电工技术与电子技术课件-清华大学3

海南风光第38－39讲第九章可编程序控制器（PLC）1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§9.5实验29.1.1什么是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。§9.1概述39.1.2PLC的结构和工作原理一、PLC结构示意图中央处理单元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灯光指示电磁阀门接触器电源输入接口模拟量输入行程开关继电器接点各种开关程序存储器警报器电机4二、各组成部分的作用2.存储器1.CPU(1)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。(3)把运算结果送到输出端。(4)响应各种外部设备的请求。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。53.输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。输出接口作用：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电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。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--高速小功率输入接口作用：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。6（1）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。COM光电三极管发光二极管直流电源输入端子+–内部电路3.3k1000PF470PLCXn+24V–7继电器输出（2）输出接口电路：均采用模块式。以继电器形式为例：PLC内部电路内部电路JYCOM+-交流电源或直流电源84.各种接口、高功能模块：便于扩展。

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。PCFP1-C16小型机9CPUPOWER中、大型机10编程设备备可以是是专用的的手持式式的编程程器；也也可以是是安装了了专门的的编程通通讯软件件的个人人计算机机。5.编程设备备用户可以以通过键键盘输入入和调试试程序；；另外在在运行时时，还可可以对整整个控制制过程进进行监控控。PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC

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4(DELT)CLR手持式的编程器119.1.3工作方式式CPU：等待命令令。PLC：循环扫描描。CPU从第一条条指令开开始执行行，遇到到结束符符又返回第一一条，不不断循环环。一个扫描周期O刷新I刷新执行指令I/O刷新121.输入/输出点数数(I/O点数)。2.扫描速度度。单位：ms/1000步或或s/步3.内存容量量。4.指令条数数。5.内部寄存存器数目目。6.高功能模模块。9.1.4主要技术术性能131.抗干扰、、可靠性性高。2.模块化组组合式结结构，使使用灵活活方便。。3.编程简单单，便于于普及。。4.可进行在在线修改改。5.网络通讯讯功能，，便于实实现分散散式测控控系统。。6.与传统的的控制方方式比较较，线路路简单。。9.1.5优点141.用于开关关逻辑控控制。2.用于机加加工数字字控制。。3.用于闭环环过程控控制。4用于组成成多级控控制系统统。9.1.6应用15§9.2基本概念念和编程程语言简简介PLC的内存除除存放用用户和系系统的程程序外，，还有四四个区：：I/O区：可直接与与外部输输入、输输出端子子传递信信息内部辅助寄存存器区：存放中间变量量数据区：存放中间结果果专用寄存器区区：定时时钟、标标志、系统内内部的命令9.2.1寄存器和接点点的概念用户在对这四四个区进行操操作时，可以以以寄存器和/或接点的方式进行。。16PLC的寄存器（以以FP1为例）一览字输入寄存器器WX0~WX12位输入寄存器器X0~X12F字输出寄存器器WY0~WY12位输出寄存器器Y0~Y12F通用字寄存器器WR0~WR62F通用位寄存器器R0~R62F专用字寄存器器WR900~WR903专用位寄存器器R900~R903F定时器TM0~TM99计数器C100~C143通用数据寄存存器DT0~DT8999专用数据寄存存器DT9000~DT9069设定值寄存器器SV0~SV143经过值寄存器器EV0~EV143索引寄存器IX，IY十进制常数寄寄存器K十六进制常数数寄存器H17PLC的寄存器（以以FP1为例）1.