动的原理分析 2 按钮控制电动机定子串电阻降压启动线路分析 1 4 2 电动机的 Y 启动控制线路 自动控制 Y 降压启动电路的分析 1 4 3 自耦变压器降压启动控制线路 简单介绍自耦变压器降压启动控制线路的原理 1 4 4 三相交流绕线式异步电动机的启动控制 1 按电流原则控制三相交流绕线式异步电动机串电阻启动控制线路分析 2 时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻情动控制线路分析 1 5 三相鼠笼式异步电动机制动控制电路 1 反接制动控制线路的原理及工作过程分析 2 能耗制动的定义及能耗制动电路的工作分析 课题 课题 3 教学目的要求 教学目的要求 了解 PLC 的基本知识 使学生对本课程产生兴趣 教学重点 教学重点 PLC 的特点与应用范围 教学难点 教学难点 PLC 控制与继电控制 电子控制的异同 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 前言 可编程控制器是以自动控制技术 薇计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一 代工业控制装置 2 1 1 可编程控制器的定义 1 早期的可编程控制器被称为可编程逻辑控制器 简称 PLC 2 随着技术的发展 国外一些厂家采用微处理器作为中央处理单元 使其功能大大增强 PLC 这一名称已不能准确反映它的特性 3 1980 年 美国电器制造商协会将它命名为可编辑控制器 PC 为避免混淆 可编辑 控制器仍称 PLC 4 1987 年 国际电工委员会 IEC 的定义 P28 5 总之 可编辑控制器是一种以微处理器为核心 带有指令存储器和 I O 接口 2 1 2 PLC 的产生与发展 1 PLC 的产生 1 继电器接触器控制系统的特点与缺点 2 对于日新月异的工业发展 人们寻求一种新型的通用控制设备 取代原有的继 电器接触器系统 2 PLC 的发展 1 CPU 由中 小规模数字集成电路组成 控制功能比较简单 能完成定时 计数 及逻辑控制 2 CPU 采用微处理器 数据处理能力获得很大提高 增加了数据运算 传送 比 较等功能 实现了对模拟量的控制 3 CPU 开始采用 8 位和 16 位微处理器 使数据处理能力和速度大大提高 PLC 开始具有了一定的通信能力 4 CPU 开始采用了 32 位微处理器 数学运算 数据处理能力大大增强 增加了 运动控制 模拟量 PID 控制器 联网通信能力进一步加强 5 20 世纪 90 年代中期至今 CPU 使用 16 位和 32 位微处理器 运行速度更快 功能更强 出现了智能化模块 编程语言还增加了高级语言 2 1 3 PLC 的发展趋势 1 方便灵活和小型化 1 是实现机电一体化的理想控制设备 2 在结构上 一些小型机采用框架和模块的组合方式 使用户方便灵活的构成所 需要的系统 2 高功能和大型化 1 对钢铁工业 化工业等大型企业实施生产过程的自动控制一般比较复杂 2 不久的将来 大型 PLC 会全部使用 64 位芯片 2 2 plc 的特点及应用领域的特点及应用领域 2 2 1 PLC 的特点 1 可靠性高 1 大量的开关动体由无触点的半导体集成电路完成 2 制造工艺采取了抗干扰措施 3 PLC 具有完善的自诊断功能 4 特殊的外壳封装结构 2 编程简单 梯形图语言是面向用户的高级语言 3 通用性好 1 PLC 是通过软件来实现控制的 2 同一系列 PLC 不同功能机型基本相同 可以互换 4 功能强大 1 PLC 最广泛的应用是对开关量进行逻辑运算和顺序控制 同时还可以对模拟 量进行控制 2 PLC 可以控制一台单机 一条生产线 还可以控制一个机群 可以现场控制 也可以远距离控制 5 体积小 功耗低 1 采用半导体集成电路 2 设计结构紧凑 6 设计施工周期短 硬软件同时进行 2 2 2 PLC 的应用领域 1 开关量的逻辑控制 从十几个到成千上万个点 2 模拟量控制 温度 压力 流量 液面高度等 3 机械运动控制 对伺服电机和步进电机控制 4 通信 联网及集散控制 可使整个工厂实现生产自动化 5 数据处理 较复杂的数据处理一般应用在大 中型控制系统 作业 P41 页 1 5 课题 课题 4 教学目的要求 教学目的要求 使学生理解 PLC 的基本组成与工作原理 教学重点 教学重点 输入 输出的接口 1 电路与扫描工作方式 教学难点 教学难点 PLC 的滞后现象 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 2 3 1 PLC 的一般构成 1 CPU 它是 PLC 的核心和控制指导中心 1 CPU 通过三总线与存储器 I O 接口电路相连接 完成信息传递转换等 2 CPU 的主要功能 接受输入信号并存入存储器 读出执行指令 将结果输 出 处理中断请求 准备下一条指令 2 存储器 1 系统程序存储器 系统程序固化在 ROM 中 2 用户程序存储器 可读写 存放在 RAM 中 3 输入 