罗克韦尔PLC入门教材

1、Rockwell Automation InternalACIGACIG基础培训课基础培训课PLCPLC控制系统原理控制系统原理PLCPLC控制系统的产生和定义控制系统的产生和定义PLCPLC控制系统的组成控制系统的组成PLCPLC控制系统的工作原理控制系统的工作原理PLCPLC控制系统的编程控制系统的编程(Francis.Duan)Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的产生和定义控制系统的产生和定义(1)(1)PLCPLC控制系统的产生控制系统的产生: : 7070年代以前的控制系统年代以前的控制系统继电器控制系统继电器控制系统 将继电器将继电器, ,

2、定时器定时器, , 接触器接触器, , 按一定的逻辑关系连接起来按一定的逻辑关系连接起来, , 组组成控制系统成控制系统Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的产生和定义控制系统的产生和定义(2)(2)继电器控制系统的优缺点继电器控制系统的优缺点: : 优点优点: : 结构简单结构简单, , 容易容易掌握掌握, , 价格便宜价格便宜 适用于工作模式固定适用于工作模式固定, , 工作方式简单的场合工作方式简单的场合 缺点缺点: : 对大系统对大系统, , 设计设计连线复杂连线复杂, , 控制柜庞大控制柜庞大, , 故障点多故障点多, , 维修困难维修困难,

3、, 通用性通用性/ /灵活性差灵活性差. .不支不支持网络通讯持网络通讯Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的产生和定义控制系统的产生和定义(3)(3)用户对控制系统的要求用户对控制系统的要求: : 现场可修改控制逻辑现场可修改控制逻辑( (编程编程) ) 维修方便维修方便, , 采用模块化结构采用模块化结构, , 即插件式即插件式 可靠性高可靠性高 体积小体积小 方便系统的升级和扩展方便系统的升级和扩展 可以存储用户程序可以存储用户程序 具有数据通讯功能具有数据通讯功能Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的产生和

4、定义控制系统的产生和定义(4)(4)美国于美国于6060年代末期研制成功世界上第一年代末期研制成功世界上第一台可编程序控制器台可编程序控制器 - - PLC PLC (Programmable Logic Controller). (Programmable Logic Controller). 用以替代继电接触器控制用以替代继电接触器控制. . 其主要功其主要功能是执行能是执行: : 继电器逻辑继电器逻辑 计时计时 计数等计数等Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的产生和定义控制系统的产生和定义(5)(5)国际电工委员会国际电工委员会( (IEC)IE

5、C)对可编程序控制器的定义对可编程序控制器的定义: : 是一种数字运算的电子系统是一种数字运算的电子系统, , 专为在工业专为在工业环境下应用而设计环境下应用而设计. .它采用它采用可编程序的存储器可编程序的存储器, ,用用来在内部存储执行来在内部存储执行逻辑运算逻辑运算, , 顺序控制顺序控制, , 定时定时, , 计数和算数运算计数和算数运算 等操作的等操作的指令指令, , 并通过并通过 数字式数字式, , 模拟式的输入和输出模拟式的输入和输出, ,控制各种类型的机械或生产控制各种类型的机械或生产过程过程, , 可编程序控制器及其有关设备可编程序控制器及其有关设备, , 都应按易都应按易于

6、与工业控制系统连成一个整体于与工业控制系统连成一个整体, , 易于扩充功能易于扩充功能的原则设计的原则设计Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的组成控制系统的组成电电 源源 模模 块块编编 程程 设设 备备微处理器微处理器存存 储储 器器CPU CPU 模块模块输输 入入 模模 块块外外 部部 设设 备备输输 出出 模模 块块外外 部部 设设 备备Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的基本组成控制系统的基本组成(1)(1)Allen-BradleyAllen-BradleyA-BA-BQualityQualityR

