《可编程控制器的原理及应用》课件

《可编程控制器的原理及应用》一、PLC的一般概念（ProgrammableLogicController）返回1、可编程序控制器的产生继电接触器系统长期在生产上得到广泛应用，但由于它的机械触点多、接线复杂、可靠性低、功耗高，并且当生产工艺流程改变时需重新设计和改装线路，通用性和灵活性较差，满足不了现代生产复杂多变的控制要求。1969年，美国数字设备公司(DEC公司)研制出了第一台可编程序逻辑控制器，首先在GM公司的自动装配线上试用获得了成功。

可编程控制器是将继电接触器控制的优点与计算机技术相结合，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、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。当系统控制功能需要改变时，只需改变少量外部接线，主要通过修改相应的控制程序即可。返回用“软件编程”代替继电接触器控制的“硬件接线”2、可编程控制器的定义可编程控制器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、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。返回二、PLC的基本组成返回1.输入部分输入部分由输入接线端子和输入继电器线圈组成（X）。负责收集和输入操作命令和控制信息。通常将输入继电器的数量称为输入点数。多采用十六进制进行编号。（X0～XF）2.逻辑运算单元它是PLC的核心，PLC中的各种控制功能都是由这个单元通过送入程序来实现软连接。3.输出部分输出部分由输出接线端子和输出继电器的一个动合触点组成（Y）。负责连接和驱动外部负载和被控对象。通常将输出继电器的数量称为输出点数。返回1.主机（中央处理单元）主要由CPU、系统程序存储器和用户程序存储器组成。2.输入/输出（I/O）模块

I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接收输入设备的控制信号（如按钮、选择开关、限位开关、各种继电器触点及各种传感器的输入信号）。输出接口是将主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备（如继电器、电磁阀、指示灯等）。

I/O接口采用光电耦合电路，减少电磁干扰。返回3.电源

PLC的电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电路所配置的直流开关电源。4.编程器

PLC重要的外部设备，用来输入和编辑用户程序，监视PLC的工作情况。有手持编程和计算机编程。5.输入/输出扩展接口若主机（基本单元）的I/O点数不够时，可通过此接口用扁平电缆线将I/O扩展单元与基本单元连接，以增加I/O

点数。6、外部设备接口此接口可将编程器、计算机、打印机、条码扫描器等外部设备与主机相连，以完成相应操作。返回返回PLC的特点：可靠性高、抗干扰能力强。功能完善、扩充方便、组合灵活、实用性强。编程简单、使用方便、控制程序可变、具有很好的柔性。体积小、重量轻、功耗低。返回PLC的控制功能：

条件控制功能定时／计数控制功能步进控制功能数据处理功能

A/D与D/A转换功能运动控制功能过程控制功能扩展功能远程I/O功能通讯联网功能监控功能三、PLC的工作原理PLC的信号传输路径为：返回输入处理程序执行输出处理顺序读入所有输入端的通/断状态按照先左后右、先上后下的步序逐条执行程序指令在所有指令执行完毕后向外部输出控制信号

PLC采用循环扫描的工作方式扫描周期－－PLC完成一次扫描过程所需要的时间。小型PLC的扫描周期一般为十几毫秒到几十毫秒。返回四、PLC的主要性能1．I／O总点数

I/O总点数是衡量PLC可接收输入信号（I）和输出信号（O）的数量。小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机超过千点。2．用户程序存储容量 用户程序存储容量是衡量可存储用户应用程序多少的指标。返回3．编程语言编程语言一般有梯形图、语句表、控制系统流程图等几种，因PLC不同而异。4．指令条数指令条数是衡量PLC软件功能主要指标，指令种类越多，软件功能越强。5．扫描速度扫描速度是指扫描1K字用户程序所需的时间，通常以ms/K字为单位。返回一、FP1产品简介FP1是一种功能非常强的小型机，该产品系列有紧凑小巧的C14型与C16型，还有具有高级处理功能的C24、C40、C56、C72型等多种规格。在大写字母C后面的阿拉伯数字是表示该种型号可编程控制器的输入、输出点数之和。例如C56即表示该种型号的可编程控制器有56个I/O点。其中32个输入点，24个输出点。由于FP1系列可编程控制器的输入／输出点数较少，所以FP1系列属小型机。返回二、FP1系列PLC的编程元件

输入继电器（X）输入继电器是PLC接收外部开关量信号的窗口。它的动合触点、动断触点取用次数不限。输入继电器的状态唯一取决于外部输入信号的状态。输出继电器（Y）输出继电器是PLC将执行结果输出到外部负载的元件。输出继电器的外部输出触点连接到PLC的输出端子上，可以使外部设备动作。返回