输出接口电路 1 输入接口电路 P34 图 2 3 开关量输入单元多为直流输入单元 一般 PLC 内部提供 24V 直流电源 用 户只需将开关接在输入端子和公共端子之间即可 这就是所谓无源式直流输入单 图中只画出对应于一个输入点的输入电路 个个输入点所对应的输入电路均相同 2 输出接口电路 P34 图 2 3 a 继电器输出型 有触点的输出方式 可用于直流或低频交流负载 b 晶体管输出型 无触点输出方式 适用于高速 小功率负载 c 晶闸管输出型 无触点输出方式 适用于高速 大功率负载 4 电源 为保证 plc 可靠 大多采用开关型稳压电源 有的 plc 还向外部提供 24v 直流电源 5 外部接口 1 每台 plc 都有外设端口 对称外设接口 外接接口 它是在主机外壳上与 外部设备配接口插座 2 同过电缆线可配接偏移器 计算机 其他 plc 打印机等 6 I O 扩展器 1 通过 I O 扩展器端口连接 I O 扩展单元来增加 I O 点 2 A D 和 D A 单元一般也通过该接口与主机连接 3 各种智能单元链接单元 4 设有 I O 扩展端口的 PLC 不能进行 I O 点扩展 2 3 2 PLC 的基本工作过程 PLC 的工作过程大致分为 3 个阶段 PLC 重复执行上述 3 个阶段 周而复始 每重复一次 的时间成为一个扫描周期 PLC 的工作方式万恶循环扫描方式 电源 输 入 接 口 输 出 接 口 照明 接触器 电磁阀 CPU 外 设 接 口 外 I D 扩 展 单 元 存储器 EPROM RAM 数据 编辑器 上传计算机 打印机 输 入 端 口 输 入 映 象 寄 存 器 输 出 映 象 寄 存 器 输 出 锁 存 器 输 出 端 口 HL KM KA SQ SB2 SB1 输入采样 程序执行 输出处理 1 输入采样 在执行用户程序的过程中 输入映象寄存器的状态不变 2 程序执行 执行程序时所需的信号 是在输入寄存器状态和其它一些编程原件状态中 取得的 3 输出刷新 输出锁存器的内容要等到下一个扫描周期的输出阶段才会被刷新 2 2 3PLC 的 I O 滞后现象 1 输入滤波器对信号的延迟作用 2 输出继电器的动作延迟 3 PLC 的循环扫描工作方式 4 用户程序中的语句编排 20000 20000 00000 01000 20000 20001 00000 20000 20000 20000 01000 20001 作业 P 6 10 课题 课题 5 教学目的要求 教学目的要求 了解 plc 的编程语言与主要性能指标 教学重点 教学重点 梯形图语言特点 plc 的分类方法 教学难点 教学难点 对性能指标的理解 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 2 4 可编程控制器的编程语言 可编程控制器是通过程序对系统进行控制的 所以各种机型的 plc 都有自己的编程语 言 plc 通常不采用激素及编程语言 而采用梯形图语言和助记语言 2 4 1梯形图语言 物理继电器 PLC继电器 线圈 触 点 常开 常闭 SB1 SB2 KM KM 00000 01000 00001 01000 1 电气符号 1 物理继电器与 软 继电器 2 硬接线 与 软接线 3 概念 电流 2 线圈 1 继电器接触器线路图中的线圈 2 Plc 梯形图中的继电器线圈是广义的 3 触电 物理继电器的触点格数是有限的 会接触不良 Plc 的每一个继电器都对应着内部的一个寄存器位 可以反复使用 没有使用寿命限制 4 工作方式 1 继电器是并行各自方式 2 Plc 梯形图是串行工作方式 2 4 2助记符语言 LD 00000 助记符语言包括两部分 OR 01000 操作码 指令 AND NOT 00001 操作数 地址或设定的值 OUT 01000 1 助记符语言类似于计算机的汇编语言 2 语句表编程语言不如梯形图形象 直观 但是在使用简易编程器输入用户程序时 必 须采用 3 助记符语言与梯形图语言相互对应 相互转换 2 4 3 逻辑功能图 P38 图 2 6 2 4 4 高级语言 方便的与计算机通信联网 2 5plc 重要性能指标和分类 2 5 1plc 的主要性能指标 1 I O 点数 衡量 PLC 性能的主要指标之一 I O 点数计 PLC 面板上的输入 输出端子的个数 PLC 的 I O 点数一般包括主机 I O 点数和扩展单元 I O 点数 2 程序容量 1 程序容量指的是用户程序存储器的容量 2 在 PLC 中程序是按 步 存放的 以不占用一个地址单元 一个地址单元占 个字节 步的 为 字节 3 中 小型 程序容量一般在 以下 3 扫描速度 1 指执行程序的速度 一般的扫描 字 字节 步 所用的 时间来衡量扫描速度 2 用户手册一般给出执行各条指令所用的时间 可以通过比较各种 执行相同操作所用的时间来衡量扫描速度的快慢 4 指令条数 变成指令种类及条数越多 功能越强 5 内部器件的种类和数量 内部器件包括各种继电器 计数器 定时器 数据存储器等 6 扩展能力 包括 