7、UN REM PROGRUN REM PROGLogix5555Logix5555RUNRUNOKOKRS232RS232BATBATI/OI/O ETHERNETRXD TXD OKRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OKRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OKRXD TXD OK处处理理器器I/OI/O 模模 板板I/OI/O 模模 板板I/OI/O 模模 板板机架机架电源电源 ETHERNETRXD TXD OKRXD TXD OKI/OI/O 模模 板板编程器编程器Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的基本组成

8、控制系统的基本组成(2)(2)1.1.CPUCPU模块模块: : 可编程序控制器的核心可编程序控制器的核心, , 由微由微处理器和存储器组成处理器和存储器组成 微处理器微处理器: : 1) 1) 系统自检和初始化系统自检和初始化 2) 2) 接收来自编程设备的用户程序和接收来自编程设备的用户程序和 数据数据 3) 3) 对设备的状态和用户程序进行诊断对设备的状态和用户程序进行诊断 4) 4) 运行用户程序运行用户程序 5) 5) 实现与外部设备的通讯实现与外部设备的通讯一般用处理器的处理速度和一般用处理器的处理速度和I/OI/O能力来说明能力来说明Rockwell Automation Int

9、ernalPLCPLC控制系统的基本组成控制系统的基本组成(3)(3) 存储器存储器: : 1)1) 系统存储器系统存储器 ( (ROM, Flash ROM)ROM, Flash ROM) 用于存储用于存储: :操作系统程序操作系统程序用户指令解释程序用户指令解释程序编译程序编译程序系统诊断程序系统诊断程序通讯管理程序通讯管理程序不可以修改不可以修改2)2) 用户存储器用户存储器( (RAM, EPROM, EEPROM)RAM, EPROM, EEPROM)分为分为: :用户程序存储器用户程序存储器- - 存储用户程序存储用户程序用户数据存储器用户数据存储器- - 存储运算数据存储运算数据

10、Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的基本组成控制系统的基本组成(4)(4)输入输入/ /输出模块输出模块: : PLCPLC与现场设备连接的接与现场设备连接的接口口 输入模块输入模块: : 用于接收和采集现场设备的输入信用于接收和采集现场设备的输入信号号: : 开关量输入模块开关量输入模块: : 直流信号直流信号: 24: 24V DC, 48V DCV DC, 48V DC TTL TTL 信号信号 5 5V DCV DC 交流信号交流信号: 110: 110V AC, 220V ACV AC, 220V AC 模拟量输入模块模拟量输入模块: : 直

11、流信号直流信号: 4-20: 4-20mAmA, 0-5V DC, 0-5V DCRockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的基本组成控制系统的基本组成(5)(5) 输出模块输出模块: : 用于向执行机构输出控制信号用于向执行机构输出控制信号: : 开关量输出模块开关量输出模块: : 直流信号直流信号: 24: 24V DC, 48V DCV DC, 48V DC 交流信号交流信号: 110: 110V AC, 220V ACV AC, 220V AC 触点信号触点信号: : AC/DCAC/DC 模拟量输出模块模拟量输出模块: : 直流信号直流信号: 4-2

12、0: 4-20mAmA, 0-5V DC, 0-5V DC Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的基本组成控制系统的基本组成(6)(6) 特殊模块特殊模块: (: (智能模块智能模块) ) 热电阻输入热电阻输入: : Pt (Pt (铂电阻铂电阻) ) 热电偶输入热电偶输入: : mVmV 高速计数高速计数( (脉冲输入脉冲输入) ) PI PI 脉冲流量计脉冲流量计 称重称重 注塑注塑 定位模块定位模块 ASCII/BASIC ASCII/BASIC 模块模块 通讯模块通讯模块 ( (ModBusModBus, , ProfilbusProfilbus

