电子技术(电工学一)王建华主编 第九章.ppt

1、第九章 可编程序控制器,可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。,可编程序控制器的早期产品为可编程序逻辑控制器（PLC），具有定时、计数、逻辑运算等控制功能。 1968年由美国通用汽车公司（GE）提出，1969年有美国数字设备公司（DEC）研制成功。,为了与个人计算机(Personal Computer)的简称PC相区别，所以仍沿用PLC作为可编程控制器的简称。,可编程序控制器的特点,4功能强，体积小重量轻，易于实现机电一体化

2、,1灵活通用,2可靠性高，抗干扰能力强,3编成简单，使用方便,随着计算机技术的发展，PLC采用通用微处理器为核心，功能扩展到各种数据运算、模拟量处理及联网通信等 方面。被称为可编程序控制器。,第九章 可编程序控制器,9.1 可编程序控制器的组成与工作原理,可编程序控制器系统由CPU模块、扩展模块、安装有编程软件的个人计算机(PC)和PC/PPI编程电缆组成。,第九章 可编程序控制器,一可编程序控制器的硬件组成,可编程序控制器是一种以计算机（微处理器）为核心的通用工业控制装置，按结构形式的不同分为整体式和组合式两类,将中央处理单元、存储器、输入输出接口、通信接口、电源等部件做在一个机壳中构成主机

3、。,将CPU单元、智能 I/O单元、输入输出单元、通信单元等部件分别组装成模块，各模块插在底板上，模块之间通过底板上的总线互相联系 。,整体式：,组合式：,第九章 可编程序控制器,1 中央处理器,中央处理单元 ( CPU ) 是 PLC 的核心，它指挥着PLC各部分协调的工作。其主要功能有：,1）接收从编程设备输入的用户程序和数据并检查指令的格式和语法错误，将其存入用户程序存储器；,第九章 可编程序控制器,5）检测诊断系统电源、存储器及输入/输出接口的硬件故障。,3）解释执行用户程序，产生相应的内部控制信号，并根据程序执行结果更新状态标志和集中刷新输出映像寄存器的内容，完成预定的控制任务；,4

4、）将输出映像寄存器存储的用户程序执行结果送至输出 端 ；,2）以扫描方式接收现场输入设备的状态和数据，并存入输入映像寄存器或数据存储器中；,第九章 可编程序控制器,2. 存储器,1系统程序存储器（ROM 或 PROM）,PLC的存储器包括系统程序存储器和用户程序存储器两 部分。,存储PLC生产厂家编写的系统程序（系统监控程序、用户指令解释程序、标准程序模块以及各种系统参数 ），用户不能访问和修改。,2用户程序存储器（RAM 或 EEPROM）,存储的内容可以由用户修改分为程序区、数据区和参数区三部分。,第九章 可编程序控制器,程序区：存放用户针对具体控制任务编写的用户程序。,数据区：存放程序运

5、行时所需要的各种数据，如输入输出状态、位寄存器的状态及定时器计数器的设定值等 。,参数区：存放PLC的组态数据。如设置输入滤波、定 义存储器掉电保护范围等 。,第九章 可编程序控制器,3. 输入/输出接口,1）输入接口模块,第九章 可编程序控制器,2）输出接口模块,场效应管输出接口电路,晶闸管输出接口电路,继电器输出接口电路,第九章 可编程序控制器,4. I/O扩展接口与通信接口,I/O 扩展接口用于将各种扩展模块，与PLC 的CPU模块相 连。通信接口用于PLC相互之间或PLC与计算机等其它智 能设备之间的通信。,5. 电源,在PLC内部有一个开关稳压电源，该电源一方面为PLC提 供直流工作

6、电源，同时也提供电压为24V的直流电源以供 输入接口电路使用。,第九章 可编程序控制器,6. 编程设备,编程设备是PLC最重要和基本的外部设备，通过编程设备可以输入、修改、调试用户程序，也可以在线监控PLC的工作情况。,手持式编程器,个人计算机加装生产厂家提供的计算机辅助编程软件,第九章 可编程序控制器,二可编程序控制器的工作原理,1. 可编程序控制器的继电接触器等效电路,第九章 可编程序控制器,2. 可编程序控制器的编程语言,PLC的编程语言有梯形图(LAD)、语句表(STL)和功能块 图(FBD)。,（1）梯形图中的继电器不是物理继电器，每个继电器实际上与 PLC 内部的一位存储器相对应。

7、当相应存储器位为“1”态时，表示继电器接通，其常开触点闭合，常闭触点断开 ， 所以梯形图中继电器的触点可以无限多次的引用，不存在触点数量有限的问题。,第九章 可编程序控制器,（2）梯形图只是PLC形象化的编程方法，其母线并不接任 何实际的电源，因此在梯形图中不存在真实的电流，但为了形象，常认为在梯形图中有一种概念“电流”或 “ 能流”，这种概念 “电流”或“能流”实际上是满足输出执行条件的形象化表示。概念 “电流” 或 “能流” 在梯形图中按照先上后下、从左到右的顺序流动。能流不能发生逆转，,（3）在一个网络内只能有一个逻辑行。,第九章 可编程序控制器,（4） 输出继电器的线圈不能直接与左母线

