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1、PLCPLC基本结构和原理概述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 10.110.1 概述概述10.2 10.2 基本概念和编程语言简介基本概念和编程语言简介10.3 10.3 PLC指令及编程方法指令及编程方法10.4 10.4 应用举例应用举例10.5 10.5 实验实验10.6 10.6 组态软件组态软件10.1.1 10.1.1 什么是什么是PLC?PLC
2、?PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。是一种专门用于工业控制的计算机。早期的早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。是用来替代继电器、接触器控制的。它主要它主要 用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为被称为可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器（Programmable logic controller，略写略写 PLC)随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程随着电子技术、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。被称控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为为可编程控制器可编程控制器（Programmable c
3、ontroller，略写略写PC)。为区别于。为区别于Personal Computer(PC)，故沿用，故沿用PLC 这个略写。这个略写。10.1.1 概述概述中中央央处处理理单单元元存存储储器器数数据据存存储储器器输输出出接接口口地址总线地址总线 控制总线控制总线数据总线数据总线编程编程单元单元照明照明电磁装置电磁装置执行机构执行机构。电源电源地址总线地址总线控制总线控制总线输输入入接接口口模拟量输入模拟量输入行程开关行程开关继电器接点继电器接点各种开关各种开关10.1.2 10.1.2 结构及工作原理结构及工作原理1.PLC1.PLC结构示意图结构示意图2.2.各组成部分的作用各组成部分
4、的作用 存储器：存储器：RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调存储各种暂存数据、中间结果、用户正调 试的程序。试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。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。将各种输入信号取入存储器。(2)编译、执行指令。编译、执行指令。(3)把结果送到输出端。把结果送到输出端。(4)响应各种外部设备的请求。响应各种外部设备的请求。输入、输出接口：输入、输出接口：采用光电隔离，减小了电磁干扰。采用光电隔离，减小了电磁干扰。输出三种形式：输出三种形式：继电器继电器-低速大功率低速大功率可控硅可控硅-高速大功率高速大功率晶体管晶体
5、管-高速小功率高速小功率 各种接口、高功能模块：各种接口、高功能模块：便于扩展。便于扩展。小型机：小型机：一体机。有接口可扩展。一体机。有接口可扩展。中、大型机：中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合模块式。可根据需要在主板上随意组合。CPU POWERPCFP1-C16小型机：小型机：中、大型机：中、大型机：10.1.3 10.1.3 工作方式工作方式微机：微机：等待命令。等待命令。PLC：循环扫描。循环扫描。CPU从第一条指令开始执行，遇到结束符又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。返回第一条，不断循环。一个扫描周期一个扫描周期 O刷新刷新 I刷新刷新执行指令
6、执行指令I/O刷新刷新这种工作方式这种工作方式有什么好处？有什么好处？答：对慢速响应系统，答：对慢速响应系统，增强了抗干扰能力。增强了抗干扰能力。1.输入输入/输出点数输出点数(I/O点数点数)。2.扫描速度。扫描速度。单位：单位：ms/1000步步 或或 s/步步3.内存容量。内存容量。4.指令条数。指令条数。5.内部寄存器数目。内部寄存器数目。6.高功能模块。高功能模块。10.1.4 10.1.4 主要主要技术性能技术性能1.抗干扰、可靠性高。抗干扰、可靠性高。2.模块化组合式结构，使用灵活方便。模块化组合式结构，使用灵活方便。3.编程简单，便于普及。编程简单，便于普及。4.可进行在线修改
7、。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。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。与传统的控制方式比较，线路简单。10.1.5 10.1.5 优点优点1.用于开关逻辑控制。用于开关逻辑控制。2.用于机加工数字控制。用于机加工数字控制。3.用于闭环过程控制。用于闭环过程控制。4 用于组成多级控制系统。用于组成多级控制系统。10.1.6 应用应用PLCPLC的基本概念和编程语言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
8、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10.2.2 基本概念和编程语言简介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：的内存除存放用户和系统的程序外，还有四个区：I/O区：区：可直接与外部输入、输出端子传递信息可直接与外部输入、输出端子传递信息 内部辅助寄存器区：内部辅助寄存器区：存放中间变量存放中间变量 数据区：数据区：存放中间结果存放中间结果 专用寄存器区：专用寄存器区：定时时钟、标志、系统内部的命令定时时钟、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，可以以用户在对这四