13、) ) Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的基本组成控制系统的基本组成(7)(7) 编程设备编程设备: : 用于输入用于输入, , 检查检查, , 修改修改, , 调试调试 用户程序用户程序. . 在线监视在线监视PLCPLC系统的工作状态系统的工作状态 电源模块电源模块: : 将交流或直流电源转换成供将交流或直流电源转换成供PLCPLC系统工作的电源系统工作的电源( (通过机架的基板供电通过机架的基板供电) ) 外挂式或机架内安装外挂式或机架内安装编程器编程器PCPC机机+ +编程软件编程软件 专用编程器专用编程器Allen-BradleyA-BQu

14、alityRUN REM PROGLogix5555RUNOKRS232BATI/O ETHERNETRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OKRUN REM PROGLogix5555RUNOKRS232BATI/O ETHERNETRXD TXD OK ETHERNETRXD TXD OKRockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的基本工作原理控制系统的基本工作原理(1)(1) 基本工作原理性基本工作原理性PLCPLC系统在上电并处于运行系统在上电并处于运行状态时状态时, ,开始进行开始进行输入扫描输入扫描输入扫描输入扫描: : 将输入模块

15、的当将输入模块的当前状态读取到前状态读取到 CPU CPU 的输入的输入映象表中映象表中, , 以备以备程序扫描程序扫描上电及内部处理上电及内部处理输输 入入 扫扫 描描程程 序序 扫扫 描描输输 出出 扫扫 描描诊断及出错处理诊断及出错处理Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的基本工作原理控制系统的基本工作原理(2)(2)程序扫描程序扫描: : CPUCPU从第一条用从第一条用户程序开始户程序开始, , 根据输入映根据输入映象表象表, , 及其他数据状态来及其他数据状态来确定对外部设备的控制确定对外部设备的控制, , 将控制信息送到将控制信息送到输出映

16、象输出映象表表. .输出扫描输出扫描: : 将输出映象表将输出映象表的状态传送到输出模块的状态传送到输出模块, , 开设下一个扫描周期开设下一个扫描周期. .程序扫描程序扫描I/OI/O扫描扫描两个扫描两个扫描上电及内部处理上电及内部处理输输 入入 扫扫 描描程程 序序 扫扫 描描输输 出出 扫扫 描描诊断及出错处理诊断及出错处理Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的基本工作原理控制系统的基本工作原理(3)(3)CPU CPU 模块模块输输 入入 模模 块块外外 部部 设设 备备输输 出出 模模 块块外外 部部 设设 备备输入映象表输入映象表( )END

17、ENDSTARTSTART输出映象表输出映象表输入扫描输入扫描输出扫描输出扫描程序扫描程序扫描PLCPLC系统各部件之间的逻辑关系系统各部件之间的逻辑关系Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的编程控制系统的编程(1)(1)1.1.PLC PLC 控制器的编程方式控制器的编程方式2.2.PLC PLC 控制器的内存组织控制器的内存组织3.3.PLC PLC 控制系统的寻址方式控制系统的寻址方式4.4.PLC PLC 控制器的指令系统控制器的指令系统5.5.编程软件的使用编程软件的使用6.6.编程举例编程举例Rockwell Automation Inter

18、nalPLCPLC控制系统的编程控制系统的编程(2)(2)1.1.PLC PLC 控制器的编程方式控制器的编程方式: : 梯形图编程梯形图编程 输入输入( (条件条件) )指令指令输出指令输出指令( )( ) 梯级梯级(RUNG)(RUNG)( )( )梯形图程序的组成梯形图程序的组成: :指令指令 输入输入/ /输出指令输出指令梯级梯级 由一组输入和由一组输入和一个输出指令组成一个输出指令组成程序程序 由多个不同的由多个不同的梯级组成梯级组成梯形图程序的工作原理梯形图程序的工作原理: :扫描特定梯级的输入指令扫描特定梯级的输入指令, , 决定输出指令的动作决定输出指令的动作( (从左到右从左

