第二章 可编程序控制器(PLC)及其应用.ppt

1、第二章 可编程序控制器(PLC)及其应用,概 述 可编程序控制器(Programmable Controller)简称为PC 可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Cntroller)。简称为PLC,1968年美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司(GM)提出了研制可编程序控制器的基本设想，即 (1)能用于工业现场。 (2)能改变其控制“逻辑”，而不需要变动组成它的元件和修改内部接线。 (3)出现故障时易于诊断和维修。 1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上第一台PLC。 我国1974年研制，77年应用,可编程序控制器的定义、特点,一、定义：可编程序控制器是一种数

2、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。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”,二、特点 1编程方法简单易学 2功能强，性能价格比高 3硬件配套齐全用户使用方便。适应性强 4可靠性高。抗干扰能力强 5系统的设计、安装、调试工作量少 6维修工作量小，维修方便 7体积小，能耗低,可编程序控制器的应用领域,开关量逻辑控制 自动生产线、机床电气控制、冲压机械、铸造机械、运输带、

3、包装 机、飞剪等控制 运动控制 金属切削机床、金属成形机械、装配机器人、电梯等。 闭环过程控制 温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。 数据处理 数学运算、数据传输、转换、排序、查表、位操作。 通信联网 PLC与远程I/O、PLC之间、PL与其它智能控制器之间。,可编程序控制器的发展趋势,1向高性能，高速度、大容量发展 2大力发展微型可编程序控制器 3. 大力开发智能型lO模块和分布式IO子系统 4基于个人计算机的编程软件取代手持式编程器 5可编程序控制器编程语言的标准化 6可编程序控制器通信的易用化和“傻瓜化” 7可编程序控制器的软件化与Pc化 8组态软件引发的七位计算机编程革命 9

4、可编程序控制器与现场总线相结合,2.1 PLC的基本结构和工作方式 2.1.PLC的基本结构 组成：CPU模块（CPU和存储器） 、输入模块、输出模块、编程装置。各部分采用总线连接。 如下图,中 央 处 理 单 元,存 储 器,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,照明,电磁装置,执行机构,电源,地址总线 控制总线,输 入 接 口,模拟量输入,行程开关,继电器接点,各种开关,PLC结构示意图,1、CPU芯片 作用： 在可编程序控制器控制系统中，CPU模块相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。并完成故障自诊断程序。 2、存储器

5、： 作用：存放系统程序，用户程序和数据。 系统程序：决定PLC的基本智能，由厂家设计， 并存入ROM、EEPROM。用户不能修改。 用户程序：根据要求，用PLC的编程语言，编制 的程序，用户用编程器写入RAM或 EEPROM。 变量：PLC的内部逻辑变量（内部继电器、I/O寄存器、定时器/计数器中逻辑变 量的现行值等），存入RAM。,类型 (1)随机存取存储器(RAM) 用户可以用编程装置读出RAM中的内容，也可以将用户程序写入RAM，它是易失性的存储器，它的电源中断后，储存的信息将会丢失。 (2)只读存储器(ROM) ROM的内容只能读出，不能写入。它是非易失的，它的电源消失后，仍能保存储存

6、的内容。ROM一般用来存放可编程序控制器的系统程序 (3)可电擦除可编程的只读存储器(EEPROM或E2PROM) 它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，但是将信息写入它所需的时间比RAM长得多。EEPROM用来存放用户程序和需长期保存的重要数据。,3、 I0模块 作用：是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。 1）输入模块 作用：接收和采集输入信号。 输人电路：设有RC滤波电路和光电耦合器。,直流输入电路图,2）输出模块 作用：控制输出设备，执行装置。 输出电路：晶体管和场效应管、双向晶闸管，小型继电器。,4、编程装置 作用：