输入输出(I/O)寄存器输入寄存器:功能:存放外部输入入的信号输入寄存器编编号:WX0~WX12,共13个寄存器，每每个寄存器16位输入位编号:X0~X12F，共1613=208位输出寄存器:功能:向输出接口输输出信号输出寄存器编编号:WY0~WY12,共13个寄存器，每每个寄存器16位输出位编号:Y0~Y12F，共1613=208位18寄存器：是一个16位二进制单元元位（触点）：：16位中的每一位位是一个“触点”，对应外部的的一个输入或或者输出端子子。输入寄存器WXm输出寄存器WYm输入端子Xmn输出端子Ymnm：寄存器编号，，用十进制数数编号：m=0~12，共13个FEDCBA9876543210寄存器mnn：寄存器的第n位，用16进制数编号：n=0~F，共16位X0~XF代表WX0的第0位~第15位Y0~YF代表WY0的第0位~第15位特殊规定19例：若X0为“ON”，则WX0的第0位为“1”若X4为“OFF”，则WX0的第4位为“0”若WY1=7，则表明Y10、Y11、Y12三个接点为“ON”PLC中有两类“接点”：常开接点和常闭接点。符号分别为：接点通断情况况与接点的赋赋值有关：（（以Y0为例：若Y0的逻辑赋值为为“1”，则Y0Y0接通断开20ST：（Start）从母线开始一一个新逻辑行行时，或开始始一个逻辑块块时，输入的第一条条指令。ST：以常开接点开开始ST/：以常闭接点开开始OT：（Output）表示输出一个个变量。ED：（End）表示程序无条条件结束可编程控制器器FP1基本指令21逻辑关系梯梯形图助助记记符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”。Y0X0X1Y0X022注意：与、或、非运运算均是对从从该指令前面面的ST指令到该指令令的前一个指指令处的结果果进行运算。AX2是与图中A点处的结果（（即X0与X1的结果）相或或，而不是与与X1相或。Y0X0X2X1ST X0AN X1OR X2OT Y0例：23逻辑关系梯梯形形图助助记符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ANS（AndStack）区块或ORS（OrStack）当“X0与X1”或“X2与X3非”“ON”时，则输出Y0“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X324例1：直接启动停车车控制继电器控制电电路图SB1SB2KMKMI/O分配：X0：停车X1：启动Y0：KM(ED)Y0X0Y0X1梯形图：助记符语句表表STX1ORY0ANX0OTY0EDX1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24V25操作及动作过过程(ED)Y0X0Y0X1梯形图：M3~ABCKMFUQSFRFP1型PLC控制器：实际输入端子子：X0~XF实际输出端子子：Y0~Y7助记符语句表表STX1ORY0ANX0OTY0EDX1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24V26KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1例2：三相异步电动动机的正反转转控制27Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1STX1ORY0ANX0AN/Y1OTY0STX2ORY1ANX0AN/Y0OTY1EDY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1左重右轻编程28I/O分配：SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1I/O分配决定PLC的端子接线线图X1X0COMY0COM~KMFSBFSB1220V24VX2SBRY1KMRFRPLC的端子接线线方式又决决定编程语语言29(ED)Y0X0Y0X1梯形图：输入按键的的接线方式式决定输入入的编程语语句停止键为常常闭STX1ORY0ANX0OTY0ED停止键为常常开STX1ORY0AN/X0OTY0EDX0X1COMY0COM~KMSB2SB1220V24V起动停止电机的起动动停止控制制30编程中应注注意的几个问题(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y0一、用电路路变换简化化程序(减少指令的的条数）31二、逻辑关关系应尽量量清楚(避免左轻右右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2STX2ANX3ANX4STX2ANX5ANX6ANX7STX2ANX5ANX6ANX8ANX9ORSOTY0ED根据该梯形形图和编程程，X3、X6、X9三个输入开开关应采用用何种接法法？