19、到右) )从第一级程序扫描到最后一级从第一级程序扫描到最后一级( (从上到下从上到下) )Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的编程控制系统的编程(3)(3) 结构文本编程结构文本编程 结构文本程序的格式结构文本程序的格式: : 采用类似采用类似BASICBASIC高级语言的编高级语言的编程方法程方法, , 比较容易完成复杂的算法比较容易完成复杂的算法. .IF (IF (xxxxxx) THEN YYY) THEN YYYELSE ZZZELSE ZZZEND IFEND IFRockwell Automation InternalPLCPLC控制系统

20、的编程控制系统的编程(4)(4)程序步程序步初始化初始化转换条件转换条件结束结束 顺序功能图顺序功能图( (SFC) SFC) 是一种顺序控制语是一种顺序控制语言言 SFC SFC程序的组成程序的组成: : 初始化初始化, , 结束句结束句, , 转换条件转换条件, , 程序步程序步. .都是由梯形图或结构都是由梯形图或结构文本程序组成文本程序组成 SFC SFC 程序的工作原理程序的工作原理特定时间执行特定的程序步特定时间执行特定的程序步并扫描相应的转换条件并扫描相应的转换条件. . 当当转换条件满足时转换条件满足时, , 进入下一进入下一个程序步个程序步, , 直到结束句直到结束句Rock

21、well Automation InternalPLCPLC控制系统的编程控制系统的编程(5)(5) 功能块图形编程功能块图形编程(FBD) 是一种图形化控制语言是一种图形化控制语言. 程序是由各功能块按应用要求的方式相连接构成程序是由各功能块按应用要求的方式相连接构成.常用于各控制单元间大数据流的应用常用于各控制单元间大数据流的应用, 例如过程例如过程控制控制. 在功能块图形编程中在功能块图形编程中, 各各控制元素可以是标准元控制元素可以是标准元 素也可以由用户自己编素也可以由用户自己编辑辑, 可采用的工具是可采用的工具是:梯形图梯形图结构文本结构文本VC+ Rockwell Automat

22、ion InternalPLCPLC控制系统的编程控制系统的编程(7)(7)3. PLC 3. PLC 控制系统的寻址方式控制系统的寻址方式 3.1 3.1 地址分类地址分类: : I/O I/O 地址地址 I/OI/O模块的位置模块的位置 数据地址数据地址 运算数据的位置运算数据的位置 3.2 3.2 寻址方式寻址方式: : I/OI/O模块模块 - - 可采用物理寻址方式可采用物理寻址方式( (SLC-500)SLC-500) 或逻辑寻址方式或逻辑寻址方式( (PLC-5)PLC-5) I:05/10 O:03/02I:05/10 O:03/02 数据数据 - - 直接寻址直接寻址 T4:

23、0.ACC T4:0.ACC Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的编程控制系统的编程(6)(6)2. 2. PLCPLC控制器的内存组织控制器的内存组织PLCPLC的内存由两个部分组成的内存由两个部分组成: : 系统存储区和用户存储区系统存储区和用户存储区用户存储区分为用户存储区分为: : 程序区程序区-存储用户程序文件存储用户程序文件 主程序主程序, ,子程序子程序 数据区数据区-存储运算数据文件存储运算数据文件 I/OI/O数据数据, , 系统状态数据系统状态数据, , 运算数据运算数据( (计时计时/ /计数计数, ,整数整数, ,浮点等浮点等)

24、 )用户程序区用户程序区用户数据区用户数据区系统区系统区Rockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的编程控制系统的编程(8)(8)4. PLC 4. PLC 控制器的指令系统控制器的指令系统 4.1 4.1 标准指令标准指令: : 继电器类指令继电器类指令 常开常开 常闭常闭 输出输出 锁存锁存( )( ) L 计时器计时器/ /计数器指令计数器指令TON(EN)(DN)TIME BASEPREACCRockwell Automation InternalPLCPLC控制系统的编程控制系统的编程(9)(9)比较比较/ /运算指令运算指令 加加, ,减减, ,乘乘, ,除除