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1、 10 1 可编程序控制器 PLC 10 2 第十章 可编程序控制器 10 1 概述 10 2 基本概念和编程语言简介 10 3 PLC指令及编程方法 10 4 应用举例 10 5 实验 10 3 10 1 1 什么是PLC PLC 是一种专门用于工业控制的计算机 早期的PLC是用来替代继电器 接触器控制的 它主 要 用于顺序控制 只能实现逻辑运算 因此 被称为可 编程逻辑控制器 Programmable logic controller 略写 PLC 随着电子技术 计算机技术的迅速发展 可编程控制 器的功能已远远超出了顺序控制的范围 被称为可编程 控制器 Programmable contr
2、oller 略写PC 为区别于 Personal Computer PC 故沿用PLC 这个略写 10 1 概述 10 4 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 10 1 2 PLC的结构和工作原理 一 PLC结构示意图 10 5 二 各组成部分的作用 2 存储器 1 CPU 1 将各种输入信号取入存储器 2 编译 执行指令 3 把结果送到输出端 4 响应各种外部设备的请求 RAM 存储各种暂存数据 中间结果
3、 用户正调 试的程序 ROM 存放监控程序和用户已调试好的程序 10 6 3 输入 输出接口 采用光电隔离 实现了PLC的内部电 路与外部电路的电气隔离 减小了电磁干扰 输出接口作用 将主机向外输出的信号转换成可以驱 动外部执行电路的信号 以便控制接触器线圈等 电器通断电 另外输出电路也使计算机与外部强 电隔离 输出三种形式 继电器 低速大功率 可控硅 高速大功率 晶体管 高速小功率 输入接口作用 将按钮 行程开关或传感器等产生的 信号 转换成数字信号送入主机 10 7 1 输入接口电路 采用光电耦合器 防止强电干扰 COM 光电三极管 发光二极管直流输入 光 电器件 输入端子 内 部 电 路
4、 3 3k Xn 24V 1000PF 470 10 8 COM Yn 继电器输出 AC250V DC24V max 2 输出接口电路 均采用模块式 以继电器形式为例 内 部 电 路 内 部 电 路 J OUT L 10 9 4 各种接口 高功能模块 便于扩展 小型机 一体机 有接口可扩展 中 大型机 模块式 可根据需要在主板上随意组合 PC FP1 C16 小型机 10 10 CPU POWER 中 大型机 10 11 编程设备可以是专用的 手持式的编程器 也可以是 安装了专门的编程通讯软件 的个人计算机 5 编程设备 用户可以通过键盘输入 和调试程序 另外在运行时 还可以对整个控制过程进
5、行监控 PC FP PROGRAMMER HELP CLR WRT FN P FL STK IX IY NOT DT Ld READ OT L WL OR R WR AN Y WY ST X WX SRC OP BIN K H SC CT C EV TM T SV ACLR ENT BA FEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4 DELT CLR 手持式的编程器 10 12 10 1 3 工作方式 微机 等待命令 PLC 循环扫描 CPU从第一条指令开始执行 遇到结束符又 返回第一条 不断循环 一个扫描周期 O 刷新 I 刷新 执行指令 I O刷新 这种工作方式 有什么好处 答 对慢速响
6、应系统 增强了抗干扰能力 10 13 1 输入 输出点数 I O点数 2 扫描速度 单位 ms 1000步 或 s 步 3 内存容量 4 指令条数 5 内部寄存器数目 6 高功能模块 10 1 4 主要技术性能 10 14 1 抗干扰 可靠性高 2 模块化组合式结构 使用灵活方便 3 编程简单 便于普及 4 可进行在线修改 5 网络通讯功能 便于实现分散式测控系统 6 与传统的控制方式比较 线路简单 10 1 5 优点 10 15 1 用于开关逻辑控制 2 用于机加工数字控制 3 用于闭环过程控制 4 用于组成多级控制系统 10 1 6 应用 10 16 10 2 基本概念和编程语言简介 PL