用常开？用用常常闭？32三、避免出出现无法编编程的梯形形图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5STX3ANX5ORX1AN/X2OTY1根据该梯形形图和编程程，X2、X4二个输入开开关应采用用何种接法法？用常开？用用常常闭？STX1ANX5ORX3AN/X4OTY2ED332.定时器及定定时器指令令输入接点定时器号码码（0～99）时间常数:1~32767类型R：时钟周期为0.01秒X：时钟周期为0.1秒Y：时钟周期为1秒（1）时间常数与类型一起确定了定时时间=时钟周期时间常数。（2）定时器为减计数。当输入接点X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。（3）当输入接点X断开时，定时器复位，定时器的常开接点断开，常闭接点闭合。说明：XTMn34动作说明：：当Y0闭合后，定定时器TM5开始计时。。经过30×0.1=3s后，Y1闭合，Y2断开。Y0TMX305Y1TM5Y2TM5例：STY0TMX5K30STT5OTY1ST/T5OTY2用定时器指令编写的助记符语句表35例3：定时器应用用举例(书上P461高频加热时时间控制））QSFU1KMKTKTKMSB1SB2KMKM分配I/O：X0SB1X1SB2Y0KMTMX0KTTMX1000Y0T0EDX0X1Y0Y0X036TMX1000Y0TM0EDX0X1Y0Y0X0梯形图X1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24VPLC端子接线图STX1ORY0ANX0AN/T0OTY0STY0ANX0TMX0K100ED编程37PSHS,RDS,POPSY0X0Y1Y3X2X1X2STX0PSHSANX2OTY0RDSANX1OTY1POPSANX2OTY3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3.堆栈及堆栈栈操作指令令:38例4：定时时器器应应用用举举例例：：用用PLC控制制三三相相异异步步电电动动机机的Y-起动动。。Y－起动动继继电电器器控制制电电路路KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/O分配配：：SB1X0SB2X1KM0Y0KM1Y1KM2Y2KTTMX1时间间常常数数K=150延时时0.1××150=15秒39用PLC控制制三三相相异异步步电电动动机机的的Y-起动动KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/O分配配：：SB1X0SB2X1KM0Y0KM1Y1KM2Y2KTTMX1梯形形图图TMX1501Y0EDX0X1Y0X0X1Y0Y2Y1TM1Y2Y2TM1Y1Y240用PLC控制制三三相相异异步步电电动动机机的的Y-起动动I/O分配配：：SB1——X0SB2——X1KM0——Y0KM1——Y1KM2—Y2KT——TMX1PLC接线线图图X1X0COMY0COM~KM0SB2SB1220V24VY1KM1FRY2KM241用PLC控制制三三相相异异步步电电动动机机的的Y-起动动TMX1501Y0EDX0X1Y0X0X1Y0Y2Y1TM1Y2Y2TM1Y1Y2根据据梯梯形形图图和和接接线线进进行行编编程程STX1ORY0ANX0OTY0STX1ORY0ANX0PSHSAN/Y2TMX1K150RDSAN/T1AN/Y2OTY1POPSSTT1ORY2ANSAN/Y1OTY2ED42计数数器器初初始始值值：：1~32767计数数器器编编号号(FP1机：：100~143)计数数脉脉冲冲复位位信信号号（1）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1，直到减为0，计数器的“常开接点接通，常闭接点断开”。说明：4.计数数器器及及计计数数器器指指令令（（CT指令令））CT指令令梯梯形形图图格格式式：：CPRCTn431235049X1CT100RCT指令令梯梯形形图图与与时时序序图图CT100X1X2CPR50STX1STX2CT100K50助记符编程44PLC的寄寄存存器器（（以以FP1为例例））一一览览字输输入入寄寄存存器器WX0~WX12位输输入入寄寄存存器器X0~X12F字输输出出寄寄存存器器WY0~WY12位输输出出寄寄存存器器Y0~Y12F通用用字字寄寄存存器器WR0~WR62通用用位位寄寄存存器器R0~R62F专用用字字寄寄存存器器WR900~WR903专用用位位寄寄存存器器R900~R903F定时时器器TM0~TM99计数数器器C100~C143通用用数数据据寄寄存存器器DT0~DT8999专用用数数据据寄寄存存器器DT9000~DT9069设定定值值寄寄存存器器SV0~SV143经过过值值寄寄存存器器EV0~EV143索引引寄寄存存器器IX，IY十进进制制常常数数寄寄存存器器K十六六进进制制常常数数寄寄存存器器H45微分分指指令令：：DF,DF/(DF)R0(DF/)R1X0X1STX0DFOTR0STX1DF/OTR1X0接通瞬间（上升沿），R0接点接通一个扫描周期T。