PLC教程可编程序控制器及应用

1、一、课程设置一、课程设置 34学时学时 实验实验4 学分学分2 专业方向课专业方向课(选修选修)二、教学内容二、教学内容1.了解了解PLC的硬件结构的硬件结构,工作原理工作原理.2.掌握软件指令系统和控制功能掌握软件指令系统和控制功能,软件编程技巧软件编程技巧.教材教材:廖常初廖常初.PLC编程及应用编程及应用 2版版. 机工出版社机工出版社三、教学要求三、教学要求现代工业控制三大支柱（现代工业控制三大支柱（PLC;NC;ROBOT)之一。 成绩：平时成绩：平时20%（作业（作业10%、出勤、出勤10%）期）期末末80%。目目 录录 1.1定义 1.2分类 1.3特点 1.4应用领域 国内外状

2、况 1.5发展趋势11 可编程序控制器的定义可编程序控制器的定义 可编程序控制器可编程序控制器(Programmable Controller)简称为简称为PC 可编程序逻辑控制器可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Cntroller)。简称为。简称为PLC 一一、可编程序控制器的历史可编程序控制器的历史 20世纪世纪70年代前年代前 继电器接触器控制系统继电器接触器控制系统 优点：结构简单、价格低廉。优点：结构简单、价格低廉。 缺点：灵活性差、可靠性低。缺点：灵活性差、可靠性低。 1968年美国最大的汽车制造厂家年美国最大的汽车制造厂家通用汽通用汽车公司车公司(GM)为

3、了适应汽车型号不断更新的需要，提为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型出了十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工业控制装置，提出了研制可编程序控制器的基本的工业控制装置，提出了研制可编程序控制器的基本设想，即设想，即 (1)能用于工业现场。能用于工业现场。 (2)能改变其控制能改变其控制“逻辑逻辑”，而不需要变动组成它，而不需要变动组成它的元件和修改内部接线。的元件和修改内部接线。 (3)出现故障时易于诊断和维修。出现故障时易于诊断和维修。 1969年，美国数字设备公司年，美国数字设备公司(DEC)研制出了世界研制出了世界上第一台上第一台PLC

4、。并在。并在GM公司汽车生产线上首次应用公司汽车生产线上首次应用成功。成功。 （逻辑、计时、计数）（逻辑、计时、计数） 1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为可编程序控制器（Programmable Controller），简称 PC 定义强调了PLC是： 1 数字运算操作的电子系统数字运算操作的电子系统也是一种计也是一种计算机算机 2 专为在工业环境下应用而设计专为在工业环境下应用而设计 3 面向用户指令面向用户指令编程方便编程方便 4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作作 5 数字量或模拟量输入输出控制数字量或模拟量输入输出控制 6

5、易与控制系统联成一体易与控制系统联成一体 7 易于扩充易于扩充 1.2 （1）按）按 IO点数分类点数分类 IO点数小于点数小于 32为微型为微型PLC； IO点数在点数在32128为微小型为微小型PLC； IO点数在点数在128256为为小型小型PLC； IO点九在点九在2561024为为中型中型PLC； IO点数大于点数大于1024为为大型大型PLC； IO点数在点数在4000以上为超大型以上为超大型PLC。 以上划分不包括模拟量以上划分不包括模拟量I0点数，且划分界限不点数，且划分界限不是固定不变的。是固定不变的。 （2）按结构形式分类）按结构形式分类 整体式整体式PLC： 又称单元式或

6、箱体式。整体式又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、是将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机箱部件都集中装在一个机箱内。一般小型内。一般小型PLC采用这种结构。采用这种结构。 模块式模块式PLC：将：将PLC各部分分成若干个单独的模各部分分成若干个单独的模块，如块，如 CPU模块、模块、I0模块、电源模块和各种模块、电源模块和各种功能模块。模块式功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式采用模块式结构，有的小型结构，有的小型PLC也采用这种结构。也采用这种结构。 有的有的PLC将整体式和模块式

7、结合起来，称为将整体式和模块式结合起来，称为叠装叠装式式PLC。电源模块CPU模块底 板IO模块模块式模块式 1.主要是主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。不相同。 2.编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的语言结构均不一致，因此各公司的 PLC互不兼互不兼容。容。 SIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为等公司已经开发出以

8、个人计算机为基础，在基础，在Windows平台下，结合平台下，结合IEC11313国际标准的新一代开放体系结构国际标准的新一代开放体系结构的PLC。 1969年美国研制出世界上第一台PLC以后，日本、德国、法国等国相继研制了各自的PLC。 70年代中期，PLC进入了实用化阶段。 70年代末和 80年代初，PLC进入了成熟阶段。美国PLC发展得最快： 1984年有48家，生产150多种PLC； 1987年有63家，生产243种PLC； 1996年有70余家，生产近300种PLC。 著名厂家有AB（AllenBradley）艾伦一布拉德利公司，MODICON莫迪康公司，GEFSNUC公司，TI（T

