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1、第第11章章 可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用课程名称电工学教 研 室电子信息中心更新日期2011/05/11第第11章章 可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用 11.2 可编程控制器的程序编制可编程控制器的程序编制11.3 可编程控制器应用举例可编程控制器应用举例 11.1 可编程控制器的结构和工作原理可编程控制器的结构和工作原理第第11章章 可编程控制器可编程控制器(PLC)本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：1. 1. 了解可编程控制器的结构和工作原理了解可编程控制器的结构和工作原理了解可编程控制器的结构和工作原理了解可编程控制器的结构和工作原理; ;2. 2. 了解可编
2、程控制器的几种基本编程方法了解可编程控制器的几种基本编程方法了解可编程控制器的几种基本编程方法了解可编程控制器的几种基本编程方法; ;3. 3. 熟悉常用的编程指令熟悉常用的编程指令熟悉常用的编程指令熟悉常用的编程指令; ;4. 4. 学会使用梯形图编制简单的程序。学会使用梯形图编制简单的程序。学会使用梯形图编制简单的程序。学会使用梯形图编制简单的程序。 可编程控制器可编程控制器( (PLC) )是以中央处理器为核心，综合是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种工业了计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种工业控制器。专门用于工业现场的自动控制装置。控制器。专门用于
3、工业现场的自动控制装置。 PLC 具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单以及功耗低、体积小等优点。简单以及功耗低、体积小等优点。但它存储容量小，但它存储容量小，价格高。价格高。 本章只为初学者提供本章只为初学者提供 PLC 基础知识基础知识, ,重点是简单重点是简单程序编制，重在应用。程序编制，重在应用。 继电接触控制系统在生产中得到广泛应用。但由继电接触控制系统在生产中得到广泛应用。但由于它的机械触点多、接线复杂、可靠性低、功耗高、于它的机械触点多、接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性差，因此已不能满足现代化生产过程复杂多变通用性差，因此已不能满足现代
4、化生产过程复杂多变的控制要求。的控制要求。第第11章章 可编程控制器可编程控制器(PLC) PLC的类型种类繁多，功能和指令系统也不尽的类型种类繁多，功能和指令系统也不尽相同虽然多种多样，但其结构和工作方式则大同小相同虽然多种多样，但其结构和工作方式则大同小异，异，一般由主机、输入一般由主机、输入/ /输出接口、电源、编程器、输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。11.1 可编程控制器的结构和工作方可编程控制器的结构和工作方式式11.1.1 可编程控制器的结构及各部分的作用可编程控制器的结构及各部分的作用 PLC 可看作一个
5、系统，外部的各种开关信号可看作一个系统，外部的各种开关信号或模拟信号均为输入量，它们经输入接口寄存到或模拟信号均为输入量，它们经输入接口寄存到 PLC 内部的数据存储器中，而后按用户程序要求进内部的数据存储器中，而后按用户程序要求进行逻辑运算和数据处理，最后以输出变量的形式送行逻辑运算和数据处理，最后以输出变量的形式送到输出接口，从而控制输出设备。到输出接口，从而控制输出设备。 PLC 硬件系统结构图硬件系统结构图电电 源源I/O扩扩展展单单元元输入设备输入设备输出设备输出设备输输出出接接口口外外部部设设备备接接口口输输入入接接口口I/O扩扩展展接接口口主机主机PLC编程器编程器打印机打印机磁
