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1、1,第7章 可编程序控制器技术性能和编程语言,内容提要 可编程序控制器的技术性能与应用领域 可编程序控制器的编程语言（梯形图、指令语句、逻辑图、逻辑表达式、高级语言）,2,7.1 可编程序控制器的技术性能,7.1.1 可编程序控制器的基本技术性能 可编程序控制器的技术指标很多，但作为使用可编程序控制器的用户，对其中主要技术指标应了解清楚。 1输入/输出点数（即I/O点数） I/O点数是指可编程序控制器外部输入、输出端子总数，这是可编程序控制器最重要的一项指标。一般按可编程序控制器点数多少来区分机型的大小，小型机的I/O点数在256以下（无模拟量），中型机的I/O点数为2562 048（模拟量6
2、4128路），大型机的I/O点数为2 048（模拟量128512路）以上。,3,2扫描速度 扫描速度一般以执行1 000步指令所需时间来衡量，故单位为ms/千步，也有以执行一步指令的时间计算，例如s/步。 3指令条数 指令条数是衡量可编程序控制器软件功能强弱的主要指标。可编程序控制器具有的指令种类越多，说明其软件功能越强。 4内存容量 内存容量是指可编程序控制器内有效用户程序的存储器容量。在可编程序控制器中，程序指令是按“步”存放的（一条指令往往不止一步），一步占用一个地址单元，一个地址单元一般占用两个字节。,4,5高功能模块 可编程序控制器除了主机模块外，还可以配接各种高功能模块。主机模块实
3、现基本控制功能，高功能模块则可实现某一种特殊的专门功能。衡量可编程序控制器产品水平高低的重要指标是它的高功能模块的多少、功能的强弱。常见的高功能模块主要是A/D模块、D/A模块、高速计数模块、速度控制模块、温度控制模块、位置控制模块、轴定位模块、远程通信模块、高级语言编辑模块以及各种物理量转换模块等。 高功能模块使可编程序控制器不仅能进行开关量控制，而且还能进行模拟量控制，可进行精确的定位和速度控制，可以和计算机进行通信，可以直接用高级语言进行编辑，给用户提供了强有力的工具。 表7.1列出了常见可编程序控制器的基本技术指标。,5,表7.1 常见可编程序控制器基本技术指标一览表,6,注：“”表示
4、具有相应的功能。,续表,7,7.1.2 可编程序控制器的应用领域 可编程序控制器在各行各业中应用十分广泛，可以从应用类型和应用领域来划分。 1从应用类型划分 （1）用于开关逻辑控制。这种控制主要针对传统工业，例如各种自动加工机械设备、升降控制系统。其特点是被控对象是开关逻辑量，只需完成接通、断开开关动作，逻辑控制可由触点的串联和并联来实现，因此，在传统工业应用可编程序控制器控制是十分方便的。 （2）用于闭环过程控制。工业控制系统的工作过程中，需大量使用PID调节器，以便准确、可靠地完成各种工业控制要求的动作。现代大型可编程序控制器都配有PID子程序（制成软件，供用户调用）或PID智能模块，从而
5、实现单回路、多回路的调节控制。例如，PID调节器可应用于锅炉、冷冻、反应堆、水处理、酿酒等的控制。,8,可编程序控制器可应用于闭环的位置控制和速度控制，例如连轧机的位置控制、自动电焊机控制等。 （3）用于机器人控制。由可编程序控制器控制的36轴机器人可自动完成各种机械动作。 （4）用于组成多级控制系统。多级控制系统可以配合计算机等其他设备，组成工厂自动化网络系统。在这个系统中可充分利用可编程序控制器的通信接口和专用网络通信模块，使各自动化设备之间实现快速通信。 2从应用领域划分 可编程序控制器不仅应用于工厂，而且已深深地渗透到产业界的每个角落，其应用领域涉及到机械、食品、造纸、货运、水处理、高
6、层建筑、公共设施、农业和娱乐业等。可编程序控制器应用领域的分类情况如表7.2所示。,9,表7.2 可编程序控制器应用领域分类,10,7.2 可编程序控制器的编程语言 可编程序控制器的编程语言，根据生产厂家不同和机型不同而各不相同。由于目前还没有统一的通用语言，所以在使用不同厂家的可编程序控制器时，同一种编程语言（例如梯形图编程语言或指令表编程语言）也有所不同。为了表示电气控制的逻辑关系，它们大致可分成四种，如图7.1所示。它们是梯形图编程、指令语句编程、逻辑图和逻辑表达式，有些大型可编程序控制器也采用高级语言（BASIC语言、C语言）进行编程。 7.2.1 梯形图编程 梯形图编程是在继电器-接
7、触器控制系统电路图基础上简化了符号而演变来的，可以说是沿袭了传统的电气控制图。在简化的同时还加进了许多功能强而又使用灵活的指令，将微机的特点结合进去，使编程容易，而实现的功能却大大超过了传统电气控制电路图，是目前应用最普遍的一种可编程序控制器编程语言。,11,图7.1 四种编程语言,12,图7.2所示为一个梯形图编程语言的例子，其中图7.2(a)为欧姆龙系列可编程序控制器梯形图，图7.2(b)为松下系列可编程序控制器梯形图，图7.2(c)为三菱系列可编程序控制器梯形图。就其梯形图的结构和使用符号来看，三者基本相似，所以尽管目前各厂家生产的可编程序控制器还没有完全统一的编程格式，但只要熟练掌握一
