第7章 可编程控制器原理与应用

1、可可 编编 程程 控控 制制 器器 原原 理理 及及 应应 用用 Programmable Logic Controller(PLC) Programmable Controller(PC) 可编程控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上，逐可编程控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上，逐 步发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信步发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信 技术融为一体的新型技术融为一体的新型工业自动控制装置。工业自动控制装置。 1 概述概述 一、发展概况一、发展概况 PLC 可编程控制器可编程控制器 二、二、PLC的品牌产品的品牌产品 三三 菱

2、：菱： FX1S、FX1N、FX2N、Q、A系列系列 日日 立：立： E、EC、EM、EMII、H、EH-150、MICRO-EH系系 列列 东东 芝：芝： EX20 EX40系列系列 富富 士：士： NB、NJ、NS、SPB系列系列 松松 下：下： FP0、FP1、FP2、FP2SH、FP3、FPM、FPC、 FP5、 FP10、FP10S、 FP10SH系列系列 欧姆龙：欧姆龙： CPM1A、CPM2A、C200H、CQM1、CQM1A、 CJ系列系列 SIEMENS： SIMATIC S7-200 S7-300 S7-400系列系列 施施 耐耐 德：德： Twido系列系列 通通 用：用

3、： GE-I系列系列 德洲仪器：德洲仪器：TI100系列系列 LG： K10、K30、K60、K80、K100、K120、K120S （E）、）、 K200、K300、K1000系列系列 二、二、PLC的品牌产品的品牌产品 三、主要功能三、主要功能 1.逻辑控制逻辑控制 可编程序控制器具有逻辑运算功能，它设置有可编程序控制器具有逻辑运算功能，它设置有“与与”、“或或 “、“非非”等逻辑运算指令，能够描述继电器触点的串联、并联、等逻辑运算指令，能够描述继电器触点的串联、并联、 串并联、并串联等各种连接。因此它可以代替继电器进行组合逻辑串并联、并串联等各种连接。因此它可以代替继电器进行组合逻辑 和

4、顺序逻辑控制。和顺序逻辑控制。 2. 定时控制定时控制 可编程序控制器具有定时控制功能。它为用户提供若干个定时可编程序控制器具有定时控制功能。它为用户提供若干个定时 器并设置了定时指令。定时时间可由用户在编程时设定，并能在运器并设置了定时指令。定时时间可由用户在编程时设定，并能在运 行中被读出与修改，定时时间的最小单位也可在一定的范围内进行行中被读出与修改，定时时间的最小单位也可在一定的范围内进行 选择，因此，使用灵活，操作方便。选择，因此，使用灵活，操作方便。 3.计数控制计数控制 可编程序控制器具有计数控制功能。它为用户提供若干个计数可编程序控制器具有计数控制功能。它为用户提供若干个计数

5、器并设置了记数指令。计数值可由用户在编程时设定，并能在运行器并设置了记数指令。计数值可由用户在编程时设定，并能在运行 中被读出与修改，有些可编程序控制器还设置了加计数、减计数两中被读出与修改，有些可编程序控制器还设置了加计数、减计数两 种不同的记数方式。种不同的记数方式。 4. A/D、D/A转换转换 大多数可编程序控制器还具有摸大多数可编程序控制器还具有摸/数（数（A/D）和数）和数/摸（摸（D/A）转）转 换功能，能完成对模拟量的检测与控制。换功能，能完成对模拟量的检测与控制。 三、主要功能三、主要功能 5.定位控制定位控制 有些可编程序控制器具有步进电动机和伺服电动机控制功能，有些可编程

6、序控制器具有步进电动机和伺服电动机控制功能， 能组成开环系统或闭环系统，实现位置控制。能组成开环系统或闭环系统，实现位置控制。 6.通信与联网通信与联网 有些可编程序控制器具有联网和通信功能，可以进行远程有些可编程序控制器具有联网和通信功能，可以进行远程I/O 控制，多台可编程序控制器之间还可以进行同位链接，还可以与计控制，多台可编程序控制器之间还可以进行同位链接，还可以与计 算机进行上位链接。由一台计算机和多台可编程序控制器可以组成算机进行上位链接。由一台计算机和多台可编程序控制器可以组成 “集中管理、分散控制集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以完成较大规模的复的分布式控制网络，以完成较

7、大规模的复 杂控制。杂控制。 三、主要功能三、主要功能 7.数据处理功能数据处理功能 大多数可编程序控制器都具有数据处理功能，能进行数据并行大多数可编程序控制器都具有数据处理功能，能进行数据并行 传送、比较运算；传送、比较运算；BCD码的加、减、乘、除等运算；还能进行字的码的加、减、乘、除等运算；还能进行字的 按位按位“与与”、“或或”、“异或异或”、求反、逻辑移位、算术移位、数、求反、逻辑移位、算术移位、数 据检索、比较、数制转换等操作。据检索、比较、数制转换等操作。 随着科学技术的不断发展，可编程序控制器的功能还在不断拓随着科学技术的不断发展，可编程序控制器的功能还在不断拓 宽和增强。宽和

