可编程控制器__欧姆龙系列.ppt

第16章可编程序控制器,16.1可编程控制器的结构和基本工作原理16.2PLC的内部寄存器及I/O配置16.3PLC的编程语言概述16.4OMRON,1）什么是PLC?,PLC是一种专门用于工业控制的计算机。,早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmablelogiccontroller，略写PLC),随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器（Programmablecontroller，略写PC)。为区别于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC这个略写。,16.1可编程控制器的结构和基本工作原理,中央处理单元,存储器,数据存储器,输出接口,地址总线控制总线,数据总线,编程单元,照明,电磁装置,执行机构,。,电源,地址总线控制总线,输入接口,模拟量输入,行程开关,继电器接点,各种开关,2）PLC的结构及工作原理,1.PLC结构示意图,2.各组成部分的作用,（2）存储器：RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。,不同型号的PLC使用不同的CPU，制造商用CPU的指令系统编写系统程序，并固化到只读存储器ROM中，CPU按系统程序赋予的功能，接收编程单元输入的用户程序和数据，存入RAM中。,CPU按扫描方式工作，从0000首址存放的第一条用户程序开始，到用户程序的最后一个地址，不停地周期性扫描，每扫描一次，用户程序就执行一次。,（3）输入、输出接口：采用光电隔离，减小了电磁干扰。输出三种形式：继电器-低速大功率可控硅-高速大功率晶体管-高速小功率,（4）各种接口、高功能模块：便于扩展。小型机：一体机。有接口可扩展。中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。,小型机：,中、大型机：,（5）编程单元：是一台专用的微机控制器，在编程单元上有显示屏和键盘，用键盘上的按键输入用户程序，还可以调试、删改、插入这些程序。,3.可编程控制器的基本工作原理,可编程控制器按循环扫描方式工作。每个循环称为一个扫描周期T。一个扫描周期要完成下列工作：,自诊断、与编程器的数据交换、输入采样、执行用户程序、输出刷新.,工作方式,微机：等待命令。,PLC：循环扫描。CPU从第一条指令开始执行，遇到结束符又返回第一条，不断循环。,这种工作方式有什么好处？,对慢速响应系统，增强了抗干扰能力。,1）输入/输出点数(I/O点数)。2）扫描速度单位：ms/1000步或s/1000步3）内存容量。4）指令条数。5）内部寄存器数目。6）编程语言,4.主要技术指标,简单介绍OMRON公司C系列主要技术指标,OMRON公司C系列的机型：P为小型机、H为高档机、K为功能更强型机。,OMRON公司C系列的C200H机型为例：,1）最大输入/输出点数(I/O点数)：4802）扫描速度：每条基本指令处理时间0.75-2.25s3）数据存储容量：2000字4）指令条数：1735）编程容量：6.6K,1.抗干扰、可靠性高。2.模块化组合式结构，使用灵活方便。3.编程简单，便于普及。4.可进行在线修改。5.网络通讯功能，便于实现分散式测控系统。6.与传统的控制方式比较，线路简单。,PLC的优点,1.用于开关逻辑控制。2.用于机加工数字控制。3.用于闭环过程控制。4用于组成多级控制系统。,PLC的应用,16.2PLC的内部寄存器及I/O配置,PLC的内部寄存器分为：,1）输入/输出寄存器区用于存放输入、输出信号，可直接于外部输入输出端传递信息。,2）内部辅助寄存器区用于存放中间变量，它的作用相当于传统继电器控制电路中的中间继电器。,3）数字寄存器区用于数据存储，存放中间结果。它只能以寄存器（16位）方式进行操作。,4）专用寄存器区这个区域包括：定时器、计数器、标志位寄存器、内部指令寄存器。,定时器：主要起时间继电器的作用控制，用于延时,计数器：用于记录计数输入信号到来的个数,标志位寄存器：用于监测系统工作状态、产生的时钟信号及各种标志的专用寄存器,内部指令寄存器：用于存放PLC的内部指令。