7、 编程装置用来生成用户程序，并对它进行编辑、检查和修改。 1）.手持式编程器：不能直接输人和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。 2）.编程软件编程：在屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。,5、电源 可编程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC 5V、12V、24V等直流电源。,2.1.2 PLC的工作方式,两种工作状态 运行（RUN） / 停止（STOP） 内部处理：内部诊断、监控定时器复位； 通信服务：与其它装置通信、响应编程器命令（输入、显示）。 输入处理：外部端口状

8、态读入输入映像寄存器。 程序执行：完成用户程序的逻辑运算。 输出处理：将输出映像寄存器状态送到输出端口（锁存器）。,可编程序控制器采用周期循环扫描的工作方式,可编程序控制器的编程器与外部设备,编程器 1） 专用编程器 简易指令编程器 图形编程器 2）PC计算机开发系统,2、外部设备 1）数据存取单元 2）人机接口 3）外存储器 4）打印机 5）EPROM写入器,2.2 PLC的编程器件和编程方式,2.2.1 PLC的编程器件,1）输入继电器（X） 2) 输出继电器 (Y),1输入继电器（X） 2 输出继电器 (Y),3 定时器（T）,4 计数器（C）,5 辅助继电器(M),6 状态器（S） 顺

9、序控制编程元件； 与STL指令一起使用。,2.2.2 PLC的编程方式,1. PLC的程序表达式 继电器梯形图 顺序功能图 逻辑功能块图 指令语句表 逻辑代数表达式,梯形图 ( Ladder diagram ),梯形图与继电器控制电路相似 直观、易懂,梯形图,控制电路图,I/O分配： X0：启动 X1：停车 Y0：KM,PLC外部接线图,顺序功能图 (Sequential function chart),步 转换 动作,逻辑功能图 指令语句表 逻辑代数表达式,指令： LD X0 OR Y0 ANI X1 OUT Y0 END,梯形图的主要特点,某些编程元件沿用继电器名称 梯形图两侧的垂直公共线

10、为公共母线（Bus bar） 逻辑求解顺序：从上到下，从左到右 编程元件的常开触电和常闭触电可以无限次使用,2.3 F1系列PLC及其指令系统,2.3.1 F1系列PLC系统构成 型号说明 F1-,M-基本单元,E-扩展单元,输入输出总点数,2 系统构成 （1） 基本单元（5种） F1-12M、 F1-20M、 F1-30M、 F1-40M、 F1-60M （2）扩展单元（4种） F1-10E、 F1-20E、 F1-40E、 F1-60E （3） 编程器 1）简易手提式编程板F1-20P-E 2）程序存取器 3）手提式多功能图像编辑器。 4）IBM个人计算机编程,（4）程序存储卡：F1-EE

11、PROM-1及F-ROM-1 （5）写入器：F-20MW和GP-80ROW-EEPROM （6）特殊单元： 1）模拟定时器F-4T-E 2）位置控制器F-20CM及位控编程板F-20CP. 3）模拟输入/输出单元F2-6A-E 技术性能 结构特点,2.3.2 F1系列PLC编程器件,（见书62、63页）,LD、LDI、OUT指令,LD (Load) 常开触点与母线连接指令 LDI (Load Inverse) 常闭触点与母线连接指令 OUT (Out) 驱动线圈输出指令 说明,LD,LDI编程元件：X、Y、M、T、C、S ； LD,LDI与ANB,ORB指令配合，用于分支电路的起点； OUT指

12、令不能用于输入继电器X ； OUT指令可以连续输出（相当于线圈并联）； 定时器和计数器的OUT指令之后应设置常数K(或数据寄存器号)，占一个步序。,2.3.3 F1系列PLC基本指令,梯形图程序,X400,X401,T450,K19,LDX400 OUTY430 LDIX401 OUTT450 K19 OUTM100 LDT450 OUTY431,指令表程序,AND与ANI指令,AND (And) 常开触点串联连接指令 ANI (And Inverse) 常闭触点串联连接指令 说明,AND和ANI编程元件：X、Y、M、T、C、S ； 单个触点与左边的电路串联时使用AND和ANI，触点的个数没有