6、带机磁带机计计算机算机扫描仪扫描仪CPU存存储储器器用户用户程序程序系统系统程序程序数数据据按钮按钮行程行程开关开关触点触点电磁阀电磁阀电磁电磁线圈线圈指示灯指示灯1. 主机主机 CPU是是PLC的核心的核心，主要用来运行用户程序，主要用来运行用户程序，监控输入监控输入/输出接口状态。输出接口状态。 主机部分包括中央处理器（主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器存储器和用户程序及数据存储器PLC 内部存储器内部存储器系统程序存储器系统程序存储器用户程序及数据存储器用户程序及数据存储器 系统程序存储器：系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序主要存放
7、系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。固定，用户不能更改。 用户程序及数据存储器：用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。用程序及各种暂存数据、中间结果。2. 输入输入/输出输出(I/O)接口接口 输入接口输入接口用于接收输入设备用于接收输入设备(如：按钮、行程开如：按钮、行程开关、传感器等）的控制信号。关、传感器等）的控制信号。 输出接口输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备电路去驱动输出设备(如
8、如: 接触器、电磁阀、指示灯接触器、电磁阀、指示灯等等)。3. 电源电源 PLC电源电源指为指为CPU、存储器、存储器、I/O接口等内部电接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源子电路工作所配置的直流开关稳压电源 I/O接口是接口是 PLC 与输入与输入/ /输出设备联接的部件。输出设备联接的部件。I/O接口一般采用光电耦合电路接口一般采用光电耦合电路, ,以减少电磁干扰。以减少电磁干扰。 4. 编程器编程器 编程器编程器是是 PLC 重要的外部设备，用于手持编程。重要的外部设备，用于手持编程。利用编程器可输入、检查、修改、调试用户程序或在利用编程器可输入、检查、修改、调试用户程序或在线
9、监视线监视PLC工作状况。除工作状况。除手持编程器手持编程器外，外，目前，使用目前，使用较多的是利用通信电缆将较多的是利用通信电缆将PLC和计算机联接，并利用和计算机联接，并利用专用的工具软件进行编程或监控。专用的工具软件进行编程或监控。6. 外部设备接口外部设备接口 I/O扩展接口扩展接口用于将扩充外部输入用于将扩充外部输入/输出端子数输出端子数扩展单元与基本单元扩展单元与基本单元(即主机即主机)联接在一起。联接在一起。5. 输入输出扩展接口输入输出扩展接口 此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。部设备与主机相连。11.1.2
10、可编程控制器的工作方式可编程控制器的工作方式 PLC 采用采用“顺序扫描、不断循环顺序扫描、不断循环”的方式进行工的方式进行工作。其工作过程分为作。其工作过程分为输入采样输入采样、程序执行程序执行和和输出刷新输出刷新 三个阶段，并进行周期循环。三个阶段，并进行周期循环。输输入入端端子子输输入入锁锁存存器器输输入入状状态态寄寄存存器器输输出出锁锁存存器器输输出出状状态态寄寄存存器器输输出出端端子子程程序序执执行行读读读读写写输入采样输入采样程序执行程序执行输出刷新输出刷新一个扫描周期一个扫描周期一条指令所需时间一般不超过一条指令所需时间一般不超过 100 ms。1. 1. 输入采样阶段输入采样阶
11、段输入采样阶段输入采样阶段 PLC在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入在输入采样阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的所有输入端的通通/断断状态或输入数据，并将此状态状态或输入数据，并将此状态存入输入状态寄存器，即输入刷新。接着转入程存入输入状态寄存器，即输入刷新。接着转入程序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态发序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，只生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。2. 2. 程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段 PLC在执行