8、相连。如果确实需要在PLC运行时输出一直接通，则可以使用特殊位存储器 SM0.0。,（5）在输出继电器线圈的右侧不能再连接任何元件。,语句表是类似于计算机汇编语言的一种编程语言，适合于有计算机汇编语言编程基础的人员使用。,功能块图是类似于数字逻辑电路的一种编程语言，适合于有数字逻辑电路和逻辑代数基础的人员使用。,第九章 可编程序控制器,3. 可编程序控制器的工作过程,（1）输入刷新阶段,（2）执行用户程序阶段,（3）通信处理阶段,（4）CPU自诊断阶段,（5）输出刷新阶段,第九章 可编程序控制器,9.2 S7-200系列PLC的编程元件与编程指令,一S7-200系列PLC的编程元件,1. 数据

9、表示方法,输入映像寄存器(I)、 输出映像寄存器(Q)、 变量存储器(V)、 位存储器(M)、 顺序控制继电器 (S)、 特殊存储器(SM),对位进行操作,第九章 可编程序控制器,对字节进行操作,对字进行操作,对双字进行操作,第九章 可编程序控制器,2. 输入/输出映像寄存器 ( I / Q ),S7-200系列PLC的输入/输出继电器各为16个字节，即128位。,对输入/输出继电器可以按位、字节、字和双字寻址。,I0.0I15.7， IB0IB15， IW0IW14， ID0ID12,Q0.0Q15.7， QB0QB15， QW0QW14， QD0QD12,CPU226只有 24 个输入点和

10、 16 个输出点，,3. 变量存储器 ( V ),用于存储程序执行过程中的中间结果或其它相关的数据,对变量存储器可以按位、字节、字和双字存取,CPU226的变量存储器有5120个字节,第九章 可编程序控制器,4. 位存储器 ( M ),S7-200系列PLC有32个字节的位存储器,位存储器一般按位存取，但也可以按字节、字和双字存取,存放中间结果供控制程序内部使用（类似于继电接触器控制系统中的中间继电器）,5. 顺序控制继电器 ( S ),一般是按位存取，但也可以按字节、字和双字存取。,主要用于顺序控制(或步进控制),S7-200系列PLC有32个字节的顺序控制继电器,第九章 可编程序控制器,6

11、. 特殊位存储器 ( SM ),SM0.0：运行监控，当PLC处于RUN状态时，该位总处 于接通状态；,SM0.1：初始化脉冲,SM0.3：上电初始化脉冲,SM0.4：方波发生器，该位输出占空比为50%，周期为 1min的方波,SM0.5：秒脉冲发生器，该位输出占空比为50%，周期 为1s的方波,第九章 可编程序控制器,7. 累加器(AC),累加器是用来暂存数据的寄存器，用于主程序与子程序之间或子程序之间传递参数， S7-200 系列PLC提供了 4 个 32 位累加器 AC0 AC3 。累加器是可读写存储器，可以按字节、字、双字存取累加器中的数据。当按字节或字存取累加器时，只存取累加器的低

12、8 位或低16位，数据的长度由指令决定。,第九章 可编程序控制器,二S7-200系列PLC的基本编程指令,1. 位逻辑指令,（1）触点指令和输出指令,LD、A 和 O 指令,LDN、AN 和 ON 指令,LD I0.0 /装入常开触点 O Q0.0 /或常开触点 AN I0.2 /与常闭触点 = Q0.0 /输出线圈,输出指令,第九章 可编程序控制器,（2）堆栈指令 LPS、LRD、LPP,LD I0.0 /装入常开触点 LPS /建立栈指针（堆栈） LD I0.1 /装入常开触点 O I0.2 /或常开触点 ALD /块与操作 = M0.0 /输出线圈 LRD /读栈 LD I0.3 /装入

13、常开触点 O I0.4 /或常开触点 ALD /块与操作 = M0.1 /输出线圈 LPP /弹栈 A I0.5 /与常开触点 = Q0.0 /输出线圈,第九章 可编程序控制器,（4）正、负跳变指令 EU、UD,（3）取反指令 NOT,第九章 可编程序控制器,（5）置位和复位指令 S 、R,2. 定时器指令,通电延时型(TON),保持型(TONR),断电延时型(TOF),第九章 可编程序控制器,T37T63,T101T255,3276.7s,100ms,T33T36,T97T100,327.67s,10ms,T32，T96,32.767s,1ms,TON TOF,T5T31,T69T95,3276.7s,100ms,T1T4, T65T68,327.67s,10ms,T0, T64,32.767s,1ms,TONR,定时器号,最大定时范围,分辨率,工作方式,第九章 可编程序控制器,第九章 可编程序控制器,3. 计数器指令,第九章 可编程序控制器,第九章 可编程序控制器,4. 比较指令,比较运算符： 、 、 、 ,实数（有符号双字浮点数）,R,ID、QD、VD、MD、SMD、SD、LD、AC、*VD、*LD、*AC、常数,双字整数（有符号整数）,D,IW、QW、VW、MW、SMW、SW、LW、T、C