8、增强。 三、主要功能三、主要功能 四、主要特点四、主要特点 1. 可靠性高、抗干扰能力强、适用于恶劣工作环境可靠性高、抗干扰能力强、适用于恶劣工作环境 2. 编程简单易学编程简单易学 3. 应用灵活方便应用灵活方便 4. 通用性强通用性强 5. 具有完善的监视和诊断功能具有完善的监视和诊断功能 6. 体积小、重量轻、功耗小、安装维护方便、性价比高体积小、重量轻、功耗小、安装维护方便、性价比高 1）各种机械行业，可实现设备、自动线的自动化控制；）各种机械行业，可实现设备、自动线的自动化控制； 2）顺序控制、过程控制、位置控制、生产过程的监控和管理、）顺序控制、过程控制、位置控制、生产过程的监控和

9、管理、 结合网络技术；结合网络技术； 3）数字量、模拟量的数据采集；）数字量、模拟量的数据采集； 五、应用范围五、应用范围 学习要求学习要求： 了解可编程控制器的基本结构与基本工作原理了解可编程控制器的基本结构与基本工作原理 熟悉熟悉PLC的指令系的指令系统统 1) 掌握掌握PLC的编程方法和开发步骤的编程方法和开发步骤 一、一、 PLC的基本结构的基本结构 三菱三菱PC基本单元外形基本单元外形 CPU 存储器存储器 通用串口通用串口扩展接口扩展接口 电电 源源 外部设备外部设备 （编程器等）（编程器等） 扩展单元、特扩展单元、特 殊功能单元等殊功能单元等 输入状态寄存器输入状态寄存器 输出状

10、态寄存器输出状态寄存器 输入接口输入接口 输出接口输出接口 现场输入信号现场输入信号 现场输出信号现场输出信号 PLC基本结构框图基本结构框图 2 可编程控制器的硬件结构与工作原理可编程控制器的硬件结构与工作原理 2. 存储器存储器 系统程序存储区：存放系统软件，固化在系统程序存储区：存放系统软件，固化在ROM或或EPROM等只等只 读存储器中。读存储器中。 用户程序存储区：存放用户程序用户程序存储区：存放用户程序 变量（数据）存储区：存放内变量（数据）存储区：存放内 部变量或数据部变量或数据 通常采用低功耗的通常采用低功耗的 CMOS-RAM存储器加存储器加 备用电池，可读写备用电池，可读写

11、 1. 中央处理单元中央处理单元CPU 计算和控制中心。它的性能（位数和主频）决定了计算和控制中心。它的性能（位数和主频）决定了PLC的运的运 算速度和信息处理量的大小。算速度和信息处理量的大小。 3.输入输入/输出接口：输出接口： 是是CPU连接工业现场设备的桥梁。连接工业现场设备的桥梁。 CPU： 标准电平标准电平 弱电弱电 数字量数字量 外部设备：外部设备： 开关量、模拟量开关量、模拟量 不同电压等级的交流、直流量不同电压等级的交流、直流量 高速、低速信号高速、低速信号 远程、本地信号远程、本地信号 输入输入/输出接口输出接口 PC厂家为用户提供各种类型的厂家为用户提供各种类型的I/O接

12、口电路。接口电路。 直流开关量输入接口电路 光耦的作用光耦的作用: 电气隔离，抗干扰电气隔离，抗干扰 电平转换电平转换 开关量输入接口：将工业现场的开关量信号转变成开关量输入接口：将工业现场的开关量信号转变成CPU能接受能接受 的标准逻辑电平。的标准逻辑电平。 (图) 直流开关量输入接口直流开关量输入接口 交流开关量输入接口交流开关量输入接口 内部直流电源内部直流电源 发光二极管发光二极管光电耦合器光电耦合器 输出输出 方式方式 开关量输出接口：通过该接口实现对外部设备的驱动控制开关量输出接口：通过该接口实现对外部设备的驱动控制 继电器输出继电器输出 晶体管输出晶体管输出 晶闸管输出晶闸管输出

13、 继电器输出：输出接口由继电器构成。继电器输出：输出接口由继电器构成。 晶体管输出：输出接口由晶体管构成。晶体管输出：输出接口由晶体管构成。 晶闸管输出：输出接口由晶闸管构成。晶闸管输出：输出接口由晶闸管构成。 适于大功率、低速、交、直流负载适于大功率、低速、交、直流负载 适合于小功率、高速、直流负载适合于小功率、高速、直流负载 适合于大功率、高速、交流负载适合于大功率、高速、交流负载 (图)继电器输出型接口电路继电器输出型接口电路 负载电源由外部提供负载电源由外部提供 Y0 COM1 晶体管输出接口电路晶体管输出接口电路 +5V +24V +24V或或+5V 6. 编程器：编程器：是是PLC

14、的主要外设。用于用户程序的编制、编辑、的主要外设。用于用户程序的编制、编辑、 调试、检查和监视。调试、检查和监视。 便携式：本身不带便携式：本身不带CPU，只能联机编程。体积小、重量轻、，只能联机编程。体积小、重量轻、 便于生产现场调试。便于生产现场调试。 CRT智能式：带有显示屏的图形编程器，有智能式：带有显示屏的图形编程器，有CPU，可联机，可联机 编程也可脱机编程，可用多种语言编程。编程也可脱机编程，可用多种语言编程。 4. 扩展接口：扩展接口：是用于扩展是用于扩展I/O单元或特殊功能单元。单元或特殊功能单元。 通用微机作为编程器：个人电脑，配上厂家提供的编程通用微机作为编程器：个人电脑