12、阶段，按先左后右，先上后下的步序，在执行阶段，按先左后右，先上后下的步序，执行程序指令。其过程如下：从输入状态寄存器和其执行程序指令。其过程如下：从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中读出有关元件的通它元件状态寄存器中读出有关元件的通/断状态，并断状态，并根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关的根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关的状态寄存器中。状态寄存器中。3. 3. 输出刷新阶段输出刷新阶段输出刷新阶段输出刷新阶段 在所有指令执行完毕后，将各物理继电器对应的在所有指令执行完毕后，将各物理继电器对应的输出状态寄存器的通输出状态寄存器的通/断状态，在输出刷新阶段转存断状态，在输出
13、刷新阶段转存到输出寄存器，去控制各物理继电器的通到输出寄存器，去控制各物理继电器的通/断，这才断，这才是是PLC的实际输出。的实际输出。 由由PLC的工作过程可见，的工作过程可见， 在在PLC的程序执行阶的程序执行阶段，即使输入发生了变化，输入状态寄存器的内容段，即使输入发生了变化，输入状态寄存器的内容也不会立即改变，要等到下一个周期输入处理阶段也不会立即改变，要等到下一个周期输入处理阶段才能改变。暂存在输出状态寄存器中的输出信号，才能改变。暂存在输出状态寄存器中的输出信号，等到一个循环周期结束，等到一个循环周期结束，CPU集中将这些输出信号集中将这些输出信号全部输出给输出锁存器，这才成为实际
14、的全部输出给输出锁存器，这才成为实际的CPU输出。输出。因此全部输入、输出状态的改变就需要一个扫描周因此全部输入、输出状态的改变就需要一个扫描周期，换言之，输入、输出的状态保持一个扫描周期。期，换言之，输入、输出的状态保持一个扫描周期。11.1.3 可编程控制器的主要技术性能可编程控制器的主要技术性能1. I/O1. I/O点数点数点数点数 指指PLC外部输入和输出端子数外部输入和输出端子数。通常小型机有几通常小型机有几十点，中型机有几百个点，而大型机超过千点。十点，中型机有几百个点，而大型机超过千点。 2. 2. 用户程序存储容量用户程序存储容量用户程序存储容量用户程序存储容量 用来衡量用来
15、衡量PLC所能存储用户程序的多少。所能存储用户程序的多少。在在 PLC 中，程序指令按中，程序指令按“步步”存存储储储储, , 一一 “步步”占用一占用一个地址单元个地址单元, ,一条指令有的往往不止一一条指令有的往往不止一“步步”。一个。一个地地址单元一般占两个字节。址单元一般占两个字节。3. 3. 扫描速度扫描速度扫描速度扫描速度 指扫描指扫描1000步用户程序所需的时间步用户程序所需的时间，以，以ms/千步千步为单位。为单位。有时也用扫描一步指令的时间计有时也用扫描一步指令的时间计, ,如如 s/s/步。步。4. . 指令系统条数指令系统条数 PLC 具有具有基本指令和高级指令，指令的种
16、类和数基本指令和高级指令，指令的种类和数量越多，其软件功能越强。量越多，其软件功能越强。5. 编程元件的种类和数量编程元件的种类和数量 编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用电器、定时器、计数器、通用“字字”寄存器、数据寄寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等，其种类和数量的多少是存器及特殊功能继电器等，其种类和数量的多少是衡衡量量 PLC 硬件硬件功能强弱的一个指标。功能强弱的一个指标。 PLC 内部内部“继电器继电器”是存储是存储 器的存储单元。器的存储单元。当写入该单元逻辑状态为当写入该单元逻辑状态为“1”时，则表示相
