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1、第九章 可编程序控制器,本章学习要求： 了解可编程控制器的基本结构与基本工作原理 理解PLC内部等效继电器电路 熟悉PLC的指令系统 掌握PLC的编程方法和开发步骤,定义： 是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用了可编程序的存储器，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指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各类机械或生产过程。,PLC微机技术继电器控制技术 工业计算机 核心：CPU,PC - programmable Controller PLC-programmable Logic Controller,可编程序控制器的产生与发展：
2、,可编程序控制器的应用： 开关量逻辑控制：取代传统的继电器接触器控制。 过程控制：对生产过程中连续变化的模拟量进行检测和控制。 数据处理：数据运算、数据传递、数据转换，排序、查表、位操作等。 通信联网：可组成多级、分布式控制系统。实现控制与管理的结合。,9.1 可编程控制器的基本结构、工作原理和主要特点,9.1.1 PLC的基本结构,三菱PC基本单元外形,1.中央处理单元CPU,2.存储器,系统程序存储区：存放系统软件，固化在ROM或EPROM等只读存储器中。,用户程序存储区：存放用户程序,变量（数据）存储区：存放内部变量或数据,通常采用低功耗的CMOS-RAM存储器加备用电池，可读写,3.输
3、入/输出接口： 是CPU连接工业现场设备的桥梁。,CPU： 标准电平 弱电 数字量,外部设备： 不同电压等级的交流、直流量 开关量、模拟量 远程、本地信号,输入/输出接口,直流开关量输入接口电路,光电耦合器 的作用:,电气隔离,电平转换,开关量输入接口：将工业现场的开关量信号转变成CPU能接受的标准逻辑电平.,直流开关量输入接口,交流开关量输入接口,内部直流电源,外部提供交流电源，内部有整流，再经上述电路。,发光二极管,光电三极管,外部开关量器件,开关量输出接口：通过该接口实现CPU对外部设备的驱动控制,(图),适于大功率、交、直流负载,适合于小功率、直流负载,适合于大功率、交流负载,负载电源
4、由外部提供,外部负载,接触器线圈、指示灯、电磁阀线圈等,6.编程器：是PLC的主要外设。用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视。,便携式：本身不带CPU，只能联机编程。体积小、重量轻、便于生产现场调试。,CRT智能式：带有显示屏的图形编程器，有CPU，可联机编程也可脱机编程，可用多种语言编程。,4.扩展接口：用于扩展I/O单元或特殊功能单元,通用微机: 配上厂家提供的编程软件和通讯线。有效利用资源。,5.电源：指PLC的供电电源，一般为市电（也有24V供电的）。PLC内部设计有电路进行稳压和变换。以适应内部电路的需要。,9.1.2 PLC的基本工作原理,PLC的工作方式：循环扫描工作方式,
5、扫描周期：从开始到输出结果完成所需的时间。一般为几毫秒几十毫秒。,在一个扫描周期中，如果在程序执行期间输入状态发生变化，输入映象寄存器的状态及输出状态是否也随之变化？为什么？,产品检测传送带如图示，用PLC来检测产品数量。为确保不漏检，对PLC扫描周期有何要求？,课堂练习,9.1.3 PLC的特点与分类 1. PLC的特点 可靠性高、抗干扰能力强、适用于恶劣工作环境 平均无故障时间可达几十万小时 能承受1000V，1us尖峰脉冲干扰 可在060C下正常运行。防潮、抗震动等性能较好。 编程简单易学 面向用户，面向现场的图形方式编程。 应用灵活方便 接线、配置灵活。用户程序易修改。 通用性强 产品
6、系列化、模块化。一机多用。 体积小、重量轻、功耗小、安装维护方便、性价比高,2. PLC的分类 低档机:入出总点数256，逻辑运算和控制、计数计时、内部继电器、移位寄存器、步进控制器等，适用于开关量控制 中档机:入出总点数2562048，加数值计算、模拟量输入输出、通信联网 高档机:入出总点数2048，一般多CPU、远程I/O,9.2 可编程控制器的内部等效电路,9.2.1 PLC的内部等效电路,输入设备,输出设备,输入部分：等效输入继电器。 逻辑控制部分：由用户程序实现的逻辑关系。构成逻辑电路的元件是等效编程元件。 输出部分：等效输出继电器。,软继电器：在PLC内部有很多存储器，一个存储器单
7、元由8位触发器组成一个触发器等效为一个继电器，这种等效继电器的通断是由软件控制的。 逻辑控制回路是虚拟的，实无连线，只是等效而已。用户使用这些软继电器，通过编程来实现所需要的逻辑控制功能。,9.2.2 PLC的内部等效编程元件 三菱F系列PLC的基本情况,型号表示方法,F40M主要技术指标,日本三菱的早期产品，小型机，整体式结构。,输入、输出点总数：40 功耗：25VA 定时器： 16个 计数器 ：16个 辅助继电器： 192个（64个有掉电保护） 内存：890字 运算速度：45us/步序（平均） 指令：20条,F40M的等效编程元件 1、输入继电器（X400-X413；X500-X513）共
8、24点 注：元件编号采用八进制 X400 X401X407 X410X413 X500 X501X507 X510X513 输入继电器无线圈，触点可无限次使用。 2、输出继电器（Y430-Y437；Y530-Y537）共16点 主要用于将内部逻辑结果传递到外部负载，每一输出继电器仅有一常开触点连到输出端子供外部负载用，同时也有软触点可无限次使用。 3、辅助继电器 M100-M277 共128点 通用型 M300-M377 共64点 断电保护型 辅助继电器仅供内部使用,4、定时器（时间继电器）,T450-T457；T550-T557 共16个 定时常数K为0.1999s 线圈“得电”后，触点延时
