可编程序控制器(PLC

1、 第第12章章 可编程序控制器（PLC）哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 电工学教研室电工学教研室 第第12章章 可编程序控制器（PLC）返回返回 目目 录录 12.1可编程控制器的结构和工作原理可编程控制器的结构和工作原理 12.2可编程控制器的程序编制可编程控制器的程序编制 12. 3 可编程控制器应用举例可编程控制器应用举例PLC 是一种专门用于工业控制的计算机是一种专门用于工业控制的计算机。 早期的早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的是用来替代继电器、接触器控制的。它主要用于顺序控制，实现逻辑运算。因此，被称它主要用于顺序控制，实现逻辑运算。因此，被称为为可编程逻辑控制器可编程逻辑控

2、制器（Programmable logic controller，略写略写 PLC ) 随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程随着电子技术、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。被称控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为为可编程控制器可编程控制器（Programmable controller，略写略写PC)。为区别于为区别于Personal Computer (PC)，故沿用故沿用PLC 这个名称这个名称。12.112.1 可编程控制器的结构和工作原理可编程控制器的结构和工作原理返回返回12.1.1 12.1.1 结构及各部分的作用结构及各部分的作用

3、1.1.PLCPLC的硬件结构图的硬件结构图返回返回系系统统程程序序用用户户程程序序数数据据存存储储器器C C P P U U外外部部设设备备接接口口输输入入接接口口输输出出接接口口I I/ /O O扩扩展展接接口口编编 程程 器器I I/ /O O扩扩展展单单元元输输出出设设备备指指示示灯灯电电磁磁线线圈圈电电磁磁阀阀电电 源源打打印印机机计计算算机机磁磁带带机机条条码码扫扫描描仪仪按按钮钮触触点点行行程程开开关关输输入入设设备备2.2.各部分的作用各部分的作用 CPU：(1) (1) 将各种输入信号取入存储器将各种输入信号取入存储器。(2) (2) 编译、运行用户程序。编译、运行用户程序。

4、(3) (3) 把结果送到输出端。把结果送到输出端。(4) (4) 响应外部设备的请求。响应外部设备的请求。 存储器存储器： 系统程序存储器系统程序存储器：存放监控程序和编译程序存放监控程序和编译程序。用户程序及数据存储器用户程序及数据存储器：存储用户编制的应用程序及各存储用户编制的应用程序及各 种暂存数据、中间结果种暂存数据、中间结果。返回返回 各种接口、高功能模块：各种接口、高功能模块：可扩展功能可扩展功能。输入、输出接口：输入、输出接口：联接输入输出设备，采用光电隔离，减联接输入输出设备，采用光电隔离，减 小干扰，提高可靠性。小干扰，提高可靠性。 输入的形式：输入的形式：开关、按钮、行程

5、开关等开关、按钮、行程开关等 输出的形式：输出的形式：继电器继电器 - - 低速大功率低速大功率 可控硅可控硅 - - 高速大功率高速大功率 晶体管晶体管 - - 高速小功率高速小功率返回返回小型机（一体机）：小型机（一体机）：返回返回中、大型机（模块式）：中、大型机（模块式）：返回返回12.1.2 12.1.2 工作原理工作原理PLC：循环扫描循环扫描。CPU从第一条指令开始执行，遇到结束符又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。返回第一条，不断循环。对慢速响应系统对慢速响应系统增强了抗干扰能力增强了抗干扰能力。返回返回一个扫描周期一个扫描周期程序执行程序执行输入采样输入

6、采样输出刷新输出刷新1. I/O点数点数 64128 点点-小型小型；128512点点-中型中型；2. 用户程序存储器容量。用户程序存储器容量。 FP1-C24：2720步步。 3. 扫描速度扫描速度 ：单位：单位： ms /1000步步 或或 s /步步4. 指令系统条数指令系统条数。 5. 编程元件的种类和数量编程元件的种类和数量。12.1.3 12.1.3 可编程控制器的主要可编程控制器的主要技术性能指标技术性能指标返回返回元件名称元件名称代表字母代表字母编号范围编号范围 功能说明功能说明输入继电器输入继电器XX0XF接收外部输入信号接收外部输入信号输出继电器输出继电器YY0Y7输出程序