15、，配上厂家提供的编程 软件和通讯线。有效利用资源。软件和通讯线。有效利用资源。 5. 电源：电源：是是PLC的供电电源一般为市电（也有的供电电源一般为市电（也有24V供电的）。供电的）。 PLC内部设计有电路进行稳压和变换。以适应内部电路的需要。内部设计有电路进行稳压和变换。以适应内部电路的需要。 二、二、 PLC的基本工作原理的基本工作原理 PLC的工作方式：的工作方式：循环扫描工作方式循环扫描工作方式 扫描周期：从开始到输出结果完成所扫描周期：从开始到输出结果完成所 需的时间。一般为几毫秒需的时间。一般为几毫秒几十毫秒。几十毫秒。 (图) 开始开始 自诊断自诊断 与编程器通信与编程器通信

16、读入现场信号读入现场信号 执行用户程序执行用户程序 输出结果输出结果 STOP RUN 用用 户户 程程 序序 输输 入入 映映 象象 寄寄 存存 器器 输输 出出 映映 象象 寄寄 存存 器器 执行用户程序执行用户程序输出输出读入读入 2.5cm 50m/min 产品检测传送带如图示，用产品检测传送带如图示，用PLC来检测产品数量。为确保不漏来检测产品数量。为确保不漏 检，对检，对PLC扫描周期有何要求？扫描周期有何要求？ 产品通过检测点的时间间隔为：产品通过检测点的时间间隔为：T=0.025m/(50m/60s)=30ms, 所以，所以，PLC的扫描周期必须小于的扫描周期必须小于30ms

17、PLC的分类的分类 按按I/O点数分点数分 小型小型PLC：入出总点数：入出总点数 256 中型中型PLC：入出总点数：入出总点数 2562048 大型大型PLC：入出总点数：入出总点数2048 按结构类型分按结构类型分 整体式整体式 模块式（积木式）模块式（积木式） 按功能分按功能分 低档机低档机 中档机中档机 高档机高档机 三、三、 PLC分类、主要技术指标分类、主要技术指标 PLC的主要技术指标的主要技术指标 入入/出点数出点数 扫描速度扫描速度 内存容量内存容量 指令条数指令条数 内部元件内部元件 功能模块功能模块 编程语言编程语言 3 可编程控制器的可编程控制器的软件和用户环境软件和

18、用户环境 一、一、 PLC的软件结构的软件结构 软件结构软件结构 监控程序监控程序 用户程序用户程序 1. 监控程序监控程序 监控程序是可编程控制器产品必须包括的部分，有生产厂家监控程序是可编程控制器产品必须包括的部分，有生产厂家 提供。其功能如下：提供。其功能如下： 1）系统管理）系统管理 运行管理：何时输入、何时输出、何时运算、何时自检、何运行管理：何时输入、何时输出、何时运算、何时自检、何 时通讯等进行时间上的分配管理。时通讯等进行时间上的分配管理。 程序空间的管理：生成用户环境。程序空间的管理：生成用户环境。 系统自检程序：系统出错检验、用户程序语法检验、句法检验系统自检程序：系统出错

19、检验、用户程序语法检验、句法检验 等。等。 2）用户指令解释程序）用户指令解释程序 编辑程序和解释程序。编辑程序和解释程序。 3）标准程序和系统调用）标准程序和系统调用 2. 用户程序用户程序 用户用户在在PLC提供的编程环境下编制的完成控制功能的程序。提供的编程环境下编制的完成控制功能的程序。 1. 用户数据结构用户数据结构 1）位数据）位数据 这是一类逻辑量，其值只有这是一类逻辑量，其值只有“0”或或“1”。 2）字数据）字数据 其数制、字长有很多形式。单字或双字、十进制（其数制、字长有很多形式。单字或双字、十进制（K）或十六）或十六 进制进制(H)等。等。 3）位和字的混合。）位和字的混

20、合。 二、二、 用户环境用户环境 输入部分：建立外部输入信号与输入部分：建立外部输入信号与 输入接口的一一对应关系。输入接口的一一对应关系。 输出部分：建立输出接口与被控输出部分：建立输出接口与被控 制的外部信号的一一对应关系。制的外部信号的一一对应关系。 2、 PLC控制系统的结构控制系统的结构 3）用户）用户程序：利用内部元件，建立起输入和输出之间的逻辑关系以及程序：利用内部元件，建立起输入和输出之间的逻辑关系以及 控制各种功能模块完成控制任务。控制各种功能模块完成控制任务。 X000 COM X001 X007 Y030 COM Y037 SB KM 三菱三菱F系列系列PLC的基本情况的

21、基本情况 日本三菱的早期产品，小型机，整体式结构，包括：基本单元，日本三菱的早期产品，小型机，整体式结构，包括：基本单元， 扩展单元、特殊单元三种。扩展单元、特殊单元三种。 3. PLC的元件的元件 用户可以使用的输入输出接口、内部存储单元用户可以使用的输入输出接口、内部存储单元统称元件。统称元件。 型号表示方法型号表示方法 入出总点数入出总点数 M(基本单元基本单元) E（扩展单元）（扩展单元） 输出类型输出类型 R继电器输出继电器输出 T晶体管输出晶体管输出 S晶闸管输出晶闸管输出 电源种类电源种类 V100/110V交流交流 E220/240V交流交流 D24V直流直流 FX2N1 2

22、3 4 FX2N-48MR主要技术指标主要技术指标 输入、输出点总数：输入、输出点总数：48 (入：入：24，出：，出：24） 定时器：定时器： 256个个 计数器计数器 ：241个个 辅助继电器：辅助继电器： 3328点点 数据寄存器：数据寄存器：8000个个 内置存储器容量：内置存储器容量：8000步步 基本指令运行时间：基本指令运行时间：0.08us/指令指令 输出形式：继电器输出输出形式：继电器输出 编程元件编程元件 1. 输入继电器（输入继电器（X0X7，X10X17，X20X27，） 注意：注意：元件编号采用八进制元件编号采用八进制 输入继电器状态由外部信号驱动，在用户程序中可进行

