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1、,任务5.2 可编程控制器程序设计,5.2.1 可编程控制器的工作原理 工作方式集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。 工作过程上电处理、扫描过程、出错处理（自诊断）几个阶段。 PLC的扫描过程： 输入采样阶段 程序执行阶段 输出刷新阶段,图5-19 扫描过程,图5-20 扫描周期,操作模式: 运行（RUN）状态运行状态是执行应用程序的状态 停止（STOP）状态停止状态一般用于程序的编制和修改，不执行用户程序,5.2.2可编程控制器的编程语言 1梯形图（Ladder Diagram）程序设计语言 LAD图形指令有触点、线圈和指令盒3个基本形式。,CPU运行扫描到触点符号时，到触点
2、操作数指定的存储器位访问（即CPU对存储器的读操作）。该位数据（状态）为1时，其对应的常开触点接通，其对应的常闭触点断开。可见常开触点和存储器的位的状态一致，常闭触点表示对存储器的位的状态取反。计算机读操作的次数不受限制，用户程序中，常开触点，常闭触点可以使用无数次。 线圈表示输出结果，即CPU对存储器的赋值操作。线圈左侧接点组成的逻辑运算结果为1时，“能流”可以达到线圈，使线圈得电动作，CPU将线圈的操作数指定的存储器的位置位为1；逻辑运算结果为0，线圈不通电，存储器的位置0。即线圈代表CPU对存储器的写操作。梯形图与继电器控制电路图很相似 ；梯形图由触点、线圈或指令框组成。梯形图左、右的垂
3、直线称为左右母线，梯形图从左母线开始，经过触点和线圈，终止于右母线。每个输出元素可以构成一个梯级，每个梯级由一个或多个支路组成，但右边的元件只能是输出元件且只能有一个。每个梯形图由一个或多个梯级组成。,图5-21 触点,2.梯形图：最常用、最直观的编程语言。,图5-22 梯形图,图5-23 PLC实现控制功能图,（1）组成器件不同 继电器控制系统由硬件组成，而梯形图由“软继电器”组成。是存储器的触发器，其“通”和“断”状态是触发器置“0”置“1”状态，不存在电弧、磨损和接触不良等故障。 （2）触点数量不同 硬继电器触点数量有限，“软继电器”触点数是无限的。 （3）控制方法不同 继电器控制系统实
4、现逻辑和连锁关系通过硬接线来解决的。而PLC是通过梯形图即软件编程解决的。 （4）工作方式不同 继电器控制系统采用硬逻辑并行运行的方式，如果某个继电器的线圈通电或断电，该继电器的所有触点都会立即同时动作，无论该触点在控制系统的哪个位置，PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式（串行），如果一个输出线圈和逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。 5.2.3 语句表语言 语句表程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言 ,语句表设计语言是由助记符和操作数构成的。,图5-24 梯形图,网络1 LD I0.0 O Q0.0 AN T37
5、= Q0.0 TON T37, +50 网络2 LD I0.2 = Q0.1,5.2.4顺序功能流程图 顺序功能图常用来编制复杂的顺序控制类程序，这种程序也为调试、试运行带来许多方便。它包含步、动作和转换三个要素。先把一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态，即划分为若干个顺序出现的步，步中包含控制输出的动作，根据一步到另一步的转换条件，再依照一定的顺序控制要求连接成整体的控制程序。,图5-25 步进,5.2.5功能块图,图2-26 功能块,5.2.6基本位操作指令介绍 1.逻辑取（装载）及线圈驱动指令LD/LDN，= （1）指令功能 LD（load）：常开触点逻辑运算的开始。对应梯形图则为在
6、左侧母线或线路分支点处初始装载一个常开触点。 LDN（load not）：常闭触点逻辑运算的开始（即对操作数的状态取反），对应梯形图则为在左侧母线或线路分支点处初始装载一个常闭触点。 =（OUT）：输出指令，表示对存储器赋值的指令，对应梯形图则为线圈驱动。对同一元件只能使用一次。 （2）指令格式,图5-27网络,网络1 LD I0.0 /装载常开触点 = Q0.0 /输出线圈 网络2 LDN I0.0 /装载常闭触点 = M0.0 /输出线圈 说明： 触点代表CPU对存储器的读操作，常开触点和存储器的位状态一致，常闭触点和存储器的位状态相反。用户程序中同一触点可使用无数次。,图5-28 触点
7、线圈代表CPU对存储器的写操作，用户程序中，同一操作数的线圈只能使用一次。,图5-29线圈,0, LD /LDN、“=” 指令使用说明 LD ,LDN 指令用于与输入公共母线(输入母线)相联的触点, 也可与OLD,ALD指令配合使用于分支回路的开头。 “=”指令用于Q,M, SM, T, C, V,S。但不能用于I。输出端不带负载时，控制线圈应使用M或其它。尽可能不要使用Q。“=”指令可以并联使用任意次,但不能串联。,图5-30 梯形图,LD I0.0 = M0.0 = Q0.0,LD,LDN的操作数:I,Q,M,SM,T,C,V,S。 “=”(OUT)的操作数:Q,M,SM,T,C,V,S。