7、C的内存除存放用户和系统的程序外 还有四个区 I O区 可直接与外部输入 输出端子传递信息 内部辅助寄存器区 存放中间变量 数据区 存放中间结果 专用寄存器区 定时时钟 标志 系统内部的命令 10 2 1 寄存器和接点的概念 用户在对这四个区进行操作时 可以以寄存器和 或接点的方式进行 10 17 以I O区为例 寄存器是一个16位二进制单元 16位中 的每一位是一个接点 对应外部的一个输入 输出端子 输入寄存器 WXm 输出寄存器 WYm 输入端子 Xmn 输出端子 Ymn m 十进制数 寄存器编号 n 16进制数 0 F 寄存器的第n位 F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3
8、2 1 0 寄存器 10 18 例 若X3 为 ON 则 WX0 的第三位为 1 若 WY1 7 则表明Y10 Y11 Y12三个接点 ON PLC中有两类接点 常开接点和常闭接点 符号分别为 接点通断情况与接点的赋值有关 以 X0为例 若 X0的逻辑赋值为 1 则 X0 X0 接通 断开 10 19 I O区 可以以接点和寄存器的方式对其进行操作 内部辅助寄存器区 可以以接点和寄存器的方式 对其操作 Rmn WRm 数据区 只能以寄存器的方式进行操作 DTm 实际输入端子 X0 XF 实际输出端子 Y0 Y7 其他的I O区可作为辅助寄存 器用 不同型号的PLC 其内存分配有 所不同 如 松
9、下电工的FP1 24 I 区 X0 X12F WX0 WX12 O区 Y0 Y12F WY0 WY12 10 20 专用寄存器 FP1机 WR900 WR903 常用的如下 R900A 标志 R900B 标志 R900C 标志 R9010 常ON继电器 R9011 常OFF继电器 R9013 仅在第一个扫秒周期ON 其他时候均为OFF R9014 仅在第一个扫秒周期OFF 其他时候均为ON R9018 R901D 周期分别为 0 01s 002s 0 1s 0 2 1s 2s的时钟 脉冲继电器 专用数据寄存器 FP1机 DT9000 DT9069 设置日期时间 高速计数器 步进等指令有关 10
10、 21 指令表 助记符 语言 梯形图语言 流程图语言 布尔代数语言 常用 助记符语言 类似于微机中的汇编语言 梯形图语言 沿袭了传统的控制图 直观明了 易于掌握 10 2 2 编程语言 一 PLC 的编程语言有 10 22 二 梯形图的规则 1 梯形图的左边为起始母线 右边为结束母线 梯形图按从左到右 从上到下的顺序书写 2 梯形图中的接点 对应触头 有两种 常开 和 常闭 3 输出用 表示 如 R0 Y0 一个 输出变量只能输出一次 输出前面必须有接点 4 梯形图中 接点可串可并 但输出只能并不能串 5 程序结束时有结束符 ED 10 23 10 3 PLC指令及编程方法 各个厂家生产的 P
11、LC 产品的指令系统大同小异 编程方 法也类似 以下介绍以松下电工的PLC产品为例 10 3 1 指令的分类 键盘指令 非键盘指令 高级指令 一 按编程器输入指令的方式分类 10 24 PC FP PROGRAMMER HELP CLR WRT FN P FL STK IX IY NOT DT Ld READ OT L WL OR R WR AN Y WY ST X WX SRC OP BIN K H SC CT C EV TM T SV ACLRENT BA FEDC 9 8 3 2 1 0 7 6 5 4 DELT CLR 键盘指令 可从键盘上 直接键入的指令 扩展功能指令 用F键加功 能