X1断开瞬间（下降沿），R1接点接通一个扫描周期T。功能解释R0X0TX1R1T46例5.计数数器器应应用用举举例例：：产品品数数量量检检测测（教教材材P509例9-3）产品通过检测器PH机械手KM1KM2传送带电机PLC的I/O分配：X0—传送带停机按钮X1—传送带起动按钮X2—产品通过检测器PHY0—传送带电机KM1Y1—机械手KM2TMY2—定时器,定时2秒CT100—计数器，初始值24（每每24个产产品品机械械手手动动作作1次））47电机机起起动动后后，，R1产生生宽宽度度为为一一个个扫扫描描周期期的的正正脉脉冲冲，，使使CT100和TM1复位位起、、停停传传送送带带电电机机计数数器器应应用用举举例例：：产品品数数量量检检测测TMY21Y0EDX0X1Y0Y0Y1R1DFCT24100TM1R1X2Y0R1CT100TM1CT100RCP每每检检测测到到一一个个产产品品，，X2产生生一一个个正正脉脉冲冲，，使CT100计一一个个数数CT100每计计24个数数，，机机械械手手动动作作一一次次机械械手手动动作作后后，，延延时时2秒，，将将机机械械手手电磁磁铁铁切切断断，，同同时时将将CT100复位位。。CT100复位位后后，，Y1和TM1也复复位位48计数数器器应应用用举举例例：：产品品数数量量检检测测TMY21Y0EDX0X1Y0Y0Y1R1DFCT24100TM1R1X2Y0R1CT100TM1CT100RCP地址址指指令令数数据据0STX11ORY02ANX03OTY04STY05DF6OTR17STX28ANY09STR1地址址指指令令数数据据10ORTM111CT10012K2413STCT10014AN/TM115OTY116STCT10017AN/R118TMY119K220ED49置位位指指令令与与复复位位指指令令（（SET，RST）SRX1X2Y1Y1STX1SETY1STX2RSTY1X1=1时，，Y1=1X1=0时，Y1仍=1X2=1时，Y1=0X2X1Y150数据传送送指令（共11条）16位数据传传送指令令梯形图格式目的寄存器源寄存器或常数K助记符（Move）指令代号F0MVX1F0MVWR0WY0例：STX1F0WR0WY0若X1=1，则将WR0的数据传传送到WY051移位指令令（共12条）16位数左移移指令：：SRSRX0X1CPINWR1X2RX0=0，输入数据据=0X0=1，输入数据据=1X1通断一次次，输入入一个计数数脉冲X2通断一次次，输入入一个清0脉冲，使使WR1=0FEDCBA9876543210寄存器WR1清00000000000000000X0=1CP11100152例6.传送指令令、移位位指令举举例要求:X2开关通断断一次，，用于WR1清0。X0开关用于于设置输输入数据据。X1开关通断断一次，，输入一一个移位位脉冲。。若X0开关合上上，则串串入数据据为1，每输入入一个移移位脉冲冲，输出出指示灯灯依次点亮亮。若X0打开，则则串入数数据为0。X0X1Y0Y1Y2Y7Y3Y4Y5Y6X2输入指示灯输出指示灯输入开关FP1型PLC控制器内部电源SRX0X1CPINWR1X2R53X0X1Y0Y1Y2Y7Y3Y4Y5Y6X2FP1型PLC控制器SRX0X1CPINWR1X2RF0MVWR1WY0ED0STX01STX12STX23SRWR14F05WR16WY07ED54例7.传送指令令、移位位指令举举例:节日彩灯灯控制设计要求求:开机后输输出指示示灯Y0~Y7全灭，每每隔1秒从Y0至Y7依次点亮1个；8个灯全亮亮持续5秒，然后后每隔1秒从Y0至Y7依次熄灭灭1个；8个灯全灭灭，然后后再从Y0至Y7依次点亮亮。如此此重复进进行，直至停机机为止。。（教材材P515例9-4）X0X1Y0Y1Y2Y7Y3Y4Y5Y6FP1型PLC控制器停机开机内部电源55专用寄存存器(FP1机：WR900~WR903)。常用的如如下：R900A:“>”标志R900B:“=”标志R900C:“>”标志R9010:常ON继电器R9011:常OFF继电器R9013:仅在第一一个扫秒秒周期ON，其他时候候均为OFFR9014:仅在第一一个扫秒秒周期OFF，其他时候候均为ON时钟脉冲冲发生器器R9018周期0.01sR901B周期0.2sR9019周期0.02sR901C周期1sR901A周期0.1sR901D周期2s用于给定定时器和和移位提提供一个个内部时时钟SRWR0R901C56R7（WR0的第7位）=1（8个灯全亮亮）时，，起动定定时器，，定时5秒，使灯灯全亮5秒。