9、exas Instrument）德州仪器公司，WESTHOUSE Electric西屋电气公司， IPM（International Parallel Machines）国际并行机器公司等。 欧洲PLC的厂家有60余家: 西门子（Siemens）于1973年研制出第一台PLC。 法国的TE(Telemecanique）(施耐德） 瑞士的Selectron公司等。1971年，日本从美国引进PLC技术，由日立公司研制成功日本第一台PLC。 日本生产PLC的厂家有40余家： 三菱电机(MITSUBISHI),欧姆龙(OMRON), 富士电机（Fuji Electric）,东芝（TOSHIBA）, 光

10、洋（KOYO),松下电工（MEW）, 和泉（IDEC）,夏普(SHARP）, 安川等公司。 我国在 70年代末和 80年代初开始引进PLC。我国早期独立研制PLC的单位有： 北京机械工业自动化研究所， 上海工业自动化仪表研究所， 大连组合机床研究所， 成都机床电器研究所， 中科院北京计算机所及自动化所， 长春一汽， 上海起重电器厂， 上海香岛机电公司， 上海自力电子设备厂等单位。 以上诸单位都没有形成规模化生产 辽宁无线电二厂引进德国西门子技术生产PLC； 无锡电器和日本光洋合资生产的 PLC; 中美合资的厦门 AB公司生产的PLC； 上海香岛机电公司引进技术生产的PLC; 上海OMRON公司

11、; 西安Siemens公司等。 （1）向高速度、大存储容量方向发展 （CPU处理速度nS级；内存2M字节） （2）向多品种方向发展和提高可靠性 （超大型和超小型） （3）产品更加规范化、标准化（硬件、软件兼容的PLC） （4）分散型、智能型、与现场总线兼容的I0 （5）加强联网和通信的能力 （6）控制的开放和模块化的体系结构OMAC（open Modular Architecture for Control 1993年中国PLC市场排行榜上的世界十大厂家： 美国 AB公司 （AllenBradley） 德国西门子公司（Siemens） 美国GEFanuc公司 美国的莫迪康（Modicon）和法

12、国的TE电器公司 日本欧姆公司（OMRON） 日本三菱电机株式会社（MITSUBISHI） 日本富士电机株式会社（Fuji Electric） 日本东芝公司（TOSHIBA） 日本的光洋电子（KOYO）和中国的华光电子(CKE） 日本松下电工株式会社（MEW）：Matsushita Electric Works Ltd） 根据美国 Automation Research Co（ARC）的商情调查，在1994年PLC市场上，最大的5家PLC制造商是: SIEMENS， AllenBradly，（Rockwell) AEG Schneider， 三菱电机, OMRON(立石电机） （1996年中国

13、PLC市场）第二章 PLC的基本组成的基本组成2.1 PLC的基本组成的基本组成 1.中央处理单元（中央处理单元（CPU）：）：(1)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令(2)将各种输入信号取入将各种输入信号取入(3) 把运算结果送到输出端把运算结果送到输出端(4) 响应各种外部设备的请求响应各种外部设备的请求 （1）通用处理器：8086、80286、80386 （2）单片机芯片：8031、8096 （3）位片式微处理器：AMD-2900 小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU 中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU 大型PLC多采

14、用高速位片式微处理器 2.存储器存储器： 作用：存放系统程序，用户程序和数据。作用：存放系统程序，用户程序和数据。 系统程序：决定系统程序：决定PLC的基本智能，由厂家的基本智能，由厂家设计，并存入设计，并存入ROM、EEPROM。用户不。用户不能修改。能修改。 用户程序：根据要求，用用户程序：根据要求，用PLC的编程语言，的编程语言，编制的程序，用户用编程器写入编制的程序，用户用编程器写入RAM或或EEPROM。3. 输入、输出接口输入、输出接口采用光电隔离，实现了采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。的电气隔离，减小了电磁干扰。输入接

15、口作用：输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机的信号，转换成数字信号送入主机输出接口作用：输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。隔离。输出三种形式：输出三种形式： 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（1）输入接口电路：）输入接口电路

16、：采用采用光电耦合器，防止强电干扰。光电耦合器，防止强电干扰。COM光电三极管光电三极管发光二极管发光二极管直流电源直流电源输入端子输入端子+PLCXn+24V发光二极管发光二极管继电器输出继电器输出（2）输出接口电路：）输出接口电路：以以继电器形式为例继电器形式为例：PLC内内部部电电路路内内部部电电路路J+交流电源或交流电源或直流电源直流电源YCOM- 把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。电源。 有的电源单元还向外提供有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可隔离直流电源，可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。供开关量输入单元连

17、接的现场无源开关等使用。可编程序控制器使用可编程序控制器使用220V交流电源或交流电源或24V直流直流电源。内部的开关电源为各模块提供电源。内部的开关电源为各模块提供DC 5V、12V、24V等直流电源。等直流电源。 可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。各种接口、高功能模块：各种接口、高功能模块：便于扩展便于扩展 小型机：小型机：一体机。有接口可扩展。一体机。有接口可扩展。 Power in a Small Package!电源