7、执行结果输出程序执行结果辅助继电器辅助继电器RR0R62F在程序内部使用在程序内部使用不提供外部输出不提供外部输出定时器定时器TT0T99触点在内部使用触点在内部使用计数器计数器CC100C143减法计数器减法计数器触点在内部使用触点在内部使用通用通用“字字”寄存器寄存器WRWR0WR62WR0:R0RFWR1:R10R1FFP1-C24寄存器配置寄存器配置返回返回12.1.4 12.1.4 可编程控制器的主要功能和特点可编程控制器的主要功能和特点返回返回 开关逻辑控制开关逻辑控制 定时定时/ /计数控制计数控制 步进控制步进控制 数据处理数据处理5. 过程控制过程控制6. 6. 运动控制运动

8、控制7. 7. 通信联网通信联网8. 8. 监控监控功能功能1. 抗干扰、可靠性高。抗干扰、可靠性高。2.2.模块化组合式结构，使用灵活方便。模块化组合式结构，使用灵活方便。3.3.编程简单，便于普及。编程简单，便于普及。4.4.进行在线修改，柔性好。进行在线修改，柔性好。5.5.网络通讯功能，便于实现分散式测控系统。网络通讯功能，便于实现分散式测控系统。6.6.与传统的控制方式比较，线路简单。与传统的控制方式比较，线路简单。特点特点12. 2 可编程控制器的程序编制可编程控制器的程序编制12.2.1 可编程控制器的编程语言可编程控制器的编程语言常用常用梯形图语言梯形图语言指令助记符语言指令助

9、记符语言梯形图语言：梯形图语言：类似于传统的继电接触控制图、直观。类似于传统的继电接触控制图、直观。助记符语言：助记符语言：类似于微机中的汇编语言。类似于微机中的汇编语言。返回返回PLC中有两类触点：中有两类触点：常开触点常开触点和和常闭触点。常闭触点。符号分别为：符号分别为：1. 梯形图梯形图用用 表示表示线圈线圈SB1SB2KMKM继电接触控制继电接触控制返回返回X1X0COMY0COMKMSB2SB1PLC外部接线图外部接线图(ED)Y0X1Y0X0梯形图：梯形图： 当输入设备的触点为常开时，梯当输入设备的触点为常开时，梯形图和继电接触控制电路一一对应形图和继电接触控制电路一一对应1.

10、梯形图梯形图返回返回指令语句表指令语句表 地址地址指令指令01234ST X0OR Y0AN/ X1OT Y1ED(ED)Y0X1Y0X0梯形图：梯形图：2. 指令语句表指令语句表二者一一对应二者一一对应返回返回12.2.2 可编程控制器的编程原则和方法可编程控制器的编程原则和方法1. 编程原则编程原则(1) 编程元件的触点可无限次使用编程元件的触点可无限次使用。（2）每行起始于左母线，线圈接于右母线，每行起始于左母线，线圈接于右母线， 触点不能与右母线相联。触点不能与右母线相联。错误错误正确正确X0X1Y0X0X1Y0返回返回（3） 上重下轻，左重右轻。上重下轻，左重右轻。X0X1X3X4X

11、5X2Y0X0X1X3X4X5X2Y0改为改为返回返回（4）逻辑关系应尽量清楚逻辑关系应尽量清楚X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5 X6X2X2返回返回(5) 避免出现无法编程的梯形图避免出现无法编程的梯形图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5返回返回2. 编程方法编程方法(以电动机正反转控制为例以电动机正反转控制为例）（1）确定确定I/O点数及点数及I/O分配分配输输 入入输输 出出SB1 X0SBF X1SBR X2KMF Y0KMR Y1X1X0COMY0COMKMRSBFSB1PL

12、C外部接线图外部接线图SBRX2KMFY1KMRKMFFR互锁务必用互锁务必用硬触点硬触点互锁务必用互锁务必用硬触点硬触点返回返回（2)编制梯形图和指令语句表编制梯形图和指令语句表X0X0Y0Y1X1X2Y0Y1Y1Y0ED地址地址指指 令令012345678910ST X1OR Y0AN/ X0AN/ Y1OT Y0ST X2OR Y1AN/ X0AN/ Y0OT Y1ED返回返回12.2.3 FP1指令系统简介指令系统简介1. 起始指令起始指令STST，ST/ ST/ 和输出指令和输出指令OTST：以常开触点开始以常开触点开始 ST/ST/：以常闭触点开始：以常闭触点开始OT: 不能用于输