扩展及各种功能模块的功能扩展 5 2 PLC 的分类 一般按外部特征进行分类 1 按结构形式分类 1 整体式结构 小型 PLC 常采用 2 模块式结构 一般大中型 PLC 采用 3 分散式结构 CPU 电源 存储器集中放置在控制室 2 按 I O 点数分类 1 微型机 I O 点数 64 点 程序存储量 1K 字节 2 小型机 64 256 点 程序存储量 3 6KB 3 中型机 256 2048 点 程序存储量2048 点 程序存储量 13KB 3 按功能分类 1 低档机 一般用于单机或小规模生产过程 2 中档机 小型连续生产过程的复杂逻辑控制和闭环调节控制 3 高档机 大规模的过程控制 作业 P42 页 11 14 课题 课题 6 教学目的要求 教学目的要求 掌握 CPM2A 主机规格与面板结构 理解 CPM2A 的内部资源分配 教学重点 教学重点 CPM2A 的主机规格和主要性能指标 教学难点 教学难点 内部资源的分配 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 前言 1 日本欧姆龙 公司是生产可编程控制器的著名厂商 其产品的结构 性 能等不断改进和提高 世纪 年代初 年代后期 型机 年代初期 大型机 系列 小型机 型 年代后期 中型机 系 列 2 微型机代表产品 P 型机 CMP 系列 整体式结构 小型机代表产品 C120 COMIH 系列 模板式结构 中型机代表产品 C200H C200a C500 C1000H 模板式 大型机代表产品 CV 系列 模板式 3 1CPM2 系列 PLC 基本组成 3 1 1 CPM2A 系列 PLC 的主机 1 主机个规格 P43 表 3 1 CPM2A 20CDR A 系列 总 点 数 交流电源 D 直流电源 继电器输出 T 晶体管 S 晶向管 D 24V输入 A AC100V输入 CPU单元 E I O扩展单元 2 主机的面板机构 P44 图 3 1 1 电源输入端子 AC100V 240V DC24V 2 功能接地端子 在有严重噪声干扰时 该端子必须接地 3 保护接地端子 为防止触电 保护接地端子必须接地 它和功能接地端子可连 接在一起接地 4 输出 DC24V 电源端子 仅 AC 电源型有可作为输入设备或现场传感器的服务 电源 5 输入端子 用于连接输入设备 主机有 20 30 40 60 点 4 种 6 输出端子 用于连接输出设备 7 工作状态显示 LED 绿 电源的接通或断开指示 RUN 绿 PLC 的工作状态指示运行监控时亮 编程 运行异常时 灭 ERR 红 严重错误指示 常亮 停止工作 红 警告性错误指示 COMM 橙 通信指示灯 PLC 与外部通信时亮 8 输入 LED 9 输出 10 模拟设定电位器 可设置参数 范围为 0 200 11 外设端口 连接编程器 其他 PLC 或上位机的构成网络 12 扩展连接端 30 40 60 点主机有 最多能联机 3 台 I O 扩展 3 1 2 I O 扩展单元 1 I O 扩展党员的规格和类型 P45 表 3 2 2 I O 扩展单元的面板 例 20 点 图 30 3 CPM2A 系列的 I O 点可在 20 120 之间进行配置 例 I O 点数设计 某楼宇告警控制 四洞五层 共 20 户 按钮 告警灯 告警铃 第一方案 一对一 20 20 20 60 点 输入 输出 第二方案 一个告警铃 20 20 1 41 点 输入 输出 第三方案 一洞一灯 20 4 5 1 30 点 一层一灯 输入 输出 已知 CPM2A 20 点 12 8 30 点 18 12 40 点 24 16 60 点 36 24 扩展 8 点 扩展 20 点 12 8 选型 方案一 主机 40 扩展 8 点输出 3 台 01000 01000 01207 0031100411 00195 0000 0001 1200 01027 00915 1200 2531325400 01027 2531400000 00915 25315 00000 01200 01207 00915 01200 方案二 主机 40 点 扩展 8 点输出 1 台 方案三 主机 40 点 CPM2A 的一般规格指标和主要性能指标 1 一般规格指标 环境温度 环境温度 2 主要性能指标 1 内部资源 最大 I O 点数 IR SR TR HR 2 功能 基本中断 高速计数 快速响应输入 快速型响应输入 3 通信 RS 232 接口 CPM2A 系列 PLC 的内部资源分配 准备知识 OMRON 公司采用通道或字的概念存储数据 如图示 15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00 通道 数字位 通道号 通道地址 数字位数字位数字位 32 1 0 内部继电器 区 特殊辅助继电器 SR 区 暂存继电器 TR 区 保持继电器 区 辅助记忆继电器 AP 区 链接继电器 LR 区 定时器 计数器 TC 区 数据存储 DM 区 1 2 3 判断题 1 CPM2A 30EDR