13、限制；,梯形图程序,指令表程序,X402,X401,T450,X400,Y430,AND,ANI,AND,LDX402 ANDX400 OUTY430 LDIX401 ANIY430 OUTM101 ANDT450 OUTY431,OR与ORI指令,OR(Or) 常开触点并联连接指令 ORI(Or Inverse) 常闭触点并联连接指令 说明,OR和ORI编程元件：X、Y、M、T、C、S ； 单个触点与前面的电路并联时使用OR和ORI，并联触点的左端接到LD点上，右端与前一条指令的触点对应的右端相连；,X401,Y430,X404,X406,M106,M103,M116,Y432,LD,OR,

14、ORI,OR,ORI,LDX404 ORX406 ORIM106 OUTY430 LDIX401 ANIY430 ORM103 ANIY432 ORIM116 OUTM103,4. ORB指令,ORB(Or Block) 串联电路块并联连接指令,说明： 串联电路块：两个以上的触点串连而成的电路块； 将串联电路块并联时用ORB指令； ORB指令不带元件号（相当于触点间的垂直连线） 每个串联电路块的起点都要用LD或LDI指令，电路块后面用ORB指令,X402,X401,X400,Y432,串联电路块,X400,X404,X401,Y430,X402,X405,X406,Y432,串联电路块,X40

15、1,Y430,M100,X402,Y432,M101,X403,T450,M112,LDIX401 ANIY430 ANIM100 LDIX402 ANIY432 ANDM101 ORB LDIX403 ANDT450 ANIM112 ORB OUTM115,5. ANB指令,ANB(And Block) 并连电路块串连连接指令,说明： 并联电路块：两个以上的触点串连而成的电路块； 将并联电路块与前面的电路串联时用ANB指令； 使用ANB指令之前，应先完成并联电路块内部的连接。 并联电路块中各支路的起点使用LD或LDI指令； ANB指令相当于两个电路块之间的串联连线。,X00,X404,X40

16、1,Y430,X402,X401,X400,Y432,X402,X405,X406,Y432,并联电路块,并联电路块,X401,Y430,M100,X402,Y432,M101,X403,T450,ANB LD,ORB,LDIX401 ORIX402 LDIY430 ANIM100 LDIY432 ANDM101 ORB ORT450 ANB ORIX403 OUTM115,实例,X401,Y430,M100,X402,Y432,M101,X403,C460,Y430,M105,LDIX401 AND Y430 ORI X402 LD Y430 ANIM100 LDIY432 ANDM101

17、ORB ORC460 ANB ORIX403 OUTY436 ANDM105 OUTM110,计数器、定时器复位,积分定时器和计数器,X402,X404,K34,X403,LDX42 OUTM200 LDX403 RSTC460 LDX404 OUTC460 K34,6. RST指令,RST : 复位指令 说明：,RST:编程元件M、C,7. 移位指令SFT,SFT ：移位指令 说明：SFT 编程元件 移位寄存器（16个M组成一个移位寄存器） 应用举例见书67页,8. PLS指令,PLS(Pulse) : 上升沿微分输出指令 说明：只能用于编程元件Y和M，应用举例见书67页,9. NOP与EN

18、D指令,NOP : 空操作指令 END : 结束指令,LDX0 MCN0 SPM100 LDX1 OUTY0 . LDX2 MCN1 SPM101 LDX3 OUTY1 MCRN1 LDX4 OUTY2 MCRN0 LDX5 OUTY3 ,END,END,END,10.主控与主控复位指令,MC (Master Control) 主控指令(公共触点串联) MCR (Master Control Reset) 主控复位指令 说明：编程元件Y和M,X400,X401,X403,M100,LDX0 MCM100 LDX401 OUTY431 LDX403 OUTY432 MCRM100,11.保持指令S、R,S 置位保持指令；使线圈得