13、入继电器不能用于输入继电器X X和直接接于左母线和直接接于左母线。基本指令基本指令X0X1Y0R0地址地址指令指令0123ST X0OT Y0ST/ X1OT R0返回返回2. 触点串联指令触点串联指令AN，AN/ 触点并联指令触点并联指令OR, OR/X0X1Y0Y1X2X3地址地址指令指令012345ST X0AN X1OT Y0ST/ X2OR/ X3 OT Y1返回返回3. 块串联指令块串联指令ANS与块并联指令与块并联指令ORSX0X1X2X3Y0指令块1指令块2地址地址指令指令012345ST X0OR X2ST X1OR/ X3 ANS OT Y0X0X1X2X3Y0指令块1指令

14、块2地址地址指令指令012345ST X0AN X1ST X2AN/ X3 ORS OT Y0每一指令块均以每一指令块均以STST或或ST/ST/开始开始返回返回4. 取反指令取反指令/X0Y0Y1地址地址指令指令0123ST X0OT Y0 / OT Y1返回返回X0Tn输入接点输入接点定时器号码定时器号码（FP1:099）时间常数时间常数:132767类型类型R：时钟为时钟为0.010.01秒秒X：时钟为时钟为0.10.1秒秒Y：时钟为时钟为1 1秒秒（1）时间常数与类型决定了定时时间的长短。时间常数与类型决定了定时时间的长短。（2 2）定时器为减计数。当输入触点接通时，每来一个时）定时器

15、为减计数。当输入触点接通时，每来一个时 钟脉冲减钟脉冲减1 1，直到减为，直到减为0 0。这时，定时器的常开触点。这时，定时器的常开触点 闭合，常闭触点断开。闭合，常闭触点断开。当输入触点断开时，定时器当输入触点断开时，定时器 复位。复位。说明：说明：返回返回5. 定时器指令定时器指令TM定时器应用举例定时器应用举例1X0Y0TMX 50 2T2地址地址指令指令0145ST X0 TMX 2 K 50ST T2OT Y0X0Y05S2S定时器复位定时器复位功能说明：功能说明：X0闭合闭合5s后，后，Y0输出输出返回返回定时器应用举例定时器应用举例2 24S6SX0Y0EDTMY 4 0TMY

16、6 1X0T0T1X0T0Y0地址地址指令指令0126711121314ST X0AN/ T1TMY 0K 4ST T0TMY 1K 6ST X0AN/ T0OT Y0ED返回返回6. 计数器指令计数器指令CTCTn计数器初始值：计数器初始值：132767计数器编号计数器编号(FP1机：机：100143)计数脉冲计数脉冲复位信号复位信号（1）复位信号接通时，计数器复位，装入初始值复位信号接通时，计数器复位，装入初始值。（2）复位信号断开时，每来一个计数脉冲减复位信号断开时，每来一个计数脉冲减1 1，直，直 到减为到减为0 0，计数器的常开接点接通，常闭接点，计数器的常开接点接通，常闭接点 断开

17、。断开。说明：说明：CR返回返回计数器应用计数器应用X1X0 CT 5100C100Y0地址地址指令指令01256ST X0ST X1 CT 100 K 5 ST C100OT Y0X0X1Y0返回返回7. 堆栈指令堆栈指令PSHS, RDS, POPSY0X0Y1R30X2X1X2ST X0PSHSAN X2OT Y0RDSAN X1OT Y1POPSAN/ X2OT R30功能解释功能解释PSHS (Push Stack) ： 将结果存入堆栈将结果存入堆栈RDS (Read Stack)：从堆栈读数从堆栈读数POPS (Pop Stack)：从堆栈读数并清空堆栈从堆栈读数并清空堆栈组合使用

18、组合使用返回返回8. 微分指令微分指令DF , DF/(DF)R30(DF/)R31X0X1ST X0DFOT R30ST X1DF/OT R31X0接通瞬间（上升沿），接通瞬间（上升沿），R30触点接通触点接通一个扫描周期一个扫描周期。X1断开瞬间（下降沿）断开瞬间（下降沿），R31触点接通触点接通一个扫描周期一个扫描周期。功能解释指令使用当只需要信号的上升或下降沿时使用。例：启动或停当只需要信号的上升或下降沿时使用。例：启动或停车按钮信号车按钮信号。返回返回9. 置位、复位指令置位、复位指令SET , RSTX0Y0SRX1Y1地址地址指指 令令0145ST X0SET Y0 ST X1