23、无限输入继电器状态由外部信号驱动，在用户程序中可进行无限 次读操作。次读操作。 2. 输出继电器（输出继电器（Y0Y7，Y10Y17，Y20Y27 ，） 主要用于将内部逻辑结果传递到外部负载，每一输出继电器主要用于将内部逻辑结果传递到外部负载，每一输出继电器 对应一个输出接点控制一个外部负载。在用户程序中，只能对应一个输出接点控制一个外部负载。在用户程序中，只能 对其进行一次写操作，但可无限次读操作。对其进行一次写操作，但可无限次读操作。 3.辅助继电器辅助继电器(M) 编号从编号从 M0开始开始 十进制编码十进制编码 通用型和掉电保护型两种通用型和掉电保护型两种 辅助继电器仅供内部使用辅助继

24、电器仅供内部使用 4. 定时器（定时器（T） 编号从编号从T0开始；开始； 十进制编码十进制编码 定时器按定时时钟的不同进行分组定时器按定时时钟的不同进行分组 延时时间由设定的延时时间由设定的K值大小确定值大小确定 定时器做计时功能定时器做计时功能 5. 计数器计数器(C) 编号从编号从C0开始；开始； 十进制编码十进制编码 分加计数、减计数和双向计数器分加计数、减计数和双向计数器 分掉电保护和通用型两种分掉电保护和通用型两种 计数值由设定的计数值由设定的K值大小确定值大小确定 可对外部事件或内部脉冲进行计数。可对外部事件或内部脉冲进行计数。 6.特殊辅助继电器特殊辅助继电器(M) M8000

25、：运行监视：运行监视 当当PLC处于运行状态时，处于运行状态时，M8000自动为自动为“1”；反之，；反之， M8000 为为“0” M8002：产生初始化脉冲：产生初始化脉冲 PLC的第一个扫描周期内，的第一个扫描周期内，M8002为为“1”，以后为，以后为“0”。 M8000 M8002 M8012：以周期为：以周期为100ms循环通断循环通断 M8030：锂电池电压下降到一定值时：锂电池电压下降到一定值时M8030为为“1” M8033：PLC停止运行时输出保持停止运行时输出保持 M8034：若使：若使M77得电将起到禁止全部输出的作用得电将起到禁止全部输出的作用 M8012 7. 状态

26、元件状态元件(S) 编号从编号从S0开始；开始； 十进制编码十进制编码 分初始状态元件、原位状态元件、通用状态元件和保持分初始状态元件、原位状态元件、通用状态元件和保持 状态元件状态元件 状态元件是步进顺序控制的重要元件。状态元件是步进顺序控制的重要元件。 8. 指针（指针（P/I） 编号从编号从0开始开始 十进制编码十进制编码 调用指令和跳转用分支指针调用指令和跳转用分支指针P，中断程序使用中断指针，中断程序使用中断指针I 4 PLC的软件技术的软件技术 一、一、 用户数据结构用户数据结构 混合数据 字数据 位数据 构用户数据结 1.位数据位数据 存放位数据的元件称为位元件存放位数据的元件称

27、为位元件。三菱。三菱FX2N中位元件有输入中位元件有输入 继电器继电器X、输出继电器、输出继电器Y、辅助继电器、辅助继电器M、状态继电器、状态继电器S以及以及 定时器、计数器中的状态寄存器。定时器、计数器中的状态寄存器。 位数据即逻辑量，其值为位数据即逻辑量，其值为“0”或或“1”， 表示触点的通与断、线圈的得电与失电、表示触点的通与断、线圈的得电与失电、 标志的标志的ON与与OFF等。等。 位数据可以组合位数据可以组合 成字数据。成字数据。 2.字数据字数据 存放字数据的元件称为字元件。存放字数据的元件称为字元件。三菱三菱FX2N中数据寄存器中数据寄存器D。 字数据其数制有很多形式。三菱字数

28、据其数制有很多形式。三菱FX2N的用户程序中采用十进制的用户程序中采用十进制 和十六进制两种数制，但可以处理八进制、十六进制、和十六进制两种数制，但可以处理八进制、十六进制、ASCII码、码、 整数、实数、浮点实数等数据。整数、实数、浮点实数等数据。 一个字数据的位数为一个字数据的位数为16位，位， 可以用两个字数据组成一个可以用两个字数据组成一个 32位的字数据位的字数据 。 D0(低16位) D0(16位) D1(高16位) 一个元件中既一个元件中既 有字数据又有位数据称有字数据又有位数据称 为混合数据。为混合数据。 3.混合数据混合数据 存放混合数据的元件称为混合元件。三菱存放混合数据的

29、元件称为混合元件。三菱FX2N中混合元件中混合元件 有定时器有定时器T和计数器和计数器C。 如定时器如定时器T的状态寄存器的状态寄存器 存放的是位数据，而当前值寄存存放的是位数据，而当前值寄存 器和设定值寄存器存放的是字数器和设定值寄存器存放的是字数 据。据。 二、二、 PLC的常用编程语言的常用编程语言 助记符语言：助记符语言：类似类似 于汇编语言，用易于汇编语言，用易 于记忆的助记符表于记忆的助记符表 达某种操作达某种操作 梯形图语言梯形图语言:与传统的继电器接与传统的继电器接 触器控制线路图相似，不同的是触器控制线路图相似，不同的是 特定元件和构图规则特定元件和构图规则 LD X002