8、种机器的编程方法，举一反三是不困难的。在表述符号方面几种可编程序控制器还有所不同，如表7.3所示。,图7.2 三种不同机种的梯形图,13,表7.3 可编程序控制器部分符号意义,14,由表7.3可见，输入触点有动合和动断两种，它们都表示输入变量。输出继电器只表示一个通用的符号，它可以表示各种形式的输出，但在梯形图中一般看做一个继电器，它表示输出变量。表7.3中列出了输出继电器的动合触点符号，它同样也有动断触点，其图形符号与输入动断触点图形符号一致，但其文字符号必须标注输出继电器符号。与输出继电器一样，对于可编程序控制器内部的其他内部继电器（即软继电器）也做同样处理。 由图7.2和表7.3可见，梯
9、形图及符号的画与写应按一定规则。各厂家的符号和规则虽不尽相同，但基本上大同小异。对于可编程序控制器的规则，以下总结出具有共性的几点，以便加深对可编程序控制器的认识和学习。,15,（1）梯形图中只有动合和动断两种触点。动合触点和动断触点图形符号基本相同，但它们的文字符号不相同，这一点随不同机种、不同位置（输入或输出）而不同。同一标记的触点可以反复使用，次数不限，这点与继电器-接触器系统中同一触点只能使用一次不同。因为在可编程序控制器中每一触点的状态均存入可编程序控制器内部的存储单元中，可以反复读写，故可以反复使用。 （2）梯形图中输出继电器（输出变量）表示方法也不相同，在表7.3中可看到，有圆圈
10、、括号和椭圆表示。而且它们的文字代号也不相同，不过无论哪种产品，同一个编号的输出继电器在程序中只能使用一次。,16,（3）梯形图最左边是起始母线，每一逻辑行必须从起始母线开始画起。有些类型的产品在梯形图最右边还有结束母线，有的则可以省略不用。 （4）梯形图必须按从左到右、从上到下顺序书写，可编程序控制器是按这个顺序执行程序的。 （5）梯形图中的触点可以任意串联或并联。 （6）梯形图中输出继电器可以并联，但不能串联。 （7）程序结束应有结束符，一般用“END”或“ED”表示。,17,7.2.2 指令语句编程 梯形图编程的优点是直观、简便，但需要具有带CRT屏幕显示屏的图形编程器方可输入图形符号。
11、小型机一般无法满足，因此采用经济便携的编程器（指令编程器）将程序输入到可编程序控制器中。这种编程方法使用指令语句（助记符语言），它类似微型计算机中的汇编语言。 语句是指令语句表编程的基本单元，每个控制功能由一个或多个语句组成的程序来执行。每个语句是规定可编程序控制器中CPU如何动作的指令，它是由操作码和操作数组成的。操作码用助记符表示（例如LD表示“取”，OR表示“或”，OUT表示“输出”等）要执行的功能，操作数（参数）表明操作的地址（例如输入继电器编号、输出继电器编号、定时器编号等）或一个预先设定的值（例如定时值、计数值等）。表7.4为用欧姆龙、松下、三菱可编程序控制器指令语句按图7.2所示
12、的梯形图编写的指令语句表程序。,18,表7.4 几种不同的可编程序控制器指令语句表,19,7.2.3 功能块图（逻辑图）编程语言 由图7.3可见，这种编程方法是根据信息流将各种功能块加以组合，是一种逐步发展起来的新式的编程语言，正在受到各种可编程序控制器厂家的重视。,图7.3 功能块图编程语言图,20,功能块图编程语言实际上是以逻辑功能符号组成功能块表达命令的图形语言，与数字电路中的逻辑图一样，它极易表现条件与结果之间的逻辑功能。图7.3所示为先“或”后“与”再输出操作的功能块图编程语言图，其逻辑功能与图7.2(a)对应。 7.2.4 高级语言 对于大型可编程序控制器，其点数多，控制对象复杂，
13、所以可以使用像微型计算机一样的结构化编程语言，例如BASIC语言、C语言、Pascal语言等高级语言。这种编程方式不仅能完成逻辑控制功能、数值计算、数据处理、PID调节，还能很方便地与计算机通信联网，从而形成由计算机控制的可编程序控制器系统。,21,本章小结 可编程序控制器性能指标很多，但从使用者角度出发，主要有以下几点。 （1）输入/输出点数：用以区分机型大小指标之一，点数多可以控制的对象和输入信号多。 （2）扫描速度：扫描速度快反映了可编程序控制器控制电气设备的能力强 （3）指令条数：指令条数多说明软件功能丰富。 （4）内存容量：内存容量越大，可以存储的指令越多，从而可以控制较复杂的设备。 可编程序控制器的编程语言主要由梯形图和指令表构成。梯形图沿袭了传统的电气控制图，并增加了许多功能强而又灵活的指令，因此电气工程技术人员很容易掌握，它是目前使用最普遍的一种编程语言。指令表以语句（助记符语言）为基本单元，每个控制功能由一个或多个语句组成的程序来执行。,22,思考题和习题7 7.1 可编程序控制器的基本技术性能有哪些？ 7.2 可编程序控制器主要应用在哪些领域？ 7.3 可编程序控制器一般有几种编程语言？各有什么特点？,
