电气控制与PLC-熊幸明-第4章

第4章可编程控制器的组成与工作原理,4.1概述,4.2可编程控制器的组成,4.3可编程控制器的工作原理,4.4可编程控制器的编程语言,4.1概述,分类：,按结构型式,（1）整体箱式,（2）模块组合式,按I/O点数,小型：其I/O点数少于256点。中型：其I/O点数在2562048点之间。大型：其I/O点数多于2048点。,411PLC的特点,1使用灵活、通用性强。,2.编程简单、易于掌握。,3可靠性高、能适应各种工业环境。,4.接口简单、维护方便。,1.小型、廉价、高性能。,412PLC的发展趋势,2.大型、多功能、网络化。,3.与智能控制系统相互渗透和结合。,42可编程控制器的组成421PLC的组成1.PLC的硬件（1）CPU（2）存储器（3）输入/输出接口电路,412PLC的发展趋势,图4-1PLC结构框图,1）输入接口电路,图4-2直流输入单元电路图4-3交流输入单元电路,图4-4汇点输入接线示意图图4-5独立输入接线示意图,2）输出接口电路,图4-6继电器输出电路,图4-7晶体管输出电路图4-8双向晶闸管输出电路,图4-9汇点输出接线示意图图4-10独立输出接线示意图,(4)电源(5)扩展接口(6)存贮器接口(7)外设接口2.PLC的软件(1)监控程序由生产厂家编制，用于管理、协调PLC各部分工作，方便用户使用的通用程序。1）系统配置登记及初始化2）系统自诊断3）命令识别与处理4）用户程序编译5）模块化子程序及调用管理(2)用户程序,1）用户数据结构第一类为bit数据，属于逻辑量，其值为“0”或“1”。第二类为字数据，其数制、位长有多种形式。通常采用BCD码形式。FX2N系列和A系列中为4位BCD、双字节为8位BCD码。第三类为字与bit的混合，即同一元件既有bit元件，又有字元件。例如T（定时器）和C（计数器），它们的触点为bit，设定值寄存器和当前值寄存器则为字。2）元件用户使用的每一个输入、输出端子及内部的存贮单元都称为元件，每个元件有其固定的地址。元件的数量由监控程序规定，它的多少决定PLC整个系统的规模及数据处理能力。,(3)用户环境,PLC是专为工业控制设计的专用计算机，就电路作用而言，可看作是由一般继电器、定时器、计数器等元件组成.,(4)PLC的内部等效电路,图4-11PLC的内部等效电路,1描述PLC性能的几个术语位指二进制的一位，仅有0、1两种取值。一个位对应PLC一个继电器，某位的状态为0，对应该继电器线圈断电；状态为1，则对应该继电器线圈通电。4位二进制数构成一个数字，这个数字可以是00001001（十进制），也可以是00001111（十六进制）。两个数字或8位二进制数构成一个字节。两个字节构成一个字。在PLC术语中，字称为通道。一个字含16位，或者说一个通道含16个继电器。,422PLC的主要性能指标,2PLC的主要性能指标（1）存储器容量（2）I/O点数（3）扫描速度（4）内部寄存器（5）指令系统（6）特殊功能及模块（7）扩展能力,431扫描的概念所谓扫描，就是CPU依次对各种规定的操作项目进行访问和处理。每扫描一个循环所用的时间称为扫描周期。432PLC的工作过程1.自诊断2.与外设通信3.输入采样4.程序执行5.输出刷新,43可编程控制器的工作原理,图4-12PLC的扫描工作过程,1输入继电器（X000X027）专门用于接收从外部开关或敏感元件来的信号，其线圈与输入端相连，可提供多对电子常开、常闭触点，供编程时调用。只能由外部信号驱动，不能由内部指令驱动。,433PLC的元件,图4-13输入继电器电路示意图,2输出继电器（Y000Y027）只能由程序内部指令驱动，它提供一个外部输出触点带负载，另外提供多对电子常开、常闭触点供编程时使用。3辅助继电器（M）只能由PLC内各软元件的触点驱动，不能直接驱动外部负载.,图4-14输出继电器电路示意图图4-15辅助继电器电路示意图,（1）通用型辅助继电器有500点，编号为M0M499（2）掉电保护型辅助继电器有2572点，编号为M500M3071图4-16失电数据保持电路（3）特殊辅助继电器有256点，编号为M8000M8255，每一个均具有特定功能，分为两大类：1）线圈由PLC自己驱动，用户只能利用其触点。2）可驱动线圈型。用户驱动线圈后，PLC作特定动作。,4状态继电器（S）与步进顺控指令STL组合使用。编号为S0S999，共1000点。初始化用：S0S9，共10点；回原点用：S10S19，共10点；通用：S20S499，共480点；掉电保持用：S500S899，共400点；报警用：S900S999，共100点。以机械手抓取工件的运动为例，说明状态器的功能和作用：三个动作：下降夹紧上升，是典型的步进顺序控制.,图4-17机械手抓取工件步进顺控流程图,5.指针（P、I）（1）分支指令用指针P0P127（128点）图418分支用指针的用法（2）中断用指针I0I8（15点）,使用中断指令时应注意：中断指针必须编在FEND指令后作为标号；中断点数不能多于15点；中断嵌套不能多于2层；中断指针中百位数上的数字不可重复使用；用于中断的输入端子，不能再用于SPD指令或其它高速处理。,6定时器（T）（1）通电延时型定时器（T0T245）1)100ms定时器（T0T199）2)10ms定时器（T200T245）,图4-19通电延时型定时器原理示意图图4-20通电延时型定时器动作时序图,（2）积算型定时器（T246T255）1）1ms积算定时器（T246T249）2）100ms积算定时器（T250T255）,图4-21积算定时器原理示意图图4-22积算定时器动作时序图,7.计数器（C）（1）内部信号计数器（C0C234）1）16bit增计数器（C0C199）通用型：C0C99，共100点；掉电保持型：C100C199，共100点。,图4-2316bit增计数器的用法图4-2416bit增计数器动作时序图,2）32bit双向计数器（C200C234）通用型：C200C219，共20点；掉电保持型：C220C234，共15点。,图4-2532bit双向计数器的用法图4-2632bit双向计数器动作时序图,（2）高速计数器（C235C255）,8.数据寄存器(D)通用*1：D0D199，共200点；掉电保持用*2：D200D511，共312点；掉电保持专用*3：D512D7999，共7488点；特殊用：D8000D8195，共106点。9.变址寄存器（V、Z）编号为V0V7、Z0Z7，都是16位数据寄存器，可像其它的数据寄存器一样进行数据的读写。,图4-27变址寄存器的用法,三种形式：梯形图、指令表和状态转移图(SFC)441梯形图语言左右两条垂直线称作左母线和右母线。在左、右两母线之间，触点在水平线上相串联，相邻的线也可以用一条垂直线连接起来，作为逻辑的并联。触点的水平方向串联相当于“与”(AND)，垂直方向的触点并联，相当于“或”(OR).,44可编程控制器的编程语言,图4-28典型的梯形图,类似于计算机的助记符语言，是PLC最基础的编程语言。每段的开始用LD(LDI)指令，触点的串并联用ANDOR指令，线圈的驱动总是放在最右边，用OUT指令.,442指令表语