A 2 CPM2A 10CDR A 3 CPM2A 保持继电器为 HR000 HR019 它具有断电保持功能 4 CPM2A 型机的通道形成进行编号 通道好由 2 3 或 4 位十进制组 成 5 CPM2A 机油 56 个定时器合 256 个计数器 6 链接继电器 LR00 LR15 用来存储 PLC 状态信息 4 CPM2A 40CDT D 的 I O 地址是如何分配的 输入 24 点 00000 00011 00100 00111 输出 16 点 01000 01007 01100 01107 5 书 P64 题 4 扩展 20 点 输入 12 点 00200 00211 输出 8 点 01200 01207 扩展 20 点 输入 12 点 00300 00311 输出 8 点 01300 01307 扩展 8 点入 00400 00403 课题 课题 7 教学目的要求 教学目的要求 了解 CPM2A 的主机功能和通信功能 教学重点 教学重点 外部输入中断功能 间隔定时的功能和快速响应功能 教学难点 教学难点 高速计数器功能 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 3 4 CPM2A 系列 PLC 功能简介 前言 CPM2A 系列 PLC 是继 CPM1A 之后的另一系列机型 属于高功能的小型机 1 丰富的指令系统 1 基本指令 17 条 2 应用指令 185 条 2 模拟设定电位器功能 TIM 000 250 开始位 TIM000 01003 3 输入时间常数设定功能 4 高速计数器功能 4 种工作模式 计数频率最高 5KHz 中断功能 对 DM6642 进行设计 例 链条 装药 5 快速响应输入功能 不受扫描周期的影响 随时接收 0 2ms 的瞬间脉冲 例 跑编装置 6 外部输入中断功能 1 输入终端模式 例 次品检测 2 计数器中断模式 计数次数 0 65535 计数器频率最高为 2KHz 中断子程序 主程序主程序 中断输入 主程序主程序 子程序 中断输入 7 间隔定时器中断功能 所谓间隔定时器中断是指到时间后 虽然在扫描周期内 但也能 中断源程序 1 单触发模式 到限定时间后实行一次中断 2 定时中断模式 每隔一定时间实行一次中断 8 高速脉冲输出功能 输出点为 01000 01001 p59 图 3 7 步进电机例 9 时钟功能 内置时钟 精确度 分钟 月 用梯形图读取 用编程器改写 10 完善的通信功能 1 所有的 CPM2A 单元都带有 RS 232C 端口 2 上位链接 无协议链接 条形码阅读器等标准设备 1 1 PLC 链接及 NT 链接 3 5 CPM2A 系列 PLC 的通信功能 3 5 1 HOST Link 通信 p61 图 3 8 1 一台 CPM2A 与一台上位机通信连接 1 1 HOST Link 上位机可监视 PLC 工作状 态 2 多台 CPM2A 与一台上位机通信连接 1 N HOST Link 可实现系统的集散控制 3 5 2 NT Link 通信 p61 图 3 9 Qmron 公司的可编辑终端 PT 1 1 PLC Link 通信 p62 图 3 10 1 一台 PLC 作为主动单元 另一个作为从动单元 2 只能使用 LR00 LR15 这 16 个通道 Compo Bus I 0 链接通信 1 Compo Bus s 网络是一种高速 ON OFF 主从式网络 它无需在 CPU 单元上编程就 可以向 CPU 单元自动送出远程 1 0 状态 进行分散控制 2 Compo Bus s 网络有三种类型单元 SRM1 COM1 SRM21 C200HW SRM21 3 一个主单元最多可连接 32 个远程从单元 作业 7 8 课题 课题 8 教学目的要求 教学目的要求 理解指令的分类与格式 掌握基本指令的使用方法 教学重点 教学重点 基本指令的功能及使用方法 注意事项 教学难点 教学难点 各指令对标志位的影响 0000000001 01000 00002 01000 00003 01000 01001 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 前言 1 指令系统在一定程度上反映出其控制功能的强弱 2 在理解指令的含义及其使用方法后 可以更恰当的使用指令 发挥其功能 4 1 CPM2A 指令系统概述 1 指令的分类 1 基本指令 17 条直接对输入输出点进行操作的指令 2 应用指令 185 条 应用指令的多少表明 PLC 功能的强弱 2 指令的格式 助记符 指令码 操作数 1 2 3 1 助记符表示指令的功能 2 指令码是指令的代码 大部分基本指令没有指令码 而应用指令大都有指令码 3 操作数提供指令执行的对象或数据 例 定时器指令 TIM 000 SV 操作数 程序结束指令 END 无操作数 数据传送指令 MOV 2000 源数据 HR00 目的通道 二进制加法指令 ADB AW 被加数 AD 加数 R 结果通道 3 执行指令对标志位的影响 