内部继电器（R）内部继电器可供用户存放中间变量，是“辅助继电器”，又称“软继电器”，不能直接驱动外部负载。定时器（T）定时器（T）的触点是定时器指令（TM）的输出。如果定时器指令定时时间到，则其动合触点闭合，动断触点断开。计数器（C）计数器（C）的触点是计数器指令（CT）的输出。如果计数器指令计数完毕，则其动合触点闭合，动断触点断开。返回三、FP1系列PLC的主要性能以FP1系列的C56为例1.I／O点数32／24

程序容量5000步扫描速度1.6ms/K

指令数基本指令81

高级指令111返回2.I／O地址分配X为I/O区的输入继电器，Y为I/O区的输出继电器。X继电器的编号用16进制数表示，其地址是X0～XF、X10～X1F。

Y继电器的编号用16进制数表示，其地址是Y0～YF、Y10～Y17。返回3.特殊功能继电器地址分配

内部继电器（R）

R继电器，其地址是R0～R62F。定时器（T）定时器（T）的编号用十进制数表示（T0～T99）。计数器（C）计数器（C）的编号用十进制数表示（C100～C143）。返回三、FP编程器编程器是PLC的重要外部设备，将用户所希望的功能通过编程语言编程，由编程器将程序送到PLC的用户程序存储器中去。1.简易编程器，2.图形编程器，3.计算机编程器。1．梯形图语言梯形图就是按照控制逻辑的要求和连接规则将这些图形符号进行组合或排列所构成的表示PLC输入、输出之间逻辑关系的图形。（1）梯形图中的符号一、PLC编程语言概述常开触点常闭触点线圈返回（2）梯形图编程的格式与特点每个梯形图由多层梯级（或称逻辑行）组成，每层梯级（即逻辑行）起始于左母线，经过触点的各种连接，最后通过一个继电器线圈终止于右母线。每一逻辑行实际上代表一个逻辑方程。2．指令语句表(指令助记符)

语句表是由若干条语句组成的程序，每条语句由操作码和操作数两部分组成。操作码用助记符表示，告诉CPU要进行什么操作。返回SB1SB2KM1KM1KM1KM2X1X2Y1Y1Y1Y2

两种控制电路图的逻辑含义是一样的，但具体表达方式却有本质区别。PLC中的继电器、定时器、计数器不是物理的，这些器件实际上是存储器中的存储位，因此称为软器件。返回二、基本指令1．初始加载(ST)、初始加载非(ST/)及输出(OT)ST：从母线开始以动合触点开始一逻辑运算。ST/：从母线开始以动断触点开始一逻辑运算。OT：将运算结果输出到指定触点。

ST/、OTST、OT

语句表

梯形图

指令返回0STX01OTY00ST/X11OTY1返回OT指令不能直接从母线开始（应用步进指令时除外）。

OT指令不能串联使用，在梯形图中位于一个逻辑行的末尾，紧靠右母线。

OT指令连续使用，相当于继电器线圈并联。可编程控制器如未进行输出重复使用的特别设置，对于某个输出继电器只能用一次OT指令，否则，可编程控制器按出错对待。返回例1、写出图示梯形图指令的语句表。

逻辑运算是按梯形图从上到下、从左至右的顺序进行的。0 ST X01 OT Y02 ST/ X13 OT Y14 OT R15 ST R16 OT Y2X0闭合Y0接通X1断开Y1接通R1接通R1触点闭合Y2接通解：动合触点X0从左母线开始驱动输出继电器线圈Y0动断触点X1从左母线开始驱动输出继电器线圈Y1驱动输出继电器线圈R1动合触点从左母线开始驱动输出继电器线圈Y22．非（/）、与（AN）、与非（AN/）指令/：将该指令处的运算结果求反。AN：串联动合触点时的连接指令。AN/串联动断触点时的连接指令。返回ANAN/

语句表

梯形图

指令0STX01ANX22OTY33STY34AN/X15OTR1例2、画出语句表所对应的梯形图。

STX0ANX1OTY0/OTY1返回X0X1Y0Y1解：3．或（OR）、或非（OR/）指令

OR：并联动合触点的连接指令。OR/：并联动断触点时的连接指令。

OR/OR

语句表

梯形图

指令返回OR、OR/用于单个触点与前面电路的并联，并联点的左端从母线（或ST、ST/点）开始，右端与前面一条指令对应触点的右端相连。0STX31ORY42OTY40STX31OR/X42OTY5返回例3、写出图示梯形图对应的语句表。STX4ORX6OR/R3OTY5ST/Y5ANX7ORR4AN/X8ORR5OTR4并联并联解：返回4．组与（ANS）指令、组或（ORS）指令ANS：实现多个电路块串联连接指令。ORS：实现多个电路块并联连接指令。ANS

