电工基础教程8

第九章可编程序控制器（PLC）第九章可编程序控制器§９.1概述§９.2基本概念和编程语言简介§９.3PLC指令及编程方法§９.4应用举例§９.1概述1968年美国通用汽车公司。1969年美国DEC公司研制出第一台PLC。1971年日本开始生产PLC。1973年欧洲开始生产PLC。1974年我国开始生产PLC。9.1.1发展历史9.1.2在工业自动化中的地位可编程控制器82%过程控制仪表79%计算机43%专用控制器36%数据采集系统27%能源管理系统24%自动材料处理系统23%分散控制系统22%自动检测18%数控15%材料供应计划系统14%

传送机械9%CAD/CAM8%机器人、机器手6%９.1.3什么是PLC?PLC是一种专门用于工业控制的计算机。早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmablelogiccontroller，略写PLC)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。被称为可编程控制器（Programmablecontroller，略写PC)。为区别于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC这个略写。PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入输出控制各类机械或生产过程。PC及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。用软件方式来实现“可编程”的目的。中央处理单元存储器数据存储器输出接口地址总线控制总线数据总线编程单元照明电磁装置执行机构。。。。电源地址总线控制总线输入接口模拟量输入行程开关继电器接点各种开关９.1.4结构及工作原理1.PLC结构示意图2.各组成部分的作用存储器：RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。

ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。CPU：(1)将各种输入信号取入存储器。(2)编译、执行指令。(3)把结果送到输出端。(4)响应各种外部设备的请求。输入、输出接口：输入接口接受输入设备的控制信号；输出接口时将经主机及处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备。一般采用光电隔离，以减小电磁干扰。这是提高PLC可靠性的重要措施之一。

输出三种形式：继电器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶体管--高速小功率电源：PLC的电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源。各种接口、高功能模块：便于扩展。用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元连接在一起。

小型机：一体机。有接口可扩展。

中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。编程器：它是一种重要的外部设备，用于手持编程。用户可以用它输入、检查、修改、调试程序或用它监视PLC的工作情况。CPUPOWERPCFP1-C16小型机机：中、大大型机机：９.1.5工作方方式微机：：等待命命令。。PLC：顺序扫扫描、、不断断循环环。CPU从第一一条指指令开开始执执行，，遇到到结束束符又又返回回第一一条，，不断断循环环。分分为输入采采样、、程序序执行行和输输出刷刷新三个阶阶段，，并进进行周周期性性循环环。一个扫描周期O刷新I刷新执行指令I/O刷新这种工工作方方式有什么么好处处？答：对对慢速速响应应系统统，增强了了抗干干扰能能力。。1.输入/输出点点数(I/O点数)。2.扫描速速度。。单位：：ms/1000步或或s/步3.内存容容量。。4.指令条条数。。5.内部寄寄存器器数目目。6.高功能能模块块。９.1.6主要技术性性能1.抗干扰扰、可可靠性性高。。2.模块化化组合合式结结构，，使用用灵活活方便便。3.编程简简单，，便于于普及及。4.可进行行在线线修改改。5.网络通通讯功功能，，便于于实现现分散散式测测控系系统。。6.