25503 25507 4 指令的微分 非微分形式 微分指令 助记符前加 a 仅在其执行条件由 OFF 变为 ON 时 才执行一次 非微分指令 只要其执行条件为 ON 则每个扫描周期都执行该指令 例 MOV 200 HROO 非微分指令 MOV 2001 HR01 微分指令 4 2 1 常用的基本指令 1 LD LDNOT AND ANDNOT OR ORNOT OUT OUTNOT 指令 LD 00000 OR 01000 ANDNOT 00001 OUT 01000 LDNOT 00002 ORNOT 00003 0000000001 00002 00003 00004 01002 END AND 01000 OUT NOT 01001 在分析稀行图时 常开和常闭触点的状态是由它对应的继电器的状态来确定 的 图中 常闭触点 0100 也为 ON 时 则输出继电器 01001 为 OFF 否则 01001 为 ON 显然 OUTNOT 指令是把前面计算的结果取反再送到继电器 01001 中 2 END 指令 LD 00000 AND NOT 00001 OR NOT 00003 AND 00002 OR 00004 OUT 01002 END 3 NOP 指令 0000001000 00002 20000 00000 00002 20000 4 ANDLD 指令和 ORLD 指令 20000 00002 00000000010000300005 00004 00006 方法 1 前置编程法 方法 2 集中编程法 0000100000 0000220005 01004 00003 01100 方法 1 方法 2 LD 00000 LD 00000 AND NOT 00001 AND NOT 00001 LD NOT 00002 LD NOT 00002 AND 20005 AND 20005 OR LD LD 01004 LD 01004 AND 00003 AND 00003 OR LD OR LD ORLD OUT 01100 OUT 01100 5 SET 和 RESET 指令 SET 20000 RESET 20000 00000 00003 6 KEEP 指令 KEEP 20000 00002 00003 20000 7 DIFU 和 DIFD 指令 DIFU 20000 DIFD HR0000 00005 20000 HR000 Ts Ts 练习 1 20000 00002 00000000010000300005 00004 00006 练习 2 两种启停保持电路 第一种 00002 第二种 LD 00002 OR HR000 LD 00003 AND NOT 00003 KEEP HR0000 OVT HR0000 练习 3 01005 00000 00002 0000300004 20002 20000 20001 00007 00008 0000500006 00001 课题 课题 9 教学目的要求 教学目的要求 掌握梯形图的编程规则与方法 教学重点 教学重点 应用梯形图讲解编程规则及注意事项 教学难点 教学难点 并连续分支输出的区别 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 1 PLC 梯形图编程格式 1 每个输出单元构成一个梯级 条的概念 2 左侧半排触点 右侧半排输出单元 0000000001 01000 01000 2 基本编程规则 1 触点可串可并无限制 2 线圈或指令不能直接与左侧母线连接 00002 00003 01000 01001 20000 TIM 000 01000 极少数没有执行条件的指令除外 必要时 25313 指令 3 线圈不能重复使用 00000 00005 01005 01005 只有最后一次输入有效 00001 00003 00002 01003 01004 01003 00001 01003 00002 00003 01004 4 触点多上并左 上重下轻 01000 左重右轻 01000 5 触点应画在水平线上 不能画在垂直线上 6 程序结束时一定要安排 END 指令 3 基本编程方法 1 两个以上的线圈或指令可以并联输出 00003 00002 01000 01001 TIM000 LD 00002 ANDNOT 00003 OUT 01000 OVT 01001 OUT 20000 TIM 000 0100 2 连续输出 LD 00002 ANDNOT 00003 OUT 01000 AND TIM000 OUT 01001 00002 21000 01001 TIM001 20000 01001 TIM001 HR0000 0150 3 分支输出 每条支路到线圈之间至少有一个或一个以上的触点 处理分支方法 TR IL ILC 00002 00003 00004 00005 00006 20000 01000 01001 4 如果一条指令只需在 PLC 上电之初执行一次 可以用 SR25315 作为执行条件 