30、AND M102 OUT Y035 LD Y035 ANI X003 OUT M100 AND T51 OUT Y036 形象、直观、易于接受形象、直观、易于接受 1. PLC的常用编程语言的常用编程语言 逻辑功能图语言：逻辑功能图语言：类似于与、或、非逻辑电路类似于与、或、非逻辑电路 顺序功能流程图语言：顺序功能流程图语言： 类似于程序框图。对于类似于程序框图。对于 一些较复杂的顺序控制，一些较复杂的顺序控制， 用此较易用此较易 易于描述较为复杂易于描述较为复杂 的控制功能，表达的控制功能，表达 直观直观 2. 梯形图程序设计的规则和方法梯形图程序设计的规则和方法 梯形图中的元件：梯形图中的

31、元件： 必须是对应必须是对应PLC中给定编号的编程元件中给定编号的编程元件 梯形图符号：梯形图符号： 触头表示读取位元件的状态；触头表示读取位元件的状态； 线圈表示对位元件进行写操作；线圈表示对位元件进行写操作； 线圈线圈常开触点常开触点 常闭触点常闭触点 母线：母线：程序在两母线之间。程序在两母线之间。 逻辑行逻辑行（每一线圈为一逻辑行）：按自上而下，自左而右的顺序画（每一线圈为一逻辑行）：按自上而下，自左而右的顺序画 逻辑行逻辑行 触点：触点：触点不能连到右母线。触点不能连到右母线。 线圈：线圈：线圈右边必须连右母线圈右边必须连右母 线，左边必须有触点。线，左边必须有触点。 三、三、 三菱

32、三菱PLC的基本指令的基本指令 输入、输出指令输入、输出指令 LD：“取取”指令指令 ，用于母线、分支电路开始时读取，用于母线、分支电路开始时读取 位元件位元件X、Y、M、T、C、S 的状态。的状态。 LDI： “取反取反”指令，用于母线、分支电路开始时读指令，用于母线、分支电路开始时读 取位元件取位元件X、Y、M、T、C、S 的反码。的反码。 OUT：输出，对位元件：输出，对位元件Y、M、T、C、S进行写操作。进行写操作。 注意：驱动注意：驱动T或或C时，该指令后必须设常数时，该指令后必须设常数K值。值。 输入输出指令编程示例输入输出指令编程示例 LD X000 OUT Y000 LDI X

33、001 OUT M100 OUT T0 K 19 LD T0 OUT Y001 LD、LDI地址码：地址码：X、Y、C、T、M、S OUT地址码：地址码：Y、C、T、M、S 逻辑指令逻辑指令 与指令与指令 AND： “与与”，一个位元件的状态与前面，一个位元件的状态与前面 状态的串联指令状态的串联指令 ANI：“与非与非”，一个位元件的反码与前，一个位元件的反码与前 面状态的串联指令面状态的串联指令 地址码：地址码：X、Y、M、T、C、S LD X002 AND M102 OUT Y035 LD Y035 ANI X003 OUT M102 AND T001 OUT Y036 T001 或指令

34、或指令 OR：”或或“，一个位元件的状态与前面状态，一个位元件的状态与前面状态 进行或操作的指令进行或操作的指令 ORI：”或非或非”，个位元件的反码与前面状态，个位元件的反码与前面状态 进行或操作的指令进行或操作的指令 地址码：地址码：X、Y、M、T、C、S LD X014 OR X016 ORI M102 OUT Y035 LD Y035 AND X015 OR M103 ANI X017 ORI M110 OUT M103 电路块连接指令电路块连接指令 ORB：块电路或指令，两个以上触点串联的支路与前面支路并联连接：块电路或指令，两个以上触点串联的支路与前面支路并联连接 指令指令 LD

35、X001 AND X002 LDI X003 AND X004 ORB LD X005 ANI X006 ORB OR X007 OUT Y036 ANB：电路块与指令，用于并联：电路块与指令，用于并联 电路块与前面接点电路或并联电电路块与前面接点电路或并联电 路块的串联路块的串联连接指令连接指令 LD X001 AND X002 LD X003 ANI X004 ORB LD X005 AND X006 LDI X007 AND X010 ORB ANB OR X011 OUT Y030 保持指令保持指令 SET：置位保持指令：置位保持指令 RST：复位保持指令：复位保持指令 LD X001

36、 SET M202 LD X002 RST M202 使使M202置位置位 并保持并保持 使使M202复位复位 并保持并保持 RST：用于对计数器复位的情况：用于对计数器复位的情况 LD X0 RST C0 LD X1 OUT C0 K 3 LD C0 OUT Y0 复位输入端为复位输入端为1： K值置入计数器值置入计数器 计数器状态为计数器状态为0 计数输入端每通断一次，计数值减计数输入端每通断一次，计数值减1或加或加1 计数器状态：计数器状态：当计数值计到设定值时，计数器状态为当计数值计到设定值时，计数器状态为1一直保一直保 持直到被复位指令复位持直到被复位指令复位 注：注：当复位输入保持