,用户在对这四个区进行操作时，可以以寄存器（16位）和/或接点（1位）的方式进行。,以I/O区为例：寄存器是一个16位二进制单元，16位中的每一位是一个接点，对应外部的一个输入/输出端子。,寄存器000-029共30个通道，其中000-009共10个通道，在CPU母板上。010-029位于I/O扩展板上。,PLC通过I/O寄存器与外部设备相连，输入用于接收现场来的输入信号，一旦某输入端上的外部信号于输入电源形成回路，对应的输入继电器动作。,在OMRON公司的产品中：,寄存器采用4-6位阿拉伯数码寻址。,C200HPLC的数据区通道号分配表,16.3PLC编程语言概述,与一般的计算机语言相比，PLC的编程语言，具有明显的特点。它既不同与高级语言，也不同于汇编语言。PLC的主要用户是工程技术人员，应用场合是工业过程。因此，PLC的编程语言简单，易于编写和调试，但应用范围比较窄。,目前，各个PLC的生产厂家使用的语言互不兼容。常用的PLC使用的编程语言有梯形图语言、助记符语言和计算机高级语言，一般的小型机多使用多使用梯形图语言或指令助记符语言，本章着重介绍这两种语言。,16.3.1梯形图语言,梯形图语言是一种图形语言，它是以继电器控制系统的电气原理图为基础演变而来的。它沿用了传统的继电器控制中的触点、线圈、串并联等术语和图形符号还加进了许多功能强、使用灵活的指令，使得编程更加容易。,梯形图语言比较形象、直观，对于熟悉继电器控制系统的人来说，容易接受。世界上各个PLC的生产厂家都把梯形图语言作为第一用户编程语言。,OMRON公司梯形图语言与常用继电器动合触点、动断触点及输出线圈对照如下：,1.梯形图的语言格式：,（1）梯形图的左边为起始母线，右边为结束母线。右边结束母线可省略不画。梯形图按从左到右、从上到下的顺序排列，每个继电器线圈为一个逻辑行，最后是线圈输出，整个图形呈阶梯型。,（4）继电器触点作为输入元素可使用无数次，用线圈驱动的触点可多次用作输入，既可用动合触点，又可用动断触点，,（5）一段完整的梯形图程序，必须用END结束,KMR,I/O分配：SB10000SBF0001SBR0002KMF0500KMR0501,例：三相异步电动机的正反转控制,I/O分配：SB10000SBF0001SBR0002KMF0500KMR0501,梯形图语言,16.3.2指令助记符语言,指令助记符语言是用一系列可编程控制器的操作命令组成的语句表.这些操作命令将控制逻辑关系描述出来，通过编程器将这些命令输入到可编程控制器。,可编程控制器的指令由助记符和操作数两部分组成，助记符标志计算机的CPU执行此条指令完成的功能，操作数指出CPU的操作对象（寄存器的地址、通道号、位号）。,重点介绍20条基本指令及某些用于数据传送的指令和位移指令。掌握这些指令后，就可以用PLC取代继电器控制电路，完成原来用继电器控制较难实现的逻辑控制功能。,（3）立即数寻址当立即数作为操作数时，需要在立即数前面加上“#”以示与继电器号的区别。,1）操作数的寻址方式（1）直接寻址指令中的操作数存放于存储器中，存储器由若干个通道组成。每个通道为16个二进制数位，每位叫做一个继电起（软继电器）。在指令格式中，操作数以所在继电器的地址码形式给出，叫做直接寻址。,（2）间接寻址数据存储区（DM）的数据访问可采用间接寻址方式，可用DM表示。将DM的内容作为操作数的实际地址。,2)基本指令,非指令：NOT梯形图：功能：对操作数求“反”，可与上述指令配合使用，用于对常闭触点的操作。,结束指令：END功能：程序结束。PLC执行用户程序时，总是从第一条开始遇到END结束。,用这些基本指令可编制出“与”、“或”混合基本逻辑控制程序。如下图,地址,23)C200HPLC的特殊功能指令,(1)分支指令和分支结束指令,a.IL前面的条件为ON时，IL-ILC之间的程序正常执行。IL前面的条件为OFF时，IL-ILC之间的程序不执行。此时，两指令间所有输出位被关断，所有定时器被复位，所有计数器、移位寄存器、保持继电器不发生变化。,IL（02）/ILC（03）（指令后的小括号内的数，表示它的指令代号）。