25315 20000 00001 DIFV 20000 KEEP 01000 LD 2315 DIFV 20000 LD 20000 LD 00001 KEEP 01000 这种用法多出现在 初始化程序段上 5 复杂梯形图要重新安排结构 p76 图 4 19 课题 课题 10 教学目的要求 教学目的要求 掌握分支指令与跳转指令的使用方法 教学重点 教学重点 两种分支指令的异同 跳转指令的使用方法 教学难点 教学难点 ILC 指令与 JMP JME 的区别 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 前言 常用的应用指令 分支指令 IL ILC 暂存继电器 TR 跳转指令 JMP JME 定时器 计数器 指令 4 3 1联锁 联锁解除指令 IL ILC 01000 0000100000 A 00002 0000300004 00005 01001 01002 01003 00000 00001 00002 00003 00005 00004 IL ILC 01000 01001 01002 01003 a 不论输入条件如何 PLC 都要对 IL ILC 之间的联锁程序段进行扫描 b IL ILC 指令可以成对使用 也可以多个 IL 指令配一个 ILC 指令 但不允许 嵌套使用 4 3 2暂存继电器 TR 0000000001 01000 00002 01001 00003 01002 TRO 00000 TRO TRO 00001 00002 00003 TRO 01000 01001 01002 a 暂存继电器 TR 共有 8 位 分别为 TRO TRT b TR 位可以用来暂存执行结果 c 在同一程序中 同一 TR 号不能重复使用 d TR 不是独立的编程指令 只能和 LD 或 OUT 基本指令一起使用 注 两种分支语句入理解 TR 临时存放某节点状态 应用时 LD 条件 OUT TRO 存 LD TRO 取 IL ILC 造就新母线的工具 应用时 LD 条件 IL 性母线开始 LD LD ILC 新母线结束 例 1 电机优先启动控制 01000 0000100000 00002 01001 00003 0000400005 01002 00006 01003 00007 00008 00009 01004 01000 01001 01002 01003 01004 有 5 个电机 M1 M5 都有启动和停止控制按钮 要求按顺序启动 即前极电机不启 动时 后极电机无法启动 前极电机行 后极电机也都行 例 2 用两种方法分析梯形图 01000 0000100000 00002 01001 LD 00000 LD 00000 OUT TRO IL AND 00001 LD 00001 OUT 01000 OUT 01000 LD TRO LD 00002 AND 00002 OUT 01001 OUT 01001 ILC 4 3 3 跳转 跳转结束指令 TMP JME 1 当 JMP 的执行条件加 FF 时 跳过 JMPN 和 的程序段 不占扫描时间 2 有两种类型的跳过 N 100 N 01 49 3 多个 JMPN 可共用一个 JEMN 如 JMP00 JMP00 JME00 4 跳转指令可以嵌套 按必须是不同跳转的嵌套 如 JMP00 JMO01 JME01 JMP00 程序A JMP 程序B JME 程序C 20000 执行程序A 20000 0 执行程序B 执行程序C N Y 梯形图 程序框图 跳转指令的应用 互锁 JMP 00 手动程序 JME 00 JMP 01 自动程序 00000 00000 4 3 3使用 IL ILC 指令和 JMP JME 指令的区别 01000 25313 00001 JMP 00 TIM 001 9000 JME 00 ILC TIM 001 9000 IL 00001 25313 01000 5 项区别 P79 页 1 课题 课题 11 教学目的要求 教学目的要求 掌握定时器 TIM 和计数器 CNT 指令使用方法 教学重点 教学重点 指令的功能 容量扩展 使用注意事项 教学难点 教学难点 断开延时 ON 与断开延时 OFF 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 前言 CPM2A 提供的定时 计数功能 定时器 TIM 告诉定时器 TIMH 计数器 CNT 可逆计数器 CNTR 共用 TC 号 000 255 间隔定时器 STIM 高速计数器 输入中断的计数模式 实例导入 通用型四柱压机 1 定时器 指令 梯形图符号及操作数取值区域 TIM N SV 定时器 TC 号 000 255 SV 设定值 BCD 码 定时单位 0 1 秒 1 定时器的定时功能 00000 TIM000 TIM 000 0150 01000 定时器没有断电保持功能 当输入条件为 时开始定时 定时时间到 定时器的输出为 且保持 当输入条件为 OFF 时 定时器复位 