19、RST Y1Y0X0X1置位置位复位复位返回返回10. 保持指令保持指令KPX0X1SRKP Y0地址地址指指 令令012ST X0ST X1 KP Y0说明说明1 1：置位触发信号：置位触发信号X0一旦接通，即触发一旦接通，即触发Y0接通接通,即使即使X0再断开，再断开，Y0仍保持接通，仍保持接通，直到复位触发信号直到复位触发信号X1接通为止。接通为止。说明说明2：置位触发和复位触发同时出现置位触发和复位触发同时出现时，复位触发信号优先。时，复位触发信号优先。返回返回11. 移位指令移位指令SR(左移左移）INCPCLRSR WR0（1）SR指令只能对指令只能对WR寄存器进行移位操作寄存器进

20、行移位操作。（2）IN：串行输入端串行输入端，X0接通接通，输入输入1， X0断开断开，输入输入0。（3）CP：移位脉冲移位脉冲，X1每闭合一次每闭合一次，WR0数据数据 左移一位左移一位（4）CLR：X2接通，寄存器清零，停止移位接通，寄存器清零，停止移位。X0X2X1地址地址指指 令令0123ST X0ST X1ST X2SR WR0返回返回应用举例：应用举例：有有8 8只节日彩灯，要求从左至右每隔只节日彩灯，要求从左至右每隔1 1秒依次点亮一只。当灯秒依次点亮一只。当灯 全亮后，再以同样速度从左至右依次熄灭，反复全亮后，再以同样速度从左至右依次熄灭，反复3 3次后停止次后停止。F0 MV

21、 WR0 WY0SR WR0Y7R901CC100R9010Y7X0D DF F/ /D DF FINCCLRCRCT3100ED注释：注释：R901C 为内部特殊继电器为内部特殊继电器 （1秒时钟脉冲继电器）。秒时钟脉冲继电器）。 R9010 为常为常ON继电器。继电器。扩展功能指令：扩展功能指令：F0 MV WR0 WY0返回返回扩展功能指令：扩展功能指令：F0 MV WR0 WY0（16位数据传送指令）位数据传送指令）将将WR0中的内容传送至中的内容传送至WY0WR0R7R6R5R4R3R2R0R1WY0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y0Y1RFRERDRCRBRAR8R9YFYEYDYCYB

22、YAY8Y9FP1有有100余条扩展功能指令余条扩展功能指令返回返回PLC控制系统设计流程图：控制系统设计流程图：Yes分分析析控控制制对对象象确确定定控控制制内内容容选选择择P PL LC C机机型型硬硬件件设设计计软软件件设设计计系系统统总总装装统统调调符符合合设设计计要要求求？调调整整软软件件调调整整硬硬件件投投入入运运行行NoNo12. 3 可编程控制器应用举例可编程控制器应用举例返回返回设计流程：设计流程：1 确定控制内容：需对控制对象进行详细分析确定控制内容：需对控制对象进行详细分析。2 选择合适机型：包括选择合适机型：包括I/OI/O点数，程序存储器容点数，程序存储器容量，响应速

23、度，输入、输出方式等量，响应速度，输入、输出方式等。硬件系统设计：确定输入设备、硬件系统设计：确定输入设备、PLCPLC与控制对与控制对象的联接方式，绘出输入、输出端子的接线图和象的联接方式，绘出输入、输出端子的接线图和实际联接。实际联接。返回返回4 软件设计：进行软件设计：进行I/OI/O分配和定义，绘制梯形图。分配和定义，绘制梯形图。5 系统统调：对编制完成的用户程序进行模拟调系统统调：对编制完成的用户程序进行模拟调试修改再模拟调试，直到达到设计要求，才试修改再模拟调试，直到达到设计要求，才可以接到系统中进行总装统调可以接到系统中进行总装统调。返回返回12. 3.1 三相异步电动机三相异步

24、电动机Y Y 换接起动控制换接起动控制Y Y 换接起动的继电接触换接起动的继电接触控制电路图控制电路图KM- KTKTKM-YKM-YKM- KM- KTKM- KMSB1SB2KMKHKMFUQSKH电机AxByCzKM -YKM- 返回返回输输 入入输输 出出SB1 X1SB2 X2KM1 Y1KM2 Y2KM2 Y3Y Y 换接起动的换接起动的PLCPLC控制控制KM1KM2KM3主电路主电路停车停车起动起动I/O分配分配E1SB2SBX1X2COMCOMY1Y2Y3KM1KM2KM3PLCPLC外部接线图外部接线图返回返回X1X1X2X2Y1Y1Y2Y2Y3Y3R0R0R0R0R0R0T0T0T0T0Y2Y2R0R0T0T0T1T1Y3Y3TMX 50TMX 500 0TMX 10TMX 101 1EDED梯形图梯形图地址地址指