语句表

梯形图

指令0STX01ORX22STX13OR/X34ANS5OTY0

梯形图返回ORS

语句表

指令ORS指令与ANS指令，后边不用跟元件号。0STX01ANX12STX23AN/X34ORS5OTY6返回例4、写出梯形图对应的语句表。STX0ORX1STX2OR/X3ANSSTX4ORX5

ANSOTY0

多组触点块串联时，需多次使用ANS将它们串联在一起。解：返回6．空操作（NOP）指令NOP：空操作，PLC不产生任何动作。NOP指令不执行任何操作，在编程时插入该指令便于程序的检查和修改。NOP

语句表

梯形图

指令0STX11NOP2OTY06.推入堆栈（PSHS）、读出堆栈（RDS）和弹出堆栈（POPS）指令PSHS：存储该指令处的运算结果。RDS：读出由PSHS指令存储的运算结果。POPS：读出并清除由PSHS指令存储的运算结果。

在可编程控制器中，开辟有特殊存储区域，称为栈存储器，可使用该组指令存入中间运算结果，以便连接后面的电路，简化编程。返回堆栈区运算结果1使用PSHS指令－指令处的运算结果压入栈区的最上层再次使用PSHS指令－指令处的运算结果压入栈区的最上层，原堆栈数据依次下移运算结果2使用POPS指令－栈区的最上层运算结果弹出并从栈区消失，下层数据依次上移使用RDS指令－栈区的最上层运算结果被读出，数据位置不发生变化数据存取原则先入后出这三条指令是没有操作元件号的指令。返回［］［］［］X0X1X2Y0Y1Y3X3PSHS指令用在梯形图分支点处最上面的支路。它的功能是将左母线到该点之间的运算结果存储起来。RDS指令用在PSHS指令支路以下、POPS指令以上的所有支路，它的功能是读出栈区最上层的数据。PSHSRDSPOPS指令在梯形图分支点处最下面的支路，它的功能是先读出栈区最上层指令存储的运算结果，用于当前支路作运算，同时清除栈区最上层存储的数据。POPSRDS指令可反复使用，只是最后一条支路一定要用POPS指令来结束。0STX01PSHS2ANX23OTY04RDS5ANX16OTY17POPS8ANX39OTY3一层栈电路7．0.01s定时器(TMR)、0.1s定时器(TMX)、1s定时器(TMY)指令TMR：以0.01s为单位设置延时接通定时器。TMX：以0.1s为单位设置延时接通定时器。TMY：以1s为单位设置延时接通定时器。定时器的预置时间（也就是延时时间）为：预置时间单位×预置值预置时间单位分别为：R=0.01s，X=0.1s，Y=1s。预置值只能用十进制数给出，编程格式是在十进制数的前面加大写英文字母“K”。返回

语句表

梯形图TXK延迟时间30×0.1＝3s返回0STX01TMX4K304STT45OTY0X30预制时间单位预制值返回

例7、已知梯形图和输入信号X0如图所示，写出对应语句表。根据分析画出输出信号Y0和Y1。X0T0T1Y0Y1解：3s2sSTX0TMX0K30TMX1K20STT0OTY0STT1OTY1TXKTXK返回9．计数器（CT）指令CT：减预置数计数器。计数器有两个控制信号，时钟端（上端）、复位端（下端）。时钟端每来一个时钟脉冲，计数器减1，直到减为0时，计数器动作。复位端接通时计数器复位。返回

时序图

语句表梯形图X0X1C100Y0计数器编号十进制常数计数器预置值

同一程序中同一编号只能使用一次。0STX01STX12CT100K65STC1006OTY0时钟端X0复位端X19．结束（ED）指令ED：表示主程序结束。＊ED只能用于主程序区。返回一、PLC应用编程特点和梯形图语言编程的基本要求1．可编程控制器的应用编程特点

采用梯形图语言编程梯形图中使用的继电器都是所谓的“软继电器”要考虑输入／输出的滞后现象返回2．梯形图程序设计的原则和编程技巧

梯形图每一行都是从左边母线开始，线圈放置在最右边，即与右边母线相连。在继电接触器控制原理图中，热继电器的触点可以加在线圈右边，而梯形图不允许。X0X1Y0

线圈不能直接接在左边的母线上，如果需要的话，可通过动断触点或常闭继电器触点连接线圈。Y0R0返回

编程的顺序应体现“左沉右轻、上沉下轻”的原则。即串联电路块尽量放上部，并联电路块尽量靠近左母线。X0X3Y0X1X2STX0STX3STX1ANX2STX1ANX2ORX3ANX0OTY0ORSANSOTY0返回X0X3Y0X1X2

外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器和计数器的触点的取用次数无限制。

梯形图中每行串联触点和并联触点数，从原理上讲没有限制，但如果用图形编程器要受屏幕尺寸的限制。

在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次或多次称为“重复输出”，这时前面的输出无效，最后一次