机床电气-第四章

1、第4章可编程控制器(PLC )、概要、4.2可编程控制器的程序编制、4.3可编程控制器应用例、4.1可编程控制器的结构和动作原理、第4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动作原理。 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 .学习使用梯子编写简单的程序。第4章可编程控制器(PLC )、概要、1 .定义：可编程控制器是针对工业现场应用程序设定的数字运算的电子操作系统装置，在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数、算术运算等操作的指令2 .可编程控制器的发展：其起源可以追溯到60年代，但这个时期主要代替继电器系统进行序列控制，采用

2、计算机的设置修正思想，但实际上只能进行逻辑运算，因此可编程逻辑控制器进入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远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，可以实现模拟控制、位置控制，尤其是远程通信功能，易于实现柔性加工和制造系统， 称之为可编程控制器(PLC )的PLC是现代工业控制的三大支柱之一(PLC、机器人、CAD/CAM )。 目前，PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，加快了机电一体化进程。 3. PLC的主要特点是： (1)可靠性高，抗干扰性强。 由于采用了大规模集成电路和微处理器，大大减少了系统设备的数量，在硬件的设置和制造过程中采用了一系列的隔离和抗干

3、扰措施，应对恶劣的工作环境，具有较高的可靠性。 (2)编程简单易用。 (3)通用性强，具有在线修改能力。 PLC硬件采用模块化结构，可灵活应对各种控制对象、控制规模、控制功能的要求。 由于修改软件可以实现在线修改的能力，因此其功能容易扩展，具有广泛的产业通用性。 (4)缩短修订施工生产周期，维持容量。 目前，PLC产品正向系列化、标准化方向发展，只需根据控制系统的要求，选择相应的模块进行组合修改，同时以软件编程代替继电器控制的硬连接，大幅减轻接线作业，同时PLC检测故障(5)体积小，机电一体化容易。 各种PLC的具体结构多种多样，但其结构与工作原理相似，是以微处理器为中心的电子电气系统。 PL

4、C的各种功能的实现不仅依赖于其硬件的作用，也依赖于其软件的支持。 PLC内部主要由主机、输入输出接口、电源、可编程控制器、扩展接口、外部设备接口等多个部分构成。4.1可编程控制器的结构和工作原理、4.1.1可编程控制器的结构和各部分的作用、1 .主、主部分包括中央处理单元(CPU )、系统程序存储器、用户程序和数据存储器，系统程序存储器：主要是系统管理和监视程序系统程序由制造商固定，用户不能更改。用户程序及数据存储器：主要保存用户创建的应用程序及各种临时数据、中间结果。 2 .用于接收诸如按钮、行程开关或传感器之类的输入设备的控制信号的输入/输出(I/O )接口。 输出接口用于通过输出电路驱动

5、输出设备(例如：接触器、电磁阀、指示灯等)，使用本体处理的结果。 3 .电源、电源是指在CPU、存储器、I/O接口等内部电子线路的动作中具备的直流开关调节器电源，4 .编程箱、编程箱是PLC的重要外部设备，主要由键盘、显示器构成。 编程器有简易型和智能型两种。 小型PLC经常使用简易编程器，大型中型PLC多使用智能编程器。 手持编程器的作用是制作用户程序，传送到PLC程序存储器。 通过编程器，可在线监视用户程序的检查、修正、调试、PLC的运行状况。 现在，很多PLC采用与电脑的连接，使用专用的工具软件进行编程和监控。 6 .用于连接扩展外部输入输出端子数的扩展单元和基本单元(即主机)的外部设备

6、接口、I/O扩展接口。5 .可将手持编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备连接到主机的输入输出扩展接口。4.1.2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，该过程分为输入取样、程序执行、输出刷新三个阶段，将整个过程扫描一次执行所需的时间称为扫描周期。输入采样、程序执行、输出刷新、1个扫描周期、4.1.2可编程控制器的工作原理、PLC采用“顺序扫描、持续周期”的工作方式，该过程被分为输入采样、程序执行、输出刷新3个阶段PLC在输入采样阶段，以扫描方式依次读取所有输入端的on/off状态或输入数据，并将该状态保存到输入状态寄存器即输入刷新中。 接下来进入程序执行阶段。 程

7、序执行中，即使输入状态变化，输入状态寄存器的内容也不变化，仅在下一扫描周期的输入处理阶段读取。 2 .程序执行阶段，PLC是执行阶段，先从左到右，先按上下的步骤顺序执行程序指令。 该过程从输入状态寄存器和其他设备状态寄存器读取设备的on/off状态，按照用户程序进行逻辑运算，并将运算结果再次保存在相关的状态寄存器中。 3 .输出刷新阶段是PLC的实际输出，即在所有指令执行完毕后，在输出刷新阶段将与各物理继电器对应的输出状态寄存器的on/off状态暂存到输出寄存器中，并控制各物理继电器的on/off。 由PLC的动作过程可知，在PLC的程序执行阶段，即使输入改变，输入状态寄存器的内容也不会立即改

8、变，直到下一周期的输入处理阶段也不会改变。 在输出状态寄存器中暂时累积的输出信号被输出到输出锁存器，直到一个周期结束为止，CPU汇总这些输出信号并输出到输出锁存器，成为实际的CPU输出。 因此，对于所有的输入输出状态的变化，需要维持一个扫描周期，换言之，输入输出的状态需要维持一个扫描周期。 4.1.3可编程控制器的主要技术性能、2 .用户程序存储容量用于测量PLC可存储的用户程序量。 3 .扫描速度是指扫描1000步的用户程序所需的时间，以ms/千步为单位。 4 .指令系统根数是指PLC所具有的基本指令和高度指令的种类和数量。 种类越多，软件功能越强。 5 .编程设备的种类和数量、编程设备是指