18、模块CPU模块IO模块底 板中、大型机：中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合模块式。可根据需要在主板上随意组合。编程设备可以是专用编程设备可以是专用的手持式的编程器；也可的手持式的编程器；也可以是安装了专门的编程通以是安装了专门的编程通讯软件的个人计算机。讯软件的个人计算机。用户可以通过键盘输用户可以通过键盘输入和调试程序；另外在运入和调试程序；另外在运行时，还可以对整个控制行时，还可以对整个控制过程进行监控。过程进行监控。PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(

19、-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR手持式的编程器手持式的编程器PLC的物理结构PLC的外部接线PLC在在RUN状态时，执行一次的扫描操作所需的时间称为扫描周期，其状态时，执行一次的扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为典型值为1100ms。输入点总有输入映象区的某一输入点总有输入映象区的某一位与之相对应位与之相对应 I/O映象区的大小与系统控映象区的大小与系统控制的规模有关制的规模有关 PLC工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映象区工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映象区对应的位

20、上；将运算的结果存放到输出映象区对应的位上对应的位上；将运算的结果存放到输出映象区对应的位上。PLC在执行用户程序时所需在执行用户程序时所需“输入继电器输入继电器”、“输出继输出继电器电器”的数据取用于的数据取用于I/O映象区，而不直接与外部设备发映象区，而不直接与外部设备发生关系生关系 。定期检查用户程序存储器、定期检查用户程序存储器、I/O单元的连接、单元的连接、I/O总线是否正常，定期复位监控定时器总线是否正常，定期复位监控定时器WDTPLC之间以及之间以及PLC与与PC之间；之间； PLC与其他带与其他带微处理器的智能装置通信微处理器的智能装置通信编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印

21、机编程器、终端设备、彩色图形显示器、打印机 以扫描的方式按顺序逐句扫描处理，运算结果以扫描的方式按顺序逐句扫描处理，运算结果存入输出映象区对应位中存入输出映象区对应位中 扫描的方式输入信号的状态存入输入映象区；扫描的方式输入信号的状态存入输入映象区；结果存入输出映象区，直至传送到外部被控设结果存入输出映象区，直至传送到外部被控设备。备。 清除内部继电器区，复位定时器等，并进行自诊清除内部继电器区，复位定时器等，并进行自诊断，对电源、断，对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进内部电路、用户程序的语法进行检查。行检查。 可编程序控制器对用户程序进行循环扫描可分为三个阶段进行，即输入采样阶段，程序

22、执行阶段和输出刷新阶段。 输入电路滤波时间，它由输入电路滤波时间，它由RC滤波电路的时间常数决定。滤波电路的时间常数决定。改变时间常数可调整输入延迟时间。改变时间常数可调整输入延迟时间。 PLC循环扫描的工作方式循环扫描的工作方式 用户程序中语句的安排用户程序中语句的安排 PLC对输入采样、输出刷新的集中处理方式对输入采样、输出刷新的集中处理方式 输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关。输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关。继电器输出方式的滞后时间为继电器输出方式的滞后时间为10ms左右；双向晶闸管输出左右；双向晶闸管输出方式，在接通负载时滞后时间约为方式，在接通负载时滞后时

23、间约为1ms，切断负载时滞后，切断负载时滞后时间小于时间小于10ms；晶体管输出方式的滞后时间小于；晶体管输出方式的滞后时间小于1ms。是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，几十毫秒。CPU读输入读输入输入输入/输出输出刷新时间刷新时间最短响应时间=输入延迟时间+一个扫描周期+输出延迟时间CPU读输入读输入输入输入/输出输出刷新时间刷新时间最长响应时间=输入延迟时间+两个扫描时间+输出延迟时间 基本单元（S7-200CPU

24、模块）也称为主机，它包括一个中央处理单元（CPU）、电源、数字量输入输出单元。基本单元可以构成一个独立的控制系统。 CPU模块的顶部端子盖内 ：电源及输出端子 底部端子盖内 ：输入端子及传感器电源 中部右侧前盖内 ：CPU工作方式开关 （RUN/STOP）、模拟调节电位器和扩展I/O接口 左侧 ：状态指示灯LED、存储卡、及通讯 口 状态指示灯状态指示灯 显示CPU的工作方式、本机 I/O的状态、系统错误状态。存储卡（EEPOM卡）可以存储CPU程序。 RS-485的串行通讯端口的串行通讯端口 PLC主机实现人一机对话、机机对话的通道。实现PLC与上位计算机的连接，实现PLC与PLC、编程器、

25、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。 扩展接口扩展接口 PLC主机与输入、输出扩展模块的接口，作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。 个人计算机（PC）或编程器需装上STEP7-Micro/WIN32编程软件后，才可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。 要求个人计算机CPU为80586或更高的处理器，16M内存（最低要求为：CPU80486，8M内存）。 STEP7-Micro/WIN32编程软件的基基本功能本功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。 编程软件的使用环境使用环境：支持Windows的应用软件。 通讯电缆是PLC用来与个人计算机（PC）实现