输出变为 OFF 高速计时器指令 定时单位 0 01s 2 定时器的定时扩展 TIM000 00002 TIM 000 8000 TIM 000 6000 TIM001 01000 最大延时范围 T nx999 9s 3 定时器的定时方式 接通延时 ON CNT N SV CP R P82 图 4 27 接通延时 OFF 01000 TIM000 00002 TIM000 01001 00004 00002 01000 TIM 000 01001 0100 断开延时 ON 断开延时 OFF 4 利用定时器产生时钟脉冲 例 1 用两个定时器产生时钟脉冲 P82 图 4 28 例 2 闪烁电路 TIM001 00000 TIM000 TIM 000 0050 TIM 000 0030 01000 00000 01000 5s 3s 5s 3s 2 计数器指令 CNT 梯形图符号及操作数取值区域 N 计数器 TC 号 000 255 SV 设定值 BCD 码 说明 a 计数设定值可以是 xxxx 0 9999 也可以是通道号 xxx b CNT 是减 1 计数器 c 若 CP 与 R 同时出现 复为优先 复位为设定值 d 停电路保持功能 1 计数功能 CP 端每次由 OFF 到 ON 时 该计数器的当前值减 1 当计数器的当前值减 0000 时 计数器动作 其输出要为 ON 且保持 R 端复位 当 R 端由 OFF ON 时 计 数器复位为设定值 2 定时功能 R CNTR N SV ACP SCP CNT000 25502 1s 00001 01000 CNT 000 0500 由于计数器有掉电保持功能 所以有计数器作成的定时器也有掉电保持功能 3 容量扩展 P83 图 4 31 例 1 计数器与定时器组合实现长时向定时 TIM000 00002 TIM000 25215 CNT010 CNT 010 0006 01000 TIM 000 2000 定时12000s 例 2 用计数器实现单按钮起停控制 00002 20000 CNT001 25215 00002 01000 CNT001 CNT 001 0002 DIFU 20000 01000 课题 课题 12 教学目的要求 教学目的要求 掌握可逆计数器的工作原理与使用方法 教学重点 教学重点 可逆计数器的功能 计数 循环 教学难点 教学难点 DM 向址通道的概念 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 3 可逆计数器 CNTR 梯形图符号及操作数取值范围 ACP 加计数脉冲 00000 20000 2550220000 25314 25315 00001 CNT000 20000 CNT 000 HR000 01000 ACP SCP R SCP 减计数脉冲 R 复位端 1 计数功能 R 00001 00002 00003 CNTR 010 0200 ACP SCP 1 复位端为 时 当前值变为 0000 不进行计数 2 加计数时 达到设定值 再输一个脉冲时 PV 值变为 0000 有进位 此时输出为 ON 3 减计数时 当 PV 0000 时 再输一个脉冲 PV 值变为设定值 有借位 此时输出 4 当 ACP 和 SCP 同时输入计数脉冲时 计数器不计数 2 循环定时功能 条件 SCP 常 OFF R 上电复位 ACP 内部时钟 本例中 若 HR00 中的数据是 0500 则定时 500S 3 循环计数器容量的扩展 20000 20000 2000025502 CNT 000 HR000 25314 25315 00001 CNT000 00000 CNT000 25315 CNT000 CNT 001 1000 01000 00000 MOV 0196 DM0000 MVN S D MVN S D 将具有循环功能的可逆计数器的输出 常开 触电连到 CNT 的计数脉冲输入端 若 HR00 中数据为 9999 则 10000 x1000s 后输出 注 1 cnt 和 cntr 指令的主要区别 Cnt 只要不复位 保持输出 Cntr 循环计数器 注 2 使用定时器 计数器的注意事项 1 编号不能重复 2 设定值必须是 BCD 码 3 以 Dm 的内容为地址通道不存在 4 定时器掉电保护此功能 而计数器又掉电保持功能 5 当扫描时间C2 时 大于标志位 25505 为 ON C2 C2 时 等于标志位 25506 为 ON C10200 时 25505 为 ON 20000 为 ON 当前值 0200 时 25006 为 ON 20001 为 ON 当前值 0200 时 25507 为 ON 20002 为 ON 用一个定时器 配合 CMP 指令 可以控制多个输出位 BCMP CD CB R BCMP CD CB R MOV 1450 200 BCMP 200 DM0000 HR05 CNT 000 1000 CNT000 26315 计数脉冲 CNT000 26315 CNT001 CNT 001 1000 