可编程控制器LC基础讲义

第12章可编程控制器(PLC)

概述12.2可编程控制器的程序编制12.3可编程控制器应用举例12.1可编程控制器的结构和工作原理第12章可编程控制器(PLC)本章要求：1.了解可编程控制器的结构和工作原理。2.了解可编程控制器的几种基本编程方法。3.熟悉常用的编程指令。4.学会使用梯形图编制简单的程序。第12章可编程控制器（PLC）

概述1.定义：可编程控制器是一种数字运算的电子操作系统装置，专为工业现场应用而设计的，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备都应按易于与工业控制器系统联成一个整体和易于扩充其功能的原则进行设计2.可编程控制器的发展：它的起源可以追溯到60年代，美国通用汽车公司为了适应汽车型号不断翻新的需要，对生产线上的控制设备提出了新的要求，为此研制了第一台可编程控制器用于生产线上，通过改变存储在里面的指令的方法来改变生产线的控制流程，从而提供了继电器控制系统无法比拟的灵活性。但这一时期它主要是代替继电器系统完成顺序控制，虽然也采用了计算机的设计思想，实际只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器简称PLC（ProgrammableLogicalController）。进入80年代，随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程控制器的功能已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，可以进行模拟量控制、位置控制，特别是远程通讯功能的实现，易于实现柔性加工和制造系统，因此将其称为可编程控制器（ProgrammableController）简称PC,但为了与个人电脑PC相区别，仍将其称为PLC。PLC已被称为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。目前PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，加速了机电一体化的进程。各种PLC的具体结构虽然多种多样，但其结构和工作原理大同小异，都是以微处理器为核心的电子电气系统。PLC各种功能的实现，不仅基于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。PLC内部主要由主机、输入/输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。12.1可编程控制器的结构和工作原理12.1.1可编程控制器的结构及各部分的作用模拟量输入行程开关继电器触点各种开关传感器CPUROM、RAM电源部件输出接口输入接口外设接口照明电磁装置执行机构采用光电隔离装置继电器、可控硅、晶体管电路编程器打印机计算机1.主机CPU是PLC的核心，一切逻辑运算及判断都是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。它就是我们常说的电脑芯片。(1)运行用户程序。(2)监控输入/输出接口状态。(3)作出逻辑判断和进行数据处理主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器

系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。

用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。内部存储器有两类：一类是系统程序存储器，另一类是用户程序及数据存储器2.输入/输出(I/O)接口输入接口用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传感器等）的控制信号。输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备（如:接触器、电磁阀、指示灯等）。3.电源电源指为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4.编程器编程器是PLC很重要的外部设备，它主要由键盘、显示器组成。编程器分简易型和智能型两类。小型PLC常用简易编程器，大、中型PLC多用智能编程器。编程器的作用是编制用户程序并送入PLC程序存储器。利用编程器可检查、修改、调试用户程序和在线监视PLC工作状况。现在许多PLC采用和计算机联接，并利用专用的工具软件进行编程或监控。6.外部设备接口I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。5.输入输出扩展接口此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。12.1.2可编程控制器的工作原理PLC采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式，这个过程可分为输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段，整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。输入端子输入锁存器输入状态寄存器输出锁存器输出状态寄存器输出端子程序执行读读写输入采样程序执行输出刷新输入端子输入锁存器输入状态寄存器输出锁存器输出状态寄存器输出端子程序执行读读写一个扫描周期12.1.2可编程控制器的工作原理PLC采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式，这个过程可分为输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段，整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。1.输入采样阶段PLC在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的通/断状态或输入数据，并将此状态存入输入状态寄存器，即输入刷新。接着转入程序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。2.程序执行阶段PLC在执行阶段，按先左后右，先上后下的步序，执行程序指令。其过程如下：从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中读出有关元件的通/断状态，并根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关的状态寄存器中。3.输出刷新阶段在所有指令执行完毕后，将各物理继电器对应的输出状态寄存器的通/断状态，在输出刷新阶段转存到输出寄存器，去控制各物理继电器的通/断，这才是PLC的实际输出。由P勒LC耍的工沈作过友程可扇见，娇在片PL好C的活程序凭执行鲜阶段练，即喊使输堡入发爹生了州变化晌，输翻入状惭态寄保存器墓的内维容也怎不会洞立即轰改变鸽，要唇等到缠下一倾个周妨期输就入处乔理阶横段才瞎能改标变。诸暂存景在输碎出状筹态寄斩存器组中的辫输出宾信号珍，等随到一附个循藏环周欧期结疗束，扭CP激U集箱中将屡这些殃输出还信号稳全部蹄输出谎给输捷出锁演存器德，这西才成真为实严际的神CP欺U输蚂出。窝因此岭全部箱输入胀、输麻出状训态的炊改变扔就需督要一立个扫忆描周搅期，仍换言着之，吨输入脑、输庙出的抱状态酬保持纳一个贴扫描袋周期炼。12肢.1壶.3矛可编狂程控打制器佩的主拣要技挡术性药能1.I/O点数指PLC外部输入和输出端子数。2.床用功户程袜序存悟储容井量用来油衡量错PL迎C所回能存到储用酒户程持序的怪多少垂。3.旷扫安描速悼度指扫客描1热00检0步步用户州程序崖所需期的时纺间，棚以m请s/洁千步未为单肠位。4.脉指该令系颂统条疫数指P贪LC胁具有华的基算本指哥令和究高级顽指令蚀的种诸类和摧数量言。种取类数讽量越混多，巩软件挠功能扎越强没。5.高编程笋元件烧的种助类和顷数量编程扔元件叫指：食输入变继电奔器、载输出揪继电洪器、垂辅助乘继电逐器、扛定时消器、创计数淹器、子通用耗“字呢”寄扑存器津、数转据寄发存器另及特富殊功岗能继垃电器微等。搏其种孝类和饶数量屡是衡喘量P迫LC弱的一卸个指迹标。代表字母

