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1、PLC基本结构和原理概述 教学目的：让学生了解PLC的基本结构和组成 ，了解其基本工作方式；了解PLC的主要性能 指标和参数，学会按实际控制要求选用适当的 PLC。 教学安排： (1)旧课复习（5分钟） (2)新课讲解（80分钟） (3)新课小结（5分钟） 作业：课本习题第十章 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10.6 组态软件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
2、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 controller，略写 PC)。为区别于Personal Computer (PC)，故沿用 PLC 这个略写。10.1 概述中 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 结构及工作原理 1.PLC结构示意图2.各组
3、成部分的作用 存储器：RAM：存储各种暂存数据、中间结果、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。 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。 输入、输出接口：采用光电隔离，减小了电磁干扰 。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 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 。CPU POWERPC FP1-C16小型机：中、大型机：10.1.3 工作方式微机：等待命令。PLC：循环扫
4、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：对慢速响应系统，增强了抗干扰能力。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1. 用于开关
5、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PLC的基本概念和编程语言 教学目的：让学生掌握PLC的基本硬件组成， 内部各寄存器的作用，介绍PLC的梯形图和语 句表的编程方式，要求学生自己能够编写功能 框图。 教学安排： (1)旧课复习（5分钟） (2)新课讲解（80分钟） (3)新课小结（5分钟） 作业：课本习题10.2 基本概念和编程语言简介PLC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
6、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。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 Ymnm ：十进制数，寄存器编号n：16进制数(0F),寄存器的第n位F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0寄存器例：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
7、有关：（以 X0为例： 若 X0的逻辑赋值为“1”，则X0X0 接通断开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：X0XF实际输出端子：Y0Y7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：松下电工的FP1-24I 区：X0X12F (WX0WX12)O区：Y0Y12F (WY0WY12)专用寄存器(FP1机：WR900WR903)。常用的如下 ：R900A : “”标志 R900B: “=”标志 R900C: “”标志
8、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OFFR9014: 仅在第一个扫秒周期OFF，其他时候均为ONR9018R901D: 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： DT9000DT9069)设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。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：二. 梯形图的规则：
9、（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）。10.3 PLC指令及编程方法各个厂家生产的 PLC 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PLC的基本指令语法 教学目的：让学生熟悉
10、PLC的各种基本指 令语法，能够识别各种语法错误，学生 能自己编写功能单一的小程序。 教学安排： (1)旧课复习（5分钟） (2)新课讲解（80分钟） (3)新课小结（5分钟） 作业：课本习题PC FP PROGRAMMER(HELP) CLRWRTFN/P FLSTK IX/IYNOT DT/LdREAD OT LWLOR RWRAN YWYST XWXSRC (-) OP(BIN) K/HSCCT CEVTM TSVACLRENTBAFEDC983 2 1 07 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键加功能号方可键入的指令。非键盘指令：用指令
11、代码方可 输入的指令。SCSC指令 代码 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：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、基本指令逻辑关系 梯形图 助记符Y0X0 X1STX0 ANX1 OTY0STX0
12、ORX1 OTY0ST / X0 OTY0与或非ANDORNOT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”。Y0X0X1Y0X0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。AX2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。Y0X0X2X1STX0 ANX1 ORX2 OTY0例：逻辑关系 梯形图 助记符STX0 ORX1 STX2 ORX3 ANS OTY0STX0 ANX1 STX2 AN / X3 O
13、RS 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”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3PSHS, RDS,POPS （栈指令）Y0X0Y1R30X2X1X2ST X0 PSHS AN X2 OT Y0 RDS AN X1 OT Y1 POPS AN/ X2 OT R30功能解释PSHS (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
14、并清空堆栈DF, DF/：微分指令(DF)R30(DF/)R31X0X1ST X0 DF OT R30 ST X1 DF/ OT R31X0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。例1：直接启动停车控制控制电路图SB1SB2KMKMI/O分配：X0：启动X1：停车Y0：KM常开接点常闭按钮Why?X1X0COMY0COMKMSB2SB1PLC外部接线图(ED)Y0X1Y0X0程序 ：KMRM 3A B CKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMR
15、SBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0 Y1Y0Y0Y1I/O分配：STX0SSF X1SSR X2KMF Y0KMR Y1例2：三相异步电动机的正反转控制Y0X0X2X1Y1X0 Y1Y0Y0Y1Y0X0X2X1Y1X0 Y1Y0Y0Y1STX1 ORY0 AN / X0 AN / Y1 OTY1 STX2 ORY1 AN / X0 AN / Y0 OTY0 ED编程中应注意的几个问题(ED)X0Y0X1 Y0(ED)X1Y0X0 Y01.用电路变换简化程序(减少指令的条数）2.逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5 X6