9、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、数据寄存器、特殊功能继电器等。 其种类和数量是测量PLC的指标。、代表字符、部件名、编号范围、输入继电器、输出继电器、辅助继电器、计时器、计数器、x、y、m、t、c、或FX2N编程设备的显示形式和编号范围为C100C199修订100点、4.1.4可编程协议(1)开关逻辑控制，(2)时序/计数控制，(3)步进控制采用大规模集成电路和微处理器，从而大大减少了系统设备数量，并在硬件设置和制造过程中采用了一系列的隔离和抗干扰措施，来应对最恶劣的工作环境，提高通信质量。 (2)编程简单易用。 (3)通用性强，具有在线修改能力。 PLC

10、硬件采用模块化结构，可灵活应对各种控制对象、控制规模、控制功能的要求。 由于修改软件可以实现在线修改的能力，因此其功能容易扩展，具有广泛的产业通用性。 (4)缩短修订施工生产周期，维持容量。 目前，PLC产品正向系列化、标准化方向发展，只需根据控制系统的要求，选择相应的模块进行组合修改，同时以软件编程代替继电器控制的硬连接，大幅减轻接线作业，同时PLC检测故障(5)体积小，机电一体化容易。 4.2可编程控制器的编程、11.2.1可编程控制器的编程语言与其他计算机装置相同，PLC的操作按照该程序操作进行，程序用程序语言表现，表现方式多种多样，根据制造商、机种的不同采用的表现基本上可以总结继承继电

11、器接点、线圈、串联、并联等术语和类似的图形符号，具有形象、直观、实用的特点，无需学习计算机专业知识，电气技术人员使用最方便。 例如，由PLC构成电机起停控制电路、继电器接触控制图、(1) PLC系统图、起动按钮、停止按钮，例如，当接通SB0时，与X0存储单元对应的位为“1”，相反，为“0”。 COM，COM，220V，常闭触点，(2)控制程序，Y0，X0， 用梯形图创建X1，按SB0时，X0存储单元为“1”注意：这些接点或线圈不是实际的物理继电器接点或线圈，而是软件编程中使用的编程元件，各编程元件是存储器中的一个存储单元按、Y0、SB1，X1存储单元为“1”，常闭触点断开，线圈断开，电机停止。

12、输出继电器(线圈)、常开接点、2 .文表语言、该编程语言与汇编语言相似，文表因厂商而异，本处以日本松下可编程控制器为例，对上述电机的启停控制进行编程(即梯形图为文表注意：梯子从左到右，从上到下的顺序编程。 梯形图和助记语言是PLC中最常用的编程语言，(1)梯形图中的继电器不一定是物理继电器，各继电器或输入接点分别为存储器中的第一位，对应的位为“1”状态，继电器线圈的通电或常开触头是否闭合(2)梯形图中流动的电流不是物理电流，而是概念电流，是程序执行的图像显示方式。 (3)梯形图中的继电器触点可以根据用户程序编制时(即设为逻辑触点)在梯形图中反复使用，没有数量限制，可以是常开也可以是常闭。(4)

13、只有PLC的物理继电器能够驱动实际负载，其他继电器只能作为一个逻辑使用，因此称为“软继电器”。 4.2.2可编程控制器的编程原则和方法、1 .编程原则、(1)PLC编程元件的接点在编程中可以无限制地使用，每个继电器的线圈在梯形图上只出现一次，该接点可以无数次使用。 (2)梯形图的各逻辑行从左母线开始，以右母线结束。 线圈始终位于最右边，不能与左母线直接连接。 建立梯形图时，请尽量使用上重下轻、左重右轻。 不合理，合理，(4)两个以上的线圈可以并联连接，但不能串联连接。2 .编程方法、(1)确定I/o点数和分配、(2)制作梯形图和指令文表、(5)程序以END指令结束、程序的执行从最初的地址开始以

14、END指令结束，在调试时，利用该特征进行程序4.2.3读取可编程控制器的指令系统、1 .开始指令LD、LDI和输出指令OUT、功能：指定常开触点(X1)的ON/OFF信息。 在各逻辑线或段的开头使用ST命令或ST/命令。 功能：读取指定常闭触点(X1)的ON/OFF信息。 功能：可将输出指令前的运算结果输出到指定的接点，并行使用输出指令。 输入接点x0为on时，使输出继电器Y0、Y1动作，接点x1为off时，使继电器Y2动作。 支持梯形图的助记符程序、功能：该指令为接点串联连接指令。 到此为止的运算结果与指定接点X1的ON/OFF信息进行运算。 2 .接点串联指令AN，AN/接点并联指令OR，

15、OR/，例：输入条件R0和R1以及R2同时ON时输出Y3的程序。 时序图、梯形图程序，例如输入条件X0为ON、X1和X2为OFF时输出Y3的程序。 例如：输入条件R0为ON、R1和R2为OFF时输出Y3的程序。 例：输入条件X0或X1或X2为ON时，Y3输出到程序。 梯形图程序，例如输入条件X0为ON或X1或X2为OFF时输出Y3的程序。梯形图程序，例如1:plc的正反转控制，1 .请求： SB1按钮是正转按钮，SB2是反转按钮，SB0是停止按钮。 3 .梯形图程序、正转、反转、3 .模块串联指令ANB和模块并联指令ORB、指令模块1、指令模块2、指令模块1、文字表指令ldx0orx2ldx2orix3、4 .复位指令SET、RST，功能： 1 功能：输入条件ON后，指定的输出接点保持OFF状态，之后即使输入OFF，该输出也保持OFF状态。 5 .定时器命令t、设定值、定时器编号、语句表命令LD X0 T 2 K 200