17、应继电时，则表示相应继电器的线圈接通，其动合触点闭合，动断触点断开。所器的线圈接通，其动合触点闭合，动断触点断开。所以以 PLC 内部这些继电器称为内部这些继电器称为“软软”继电器。继电器。FP1-C24FP1-C24可编程控制器编程元件的编号范围与功能说明可编程控制器编程元件的编号范围与功能说明可编程控制器编程元件的编号范围与功能说明可编程控制器编程元件的编号范围与功能说明元件名称元件名称代表字母代表字母编号范围编号范围功能说明功能说明输入继电器输入继电器输出继电器输出继电器辅助继电器辅助继电器 通用通用“字字”寄存器寄存器计数器计数器定时器定时器XYRTCWRX0 XF 共共16点点 接收
18、外部输入的信号接收外部输入的信号输出程序执行结果输出程序执行结果给外部输出设备给外部输出设备在程序内部使用，在程序内部使用，不能提供外部输出不能提供外部输出延时定时继电器，其延时定时继电器，其触点在程序内部使用触点在程序内部使用减法计数继电器，其减法计数继电器，其触点在程序内部使用触点在程序内部使用每个每个WR由相应的由相应的16个辅助个辅助继电器继电器R 构成构成Y0 Y7 共共 8 点点R0 R62F 共共 1008 点点T0 T99 共共 100 点点 C100 C143 共共 44 点点WR0 WR62 共共63个个11.1.4 可编程控制器的主要功能和特点可编程控制器的主要功能和特点
19、1. 1. 主要功能主要功能主要功能主要功能(1) 开关逻辑控制开关逻辑控制用用PLC取代传统的继电接触器进行逻辑控制。取代传统的继电接触器进行逻辑控制。(3) 步进控制步进控制(4) 数据处理数据处理(2) 定时定时/计数控制计数控制 用用PLC的定时的定时/计数指令来实现定时和计数控制。计数指令来实现定时和计数控制。 用步进指令实现一道工序完成后，再进行下一道用步进指令实现一道工序完成后，再进行下一道工序操作的控制。工序操作的控制。 能进行数据传输、比较、移位数制转换、算术运能进行数据传输、比较、移位数制转换、算术运算和逻辑运算等操作。算和逻辑运算等操作。(5) 过程控制过程控制(6) 运
20、动控制运动控制(7) 通信联网通信联网(8) 监控监控(9) 数字量与模拟量的转换数字量与模拟量的转换 可实现对温度、压力、速度、流量等非电量参数可实现对温度、压力、速度、流量等非电量参数进行自动调节进行自动调节 通过高速计数模块和位置控制模块进行单轴和多通过高速计数模块和位置控制模块进行单轴和多种控制。如用于数控机床、机器人等控制。种控制。如用于数控机床、机器人等控制。 通过通过PLC之间的联网及与计算机的联接，实现远之间的联网及与计算机的联接，实现远程控制或数据交换。程控制或数据交换。 能监视系统各部分的运行情况能监视系统各部分的运行情况,并能在线修改控制并能在线修改控制程序和设定值。程序
21、和设定值。能进行能进行A/D和和D/A转换，以适应对模拟量的控制。转换，以适应对模拟量的控制。2. PLC2. PLC的主要特点的主要特点的主要特点的主要特点 (1) 可靠性高，抗干扰能力强。可靠性高，抗干扰能力强。由于采用大规模集成由于采用大规模集成电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬件的设计和制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰件的设计和制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适应恶劣的工作环境，具有很高的可靠措施，使它能适应恶劣的工作环境，具有很高的可靠性。性。 (2) (2) 编程简单，使用方便。编程简单，使用方便。编程简
22、单，使用方便。编程简单，使用方便。 (3) (3) 通用性好，具有在线修改能力通用性好，具有在线修改能力通用性好，具有在线修改能力通用性好，具有在线修改能力。PLC硬件采用硬件采用模块化结构，可以灵活地组态以适应不同的控制对象，模块化结构，可以灵活地组态以适应不同的控制对象，控制规模和控制功能的要求。且可通过修改软件，来控制规模和控制功能的要求。且可通过修改软件，来实现在线修改的能力，因此其功能易于扩展，具有广实现在线修改的能力，因此其功能易于扩展，具有广泛的工业通用性。泛的工业通用性。 (4) (4) 缩短设计、施工、投产的周期，维护容量。缩短设计、施工、投产的周期，维护容量。缩短设计、施工