8、,图5-31 梯形图,输出线圈不能串联 2. 触点串联指令A（And）、AN（And not） （1）指令功能 A(And)：与操作，在梯形图中表示串联连接单个常开触点。 AN（And not）：与非操作，在梯形图中表示串联连接单个常闭触点。 网络1 LD I0.0 /装载常开触点 A M0.0 /与常开触点 = Q0.0 /输出线圈 网络2 LD Q0.0 /装载常开触点 AN I0.1 /与常闭触点 = M0.0 /输出线圈 A T37 /与常开触点 = Q0.1 /输出线圈 （2）指令格式如网络2所示；,图5-32 网络,（3）A/AN 指令使用说明；AN是单个触点串联连接指令，可连续使
9、用。,LD M0.0 A T37 AN T38 = Q0.0,若要串联多个接点组合回路时，必须使用ALD指令,图5-33 梯形图,图5-33 梯形图,若按正确次序编程（即输入：“左重右轻、上重下轻”；输出：上轻下重），可以反复使用“=”指令。如图所示。但若按图所示的编程次序，就不能连续使用“=”指令。,图5-35 梯形图,LD Q0.0 AN I0.1 = M0.0 A T37 = Q0.1,图5-36 梯形图, A/AN的操作数：I、Q、M、SM、T、C、V、S。,3.触点并联指令：O（Or）/ON（Or not） （1）指令功能 O：或操作，在梯形图中表示并联连接一个常开触点。 ON：或非
10、操作，在梯形图中表示并联连接一个常闭触点。 （2）指令格式如图5-37所示。,图5-37 梯形图,网络1 LD I0.0 O I0.1 ON M0.0 = Q0.0 网络2 LDN Q0.0 A I0.2 O M0.1 AN I0.3 O M0.2 = M0.1,（3）O/ON指令使用说明 O/ON指令可作为并联一个触点指令，紧接在LD/LDN指令之后用，即对其前面的LD/LDN指令所规定的触点并联一个触点，可以连续使用。 若要并联连接两个以上触点的串联回路时，须采用OLD指令。 ON操作数：I、Q、M、SM、V、S、T、C。 4. 电路块的串联指令ALD （1）指令功能 ALD：块“与”操作
11、，用于串联连接多个并联电路组成的电路块。,（2）指令格式如图5-38所示。,图5-38梯形图,LD I1.0 /装入常开触点 O I1.1 /或常开触点 LD I1.2 /装入常开触点 O I1.3 /或常开触点 ALD /块与操作 = Q0.0 /输出线圈,（3）ALD指令使用说明 并联电路块与前面电路串联连接时，使用ALD指令。分支的起点用LD/LDN指令，并联电路结束后使用ALD指令与前面电路串联。可以顺次使用ALD指令串联多个并联电路块，支路数量没有限制。ALD指令无操作数。如图5-39所示。,图5-39梯形图,LD I0.0 ON I0.3 LD I0.1 O I0.4 ALD LD
12、 I0.2 O I0.5 ALD = Q0.0,5. 电路块的并联指令OLD （1）指令功能 OLD：块“或”操作，用于并联连接多个串联电路组成的电路块。,（2）指令格式如图5-40所示。,图5-40梯形图,LD I0.0 /装入常开触点 A I0.1 /与常开触点 LD I0.2 /装入常开触点 A I0.3 /与常开触点 OLD /块或操作 LDN I0.4 /装入常闭触点 A I0.5 /与常开触点 OLD /块或操作 = Q0.0 /输出线圈,（3）OLD指令使用说明 并联连接几个串联支路时，其支路的起点以LD 、LDN开始，并联结束后用OLD。 可以顺次使用OLD指令并联多个串联电路
13、块，支路数量没有限制。ALD指令无操作数。 【例5-2-1】根据图5-41所示梯形图，写出对应的语句表。,图5-41梯形图,LD I0.0 O I0.1 LD I0.2 A I0.3 LD I0.4 AN I0.5 OLD O I0.6 ALD ON I0.7 = Q0.0,【例5-2-2】：起动保持停止电路（起保停电路）,LD I0.0 O Q0.0 AN I0.1 = Q0.0,图5-42 梯形图,图5-43 波形图,图5-44 接线图,如果把停止按钮换为常闭按钮，同样完成“起保停”的控制功能，将如修改梯形图？,图5-45梯形图,图5-46 接线图,每一个传感器或开关输入对应一个PLC确定
14、的输入点，每一个负载对应PLC一个确定的输出点。外部按钮一般用常开按钮。 6. 逻辑堆栈的操作 S7-200系列采用模拟栈 的结构，用于保存逻辑 运算结果及断点的地址 ，称为逻辑堆栈。 （1）指令的功能,图5-47 进出栈,（2）梯形图如图5-48所示。,图5-48梯形图,LD I0.0 /装载常开触点 LPS /压入堆栈 LD I0.1 /装载常开触点 O I0.2 /或常开触点 ALD /块与操作 = Q0.0 /输出线圈 LRD /读栈 LD I0.3 /装载常开触点 O I0.4 /或常开触点 ALD /块与操作 = Q0.1 /输出线圈 LPP /出栈 A I0.5 /与常开触点 =
15、 Q0.2 /输出线圈,（3）指令使用说明 逻辑堆栈指令可以嵌套使用，最多为9层。 为保证程序地址指针不发生错误，入栈指令LPS和出栈指令LPP必须成对使用，最后一次读栈操作应使用出栈指令LPP。 堆栈指令没有操作数。 【例5-2-3】将图5-49所示梯形图转换成语句表。,图5-49梯形图,LD I0.0 LPS A I0.1 = Q0.0 LRD A I0.3 LPS A I0.4 = Q0.2 LPP A I0.5 = Q0.3 LPP,7. 置位/复位指令： S/R 置位指令S：使能输入有效后从起始位S-bit开始的N 个位置“1”并保持。 复位指令R：使能输入有效后从起始位S-bit开始的N 个位清“0”并保持。,表54,网络1 LD I0.0 S Q0.0, 1 网络4 LD I0.1 R Q0.0, 1,图5-50梯形图和波形图,指令试用说明： 对同一元件(同一寄存器的位)可以多次使用S/R指令(与“=”指令不同)。 由于是扫描工作方式，当置位、复位指令同时有效时，写在后面的指令具有