37、时，计数信号不起作用当复位输入保持时，计数信号不起作用 复位输入端为复位输入端为0： 脉冲输出指令脉冲输出指令 PLS：将脉宽较宽的输入信号变成脉宽等于：将脉宽较宽的输入信号变成脉宽等于PLC扫描周期扫描周期 的脉冲信号的脉冲信号 主控母线指令主控母线指令 MC：主控开始，引出一条分支母线：主控开始，引出一条分支母线 MCR：主控返回，使分支母线结束并回到原来的母线上：主控返回，使分支母线结束并回到原来的母线上 多个继电器同时受一个触点或一组触点控制，这种控制称为多个继电器同时受一个触点或一组触点控制，这种控制称为 主控主控 指令多，占用内存多指令多，占用内存多 X000 X001X002 Y

38、030 Y031 Y032 Y033 X004 X003 X005 X000 X001X002 Y030 Y031 Y032 Y033 X004 X003 X005 X000 X001 X000 X001 输出继电器输出继电器Y030、Y031、Y032受输入继电器受输入继电器X000、X001主控主控 LD X000 AND X001 OUT M100 MC M100 LD X002 OUT Y030 LD X003 OUT Y031 LD X004 OUT Y032 MCR M100 LD X005 OUT Y033 更好的办法：采用主控指令更好的办法：采用主控指令 X000 X001 M

39、100 Y033 X005 M100X002 Y030 Y031 Y032X004 X003 MCRM100 注意：注意： vMC、MCR必须成必须成 对出现。对出现。 v分支母线上每一分支母线上每一 逻辑行编程时，都逻辑行编程时，都 要用要用LD或或LDI指令指令 开始。开始。 v可嵌套使用主控可嵌套使用主控 母线指令，最多母线指令，最多8次。次。 堆栈指令堆栈指令 MPS：进栈指令：进栈指令 MRD：读栈指令：读栈指令 MPP：出栈指令：出栈指令 LD X000 AND X001 MPS AND X002 OUT Y030 MRD AND X003 OUT Y031 MPP AND X00

40、4 OUT Y032 LD X005 OUT Y033 X000 X001X002 Y030 Y031 Y032 Y033 X004 X003 X005 空操作指令空操作指令 NOP：不完成任何操作，只是占用一步的时间。：不完成任何操作，只是占用一步的时间。 程序结束指令程序结束指令 END：用于结束程序，表示程序终了：用于结束程序，表示程序终了 指令小结：指令小结： LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI对触点操作的指令对触点操作的指令 ANB、ORB触点块连接指令触点块连接指令 OUT、SET、RST、PLS对线圈操作的指令对线圈操作的指令 MC、MCR、MPS、MRD、 MPP、NO

41、P、END其它指令其它指令 四、常用编程注意事项四、常用编程注意事项 1.程序的正确性程序的正确性 正确的程序正确的程序 X001X002 Y001 X004X005 X003 X001X004 Y001 X004X005 X003 X002X001 X005X002 X003 正确的程序正确的程序 X001X004 Y031 X003 Y032 X001 X004 Y031 X003 Y032 Y001双线圈输出，前双线圈输出，前 一个无效一个无效 X402、Y400是不存在是不存在 的元件地址的元件地址 X000 Y001 X402 X001 Y001 Y400 LD X000 LD X0

42、01 AND X002 ORB OUT Y031 LD X001 AND X002 OR X000 OUT Y031 2.程序的合理性程序的合理性 Y031 X000 X001X002 Y031 X001X002 X000 合理合理 触点串并联原则：“左重右 轻，上重下轻” LD X000 LD X001 OR X002 ANB OUT Y031 LD X001 OR X002 AND X000 OUT Y031 Y031 X000 X001 X002 Y031 X001 X002 X000 合理合理 5 PLC的应用的应用 一、电动机常用控制线路举例一、电动机常用控制线路举例 1.三相异步电

43、动机起、停控制三相异步电动机起、停控制 开关量逻辑控制开关量逻辑控制 SB1:起动按钮起动按钮 SB2:停止按钮停止按钮 KH:热继电器触点热继电器触点 主回路主回路 KM:接触器线圈接触器线圈 输入信号，与输输入信号，与输 入接点相连接入接点相连接 输出信号：与输出输出信号：与输出 接点相连接接点相连接 X00 0 Y000 Y000 X002X001 X000 X001 X002 Y000 2.三相异步电动机正反转控制三相异步电动机正反转控制 SB1：电动机正转启动：电动机正转启动 SB2：电动机反转启动：电动机反转启动 SB3：电动机停转：电动机停转 图 KM1：电动机正转控制：电动机正

44、转控制 KM2：电动机反转控制：电动机反转控制 输入信号：与输入接点相连接输入信号：与输入接点相连接 输出信号：与输出接点相连接输出信号：与输出接点相连接 正转正转 反转反转 停止停止 X000 X001 X002 X000 Y030 Y031 v 上述梯形图运行中可靠吗？为什么？上述梯形图运行中可靠吗？为什么？ X000 Y030 X001 X001Y030 Y031 X002 Y031 X002X000Y030 Y031 X000X001 M100 M100 X002Y031 M100 T050 K2 T050Y030 X001X000 M101 M101 X002Y030 M101 T0