26、通讯的。可以用PC/PPI电缆（RS232RS485），也可用一个通讯处理器（CP）和多点接口（MP1）电缆，或者用一块MPI卡及随MP1卡提供的一根通讯电缆。 人机界面人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板、触摸屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调整和控制的任务。基本功能 操作员面板和触摸屏 ：过程状态和过程控 制的可视化。可以用Protool软件组 态它们的显 示与控制功能 文本显示器：文本显示和实施操作。 还可以扩展PLC的输入、输出端子数 S7-200 CPU22X系列产品：系列产品： CPU221模块、CPU222模块、CPU224模块、CPU

27、226模块、CUP226XM模块。 CPU226模块I/O总点数总点数为40点（24/ 16 点），可带7个扩展模块； 用户程序存储器容量容量为6.6K字； 内置高速计数器，具有PID控制的功能； 有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通讯口； 具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协议的通讯能力。 CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图1L 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.02L3L 1.1 1.2N1.71.41.3L1AC1.5 1.61M 0.0 0.10.60.50.40.30.20.7 1.0 1.1 1.21.41.32M 1.5 1

28、.62.32.22.12.01.72.4 2.5 2.6 2.7LM+24VDC120/240 VAC S7-200 PLC的接口模块有数字量模块、模拟量模块、智能模块等。一、数字量模块数字量模块1.数字量输入模块分为直流输入模块和交流输入模块。 每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号（ON/OFF）。 输入设备输入设备：按钮、限位开关、选择开关、 继电器触点等。外部接线图：.2 .3.6 .71M .0 .12M .4 .5.+ 直流输入模块（EM221 824VDC）有8个数字量输入端子。接线图中，8个数字量输入点分成2组。1M、2M分别是2组输入点内部电路的公共端，每组需用户提供一

29、个24VDC电源。外部接线图：ON 0N4NNL1NL1.0 1N 1N .1 2N 2N .2 3N 3N .3.4 5N 5N .5 6N 6N .6 7N 7N .7有8个分隔式数字量输入端子，每个输入点都占用二个接线端子。它们各自使用1个独立的交流电源（由用户提供）。这些交流电源可以不同相。（交流I/O都是分隔式的） 分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块三种（晶体管、晶闸管、继电器输出方式）。 数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型（ON/OFF）负载。典型的负载包括：继电器线圈，接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。 每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，输出电

30、路把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构的各种大功率的开关信号。PLC的输出端子是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。外部接线图：. .1M 1L+ .0 .1 .2 .32M 2L+ .4 .5 .6 .7+ + + 直流输出模块（EM222 824VDC），有8个数字量输出点，接线图中8个数字量输出点分成2组。1L+、2L+分别是两组输出点内部电路的公共端，每组需用户提供一个DC24V的电流。外部接线图：NL1OLL1N.0.44-11OL4L1L1L.I2L2L.23L5L5L.56L6L.67L 交流输出模块交流输出模块（EM2228120V/230VAC），有8个分隔式数字

31、量输出点，接线图中每个输出点占用二个接线端子，且它们各自都由用户提供一个独立的交流电源，这些交流电源可以不同相。外部接线图： 交直流输出模块（EM222 8继电器）有8个输出点，分成2组，1L、2L是每组输出点的公共端。每组需用户提供一个外部电源（可以是直流或交流电源）。M.3.7.2.6L(+)N(-). .1L.0.1L+2L.4.5L(+)N(-) 组合模块或输入输出模块组合模块或输入输出模块 ：在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出点 。 特点特点：使系统配置更加灵活 例如例如：若有CPU 226：主机I/O 24/16； 欲扩展至27/19； 缺 3/3； 配 I/O 4/4。

32、数字量输入输出模块的输入电路及输出电路的类型与上述介绍的相同。在同一块模块上，输入、输出电路类型的组合有多种多样，用户可根据控制需求选用。 模拟量模块有模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入输出模块。1.模拟量输入模块（A/D） 作用作用：PLC只能接收数字量信号，模拟量信号是一种连续变化的物理量。为实现模拟量控制，必须先对模拟量进行模/数（A/D）转换，将模拟信号转换成PLC所能接受的数字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模/数（A/D）转换。滤波内部电路A/D光电耦合 由滤波、模数转换A/D，光电耦合等部分组成 。 光电耦合器起防止电磁干扰的作用 。 对多通道的模拟量输入单元，通常设置

33、多路转换开关进行通道的切换，且在输出端设置信号寄存器。 一般先用信号变送器把它们变换成统一的标准信号（如4-20mA的直流电流信号，1-5V的直流电压信号等），然后再送入模拟量输入模块 。 模拟量输入模块（EM231）具有4个模拟量输入通道。 模块上部共有12个端子，每3个点为一组，共4组。 每组可作为一路模拟量的输入通道（电压信号或电流信号），电压信号用两个端子（A+、A），电流信号用3个端子（RC，C+，C），其中RC与C+端子短接。未用的输入通道应短接（B+、B）。 该模块需要直流24V供电（M、L+端）。可由CPU模块的传感器电源24VDC/400mA供电，也可由用户提供外部电源。右端

