控制工程PLC简介

1、第六章第六章 可编程控制器可编程控制器 （Programmable Logic Controller -PLC）PLCPLC精品资料1. 1. 概述概述(i sh)(i sh) PLC PLC专为工业环境应用而设计，采用可编程存贮器，专为工业环境应用而设计，采用可编程存贮器，在其内部存贮执行逻辑运算在其内部存贮执行逻辑运算(yn sun)(yn sun)、顺序控制、定时、顺序控制、定时、计数和算术运算计数和算术运算(yn sun)(yn sun)等操作指令，并通过数字式、等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种类型的机械和生产过程。模拟式的输入输出，控制各种类型的机械和生产过程。P

2、LCPLC精品资料2. 2. 特点特点(tdin)(tdin)（1）控制程序通用性强）控制程序通用性强（2）高度可靠性）高度可靠性（3）功能完善，易于控制）功能完善，易于控制（4）体积小，便于维修）体积小，便于维修(wixi)（5）模块化设计，设计、施工、投产周期短）模块化设计，设计、施工、投产周期短PLCPLC精品资料3. 3. 组成组成(z chn)(z chn)图图 6-1 PLC6-1 PLC系统配置结构图系统配置结构图组成组成(z (z chn)chn)编程器电源模块现场用户设备 其他智能设备CPU模块I/O模块通信模块特殊I/O 模块存储器总线精品资料 1 3 4 10 8 5 9

3、 102 5 7 6 3 5 3 62 5 7 6 3 5 3 61电源模块电源模块 2后备电池后备电池 3模式开关（钥匙操作）模式开关（钥匙操作） 4状态和故障状态和故障(gzhng)LED 5存储器卡存储器卡 6有标签区的前连接器有标签区的前连接器 7CPU 1 8CPU 2 9I/O模块模块 10IM接口模块（扩充）接口模块（扩充） 图图 6-2 SIMATIC S7-300 PLC6-2 SIMATIC S7-300 PLC组成组成(z (z chn)chn)精品资料组成组成(z (z chn)chn)（1）I/O模块模块(m kui) 开关量开关量I/O模块（接通和断开）模块（接通和

4、断开） 模拟量模拟量I/O模块模块 扩展扩展I/O模块模块 高速计数模块、中断输入模块、闭环控制模高速计数模块、中断输入模块、闭环控制模块（标准控制结构具有块（标准控制结构具有PID等控制功能，电机等控制功能，电机拖动控制结构，带有自校正的电机拖动控制系拖动控制结构，带有自校正的电机拖动控制系统）、统）、BCD码码I/O模块、温度控制模块、数据通模块、温度控制模块、数据通信模块。信模块。精品资料4. 4. 工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理 PLC按照扫描原理工作，在一个扫描周期完按照扫描原理工作，在一个扫描周期完成输入采样、程序执行和输出刷新三部分工作。成输入采样、程序执行和输出刷

5、新三部分工作。在整个运行在整个运行(ynxng)期间，期间，PLC的的CPU以一定以一定的扫描速度（由程序长短决定，一般为毫秒级）的扫描速度（由程序长短决定，一般为毫秒级）重复执行上述三部分工作。重复执行上述三部分工作。 原理原理精品资料（1）输入采样）输入采样 PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并存入数据，并存入I/O映象区中相应单元。映象区中相应单元。 输入采样结束输入采样结束(jish)后，转入用户程序执后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，入状态和数据发生变化

6、，I/O映象区中相应单元映象区中相应单元状态和数据也不会改变。状态和数据也不会改变。 原理原理(yun(yunl)l) 注：如果输入是脉冲信号，该脉注：如果输入是脉冲信号，该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，冲信号的宽度必须大于一个扫描周期， 才能保证在任何情况下，该输入均能才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。被读入。 精品资料 原理原理(yun(yunl)l)（2）程序执行阶段）程序执行阶段(jidun) PLC按先左后右、由上而下的顺序依次扫描按先左后右、由上而下的顺序依次扫描用户程序用户程序(梯形图梯形图)。对由触点构成的控制线路进。对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑

7、运算结果，刷新该逻行逻辑运算，然后根据逻辑运算结果，刷新该逻辑线圈在系统辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。指令。注：在程序执行过程中，只有输入点在注：在程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在他输出点和软设备在I/O映象区或系统映象区或系统RAM存存储区内的状态和数据都有可能发生变化。储区内的状态和数据

8、都有可能发生变化。精品资料 原理原理(yun(yunl)l)（3） 输出刷新阶段输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷就进入输出刷新阶段。在此期间，新阶段。在此期间，CPU按照按照I/O映象区内对应映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路的状态和数据刷新所有的输出锁存电路(dinl)，再经输出电路再经输出电路(dinl)驱动相应的外设。这时，驱动相应的外设。这时，才是才是PLC的真正输出。的真正输出。精品资料5. 5. 编程语言编程语言 常用梯形图、指令、逻辑功能图和高级语言四常用梯形图、指令、逻辑功能图和高级语言四种。目前，大多数种。目前，大多数PL

9、C基本上具备两种或两种以上基本上具备两种或两种以上编程语言，且多数同时采用梯形图和指令。编程语言，且多数同时采用梯形图和指令。 梯形图编程语言是在继电器梯形图编程语言是在继电器接触器控制系统接触器控制系统电路图基础上，简化符号演变而来电路图基础上，简化符号演变而来(r li)的，沿袭的，沿袭了传统控制电路图。了传统控制电路图。编程编程精品资料编程编程 有两种连线：母线有两种连线：母线(mxin)(mxin)和内部横竖线。和内部横竖线。 内部横竖线：将符号指令连成一个指令组。一般总内部横竖线：将符号指令连成一个指令组。一般总是从装载（是从装载（LDLD）指令开始，以输出类指令结束，实）指令开始，

10、以输出类指令结束，实现输出控制。现输出控制。 母线母线(mxin)(mxin)：用来连接指令组。：用来连接指令组。 本梯形图有两组：第一组用以实现启动、本梯形图有两组：第一组用以实现启动、停止控制；第二组仅一个停止控制；第二组仅一个ENDEND指令，用以结束指令，用以结束(jish)(jish)程序。程序。（1 1）梯形图）梯形图精品资料梯形图编程元素梯形图编程元素(yun s)编程编程 各类各类PLC对编程元素的表示方法不同，以三菱公司对编程元素的表示方法不同，以三菱公司的的F1系列系列(xli)PLC为例：为例： 输入继电器（输入继电器（X）接收外部输入开关信号）接收外部输入开关信号 输出

11、继电器（输出继电器（Y）给外部负载传送信号）给外部负载传送信号 辅助继电器（辅助继电器（M）相当于中间继电器）相当于中间继电器 计时器（计时器（T）定时器）定时器 计数器（计数器（C）计数）计数精品资料梯形图编程元素梯形图编程元素(yun s)续续编程编程 移位寄存器移位寄存器 特殊继电器（特殊继电器（M M） M70M707373，M76M767777，M470M470473473 功能指令线圈功能指令线圈(xinqun)(xinqun)（F F） 数据寄存器（数据寄存器（D D） 状态器（状态器（S S）：具有断电保护功能）：具有断电保护功能精品资料（2 2） 编程指令编程指令(zhlng

12、)(zhlng)编程编程输入输入(shr)(shr)指令指令指令指令代表意义代表意义 开 头LD 、LDI 分别用于常开、闭触点 串联触电AND、ANI分别用于常开、闭触点 并联触电OR、ORI分别用于常开、闭触点 串联电路ANB 并联电路ORB精品资料编程编程输出输出(shch)(shch)指令指令指令指令代表意义代表意义 OUT输出继电器、定时器、计数器 RST用于计数器和寄存器复位 PLS用于在辅助继电器产生一个正脉冲 SFT用于移位寄存器移位精品资料编程编程控制指令控制指令指令指令代表意义代表意义 置位置位S：保持辅助继电器线圈：保持辅助继电器线圈 复位复位R：复位辅助继电器线圈：复位