23、、投产的周期，维护容量。缩短设计、施工、投产的周期，维护容量。目目前前PLC产品朝着系列化、标准化方向发展，只需根产品朝着系列化、标准化方向发展，只需根据控制系统的要求，选用相应的模块进行组合设计，据控制系统的要求，选用相应的模块进行组合设计，同时用软件编程代替了继电控制的硬连线，大大减同时用软件编程代替了继电控制的硬连线，大大减轻了接线工作，同时轻了接线工作，同时PLC还具有故障检测和显示功还具有故障检测和显示功能，使故障处理时间缩短。能，使故障处理时间缩短。 (5) (5) 体积小，易于实现机电一体化。体积小，易于实现机电一体化。体积小，易于实现机电一体化。体积小，易于实现机电一体化。11
24、.2 可编程控制器的程序编制可编程控制器的程序编制6.2.1 可可编程控制器的编程语言编程控制器的编程语言可可编程控制器编程控制器的的程序有程序有系统程序系统程序和和用户程序用户程序两种。两种。系统程序用户不能修改。系统程序用户不能修改。 用户程序是用户根据控制要求，用户程序是用户根据控制要求，利用利用 PLC 厂家厂家提提供的程序编制语言编写的应用程序。供的程序编制语言编写的应用程序。 PLC 的编程的编程语言以梯形图语言和指令语句表语言语言以梯形图语言和指令语句表语言最为常用，并且两者常常联合使用。最为常用，并且两者常常联合使用。 1. 1. 梯形图梯形图梯形图梯形图 是在继电控制系统电气
25、原理图基础上开发出来的是在继电控制系统电气原理图基础上开发出来的一种图形语言。它继承了继电器触点、线圈、串联、一种图形语言。它继承了继电器触点、线圈、串联、并联等术语和符号，并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的根据控制要求联接而成的表示表示 PLC输输入和输出之间逻辑关系的图形。入和输出之间逻辑关系的图形。1. 1. 梯形图梯形图梯形图梯形图编程元件的种类用图形符号及字母或数字加以区别。编程元件的种类用图形符号及字母或数字加以区别。梯形图中用梯形图中用表示表示 PLC 编程编程元件的元件的动合触点动合触点表动断触点表动断触点表线圈表线圈例例例例: : : : 用用用用PLCPLC组成电机起
26、停控制电路组成电机起停控制电路组成电机起停控制电路组成电机起停控制电路(1) (1) 继电接触控制图继电接触控制图继电接触控制图继电接触控制图(ED)X2X1Y1Y1动合动合触点触点输输出出继继电电器器线线圈圈动合动合触点触点 PLC 输入输入继电继电 器动断触点器动断触点(2) (2) 利用梯形图编制控制程序利用梯形图编制控制程序利用梯形图编制控制程序利用梯形图编制控制程序KM12SB1SB2KM ( (1) )梯梯形形图图中中的的继继电电器器不不是是物物理理继继电电器器，是是 PLC存存储储器器的的一一个个存存储储单单元元。当当写写入入该该单单元元的的逻逻辑辑状状态态为为“1”“1”时时，
27、则则表表示示相相应应继继电电器器的的线线圈圈接接通通，其其动合触点闭合，动断触点断开。动合触点闭合，动断触点断开。几点说明几点说明 ( (2) ) 梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行每一逻辑行( (或称梯级或称梯级) )起始于左母线，然后是触点的起始于左母线，然后是触点的串、并联连接，最后是线圈与右母线相联。串、并联连接，最后是线圈与右母线相联。 ( (3) ) 梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是是“概念电流概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这，从左流向右，其两端没有电源。这个个“概念电流概念
28、电流”只是用来形象地描述用户程序执行中只是用来形象地描述用户程序执行中满足线圈接通的条件。满足线圈接通的条件。 ( (4) ) 输入继电器用于接收外部输入信号输入继电器用于接收外部输入信号，而不，而不能由能由PLC内部其他继电器的触点来驱动。因此，梯内部其他继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备。当输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备。当梯形图中的输出继电器线圈接通时，就有信号输出，梯形图中的输出继电器线圈接通时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的