与传统统的控控制方方式比比较，，线路路简单单。９.1.7优点1.用于开开关逻逻辑控控制。。2.用于机机加工工数字字控制制。3.用于闭闭环过过程控控制。。4用于组组成多多级控控制系系统。。９.1.8应用§９.2基本概概念和和编程程语言言简介介PLC的内存存除存存放用用户和和系统统的程程序外外，还还有四四个区区：I/O区：可直接接与外外部输输入、、输出出端子子传递递信息息内部辅辅助寄寄存器器区：：存放中中间变变量数据区区：存放中中间结结果专用寄寄存器器区：：定时时时钟、、标志志、系系统内内部的的命令令９.2.1寄存器器和接接点的的概念念用户在在对这这四个个区进进行操操作时时，可可以以以寄存器器和/或接点点的方式式进行行。以I/O区为例例：寄存器器是一个个16位二进进制单单元，，16位中的的每一一位是是一个个接点，对应应外部部的一一个输输入/输出端端子。输入寄寄存器器WXm输出寄寄存器器WYm输入端端子Xmn输出端端子Ymnm：十进制制数，，寄存存器编编号n：16进制数数(0~F),寄存器器的第第n位FEDCBA9876543210寄存器例：若X3为“ON”，则WX0的第三三位为为“1”若WY1=7，则表明明Y９、Y11、Y12三个接接点“ON””PLC中有两类接点：常开接点和常闭接点。符号分别为：接点通通断情情况与与接点点的赋赋值有有关：：（以以X0为例：：若X0的逻辑辑赋值值为“1”，则X0X0接通断开I/O区：可以以以接点点和寄寄存器器的方方式对对其进进行操操作。。内部辅辅助寄寄存器器区：：可以以以接点点和寄寄存器器的方方式对其操操作。。（Rmn、WRm）数据区区：只能以以寄存存器的的方式式进行行操作作。（（DTm）实际输输入端端子：：X0~XF实际输输出端端子：：Y0~Y7其他的的I/O区可作作为辅辅助寄寄存器器用。不同型型号的的PLC，其内存存分配配有所不同同。如：松松下电电工的的FP1-24I区：X0~X12F(WX0~WX12)O区：Y0~Y12F(WY0~WY12)专用寄寄存器器(FP1机：WR900~WR903)。常用的的如下下：R900A:“>”标志R900B:“=”标志R900C:“>”标志R90９:常ON继电器器R9011:常OFF继电器器R9013:仅在第第一个个扫秒秒周期期ON，其他时时候均均为OFFR9014:仅在第第一个个扫秒秒周期期OFF，其他时时候均均为ONR9018~R901D:周期分分别为为0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,2s的时钟钟脉冲继继电器器专用数数据寄寄存器器(FP1机：DT9000~DT9069)设置日日期时时间、、高速速计数数器、、步进进等指指令有有关。。指令表表（助助记符符）语语言梯形图图语言言流程图图语言言布尔代代数语语言常用助记符符语言言：类似于于微机机中的的汇编编语言言。梯形图图语言言：沿袭了了传统统的控控制图图。直直观明明了，，易于于掌握握。９.2.2编程语语言一.PLC的编程程语言言有：二、两两个基基本概概念：：软继电电器：PC的梯形形图设设计，，主要是利用软继电电器““线圈圈”的的“吸—放”功能以以及触点的“通—断”功能来来进行行的。。实际上上PC内部并并没有有继电电器那那样的的实体体，只只有内内部寄寄存器器中每每位触触发器器。对对软继继电器器的线线圈定定义只只能有有一个个，而而对它它的接接点状状态，，可作作无数数次的的读出出，既既可常常开又又可常常闭。。能流：：假想在在梯形形图中中有“电流流”流流动——能流。能流流在梯梯形图图中只只能作作为单单方向向流动动——从左至至右，，从上上至下下。三、梯梯形图的规规则：（1）梯形图的左边为起始母线，右边为结束母线。梯形图按从左到右、从上到下的顺序书写。（2）梯形图中的接点（对应触头）有两种： 常开（）和常闭（）（3）输出用[]表示，如--[R0]、--[Y0]。一个输出变量只能输出一次。输出前面必须有接点。（4）梯形图中，接点可串可并，但输出只能并不能串。（5）程序结束时有结束符---（ED）。§９.3PLC指令及编程程方法各个厂家生生产的PLC产品的指令令系统大同同小异。编编程方法也也类似。以下介绍以以松下电工工的PLC产品为例。。９.3.1、指令的分类类键盘指令、、非键盘指指令、高级级指令一.按编程器输输入指令的的方式分类类PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC

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4(DELT)CLR键盘指令：：可从键盘上上直接键入的的指令扩展功能指指令：用F键加功能号方可键键入的指令令。非键盘指令：用指令代码方可输入的指令。SCSC指令代码基本指令数据传送指指令算术运算指指令位移指令位操作指令令数据变换指指令转移控制指指令特殊控制指指令二.按指令的功功能分类按指令的功功能可分为为：ST：（Start）从母线开始始一个新逻逻辑行时，，或开始一一个逻辑块块时，输入的第一一条指令。。使用的元元件为X,Y,R,T,C.ST：以常开接点点开始ST/：以常闭接点点开始OT：（Output）表示输出一一个变量。。使用的元元件为Y,Ｒ．ED：（End）表示程序无无条件结束束。CNED：（Conditionend）程序有条件件结束。NOP：（No-operation)空操作指令令。９.3.2、基本指令逻辑关系梯梯形形图助助记符符Y0X0X1ST X0ANX1OT Y0ST X0ORX1OT Y0ST/X0OT Y0与或非ANDORNOT当X0与X1都“ON”时，则输出Y0“ON”。当X0或X1“ON”时，则输出Y0“ON”。当X0“OFF””时，则输出Y0“ON”。Y0X0X1Y0X0注意：与、或、非非运算均是是对从该指指令前面的的ST指令到该指指令的前一一个指令处处的结果进进行运算。AX2是与图中A点处的结果果（即X0与X1的结果）相相或，而不不是与X1相或。Y0X0X2X1ST X0AN X1OR X2OT Y0例：逻辑关系梯梯形图助助记符符ST X0OR X1ST X2OR X3ANSOT Y0ST X0AN X1ST X2AN/X3ORSOT Y0当“X0或X1”与“X2或X3”都“ON”时，则输出Y0“ON”。区块与ANDSTACK区块或ORSTACK当“X0与X1”或“X2与X3非”“ON”时，则输出Y0“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3PSHS,RDS,POPS（栈指令）Y0X0Y1R30X2X1X2STX0PSHSANX2OTY0RDSANX1OTY1POPSAN/X2OTR30功能解释PSHS(PushStack)：将结果存入堆栈RDS(ReadStack)：从堆栈读数POPS(PopStack)：从堆栈读数并清空堆栈DF,DF/：微分指令(DF)R30(DF/)R31X0X1STX0DFOTR30STX1DF/OTR31X0接通瞬间（上升沿），R30接点接通一个扫描周期。X1断开瞬间（下降沿），R31接点接通一个扫描周期。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：启动或停车按钮信号。例1：直接启动停停车控制控制电路图图SB1SB2KMKMI/O分配：X0：启动X1：停车Y0：KMX1X0COMY0COM~KMSB2SB1PLC外部接线图图(ED)Y0X1Y0X0程序：KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1例2：三相异步电电动机的正正反转控制制Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1ST X1OR Y0AN/X0AN/Y1OT Y1ST X2OR Y1AN/X0AN/Y0OTY0ED编程程中中应应注注意意的的几个个问题题(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y01.用电电路路变变换换简简化化程程序序(减少少指指令令的的条条数数））2.逻辑辑关关系系应应尽尽量量清清楚楚(避免免左左轻轻右右重重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2编程程中中应应注注意意的的几个个问题题3.避免免出出现现无无法法编编程程的的梯梯形形图图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5编程程中中应应注注意意的的几个个问题题KP：：（Keep））置位信号：例X0复位信号：例X1KPR0STX0STX1KPR0说明明：：（1）在在置置位位信信号号接接通通的的瞬瞬间间，，R0置1。以以后后无无论论置置位位信号号状状态态如如何何，，只只要要复复位位信信号号断断开开，，R0的状状态态均为为1。（2）在在复复位位信信号号接接通通的的瞬瞬间间，，R0置0。（3）在在复复位位信信号号和和置置位位信信号号同同时时接接通通时时，，复复位位优优先先。。SET、、RST（（Reset））这两两条条指指令令的的功功能能类类似似于于KP指令令，，但但使使用用比比KP指令令灵灵活活。。<SETY0><RSTR30>例：X0R20STX0SETY0STR20RSTR30TM:（定时时指指令令））XTn输入入接接点点定时时器器号号码码（FP1:0～99）时间间常常数数:1~32767类型R：时钟为0.01秒X：时钟为0.1秒Y：时钟为1秒（1）时间常数与类型一起确定了定时的时间。（2）定时器为减计数。当输入接点接通时，每来一个时钟脉冲减1，直到减为0。这时，定时器的常开接点闭合，常闭接点断开。当输入接点断开时，定时器复位。说明：动作作说说明明：：当Y0闭合合后后，，定定时时器器TM5开始始计计时时。。经经过过30××0.1=3s后，，Y1闭合合，，Y2断开开。。Y0TXK305Y1T5Y2T5STY0TMX5K30STT5OTY1ST/T5OTY2例：定时时器器应应用用举举例例与定定时时器器有有关关的的两两个个寄寄存存器器：：EVn和SVn(n为寄寄存存器器编编号号,该编编号号与与定定时时器器编编号号对对应应)EVn：存储储定定时时器器TMn的过过程程值值。。SVn：存储储定定时时器器TMn的设设置置值值。。CTn计数数器器初初始始值值：：1~32767计数数器器编编号号(FP1机：：９９0~143)计数数脉脉冲冲复位位信信号号（1）复位位信信号号接接通通时时，，计计数数器器复复位位，，装装入入初初始始值值。。（2）复复位位信信号号断断开开时时，，每每来来一一个个计计数数脉脉冲冲减减1，直直到减减为为0，计计数数器器的的常常开开接接点点接接通通，，常常闭闭接接点点断开开。。CT:（计数数器器））说明明：：与计计数数器器有有关关的的两两个个寄寄存存器器：：EVn和SVn(n为寄寄存存器器编编号号,该编编号号与与计计数数器器编编号号对对应应)EVn：存储储计计数数器器CTn的过过程程值值。。SVn：存储储计计数数器器CTn的设设置置值值。。SR:（左移移指指令令)INCPCLRSRWRn（1）SR指令令只只能能对对WR型寄寄存存器器进进行行移移位位。。（2）IN：串行行输输入入端端（（补补位位）），，接接点点通通，，补补1，接点断，补0。（3）CP：移位脉冲（4）CLR：复位清零。INOUT说明：例：设计一个顺序序控制电路:启动时，电机机D1先启动，3s后电机D2启动，再过5s后电机D3启动。I/O分配：X0：启动按钮X1：停车按钮Y0：电机D1Y1：电机D2Y2：电机D3Y1(DF)TXK300TXK501(ED)Y0X0Y0T0X1Y0Y2T1Y1方案一210534SW2SW3SW1MV次品正品SW1:检测有无次品品SW2:检测凸轮的突突起SW3:检测有无次品品落下SW1,SW2,SW3为光电传感器器:凸轮每转一圈圈发出一个脉脉冲，且每个个脉冲过一个个物品。当次次品移到4号位时，电磁磁阀MV打开，次品落落入次品箱内内。无次品则则自动掉入正正品箱内。有有一复位按钮钮SB实现手动复位位。I/O分配：X0:SW1X1:SW2X2:SW3X3:SBY0:MV例：I/O分配：X