12、号方可键入的指令 非键盘指令 用指令代码方可输入 的指令 SCSC 指令 代码 10 25 基本指令 数据传送指令 算术运算指令 位移指令 位操作指令 数据变换指令 转移控制指令 特殊控制指令 二 按指令的功能分类 按指令的功能可分为 10 26 ST Start 从母线开始一个新逻辑行时 或开始一个逻辑块时 输入的第一条指令 ST 以常开接点开始 ST 以常闭接点开始 OT Output 表示输出一个变量 ED End 表示程序无条件结束 CNED Condition end 程序有条件结束 NOP No operation 空操作指令 10 3 2 基本指令 10 27 逻辑关系 梯形图
13、助记符 Y0 X0 X1 STX0 ANX1 OTY0 STX0 ORX1 OTY0 ST X0 OTY0 与 或 非 AND OR NOT 当 X0 与 X1 都 ON 时 则输出 Y0 ON 当 X0 或 X1 ON 时 则输出 Y0 ON 当 X0 OFF 时 则输出 Y0 ON Y0 X0 X1 Y0 X0 10 28 注意 与 或 非运算均是对从该指令前面的ST 指令到该指令的前一个指令处的结果进行 运算 A X2是与图中A点处的结果 即X0与X1的结果 相或 而不是与X1相或 Y0 X0 X2 X1STX0 ANX1 ORX2 OTY0 例 10 29 逻辑关系 梯形图 助记符 S
14、TX0 ORX1 STX2 ORX3 ANS OTY0 STX0 ANX1 STX2 AN X3 ORS OTY0 当 X0 或 X1 与 X2 或X3 都 ON 时 则输出 Y0 ON 区块与 AND STACK 区块或OR STACK 当 X0 与 X1 或 X2 与 X3非 ON 时 则输 出 Y0 ON Y0 X0 X1 X2 X3 Y0 X0 X2 X1 X3 10 30 PSHS RDS POPS 栈指令 Y0 X0 Y1 R30 X2 X1 X2 ST X0 PSHS AN X2 OT Y0 RDS AN X1 OT Y1 POPS AN X2 OT R30 功能解释 PSHS
15、Push Stack 将结果存入堆栈 RDS Read Stack 从堆栈读数 POPS Pop Stack 从堆栈读数并清空堆栈 10 31 DF DF 微分指令 DF R30 DF R31 X0 X1 ST X0 DF OT R30 ST X1 DF OT R31 X0接通瞬间 上升沿 R30接点接通一个扫描周期 X1断开瞬间 下降沿 R31接点接通一个扫描周期 功能解释 指令使用 当只需要信号的上升或下降沿时使用 例 启动或停 车按钮信号 10 32 例1 直接启动停车控制 控制电路图 SB1 SB2 KM KM I O分配 X0 启动 X1 停车 Y0 KM 常开接点 常闭按钮 Why
16、 X1 X0 COM Y0 COM KM SB2 SB1 PLC外部接线图 ED Y0 X1 Y0 X0 程序 10 33 KMR M 3 A B C KMF FU QS KH KMF SB1 KMF SBF KH KMR KMR SBR KMR KMF Y0 X0 X2 X1 Y1 X0 Y1 Y0 Y0 Y1 I O分配 ST X0 SSF X1 SSR X2 KMF Y0 KMR Y1 例2 三相异步电动机的正反转控制 10 34 Y0 X0 X2 X1 Y1 X0 Y1 Y0 Y0 Y1 Y0 X0 X2 X1Y1 X0 Y1 Y0 Y0 Y1 STX1 ORY0 AN X0 AN Y1 OTY1 STX2 ORY1 AN X0 AN Y0 OTY0 ED 10 35 编程中应注意的几个问题 ED X0 Y0 X1 Y0 ED X1 Y0 X0 Y0 一 用电路变换简化程序 减少指令的条数 10 36 二 逻辑关系应尽量清楚 避免左轻右重 X3X2 X5 X4 X6 X8 X7 Y0 X9 ED X3X2 X5 X4 X6 X8 X7 Y0 X9 ED X5 X6 X2 X2