IL（02）总是和ILC（03）一起使用，分别位于一段分支程序的首尾处。,几点注意：,b.分支指令IL可以实现程序分支，用于工作方式的切换，与LD指令连用，作为支路的开始，分支结束指令ILC作为支路返回信号，IL-ILC指令成对使用。,C.分支不允许嵌套（如IL-IL-ILC-ILC），但允许不成对出现（IL-IL-ILC）。在程序中使用IL-IL-ILC后，程序检查时，认为出错，编程器上会显示“IL-ILC-ERR”，但不影响执行。,IL和ILC的应用举例,(2)暂存指令：TR,暂存继电器TR0-TR7用于暂存中间逻辑结果，记录程序分支点的状态。暂存指令TR的使用，只是为了方便编程，对程序的执行不产生影响。同一个暂存器在一个程序段中只能使用一次，在不同的程序段中，可重复使用。,地址,暂存指令举例,（3）跳转指令：JMP（04）/JME（05）,JMP为跳转开始，JME跳转结束。C200H的跳转指令用跳转号n来区分，n的范围为00-99。,几点注意：,a.JMPn前面的条件为OFF时，在JIMPn与JMEn之间的程序不执行。当JMPn前面的条件为ON时，在JIMPn与JMEn之间的程序执行，与没有跳转指令相同,b.跳转指令JMP/JME与分支指令IL/ILC一样，可实现程序的分支。两者的区别在于，当输入条件OFF时，IL/ILC之间的继电器全部释放，而JMP/JME之间的继电器均为保持。所以JMP/JME适用于控制某些需要保持的设备，如气动装置和液压系统，而IL/ILC适用于控制某些不需要输出保持的设备。,c.跳转号n是00-99之间的任何一个两位数，非零跳转编号在程序中只能使用一次，而JMP00与JME00可在程序中多次使用。,d.JMP00与JME00的程序块在JMP00前面的条件为OFF时，仍需处理，占用扫描时间，当跳转号n0时，JMPn与JMEn之间的程序块在JMPn前面的条件为OFF时，不进行处理，不占用扫描时间。,e.可以嵌套使用（如JMP01-JMP02-JME02-JME01）。允许不成对出现（JMP01-JMP02-JME02），这样使用后，程序检查时，认为出错，编程器上会显示“JMP-JME-ERR”，但不影响执行。,跳转指令的编程举例,地址,(4)保持指令：KEEP,语句格式：KEEPs,操作数s：IR、HR、AR、LR区的继电器号,梯形图格式：,KEEP指令有一个置位端St，一个复位端R。用于改变一个位的状态。,编程时先编置位端，后编复位端，然后编KEEP指令。当置位端为ON时，复位端OFF时，KEEP状态为ON；当置位端为OFF时，复位端ON时，KEEP位保持原状态不变。KEEP指令只能以位为单位操作，且不影响标志位。当置位输入St和复位输入R同时为ON时，复位输入优先。,当KEEP指令使用HR或AR数据区时，断电后保持断电前的状态；使用IR或LR数据区时，断电后变为OFF。,KEEP指令的编程举例,(5)微分指令：DIFU/DIFD,前沿微分指令：DIFUS后沿微分指令：DIFDS,语句格式：,操作数S：IR、HR、AR、LR,梯形图,前沿微分指令DIFU，是上升沿微分指令。在输入端检测到一个OFFON的跳变时，DIFU输出为ON。,后沿微分指令DIFD，是下降沿微分指令。在输入端检测到一个ONOFF的跳变时，DIFD输出为ON。,微分指令的编程举例,（6）定时器和计数器指令,a.定时器指令TIM,共有四种，两种定时器，两种计数器。定时器和计数器都有设定值SV和当前值PV。设定值SV可以使用不同的数据区，其值为BCD数，由用户程序设定；当前值PV取决于定时器计数器的工作状态和设定值SV，由PLC自动处理，也可由用户程序进行设定,N：定时器编号，范围000-511共512个。T：时间设定值，范围0000-9999的一个四位数。,语句格式：TIMN，T,定时器TIM为通电延时，基本延时单位为0.1s。定时器是减1定时器，定时时间到，定时器触点接通，当输入条件为ON时，开始每0.1s的减1运算，定时器当前值减到0时，为“定时时间到”定时器触点接通并保持。当输入条件为OFF时，定时器复位，当前值恢复为设定值T，触点断开。,定时器相当于时间继电器，精度为0.1秒，电源掉电时，定时器复位，即定时器无掉电保护功能,b.