45、51 K2 T051Y031 3.三相异步电动机三相异步电动机Y/启动启动控制控制 SB1：电动机启动：电动机启动 SB2：电动机停转：电动机停转 KM：电源控制：电源控制 KM1：电动机：电动机“Y”连接连接 KM2：电动机：电动机“”连接连接 输入信号：与输入接点相连接输入信号：与输入接点相连接 输出信号：与输出接点相连接输出信号：与输出接点相连接 起动起动 停止停止 X010 X011 Y001 Y002 Y003 X010启动启动 X011停止停止 Y001电源控制电源控制 Y002“Y”连接控制连接控制 Y003 “”连接控制连接控制 X010 ( Y001 ) Y001 Y001

46、( Y002 ) ( T000 K10 ) ( T001 K15 ) X011 Y003 ( Y003 ) Y002T001 T000 二、二、 钻孔动力头的控制钻孔动力头的控制 动力头停在处于动力头停在处于原位原位，1ST被压合被压合 起动起动SB，电磁阀，电磁阀1YA得电，使动力头得电，使动力头快进快进 到达工位到达工位2，2ST被压合，使电磁阀被压合，使电磁阀1YA、2YA都得电，动力头都得电，动力头 工进工进 到达工位到达工位3，3ST被压合，使电磁阀被压合，使电磁阀1YA、2YA失电，动力头停失电，动力头停 止前进，工进止前进，工进延时延时1S，等待加工完成。，等待加工完成。 延时时

47、间到，电磁阀延时时间到，电磁阀3YA得电，动力头得电，动力头退回退回 步序步序 输入条件输入条件 输出输出 1YA3YA2YA 原位原位1ST 快进快进 1STSB 工进工进2ST 延时延时3ST 退回退回 3STKT 1ST原位原位 动作顺序表：动作顺序表： 现场器件现场器件PLC对应端子对应端子 1ST 动力头原位动力头原位 说明说明 输入输入输出输出 2ST 3ST SB X000 X001 X002 X003 1YA 2YA 3YA Y031 Y032 Y033 快进到位快进到位 工进到位工进到位 起动按钮起动按钮 快进、工进快进、工进 工进工进 退回退回 PLC分配对照表分配对照表

48、PLC与外部器件的连接关系：与外部器件的连接关系： X002 X002 Y033 X000 X000X003 Y031 Y031 X401Y032 Y032 X002 T050 K1 COM X000 X001 X002 X003 Y031 Y032 Y033 COM1 电源电源 FU 1YA 2YA 3YA 1ST 2ST 3ST SB N L GND PLC的工的工 作电源作电源 原位原位 按扭按扭 快进快进 工进工进 停止停止 延时延时 退回退回 Y033 T050 Y033 三、三、 十字路口交通信号灯自动控制十字路口交通信号灯自动控制 东东 南南 西西 北北 1R 1Y 1G 2R

49、2Y 2G SB 2R 1G 1Y 1R 2G 2Y 55S3S2S55S3S2S 十字路口交通信号灯的时序图十字路口交通信号灯的时序图 设计方法：化整为零，采用基本电路设计方法：化整为零，采用基本电路 1）SB按钮信号的处理按钮信号的处理 X000 M100 M100 2）红灯）红灯1R、2R交替亮交替亮60S；绿灯；绿灯1G、 2G3秒闪烁秒闪烁3次。可用定时器产生周期脉次。可用定时器产生周期脉 冲信号电路实现。冲信号电路实现。 T051T050 T051T050 K 600 K 600 T061T060 T061T060 K5 K5 M100 M100 T050 60S 60S T060

50、 0.5S 0.5S Y000 Y001 Y002 Y010 Y011 Y012 COM COM X000 FU电源电源 2R 1G 1Y 1R 2G 2Y SB 1R、2R交替亮交替亮60S 1G、2G3秒闪烁秒闪烁3次次 T050Y000 T052 K 550 T052T053 T054T053 K30 K20 M100 T052 Y001 Y000 T052 T053 T060 T054 Y002 T053 2R2R 1G1G亮亮55S55S 1G1G闪闪3S3S 1Y1Y亮亮2S2S T050Y010 T055 K 550 T055T056 T057T056 K30 K20 M100

51、T055 Y011 Y010 T055 T056 T060 T057 Y012 T056 1R1R 2G2G亮亮55S55S 2G2G闪闪3S3S 2Y2Y亮亮2S2S 四、抢答系统四、抢答系统 抢答规则抢答规则: 1. 要回答主持人的提问，必须抢先按下桌上的按钮；要回答主持人的提问，必须抢先按下桌上的按钮； 2. 为了给儿童一些优待和教授组的限制，儿童组只要有一个按下就为抢答为了给儿童一些优待和教授组的限制，儿童组只要有一个按下就为抢答 成功，而教授组必须两人同时按下才算抢答成功；成功，而教授组必须两人同时按下才算抢答成功； 控制原则：控制原则： 1.抢答成功后相应的指示灯亮；抢答成功后相应

52、的指示灯亮； 2.主持人按下复位按钮主持人按下复位按钮PB4后，指示灯灭；后，指示灯灭； 3.如果竞赛者在主持人合上如果竞赛者在主持人合上SW开关的开关的10秒内儿童组抢答成功，电磁铁秒内儿童组抢答成功，电磁铁 使彩球摇动，以示得到一次幸运的机会。使彩球摇动，以示得到一次幸运的机会。 硬件电路设计：硬件电路设计： 输入信号：输入信号： 输出信号：输出信号： PB11 X000 PB12 X001 PB4 X002 PB2 X003 PB31 X004 PB32 X005 SW X007 L1 Y000 L2 Y003 L3 Y005 电磁铁电磁铁 Y007 硬件电路硬件电路 程程 序序 设设