29、继但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器电器、晶体管或晶闸管才能实现。、晶体管或晶闸管才能实现。输出继电器的触点也可供内部编程使用。输出继电器的触点也可供内部编程使用。 2. .指令语句表指令语句表 指令语句表是一种用指令助记符指令语句表是一种用指令助记符来编制来编制 PLC 程序程序的语言，它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言的语言，它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言容易理解。若干条指令组成的程序就是指令语句表容易理解。若干条指令组成的程序就是指令语句表笼型笼型电动机电动机直接直接起动起动控制控制的指令语句表的指令语句表 ST 起始指令起始指令( (取指令取指令):):从左母
30、线从左母线( (即输入公共线即输入公共线) )开始取用动合触点作为该逻辑行运算的开始，图中取开始取用动合触点作为该逻辑行运算的开始，图中取用用 X2。 OR 触点并联指令触点并联指令( (也称也称或或指令指令): ): 用于单个动合用于单个动合触点的并联，图中并联触点的并联，图中并联 Y1。梯形图梯形图左左母母线线(ED)X2X1Y1Y10 ST X2 1 OR Y12 AN/ X13 OT Y1 4 ED指指 令令地址地址 ED 程序结束指令。程序结束指令。 OT 输出指令输出指令: : 用于将运算结果驱动指定线圈，用于将运算结果驱动指定线圈，图中驱动输出继电器线圈图中驱动输出继电器线圈 Y
31、1。 AN/ / 触点串联反指令触点串联反指令( (也称与非指令也称与非指令):):用于单用于单个动断触点的串联，图中串联个动断触点的串联，图中串联 X1。11.2.2 可编程控制器的编程原则和方法可编程控制器的编程原则和方法1. 1. 编程原则编程原则编程原则编程原则 (1) PLC编程元件的触点在编制程序时编程元件的触点在编制程序时使用次数使用次数是无限的。是无限的。每个继电器的线圈在梯形图中只能出现每个继电器的线圈在梯形图中只能出现一次一次, 它的触点可以使用无数次。它的触点可以使用无数次。 (2) 梯形图的每一逻辑行皆起始于左母线，终止梯形图的每一逻辑行皆起始于左母线，终止于右母线。线
32、圈总是处于最右边，且不能直接与左于右母线。线圈总是处于最右边，且不能直接与左边母线相连。边母线相连。不正确不正确正确正确(3) 编制梯形图时，应尽量做到编制梯形图时，应尽量做到“上重下轻、左上重下轻、左重右轻重右轻”。不合理不合理合理合理 (4) 在梯形图中应避免触点画在垂直线上，因为在梯形图中应避免触点画在垂直线上，因为它无法用指令语句编程。它无法用指令语句编程。Y2X5X4X1Y1X2无法编程无法编程X4X2Y1X3X1X5X1Y2X3X2 (5) 应避免同一继电器线圈在程序中重复输出，否应避免同一继电器线圈在程序中重复输出，否则将引起误操作。则将引起误操作。电动机直接起动控制电动机直接起
33、动控制 (6) 外部输入设备动断触点的处理：外部输入设备动断触点的处理：(a)KMSB1SB2KMFRSB1SB2EX2X1Y1COMPLCCOMKMFR (b)X2X1Y1Y1(c) 在在(b)图中，图中，SB1 接成动断接成动断，接接在在 PLC 输入继电器输入继电器的的 X1 端子端子上上, 则在编制梯形图时则在编制梯形图时, 用的是用的是动合触点动合触点X1。因因 SB1闭合，对应的输入继电器接通闭合，对应的输入继电器接通, 这时它的动合触这时它的动合触点点 X1 是闭合的。按下是闭合的。按下 SB1，断开输入继电器，它才断，断开输入继电器，它才断开。开。SB1SB2EX2X1Y1CO
34、MPLCCOMKMFR 两边各自两边各自的公共端子的公共端子 通常由通常由 PLC内部电源提供内部电源提供 外接外接FR 的触点只能接的触点只能接成动断触点成动断触点, 且不且不作为作为 PLC 的输入的输入信号信号, ,而将其直接而将其直接通断接触器线圈通断接触器线圈为了使梯形图和继电接触器控制电路一一对应，为了使梯形图和继电接触器控制电路一一对应，PLC 输入输入设备的触点应尽可能接成动合形式。设备的触点应尽可能接成动合形式。2. 编程方法编程方法KM2SB1SB3FRSB2KM1KM2KM1KM2KM1QFRFUM3 KM1KM2 以笼型电动机正反转的控制电路以笼型电动机正反转的控制电路