34、分别是校准电位器和配置DIP设定开关。 模拟量输出模块由光电耦合器、数模转换器D/A和信号驱动等环节组成。光电耦合器防止电磁干扰。内部电路驱动信号光电耦合D/A 左端起的每3个点为一组，共二组。每组可作为一路模拟量输出（电压或电流信号）。 第一组V0端接电压负载、I0端接电流负载，M0为公共端。 第二组的接法与第一组类同。 该模块需要直流24V供电。 EM235具有4个模拟量输入通道、1个模拟量输出通道 。 模拟量输入功能同EM231模拟量输入模块，技术参数基本相同 。 电压输入范围有所不同，单极性为010V、05V、01V、0500mv、0100mv、050mv。双极性为10V、5V、2.5

35、V、1V、500mV、250mv、100mv、50mv、25mv。 该模块的模拟量输出功能同EM232模拟量输出模块。技术参数也基本相同。 该模块需要直流24V供电。可由CPU模块的传感器电源24VDC/400mA供电。也可由用户提供外部电源。 3功能块图功能块图(FBD) 4语句表（语句表（STL） 指令表程序：一种与微机的汇编语指令表程序：一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。言中的指令相似的助记符表达式。 5结构文本结构文本(ST) 结构文本结构文本(ST)是为是为IECll313标标准创建的一种专用的高级编程语言。与准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的

36、数学运算，梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。编写的程序非常简洁和紧凑。 322不同存储区的寻址不同存储区的寻址 1输入过程映像寄存器输入过程映像寄存器(I) (I0.0-I15.7)，在每个扫描周期的开始，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。寄存器中。 I、O、V、M、S、SM、L均可按位、字节、均可按位、字节、字和双字来存取字和双字来存取 2输出过程映像寄存器输出过程映像寄存器(Q) (QO.OQ15.7)，在扫描周期的末尾，在扫描周期的末尾，CPU将输出映像寄存器的数据传送给输出模

37、块，将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载再由后者驱动外部负载。 3变量存储区变量存储区(v) 程序执行的过程中存放中间结果，或用来程序执行的过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其他数据。保存与工序或任务有关的其他数据。 可间接寻址：可间接寻址：I、Q、V、M、S、T（仅当前值）、（仅当前值）、C （仅当前值）、（仅当前值）、AI、AQ。不可间接寻址：位（不可间接寻址：位（bit)地址、地址、HC、L存储区。存储区。1）.建立指针建立指针 只能用只能用V、L或或ACl、AC2和和AC3作指针。作指针。 例如：例如：MOVD VB200，AC1 MOVD C3，V

38、D6 MOVD MB4，LD81标准触点指令标准触点指令逻辑关系逻辑关系 梯形图梯形图 助记符助记符I0.0 I0.1LDI0.0AI0.1=Q0.0LDI0.0OI0.1=Q0.0LDN I0.1=Q0.0与与或或非非ANDORNOT当当 I0.0与与 I0.1 都都 “ON” 时，时，则输出则输出 Q0.0 “ON”(1)。当当 I0.0 或或 I0.0 “ON” 时时,则输出则输出 Y0 “ON”(1)当当 I0.1 “OFF” 时时则输出则输出 Q0.0 “ON”(1)Q0.0I0.0I0.1Q0.0Q0.0I0.1I0.0*I0.1Q0.03 OLD(0r Load)指令指令 串联电

39、路块的并联连接。（两个以上触点串串联电路块的并联连接。（两个以上触点串联形成的支路叫串联电路块）联形成的支路叫串联电路块） OLD指令不需要地址，它相当于需并联的指令不需要地址，它相当于需并联的两块电路右端的一段垂直连线两块电路右端的一段垂直连线。 4 ALD(And Load)指令指令 并联电路块的串联连接。（两条以上支路并并联电路块的串联连接。（两条以上支路并联形成的电路叫并联电路块）联形成的电路叫并联电路块） 图图3-9中中OLD后面的两条指令将两个触点并联。后面的两条指令将两个触点并联。 例例3.2 （图（图3-13）逻辑关系逻辑关系 梯形图梯形图 助记符助记符LDX0OX1LDX2O

40、X3ALD=Y0LDX0AX1LDX2AN X3OLD=Y0当当 “X0 或或 X1”与与“X2 或或X3” 都都 “ON” 时，时，则输出则输出 Y0 “ON”。区块与区块与ALD（And Stack）区块或区块或OLD（Or Stack）当当 “X0 与与 X1”或或“X2 与与X3非非” “ON” 时，则输时，则输出出 Y0 “ON”。X0X1X2X3Y0X0X2X1X3Y0 5其他堆栈操作指令其他堆栈操作指令 逻辑入栈逻辑入栈(LPS，Logic Push) 指令复制栈指令复制栈顶的值并将其压入堆栈的下一层，栈中原来的顶的值并将其压入堆栈的下一层，栈中原来的数据依次向下一层推移，栈底值