时间间到TM0反=0，给WR0输入0，使灯逐逐个熄灭灭。R10=0（关机）时时，将常常数0传送给WY0，8个灯全灭灭R10=1（开机）时时，将WR0传送给WY0，输出TM0反=1时，给WR0输入1，使灯逐逐个点亮亮R10=1时，R901C产生周期期1秒的移位位时钟R11信号将WR0清0X1信号的上上升沿求求微分，，在R11产生一个个正脉冲冲，用于于WR0清0X1通断一次次起动，，R10=1；X0通断一次次停机，，R10=0节日彩灯灯控制梯梯形图功能解释释（编程见见教材P517）TMX500R10EDX0X1R10X1F0MVWR0WY0R11DFSRWR0R10TM0R11R7R10RCPINR11R901CR10F0MV0WY057基本指令令数据传送送指令算术运算算指令移位指令令位操作指指令数据变换换指令转移控制制指令特殊控制制指令FP1指令分类类（共128条）按指令的的功能可可分为：：1条21条（1）ST（2）ST/（3）OT（4）AN（5）AN/（6）OR（7）OR/（8）ANS（9）ORS（10））CT（11））TMR（12））TMX（13））TMY键盘指令令（14））DF（15））SR（16））PSHS（17））RDS（18））POPS（19））SET（21））RST非键盘指指令扩展功能指令（22）MV58键盘指令令——由FP1键盘直接接输入（（阅读教教材P524~533）非键盘指指令——用SC键和指令令的功能能码输入入（阅读读教材P534~536）功能扩展展指令——用Fn键和指令令的功能能码输入入（阅读教教材P537~538）例：PSHS输入时按键盘的顺序：SC9SCWRT屏幕显示：PSHS指令的功能码例：X1F0MVWR0WY0Fn0ENTORR.WR0WRTANY.WY0WRT591.你能否设设计一个个用PLC控制十字字路口红红绿黄交交通灯的的程序?2.你能否设设计一个个用PLC控制四层层楼的电电梯程序序?3.你能否设设计一个个用PLC控制反应应堆控制制棒升降降的程序序?4.你能否设设计一个个用PLC控制室内内安全防防盗报警警的程序序?PLC实际应用用设计题题目60课堂练习习习习题题9-8Y0EDCT100X0Y0X0R0DFTMX1000R1R0CT80R1RCPR901CTM0100R1SY0DF/R1R0102030405060708090100X0Y0R0R1TMCT61第二部分分上上机操作作练习实验一键键盘盘及编辑辑命令练练习实验二基基本本指令练练习第四部分分综综合练习习补充1三相异步步电机正正反转控控制（作作业9-2）补充2延时自动动往复行行程控制制（作业业9-4）补充3三相异步步电机Y-起动（书书上例题题9-2）实验一运运料料小车控控制（较较复杂，，选做））实验内容容实验一人人一组，，要认真真预习！！作业不交交，由实实验验证证是否通通过62PLCI/O分配：SB1X0（停止按钮钮）SBFX1（正转按钮钮）SBRX2（反转按钮钮）KMFY0（正转接触触器）KMRY1（反转接触触器）1《电工技术术》PLC实验指导导唐庆玉编编2000.12.18X1X0COMY0COM~KMFSBFSB1220V24VX2SBRY1KMRFRFP1实验1.PLC控制三相异步电动机的正反转KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRSBRKMRKMF继电器-接触器控制原理图PLC接线图630STX11ORY02ANX03AN/Y14OTY05STX26ORY17ANX08AN/Y09OTY110ED实验要求求输入输出出都不必必接线。。输入利利用FP1的输入开开关，输输出利用用FP1的输出指指示灯，，模拟运运行。助记符语语句表2PLC控制三相相异步电电动机的的正反转转（续））Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1梯形图64

正程逆程电机ba实验2.运料小车车延时自自动往复复行程控控制实验验控制要要求：：运料小小车起起动后后自动动在a、b两地之之间往往复运运行。。运行行到b地装货货20秒，运运行到到a地卸货货15秒。小小车可可在a、b两地之之间任任意处处起动动或停停车，，并可可向任任意方方向运运行。。3KMFFRKMRSBFSB1KMFSTaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBR继电器-接触器控制原理图65运料小车延时自动往复行程控制实验4I/O分配：X0：SB1（常闭）X1：SBF（常开）X2：SBR（常开）X3：STa（常闭）X4：STb（常闭）Y0：KMFY1：KMRTM1：KT1（15秒）TM2：KT2（20秒）FRX1X0COMY0COM~KMFSBFSB1220V24VX2SBRY1KMRFP1X3STaX4STbPLC接线图TMX1501Y0EDX0X1Y0X0X3Y1X3TM2Y1