元件名称

编号范围

输入继电器

输出继电器

辅助继电器

定时器

计数器

通用“字”寄存器

XYRTCWRX0～XF共16点Y0～Y7共8点R0～R62F共1008点T0～T99共100点C100～C143共44点WR0～WR62共63个FP废1－森C2蝴4编谅程元锹件的特表示弟形式片及编济号范庭围12纤.1泳.4扰可编坦程控考制器闲的主匠要功味能和关特点1.滴主要校功能（1阀）开至关逻择辑控腰制（2国）定充时/被计数检控制（3植）步群进控碧制（4知）数绑据处慈理（5森）过深程控便制（6焦）运踏动控懂制（7壁）通驻信联石网（8呈）监漆控（9中）数核字量圆与模标拟量斜的转美换2.贯P哀LC的主搁要特杰点(1傲)醋可靠君性高熄，抗滑干扰疗能力甩强。由于应采用巨大规斩模集撒成电壶路和序微处格理器薄，使争系统辛器件稍数大阔大减莲少，渣并且廉在硬戚件的欧设计叹和制颂造的轻过程婆中采境取了泡一系奔列隔辽离和尼抗干山扰措古施，高使它隔能适棍应恶甩劣的医工作续环境批，具勉有很览高的巾可靠偷性。(2品)听编程粥简单舅，使牵用方危便。(3宣)厉通用例性好阳，具应有在扣线修个改能侮力。PL嘉C硬息件采自用模斤块化扬结构住，可衣以灵下活地漫组态庆以适昨应不萝同的江控制凤对象园，控筹制规真模和满控制丢功能雅的要淡求。基且可余通过湾修改艇软件依，来查实现胞在线器修改允的能晃力，颠因此但其功标能易违于扩肿展，析具有尼广泛趣的工次业通亭用性岂。(4防)侨缩短谦设计老、施社工、筒投产喇的周凭期，疏维护删容量夕。目前欺PL者C产旺品朝摊着系童列化穿、标框准化谋方向眠发展线，只趴需根坟据控孔制系率统的资要求聪，选节用相颂应的芒模块痕进行泻组合南设计旱，同煤时用状软件祖编程扮代替堆了继男电控撇制的筐硬连物线，挨大大妥减轻开了接为线工复作，学同时问PL贿C还谢具有楼故障弱检测挺和显大示功拜能，孤使故勾障处泰理时工间缩享短。(5间)绕体积辉小，伪易于伤实现敬机电皂一体肌化。12曾.2可编洽程控伍制器萌的程品序编什制12雷.2岂.1河可渠编程纷控制绘器的摸编程能语言同其尚它电眨脑装至置一奖样，疤PL葛C的蚕操作墓是依化其程骑序操些作进过行的怖，而舍程序遭是用汤程序队语言悲表达炼的，首并且居表达楚的方殖式多乱种多裕样，带不同挎的生阵产厂夹家，监不同悼的机侦种，纸采用骑的表踩达方付式不铲同，价但基锅本上墓可归霸纳为测：梯形图语言语句表语言布尔代数语言流程图语言目前常用1.旋梯形音图是在卖继电莫控制什系统恳电气矿原理碑图基鲁础上蛮开发术出来拴的一许种图次形语党言。索它继摄承了东继电某器接瞒点、孟线圈羞、串沸联、足并联吸等术煌语和旦类似暗的图缘瑞形符窝号，具有壁形象似、直输观、课实用收的特敢点，不威需学按习计欢算机畏专业虾知识盈，电粥气技铅术人极员使撒用最祖方便霞。例：用P剑LC铁组成扎电机队起停僻控制毯电路继电录接触艇控制治图SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..X0X1X2COM...+SB0SB1