41、被推出丢失。数据依次向下一层推移，栈底值被推出丢失。 逻辑读栈逻辑读栈(LRD，Logic Read) 指令将第指令将第2层的数据复制到栈顶，第层的数据复制到栈顶，第29层的数据不变，层的数据不变，但原栈顶值消失。但原栈顶值消失。 逻辑出栈逻辑出栈(LPP，Logic Pop)指令使栈中各指令使栈中各层的数据向上移动一层，第层的数据向上移动一层，第2层的数据成为堆层的数据成为堆栈新的栈顶值，栈顶原来的数据从栈内消失。栈新的栈顶值，栈顶原来的数据从栈内消失。 装载堆栈装载堆栈(LDS n，Load Stack，n=18) （见图（见图3-11）直接读取物理输入点的值，输入映象寄存器内容不更新。指

42、令操作数仅限于输入物理点的值 。执行立即输出指令时，则将结果同时立即复制到物理输出点和相应的输出映象寄存器 须指出：立即I/O指令是直接访问物理输入输出点的，比一般指令访问输入输出映象寄存器占用CPU时间要长，因而不能盲目地使用立即指令，否则，会加长扫描周期时间，反而对系统造成不利影响。空操作空操作正跳变正跳变负跳变负跳变能流到达取非触点时，能流能流到达取非触点时，能流就停止；能流未到达取非触就停止；能流未到达取非触点时，能流就通过。点时，能流就通过。检测到每一次正跳变（信检测到每一次正跳变（信号后，让能流通过一个扫号后，让能流通过一个扫描周期的时间描周期的时间 检测到每一次负跳变信检测到每一

43、次负跳变信号后，让能流通过一个号后，让能流通过一个扫描周期的时间扫描周期的时间 取非取非输入映象寄存器I0.0输出映象寄存器Q0.0输出映象寄存器Q0.1输出映象寄存器Q0.2一个周期一个周期空操作指令（空操作指令（NOP N）不影）不影响程序的执行。响程序的执行。操作数操作数N是常数是常数 0255编程中应注意的编程中应注意的几个几个问题问题X0X0Y0Y0X1X1Y0Y0X1X1Y0Y0X0X0Y0Y0一、用电路变换简化程序一、用电路变换简化程序( (减少指令的条数）减少指令的条数）二、逻辑关系应尽量清楚二、逻辑关系应尽量清楚( (避免左轻右重避免左轻右重) )X3X3X2X2X5X5X4

44、X4X6X6X8X8X7X7Y0Y0X9X9X3X3X2X2X5X5X4X4X6X6X8X8X7X7Y0Y0X9X9X5X5 X6X6X2X2X2X2LD X2LD X2AN X3AN X3A X4A X4LD X2LD X2A X5A X5AN X6AN X6A A X7X7LD X2LD X2A X5A X5AN X6AN X6A X8A X8AN X9AN X9OLDOLD= Y0= Y0EDED三、避免出现无法编程的梯形图三、避免出现无法编程的梯形图X5X5X1X1X3X3X2X2Y1Y1X4X4Y2Y2LD X3LD X3A X5A X5O X1O X1AN X2AN X2= Y1=

45、 Y1LD X1LD X1A X5A X5O X3O X3AN X4AN X4= Y2= Y2EDEDX1X1X3X3X2X2Y1Y1X5X5X3X3X1X1X4X4Y2Y2X5X53.4 3.4 定时器与计数器指令定时器与计数器指令3.4.1 3.4.1 定时器指令定时器指令输入接点输入接点设定值设定值:132767定时器号码定时器号码（0255）INPTT37TON定时器分辨率（时基）有三种：1ms、10ms、100ms。定时器的分辨率由定时器号决定 定时器的实际设定时间定时器的实际设定时间T=设定值设定值PT分辨率分辨率 TONTON：接通延时定时器接通延时定时器 TOFTOF：断开延时

46、定时器断开延时定时器 TONRTONR：有记忆接通延时定时器有记忆接通延时定时器类型类型IN+30T39T39T39Q0.0PTTON自复位式的定时器 T33T33T33错误正确3.4.2. 3.4.2. 计数器指令计数器指令定时器是对PLC内部的时钟脉冲进行计数，而计数器是对外部的或由程序产生的计数脉冲进行计数 。当前值：当前值：计数器累计计数的当前值（16位有符号整数），它存放在计数器的16位（bit）当前值寄存器中。 每个计数器只有一个16位的当前值寄存器地址。在一个程序中，同一计数器号不要重复使用，更不可分配给几个不同类型的计数器。 设定值设定值:-3276832767CUPVC20C