9、个区进行操作时，可以以寄存器寄存器和和/或接点或接点的方式进行。的方式进行。以以I/O区为例：区为例：寄存器寄存器是一个是一个16位二进制单元，位二进制单元，16位中的每一位是一个位中的每一位是一个接点接点，对应外部的一个输入，对应外部的一个输入/输出端子输出端子。输入寄存器输入寄存器 WXm输出寄存器输出寄存器 WYm输入端子输入端子Xmn输出端子输出端子Ymnm：十进制数，寄存器编号：十进制数，寄存器编号n：16进制数进制数(0F),寄存器的第寄存器的第n n位位F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0寄存器寄存器例：例：若若X3 为为“ON”，则，则 WX0 的第三
10、位为的第三位为“1”若若 WY1=7，则表明，则表明Y10、Y11、Y12三个接点三个接点 “ON”PLC中有两类接点：中有两类接点：常开接点常开接点和和常闭接点。常闭接点。符号分别为：符号分别为：接点通断情况与接点的赋值有关：（以接点通断情况与接点的赋值有关：（以 X0 X0为例：为例：若若 X0 X0的逻辑赋值为的逻辑赋值为“1”“1”，则，则X0X0接通接通断开断开I/O区：区：可以以接点和寄存器的方式对其进行操作。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：内部辅助寄存器区：可以以接点和寄存器的方式可以以接点和寄存器的方式 对其操作。（对其操作。（Rmn、WRm）数据区：数
11、据区：只能以寄存器的方式进行操作。只能以寄存器的方式进行操作。（DTm）实际输入端子：实际输入端子：X0XF实际输出端子：实际输出端子：Y0Y7其他的其他的I/O区可作为辅助寄区可作为辅助寄存器用存器用。不同型号的不同型号的PLC，其内存分配有，其内存分配有所不同。所不同。如：松下电工的如：松下电工的FP1-24 I 区：区：X0X12F (WX0WX12)O区：区：Y0Y12F (WY0WY12)专用寄存器专用寄存器(FP1机：机：WR900WR903)。常用的如下：。常用的如下：R900A:“”标志标志 R900B:“=”标志标志 R900C:“”标志标志 R9010:常常ON继电器继电器
12、 R9011:常常OFF继电器继电器 R9013:仅在第一个扫秒周期仅在第一个扫秒周期ON，其他时候均为，其他时候均为OFFR9014:仅在第一个扫秒周期仅在第一个扫秒周期OFF，其他时候均为，其他时候均为ONR9018R901D:周期分别为周期分别为 0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,2s的时钟的时钟 脉冲继电器脉冲继电器专用数据寄存器专用数据寄存器(FP1机：机：DT9000DT9069)设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。指令表（助记符）语言指令表（助记符）语言梯形图语言梯形图语言流程图语言流程图语言布尔代数语言布尔代数语言常用
13、常用助记符语言：助记符语言：类似于微机中的汇编语言。类似于微机中的汇编语言。梯形图语言：梯形图语言：沿袭了传统的控制图。直观明了，易于掌握。沿袭了传统的控制图。直观明了，易于掌握。10.2.2 编程语言编程语言一一.PLC 的编程语言有：的编程语言有：二二.梯形图的规则：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。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：）梯形图中的接点（对应触头）有两种：常开（常开（）和和 常闭（常闭（）（3）输出用）输出用 表示，表示，如如
14、-R0、-Y0。一个。一个 输出变量只能输出一次。输出前面必须有接点。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。）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）程序结束时有结束符-（ED）。）。10.3 10.3 PLC指令及编程方法指令及编程方法各个厂家生产的各个厂家生产的 PLC 产品的指令系统大同小异。编产品的指令系统大同小异。编程方法也类似。程方法也类似。以下介绍以松下电工的以下介绍以松下电工的PLC产品为例。产品为例。10.3.1、指令的分类、指令的分类 键盘指令、非键盘指令、高级指令键盘指令、非键盘指令、高级
15、指令一一.按编程器输入指令的方式分类按编程器输入指令的方式分类PLCPLC的基本指令语法的基本指令语法教学目的：让学生熟悉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PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR键盘
16、指令：键盘指令：可从键盘上可从键盘上直接键入的指令直接键入的指令扩展功能指令：扩展功能指令：用用F键加功键加功能号方可键入的指令。能号方可键入的指令。非键盘指令：非键盘指令：用指令代码方可用指令代码方可输入的指令。输入的指令。SCSC指令指令代码代码 基本指令基本指令 数据传送指令数据传送指令 算术运算指令算术运算指令 位移指令位移指令 位操作指令位操作指令 数据变换指令数据变换指令 转移控制指令转移控制指令 特殊控制指令特殊控制指令二二.按指令的功能分类按指令的功能分类按指令的功能可分为：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，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。输入的第一条指令。ST：以常开接点开始：以常开接点开始 ST/：以常闭接点开始：以常闭接点开始OT：（Output）表示输出一个变量。表示输出一个变量。ED：（End）表示程序无条件结束。表示程序无条件结束。CNED：（Condition end）程序有条件结束。程序有条件结束。NOP：（No-operation)空操作指令。空操作指令。10.3.2、