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Y2

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时序痕图R0R1R2Y3[]R1R0R2Y3梯形咽图程何序AN/X1功能：该指令是接点串联连接指令。到此为止的运算结果与指定的接点X1的ON/OFF信息进行与运算。[]X1X例：茶当输转入条退件R0为ON，R1和R2为OF嚼F时Y3被输鞠出程子序。梯形图程序[]R1R0R2Y3例：样当输裂入条支件R0为ON更，R1和R2为OF壶F时Y3被输雀出程紧序。时序图R0R1R2Y3助记符程序STR0AN/R1AN/R2OTY3

梯形图程序[]R1R0R2Y3例：贩当输年入条匹件R0或R1或R2为ON时Y3被输盈出程晚序。ORX1功能：该指令是接点并联连接指令。到此为止的运算结果与指定的接点X1的ON/OFF信息进行或运算。[]X1X助记符程序STR0ORR1ORR3OTY3

梯形师图程止序时序图R0R1R2Y3[]R1R0R2Y3例：张当输命入条靠件R0为ON钞，或R1或R2为OF葵F时Y3被输密出程档序。OR/X1功能：该指令是接点并联连接指令。到此为止的运算结果与指定的接点X1的ON/OFF信息进行或运算。[]X1X助记符程序STR0OR/R1OR/R2OTY3

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2[]X0T2Y0设置卷值定时嫂器号语句难表指其令ST途X罗0酷T已MX痕2秋K玩50源ST丈T棋2蜘O痛T贺Y0t通电延时时间=50*定时单位输入信号X0定时器接点输出信号T26.晚计掏数器提指令膨CT[]RCCT4100X1X0C100[]Y0设置虽值计数数器号语句铅表指旦令ST贝X犯0逝S器T圣X1贤CT拌1雕00久K蒙4揉ST壶C获10棉0钱O鬼T闸Y0X0X1Y07.抢微劲分指胆令D捐F，锣DF死/DF例：功能朴：当输遍入条碑件由OF台F池转为早ON时，海指定惹接点戒仅在自PL是C的1次鹿扫描剖周期杆内为底ON，其亡它时拨间为OF氧F。该骆指令危产生裕的输堵出是就一个爬脉冲为，其软宽度犬为一篇个扫炮描周怕期。[](DF)[]X0R0Y0Y0[](DF)R0[]X0R0Y0Y0[](DF)R01个扫描周期X0时序图R0Y0虚线部分为自锁产生的输出DF/功能：当英输入桨条件岛由ON愧转为衫OF世F时，张指定开接点蠢仅在给PL批C的1次茫扫描袄周期输内为松ON，其李它时薯间为OF练F。该贫指令给产生陆的输秆出是况一个就脉冲骂，其愧宽度胡为一昆个扫内描周两期。[](DF/)[]X0R0Y0Y0[](DF/)R0例：X0R0Y01个扫描周期虚线部分为自锁产生的输出[]X0R0Y0Y0[](DF/)R0例：时序爹图8.轰空雹操作头指令户NO首P[]NOP

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起动1.彼要求SB1按钮为起动按钮，SB0按钮为停止按钮KM1为电动机电源接触器，KM2为三角形运行接触器，KM3为星形启动接触器KM1KM3KM2X1X4X3X2...SB1SB2Y1Y4Y3Y2...程序KM3(Y)接触器KM1接触器KM2()接触器2.泡系统价图3.荷梯形见图程返序Y1击接通拨电源浙、Y幸2摇△反形连当接、陵Y3章星形歼连接[][][]TMX50

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