13、辅助继电器线圈 主控主控MC：满足条件时，执行：满足条件时，执行MC和和MCR之间的程序，否则不执行。之间的程序，否则不执行。 主控复位主控复位MCR：用于将：用于将MC指令复位指令复位 条件跳步条件跳步CJP：成立时，跳过条件跳步指令与：成立时，跳过条件跳步指令与跳步结束指令之间的程序。跳步结束指令之间的程序。跳步结束跳步结束EJP：跳步结束指令：跳步结束指令精品资料编程编程特殊特殊(tsh)(tsh)指令指令指令指令代表意义代表意义 NOP空操作指令 END程序结束指令精品资料编程编程地址(dzh) 指令 变量0000 LD X0000001 OR X0100002 AND NOT X00

14、10003 OUT Y0000004 END 梯形图和指令梯形图和指令(zhlng)(zhlng)对照对照精品资料编程编程6.PLC6.PLC梯形图编程的基本梯形图编程的基本(jbn)(jbn)原则原则 （1 1）外部输入、输出继电器、内部继电器、定时器、）外部输入、输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等器件的接点可多次重复使用，无需用复杂的计数器等器件的接点可多次重复使用，无需用复杂的程序结构来减少程序结构来减少(jinsho)(jinsho)接点的使用次数。接点的使用次数。（2 2）梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在最右）梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在最右边，接点不能放在线圈

15、的右边。边，接点不能放在线圈的右边。（3 3）线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以）线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以通过一个没有使用的内部继电器的常闭接点或者特殊通过一个没有使用的内部继电器的常闭接点或者特殊内部继电器内部继电器R9010R9010（常（常0N0N）的常开接点来连接。）的常开接点来连接。 精品资料编程编程（4 4）同一编号的线圈）同一编号的线圈(xinqun)(xinqun)在一个程序中使用两次称在一个程序中使用两次称为双线圈为双线圈(xinqun)(xinqun)输出。双线圈输出。双线圈(xinqun)(xinqun)输出容易引输出容易引起误操作，应尽量避免线圈起

16、误操作，应尽量避免线圈(xinqun)(xinqun)重复使用。重复使用。（5 5）梯形图程序必须符合顺序执行的原则）梯形图程序必须符合顺序执行的原则(yunz)(yunz)，即从左，即从左到右，从上到下地执行，如不符合顺序执行的电路不能直接到右，从上到下地执行，如不符合顺序执行的电路不能直接编程。编程。 （6 6）在梯形图中串联接点、并联接点的使用次数没有限制，）在梯形图中串联接点、并联接点的使用次数没有限制，可无限次地使用。可无限次地使用。 （7 7）两个或两个以上的线圈可以并联输出。）两个或两个以上的线圈可以并联输出。 精品资料设计设计(shj(shj)7. PLC7. PLC控制系统控

17、制系统(kn (kn zh x tn)zh x tn)设计设计 PLC PLC是高科技产品，相对继电器而言价格相对较是高科技产品，相对继电器而言价格相对较高。下列情况下可以考虑使用高。下列情况下可以考虑使用PLCPLC： 系统开关量系统开关量I/O点数很多，控制要求复杂点数很多，控制要求复杂 系统对可靠性的要求高系统对可靠性的要求高 需要经常改变系统的控制关系或修改多项控制需要经常改变系统的控制关系或修改多项控制参数参数 实现多台设备的控制实现多台设备的控制（1 1）原则）原则精品资料设计设计(shj(shj)6. PLC6. PLC控制系统控制系统(kn (kn zh x tn)zh x t

18、n)设计设计 熟悉控制对象：了解全部功能和控制要求熟悉控制对象：了解全部功能和控制要求（2 2）步骤）步骤 PLC选型及硬件配置：根据选型及硬件配置：根据I/O类型和点数选择，并类型和点数选择，并完成完成I/O点地址定义表。点地址定义表。 设计设计PLCPLC外部接线外部接线 设计控制程序：选择合适的编程语言设计控制程序：选择合适的编程语言 程序调试：模拟和现场调试程序调试：模拟和现场调试 编制技术文件：硬件接线图、功能表图等。编制技术文件：硬件接线图、功能表图等。精品资料7. 7. 梯形图编程实例梯形图编程实例(shl)(shl)编程编程（1 1）使用真值表）使用真值表 根据液位高低来控制根