9、动作的继电器。延时时间由设定的K值大小确定。 当输入条件使定时器线圈“得电”时，即以0.1s为单位开始从设定的定时值递减，当K值减到零时，触点动作；线圈失电，触点复位。,得电延时,5、计数器,C460-C467；C560-567 共16个。 计数常数K为1999 可对外部事件或内部脉冲进行计数。减计数型，有断电保护。,6、特殊辅助继电器 M70：运行监视 当PLC处于运行状态时，M70自动“得电”；反之， M70 “失电” M71：产生初始化脉冲 PLC的第一个扫描周期内，M71得电，以后失电。,M72：以周期为100ms，循环通断,M76：锂电池电压下降到一定值时，M76线圈自动得电 M77
10、：禁止全部输出,9.3 可编程序控制器的编程和指令系统,9.3.1 PLC的常用编程语言,助记符语言：类似于汇编语言，用易于记忆的助记符表达某种操作,逻辑功能图语言：类似于与、或、非逻辑电路,顺序功能流程图语言：类似于程序框图。对于一些较复杂的顺序控制，用此较易于描述较为复杂的控制功能，表达直观,梯形图语言:与传统的继电器接触器控制线路图相似，不同的是特定元件和构图规则,LD X400 OR X402 ANI X401 OUT Y430 LD X402 OUT Y431,形象、直观、易于接受,9.3.2 梯形图程序设计的规则和方法 梯形图中的元件： 必须是对应PLC中给定编号的编程元件 梯形图
11、符号,母线：假想能流从左母线流向右母线 逻辑行（每一继电器线圈为一逻辑行）：按自上而下，自左而右的顺序画逻辑行 线圈和触点的使用： 线圈：广义的线圈。线圈右边必须连右母线，左边必须有触点，同一程序中同一元件的线圈使用两次或以上称为双线圈输出，一般不应出现双线圈输出。 触点：软触点，可以无限次的使用，触点不能连到右母线。 程序有结束标志,左母线,右母线,直接对线圈操作的指令,9.3.3 三菱F系列PLC的指令系统 输入、输出指令 LD：“取”指令 ,用于母线、分支电路开始的常开触点。 LDI： “取反”指令，用于母线、分支电路开始的常闭触点。 OUT：输出，驱动Y、M、T、C的线圈，注意：驱动T
12、或C时，该指令后必须设常数K值 输入输出指令编程示例,LD X400 OUT Y430 LDI X401 OUT M100 OUT T450 K 19 LD T450 OUT Y431,逻辑指令 与指令 AND： “与”，串联一个常开触点 ANI： “与非”，串联一个常闭触点 目标元素：X、Y、M、T、C,LD X402 AND M102 OUT Y435 LD Y435 ANI X403 OUT M102 AND T451 OUT Y436,或指令 OR：”或“，并联一个常开触点 ORI：”或非”，并联一个常闭触点 目标元素：X、Y、M、T、C,LD X410 OR X406 ORI M10
13、2 OUT Y435 LD Y435 AND X405 OR M103 ANI X407 ORI M110 OUT M103,电路块连接指令 ORB：块电路或指令，两个以上触点串联的支路与前面支路并联,ANB：电路块与指令，用于并联电路块与前面接点电路或并联电路块的串联,LD X401 AND X402 LDI X403 AND X404 ORB LD X405 ANI X406 ORB OR X407 OUT Y436,LD X401 AND X402 LD X403 ANI X404 ORB LD X405 AND X406,LDI X407 AND X410 ORB ANB OR X41
14、1 OUT Y430,复位指令（目标元素C、M） RST：用于对计数器、移位寄存器的复位 计数器及复位指令使用示例,LD X400 RST C460 LD X401 OUT C460 K 10 LD C460 OUT Y430,复位输入端：,K值置入计数器,计数器触点复位,计数输入端：每通断一次，计数值减1,计数器触点：当计数值减为零时，计数器 触点动作；触点动作后一直 保持直到被复位指令复位,注：当复位输入保持时，计数信号不起作用,计数器有掉电保护,如果在X400处并上M71，此程序的功能有什么改变？,计数器用于定时,M72特殊辅助继电器,定时时间=100X600ms,脉冲输出指令（目标元素
15、Y、M） PLS：将脉宽较宽的输入信号变成脉宽等于PLC扫描周期的脉冲信号,移位寄存器及移位指令 SFT：专门用于将移位寄存器内容进行移位操作。,移位寄存器：每8个或16个辅助继电器可组成1个移位寄存器。移位寄存器的编号就 采用第一个辅助继电器的编号,M100M100 M101 M102 M103 M104 M105 M106 M107 M110M110 M111 M112 M113 M114 M115 M116 M117,移位寄存器,辅助继电器,（1）数据输入端：置初始位,（2）移位脉冲输入端：每通断一次，右移一位。,（3）复位输入端：复位指令使移位寄存器清零。若复位信号一直保持，则数据输入
16、信号和移位脉冲输入信号无效。,LD X402 OUT M110 LD X400 SFT M110 LD X401 RST M110,顺序驱动线圈，利用其对应触点可进行顺序控制,分析图中PLC输出端Y430、Y431、Y432的状态（接通为“1”；断开为“0”） 输入端X402一直处于接通。 X402接通后断开，X400一直处于接通，X401由断开到接通2次。 X402接通后断开，X400接通一次后一直处于断开，X401由断开到接通3次。,课堂练习：,移位寄存器作顺序控制用,关键：移位脉冲信号如何产生？,定时控制信号,工步结束信号,1 0 0 0 0 0 0 0,0 1 0 0 0 0 0 0,Y430得电,保持指令（目标元素Y、M200-M377） S：置位保持指令 R：复位保持指令,注：保持指令只能对M200M377以及输出继电器Y使用，用于状态的自保持,LD X401 S