47、TUR复位复位计脉冲数计脉冲数2.2.增增/ /减计数器减计数器增计数增计数减计数减计数复位复位C(0255)I0.1I1.1I1.2当前值输出端当前值当前值CUPVC(0255)CTDLD复位，装设定值复位，装设定值计脉冲数计脉冲数I1.3I1.4当前值输出21计数器当前值等于0时，停止计数，同时计数器位被置位“1” 设定值设定值产品通过检测器产品通过检测器PH机械手机械手KM1KM2传送带电机传送带电机PLC的的I/O分配：分配：I0.0 传送带停机按钮传送带停机按钮I0.1传送带起动按钮传送带起动按钮I0.2 产品通过检测器产品通过检测器PHQ0.0传送带电机传送带电机KM1Q0.1机械

48、手机械手KM2T37定时器定时器,定时定时2秒秒C10计数器，初始值计数器，初始值24（每（每24个产品个产品机械手动作机械手动作1次）次） 机械手动作后，机械手动作后，延时延时2秒，将机械手秒，将机械手电磁铁切断，同时将电磁铁切断，同时将C20复位。复位。C20复位复位后，后，Q0.1和和T37也复也复位位 电机起动后，电机起动后，R1产生宽度为一个扫描产生宽度为一个扫描周期的正脉冲，使周期的正脉冲，使C20和和T37复位复位 起、停传送带电机起、停传送带电机Q0.0Q0.0I0.224C20T3720C20Q0.1每检测到一个产品，每检测到一个产品，X2产生一个正脉冲，产生一个正脉冲， 使

49、使C20计一个数计一个数 C20每计每计24个数，机械手动作一次个数，机械手动作一次 机械手动作后，延时机械手动作后，延时2秒，将机械手秒，将机械手 电磁铁切断，同时将电磁铁切断，同时将C20复位。复位。C20 复位后，复位后，Q0.1和和T37也复位也复位( )( )I0.0I0.1C20CUPVCTUR( )( )INPTTONT37T37PQ0.0直接启动停车控制直接启动停车控制继电器控制电路图继电器控制电路图I/OI/O分配：分配：I0.0I0.0：停车：停车I0.1I0.1：启动：启动Q0.1Q0.1：KMKM梯形图：梯形图：语句表语句表LD I0.1LD I0.1O Q0.0O Q

50、0.0A I0.0A I0.0= Q0.0= Q0.0停止优先Q0.0Q0.0I0.0I0.0Q0.0Q0.0I0.1I0.1启动优先I/OI/O分配决定分配决定PLCPLC的端子接线图的端子接线图PLCPLC的端子接线方式又决定编的端子接线方式又决定编程语言程语言I/OI/O分配：分配：I0.0I0.0：停车：停车I0.1I0.1：启动：启动Q0.1Q0.1：KMKMQ0.0Q0.0I0.0I0.0Q0.0Q0.0I0.1I0.1 例：例：SB1(I0.2);FR(I0.5) 如果在如果在PLC的外部接线图中的外部接线图中SB1或或FR的触点类型用的触点类型用常闭触点，则使继电器电路图和梯形

51、图中对应的触点类型常闭触点，则使继电器电路图和梯形图中对应的触点类型刚好相反，给梯形图的分析带来不便。刚好相反，给梯形图的分析带来不便。 为了使梯形图和继电器电路图中触点的类型相同，为了使梯形图和继电器电路图中触点的类型相同，建议尽可能地常开触点作建议尽可能地常开触点作PLC的输入信号。如果某些信号的输入信号。如果某些信号只能用常闭触点输入，可以按输入全部为常开触点来设计，只能用常闭触点输入，可以按输入全部为常开触点来设计，然后将梯形图中相应的输入位的触点改为相反的触点。然后将梯形图中相应的输入位的触点改为相反的触点。 注意事项注意事项 1.遵守梯形图语言中的语法规定。遵守梯形图语言中的语法规

52、定。 a.线圈必须放在电路的最右边。线圈必须放在电路的最右边。b.两条包含触点和线圈的串联电路并联，可以将各线圈的控制电路分开两条包含触点和线圈的串联电路并联，可以将各线圈的控制电路分开设计。（也可不分开设计。（也可不分开） 2.置中间单元。置中间单元。 若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可以设置用该电路控制的存储器位（图中可以设置用该电路控制的存储器位（M0.1) 3.尽量减少可编程序控制器的输入信号和输出信号。尽量减少可编程序控制器的输入信号和输出信号。 a.在继电器电路中，如果几个输入器件触点的串并

53、联电路总是在继电器电路中，如果几个输入器件触点的串并联电路总是作为一个整体出现，可以将它们作为作为一个整体出现，可以将它们作为PLC的一个输入信号，只占的一个输入信号，只占用用PLC的一个输入点。的一个输入点。 b.某些器件的触点如果在继电器电路中只出现一次，并且与某些器件的触点如果在继电器电路中只出现一次，并且与PLC输出端的负载串联，不必将它们作为输出端的负载串联，不必将它们作为PLC的输入信号，可以将它的输入信号，可以将它们放在们放在PLC的外部输出回路，仍与相应的外负载串联。的外部输出回路，仍与相应的外负载串联。 c.继电器控制系统中某些相对独立且比较简单的部分，可以用继继电器控制系统