01100 2 块比较指令 BCMP 1 梯形图符号及操作数值区域 CD 比较数据 CB 数据块起始通道 R 比较结果通道 2 指令的功能 P87 表 4 15 比较块分 16 个区域 每个区域有两个通道组成 一个通道存下限数据 另一个通道 存上限数据 当执行条件为 ON 时 将数据 CD 与每个区域进行比较 根据比较结果赋值 对应位 3 指令的应用 比较数据 200 通道内数据 比较块起始通道 DM0000 比较块分 16 个区 每个区由两个通道 组成 即 DM0000 DM0001 通道为 1 个区 依次类推 CB CD BD 1 R 的 00 位为 1 CB 2 CD CB 3 R 的 01 位为 1 CB 28 CD CB 29 R 的 14 位为 1 CB 30 CD CB 31 R 的 15 位为 1 题 13 总的计数器容量 1000 x1000 1 万个计数脉冲 课题 课题 15 R SP IN SFT St E 教学目的要求 教学目的要求 掌握 SFT 指令的功能及使用方法 教学难点 教学难点 字移位指令的功能 使用注意事项 教学难点 教学难点 SFT 移位的工作过程 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 前言 CMP2A 提供了 10 种数据移位指令 移位寄存器指令 SFT 可移位寄存器指令 SFTR 1 位数字左移位指令 SLD 1 位数字右移位指令 SRD 算术左移位指令 ASL 算术右移位指令 ASR 循环左移位指令 ROL 循环有移位指令 ROR 字移位指令 WSFT 异步以为寄存器指令 ASFT 例 ESt 溢出 0 SLD指令 1 移位寄存器指令 1 梯形图符号及操作数含义 范围 ST 移位德开始通道 E 移位的结束通道 ST 和 E 必须在同一区域且 St E 2 指令功能 当复位端 R 为 OFF 时 在 SP 端的每个移位脉冲中的上升沿时刻 St 到 E 通道中所有 数据按位依次左移一位 E 通道中数据的最高位溢出丢失 St 通道中的最低位则移进 1N 端 的数据 SP 端设有移位脉冲 则不移位 当复位端为 ON 时 St 到 E 所有通道均复位为 0 且移位指令不执行 3 注意事项 一 首 末通道应是同一类通道 且 St E 若 St E 则表示组成 16 位的移 位寄存器 二 数据移位是在移位脉冲输入的上升沿进行的 三 若使用 HR 继电器则断电后 通道内容保持不变 4 移位寄存器的工作情况 WSFT St E WSFT St E IN SP R 01000 00000 25502 00001 20000 20001 20002 20003 20004 0110000 011000 01100 01 10 01 0 复位 00000 25502 00001 25315 20003 SFT 200 200 PLC 上电之初 200 通道内各位均为 OFF 第一个脉冲时 由于 00001 为 OFF 200 通道内各位仍 OFF 在第二个移位脉冲前沿时刻 由于 00000 已为 ON 所以 20000 为 ON 而 200007 原来 的 OFF 状态移入 20001 以下类推 在第六节移位脉冲到来之前 00001 为 ON 将 200 通道全部复位 5 SRT 指令的另一种用法 MOV 0001 200 00000 25314 常OFF 25502 1s 00001 25215 SFT 200 200 2 字 通道 移位 WSFT WSFT 1 梯形图符号及操作数含义及范围 St 移位开始通道 E 移位结束通道 2 指令功能 当执行条件为 ON 时 每执行一次移位指令 St 和 E 通道中的数据以字为单位左移 一位 0000 进入 St E 中数据溢出丢失 00002 20000 DIFT 20000 WSFT DM0010 DM0012 3 指令工作过程 WSFT 指令执行前 00002 为 OFF 时 DM0010 1010 1010 1010 1010 DM0011 1100 1100 1100 1100 DM0012 1110 1110 1110 1110 当 00002 变为 ON 后 执行一次 WSFT 指令 DM0010 0000 0000 0000 0000 DM0011 1010 1010 1010 1010 DM0012 1100 1100 1100 1100 如果不使用 DIFV 或 DIFD 指令 则在三个扫描周期后 DM0010 DM0011 DM0012 三个通道的内容均变为 0 作业 实验四 彩灯的 PLC 控制 课题 课题 16 数据转换指令 1 3 教学目的要求 教学目的要求 掌握 BIN BCD 及 MLPX 指令的应用方法 教学重点 教学重点 转换指令的功能与应用举例 教学难点 教学难点 译码指令 MLPX 的功能 教学内容与教学过程 教学内容与教学过程 准备知识 数制的回顾 十进制 逢十进一 二进制 计算机系统采用的进位计数制 8 个二进制的位构成字节 B 子 2B 双字