53、计计 6 步进顺控指令（步进顺控指令（STL） 用状态转移图表示程序，状态元件用状态转移图表示程序，状态元件S为重要元件。为重要元件。 6. 1 状态转移图状态转移图 一、状态转移图表示方法一、状态转移图表示方法 S20 X000 S21 X001 X002 （ Y000） （ Y001） S20 X000 S21 X001 X002 （ Y000） （ Y001） 二、简单状态转移图二、简单状态转移图 S20 X000 S21 X001 X002 （ Y000） （ Y001） 1. 钻孔动力头的控制钻孔动力头的控制 动力头停在处于动力头停在处于原位原位，1ST被压合被压合 起动起动SB，电

54、磁阀，电磁阀1YA得电，使动力头得电，使动力头快进快进 到达工位到达工位2，2ST被压合，使电磁阀被压合，使电磁阀1YA、2YA都得电，动力头都得电，动力头 工进工进 到达工位到达工位3，3ST被压合，使电磁阀被压合，使电磁阀1YA、2YA失电，动力头停失电，动力头停 止前进，工进止前进，工进延时延时1S，等待加工完成。，等待加工完成。 延时时间到，电磁阀延时时间到，电磁阀3YA得电，动力头得电，动力头退回退回 步序步序 输入条件输入条件 输出输出 1YA3YA2YA 原位原位 1ST 快进快进 1STSB 工进工进2ST 延时延时 3ST 退回退回KT 1ST原位原位 动作顺序表：动作顺序表

55、： 现场信号现场信号 PLC对应端子对应端子 1ST动力头原位动力头原位 说明说明 输输 入入 输输 出出 2ST 3ST SB X000 X001 X002 X003 1YA 2YA 3YA Y001 Y002 Y003 快进到位快进到位 工进到位工进到位 起动按钮起动按钮 快进、工进快进、工进 工进工进 退回退回 PLC分配对照表分配对照表 S20 X000X003 S21 X001 X002 SET Y001 （ Y002） S1 M8002 S22 RST Y001 （ T10 K10） S23 T10 （ Y003） 快进快进 工进工进 延时延时 退回退回 X000 2. 搬运机械手

56、的控制搬运机械手的控制 搬运机械手示意图搬运机械手示意图 工艺流程图工艺流程图 夹紧后，延时夹紧后，延时3S再上升，保证可靠夹紧再上升，保证可靠夹紧 松开后，延时松开后，延时2S再上升，保证可靠松开再上升，保证可靠松开 1ST：下限：下限 2ST：上限：上限 3ST：右限：右限 4ST：左限：左限 工件夹紧工件夹紧电磁电磁 阀驱动汽缸来实现阀驱动汽缸来实现 2YA：ON夹紧，夹紧， OFF松开松开 机械手移动：机械手移动： 1YA，控制下降，控制下降 3YA，上升，上升 4YA，右移，右移 5YA，左移，左移 步序输入条件下降 1YA 夹紧 2YA 上升 3YA 右移 4YA 左移 5YA 灯

57、 HL 原点2ST.4ST+ 下降1SB+ 夹紧1ST+ 上升KT1+ 右移2ST+ 下降3ST+ 松开1ST 上升KT2+ 左移2ST+ 原点2ST.4ST+ 动作顺序表：动作顺序表： PLC分配对照表分配对照表 信 号PLC地址说 明 输 入 1STX001下限位 2STX002上限位 3STX003右限位 4STX004左限位 SBX005启动按钮 输 出 1YAY001下降驱动 2YAY002夹紧驱动 3YAY003上升驱动 4YAY004右行驱动 5YAY005左行驱动 S20 X002X004X005 X001 T20 SET Y002 （ Y001） S1 M8002 （ Y00

58、3） X002 （ Y004） S21 S22 S23 下降 （ T20 K100） 夹紧 上升 右行 S24 X003 X001 T21 RST Y002 （ Y001） （ Y003） X002 （ Y004） S25 S26 S27 下降 （ T21 K50） 松开 上升 左行 X004 M100 M101 M102M103 S20 X002X004X005 X001 T20 SET Y002 （ M100） S1 M8002 （ M102） X002 （ Y004） S21 S22 S23 下降 （ T20 K100） 夹紧 上升 右行 S24 X003 X001 T21 RST Y0

59、02 （ M101） （ M103） X002 （ Y004） S25 S26 S27 下降 （ T21 K50） 松开 上升 左行 X004 ( YOO1 ) M100 M101 ( YOO3 ) M103 M102 下降下降 上升上升 三、选择性分支与汇合三、选择性分支与汇合 S21 X000 S22 X001 X002 （ Y000） （ Y001） S31 X010 S32 X011 X012 （ Y004） （ Y005） S41 X020 S42 X021 X022 （ Y006） （ Y007） S20 M0 S50 X007 （ M100） （ Y010） 分支分支 合并合并

60、从多个分支流程中选择某一个单支流程，称为选择性分支从多个分支流程中选择某一个单支流程，称为选择性分支 四、并行性分支与汇合四、并行性分支与汇合 S21 X000 S22 X001 （ Y000） （ Y001） S31 S32 X011 （ Y004） （ Y005） S41 S42 X021 X022 （ Y006） （ Y007） S20 M0 S50 X002 （ M100） （ Y010） 分支分支 合并合并 6.2 编程方法编程方法 一一.简单流程的编程简单流程的编程 LD M8002 SET S1 STL S1 LD X000 AND X003 SET S20 STL S20 SE