54、中某些相对独立且比较简单的部分，可以用继电器电路控制。电器电路控制。 4.外部联锁电路的设立。外部联锁电路的设立。为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路，为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路，应在应在PLC外部设置硬件联锁电路。（外部设置硬件联锁电路。（KM1KM3) 5.梯形图的优化设计梯形图的优化设计 为了减少语句表指令条数，在串联电路中单个触点应放在右边，为了减少语句表指令条数，在串联电路中单个触点应放在右边，在并联电路中单个触点应放在下向。在并联电路中单个触点应放在下向。 6.外部负载的额定电压。外部负载的额定电压。 PLC的继电器输出模块和双相可控硅

55、输出模块只能驱动额定电的继电器输出模块和双相可控硅输出模块只能驱动额定电压压AC220V的负载的负载。 3.顺序控制设计法的基本思想顺序控制设计法的基本思想：将系统的一个工作周期：将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步(step)，并用编程元件并用编程元件(M和和S)来代表各步。来代表各步。 a.步的划分步的划分:根据输出量的状态根据输出量的状态,在任何一步之内，各输在任何一步之内，各输出量的出量的ONOFF状态不变，但是相邻两步输出量的状状态不变，但是相邻两步输出量的状态是不同的。态是不同的。 b. 转换条件转换条件:使系统由

56、当前步进入下一步的信号使系统由当前步进入下一步的信号。 432顺序功能图顺序功能图 1顺序功能图的由来顺序功能图的由来 功用：描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图功用：描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计可编程序控制器的顺序控制程序的有力工形，也是设计可编程序控制器的顺序控制程序的有力工具。具。 组成：步、有向连线、转换、转换条件、动作组成：步、有向连线、转换、转换条件、动作 5转换实现的基本规则转换实现的基本规则 1）转换实现的条件）转换实现的条件 (1)该转换所有的前级步都是活动步。该转换所有的前级步都是活动步。 (2)相应的转换条件得到满足。相应的转换条件得到满足

57、。 2）转换实现应完成的操作）转换实现应完成的操作 (1)使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步。变为活动步。 (2)使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。变为不活动步。 6注意事项注意事项 (1)两个步绝对不能直接相连必须用一个转换将它们隔两个步绝对不能直接相连必须用一个转换将它们隔开。开。 (2)两个转换也不能直接相连必须用一个步将它们隔开。两个转换也不能直接相连必须用一个步将它们隔开。 顺序控制电路电路的设计方法顺序控制电路电路的设计方法M0.1:起动起动M0.0与

58、与I0.0的常开触点串联，停止的常开触点串联，停止M0.2的常闭触点与的常闭触点与M0.1的线圈串联，保持的线圈串联，保持M0.1的的常开触点与常开触点与M0.0与与I0.0的常开触点串联电路并联。的常开触点串联电路并联。输出电路的设计方法输出电路的设计方法 1）某一输出量仅在某一步中为）某一输出量仅在某一步中为ON，将它的线圈与，将它的线圈与对应步的存储器位（对应步的存储器位（M0.2）的线圈并联。）的线圈并联。 2）某一输出在几步中都为）某一输出在几步中都为ON，将代表各有关步的存，将代表各有关步的存储器位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。储器位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。（M0

59、.1MO.3的常开触点并联驱动的常开触点并联驱动Q0.O的线圈）的线圈） .选择序列的编程方法选择序列的编程方法1.选择序列分支的编程选择序列分支的编程2.选择序列合并的编程选择序列合并的编程 3.仅有两步的闭环的处理仅有两步的闭环的处理 .并行序列的编程方法并行序列的编程方法1.并行序列分支的编程并行序列分支的编程2.并行序列合并的编程并行序列合并的编程3.并行序列应用举例并行序列应用举例 .选择序列的编程方法选择序列的编程方法.并行序列的编程方法并行序列的编程方法.应用举例应用举例5.2 单序列编程方法单序列编程方法某小车运动的梯形图设计某小车运动的梯形图设计。5.3. 选择序列与并行序列

60、的编程方法选择序列与并行序列的编程方法5.3.应用举例应用举例 5.4.1系统的硬件结构与工作方式系统的硬件结构与工作方式 1.硬件结构硬件结构 多种工作方式多种工作方式：手动和自动：手动和自动(包括连续、单周期、包括连续、单周期、单步、自动返回初始状态等单步、自动返回初始状态等)手动程序比较简单，手动程序比较简单，一般用经验法设计，复杂的自动程序一般根据系一般用经验法设计，复杂的自动程序一般根据系统的顺序功能图用顺序控制法设计。统的顺序功能图用顺序控制法设计。 例：某机械手用来将工件从例：某机械手用来将工件从A点搬运到点搬运到B点点(图图5-16)，控制面板（图，控制面板（图5-17），外部