19、据液位高低来控制(kngzh)(kngzh)泵的启动停止，即泵的启动停止，即达到高液位时，泵启动，并保持到低液位；液位低时，达到高液位时，泵启动，并保持到低液位；液位低时，泵停止，并保持到高液位。泵停止，并保持到高液位。 确定输入：确定输入： A A为高液位开关，即液位大于等于高液位时，为高液位开关，即液位大于等于高液位时， A A1 1，否则为，否则为0 0； B B为低液位开关，即液位小于等于低液位时，为低液位开关，即液位小于等于低液位时， B B1 1，否则为，否则为0 0； 确定输出：确定输出： Y Y为输出，为输出，Y Y1 1时，泵启动；为时，泵启动；为0 0时，泵停止。时，泵停止

20、。精品资料编程编程 写出液位控制写出液位控制(kngzh)(kngzh)真值真值表：表： 序序 号号输输 入入 输输 出出ABYY1000020011301X0410X1YA B YYA B精品资料编程编程YA B YYA B(1)YA B YA BB A YAY得得化简后得到化简后得到(d do)(d do)()YB YA 写出输入输出逻辑写出输入输出逻辑(lu j)(lu j)表达式表达式精品资料编程编程()YB YAA AY YB BY Y 画出梯形图画出梯形图ENDEND( )( )精品资料编程编程 IF A=10 THENY=10 ELSEIF B=7 THENY=50+Y ELSE

21、IF C=B)Source A B 0.0Source B 7GEQAddSource A Y 0.0Source B 50Dest Y 0.0ADOLess Than (AB)Source A B 0.0Source B 7LESLess Than (A=B)Source A C 0Source B 60GEQMoveSource 20 YDest 0.0精品资料编程编程简化简化(jinhu)(jinhu)梯形梯形图图 EqualSource A A 0.0Source B 10EQUMoveSource 10 YDest 0.0MOVGrtr Than or Eql(A=B)Source

22、A B ?Source B 7GEQAddSource A Y 0.0Source B 50Dest Y 0.0Less Than (AB)Source A C 0.0Source B 60LESMoveSource 81 YDest 0.0MoveSource 20 YDest 0.0（F1F1）F1F1（F2F2）F2F2F3F3（F3F3）精品资料编程编程 为中海为中海QK18-2QK18-2平台上的油气混输泵，配置平台上的油气混输泵，配置(pizh)(pizh)控制控制系统。控制要求如下：系统。控制要求如下：1 1、泵进口压力：、泵进口压力：0.70.70.8Mpa0.8Mpa2 2、

23、泵出口压力：、泵出口压力：1.81.82.0Mpa2.0Mpa3 3、进出口压差、进出口压差1.3Mpa1.3Mpa4 4、轴承温度小于、轴承温度小于85855 5、冷却水液位低于、冷却水液位低于50mm50mm6 6、机座振动小于、机座振动小于20Hz 20Hz 7 7、现场控制盘上能显示压力、温度、能对泵异常运、现场控制盘上能显示压力、温度、能对泵异常运行进行报警、停泵，并将信号接入控制室。行进行报警、停泵，并将信号接入控制室。精品资料编程编程控制系统总结(zngji)构图精品资料编程编程控制系统(kn zh x tn)总程序流程图精品资料编程编程表1 PLC输入输出地址分配(fnpi)表格精品资料编程编程A/D转换转换压力压力2.0MPa降低转速降低转速显示显示NY压力信号压力信号出口出口(ch ku)压力编程（梯形图）压力编程（梯形图）图 出口压力(yl)控制流程图（1 1）将给定值）将给定值2.0MPa2.0MPa写入写入PLCPLC（2）将将PLC采样时间设定为采样时