高速定时器指令TIMH,梯形图,高速定时器指令TIMH和定时器指令TIM的语句格式、梯形图、功能基本一样。不同的是，高速定时器指令TIMH的基本延时单位为10ms,TIM设定值SV的数据区：IR、HR、AR、LR、DM、*DM、#。,C.计数器指令CNT,N：定时器编号，范围000-511共512个。D：一般是立即数，范围0000-9999的一个四位数：,语句格式：CNTN，D,梯形图,计数器指令CNT为减1计数，当计数器输入端CP每一次由OFFON，计数器的当前值就减1，在计数器当前值减至0时，计数触点接通并保持。当计数器的输入信号CP和复位信号R同时到达时，复位优先。计数器的编程顺序为先编计数输入信号CP，再编复位端R，最后是计数器CNT。,CNT设定值D的数据区：IR、HR、AR、LR、DM、*DM、#。,d.可逆计数器指令CNTR,N：定时器编号，范围000-511共512个D：一般是立即数，范围0000-9999的一个四位数；,语句格式：CNTR（12）N，D；,梯形图,CNTR是一个环形可逆计数器指令，根据输入信号为（+）端或（-）端，可分别作递增或递减计数器。,CNTR设定值D的数据区：IR、HR、AR、LR、DM、*DM、#。,定时器/计数器应用举例,用两个定时器串联组成一个3min定时器。,用几个定时器和计数器联合使用，组成一个500s的定时器。TIM每5s产生一个脉冲，CNT002对该脉冲计数。得到一个500s的定时器。,(7)数据比较指令CMP,C1，C2：是需比较数据所在地址，其中之一可为立即数。,语句格式：CMPC1，C2,当CMP指令前的条件为“ON”时，比较C1和C2的大小，比较结果影响标志位，根据标志位的状态，可以构成程序分支。,梯形图,比较指令的数据区：IR、SR、HR、TC、DM、#,比较指令举例,控制功能是：将IR10通道的数据与HR09通道的数据进行比较，将结果输出到SR区中的GR、EQ和LE标志上。GR标志位为25505，EQ标志位为25506，LE标志位为25507。,（8）数据传送指令MOV/MVN,数据传送指令MOVS，D；数据求反传送指令MVNS，D；S所在数据区：IR、SR、HR、TC、DM、#；D所在数据区：IR、HR、DM。,语句格式：,梯形图,数据传送指令MOV是把源数据（或是一个指定通道的数据，或是一个四位十六进制常数）传送到一目标通道。MVN则是把源数据取反后，在送到目标通道。,00000,控制功能：当输入00000为“ON”时，MOV把通道001的内容传送到HR05，而MVN又把HR05的内容取反后，再传送到HR10。,16.4OMRON可编程控制器的程序设计,16.4.1OMRON可编程控制器的编程步骤,对可编程控制器系统，要根据控制要求设计程序。其编程过程大致分四步进行。1确定I/O点数首先要明确系统对现场的控制要求和控制系统的组成，分清输入设备和输出设备的种类和数量，即PLC所需的总的I/O点数。,2分配I/O地址可编程控制器的内存单元采用通道的概念，每个通道由16个二进制数位组成，每位就是一个继电器。位地址由存储器标识符、通道地址和位码共同组成。对输入、输出信号和中间信号地址位的分配，称为继电器（位）的I/O分配。,3绘制梯形图绘制梯形图是程序设计的主体，由梯形图语言可直观的表达程序设计的思想，实现程序编制。,4把梯形图转换成语句表将梯形图转换成语句表后，由编程器将其输入到PLC中,16.4.2OMRONC200H可编程控制器编程举例,例1用OMRONC200H可编程控制器实现三相异步电动机的正反转控制。,三相异步电动机的正反转继电器控制图,解：该控制电路有三个输入信号：停机按纽SB1、正转按纽SBF、反转按纽SBR。,两个输出信号：正转接触器线圈KMF、反转接触器线圈KMR。,输入信号：SBF0000输出信号：KMF0500SBR0001KMR0501SB10002,I/O分配：,助记符语句表,绘制梯形图如下：,例2三相异步电动机Y降压起动的继电器控制电路如图1所示。用OMRONC200H可编程控制器实现三相异步电动机Y降压起动控制,输入信号：SB20000输出信号：KM10501SB10001KM20502FR0002KM30503,I/O分配：,助记符语句表