35、为例介绍为例介绍PLC控制的编程方法控制的编程方法笼型电动机正反转的控制电路笼型电动机正反转的控制电路 (1)确定确定I/O点数及分配点数及分配2. 编程编程方法方法 输输 入入 输输 出出 SB1 X0 SBF X1 SBR X2 KMF Y1 KMR Y2共需共需 5 个个 I/O 点，即点，即电动机正反转电动机正反转控制外部接线图控制外部接线图SBFSBREX2X1Y2COMPLCCOMKMRFRY1KMF KMFKMRSB1X0(2)编制梯形图和指令语句表编制梯形图和指令语句表梯形图梯形图指令语句表指令语句表 指指 令令地址地址0 ST X11 OR Y12 AN/ X03 AN/ Y
36、24 OT Y15 ST X26 OR Y27 AN/ X08 AN/ Y19 OT Y210 ED X1X0Y1Y1Y2X2X0Y2Y2Y1(ED)11.2.3 可编程控制器的指令系统可编程控制器的指令系统1. 起始指令起始指令ST，ST/与输出指令与输出指令OT指令使用说明：指令使用说明： ST/ / 起始反指令起始反指令( (也称取反指令也称取反指令) )：从左母线开：从左母线开始取用动断触点作为该逻辑行运算开始。始取用动断触点作为该逻辑行运算开始。指指 令令地址地址0 ST X01 OT Y02 ST/ X13 OT R0 (1)ST，ST/ 指令的使用元件为指令的使用元件为 X，Y，
37、R，T，C；OT 指令指令的使用的使用元件为元件为 Y，R。 ( (2) ) ST，ST/ 指令指令也可也可与与 ANS 或或 ORS 块操作块操作指令指令配合用于分支回路的起始处。配合用于分支回路的起始处。X0Y0X1R0 ( (3) ) OT 指令不能直接用于左母线，可以使用若指令不能直接用于左母线，可以使用若干次，这相当于线圈的并联。干次，这相当于线圈的并联。X0Y0Y1Y2指指 令令地址地址0 ST X01 OT Y02 OT Y13 OT Y2 当当 X0 闭合时，则闭合时，则 Y0、Y1，Y2 均接通。均接通。AN，AN/ 指令指令分别用于分别用于单个动合和动断触点的串联。单个动合
38、和动断触点的串联。OR，OR/ 指令指令分别用于单个动合和动断触点的并联。分别用于单个动合和动断触点的并联。指令使用说明：指令使用说明：2. 触点串联指令触点串联指令 AN, AN/ 与触点并联指令与触点并联指令 OR, OR/ 指指 令令地址地址0 ST X01 AN X12 OT Y03 ST X24 AN/ X35 OT Y16 ST X47 OR X58 OT Y29 ST X6 10 OR/ X711 OT Y32. 触点串联指令触点串联指令 AN, AN/ 与触点并联指令与触点并联指令 OR, OR/X1Y0Y1X2X0Y2Y3X3X4X5X6X7 (1) AN，AN/，OR，OR
39、/ 指令的指令的使用元件为使用元件为X，Y，R，T，C。 (2) AN，AN/，指令可多次连续串指令可多次连续串联使用。联使用。 OR，OR/ 指令可多次连续并指令可多次连续并联使用联使用。 串联或并联次串联或并联次数没有限制。数没有限制。指令使用说明指令使用说明3. .块串联块串联指令指令 ANS 与块并联指令与块并联指令 ORS ANS( (块与块与) )和和 ORS( (块或块或) )分别用于指令块的串分别用于指令块的串联和并联连接联和并联连接, ANS 用于将两组并联的触点用于将两组并联的触点( (指令指令块块 1 和和指令指令块块 2) )串联；串联；ORS 用于用于将两组串联的触点
40、将两组串联的触点( (指指令令块块 1 和和指令指令块块 2) )并联。并联。0 ST X01 OR X22 ST X13 OR/ X34 ANS 5 OT Y0指指 令令地址地址X3X1X0Y0X2指令块指令块1指令块指令块20 ST X01 AN X12 ST X23 AN/ X34 ORS 5 OT Y0指指 令令地址地址3. .块串联块串联指令指令 ANS 与块并联指令与块并联指令 ORSX0Y0X1X2X3指令使用说明：指令使用说明： (1) 每一指令块均以每一指令块均以ST( (或或ST/)/)开始。开始。 (2) 当两个以上指令块串联或并联时，可将前面当两个以上指令块串联或并联时
41、，可将前面块并联或串联的结果作为新的块并联或串联的结果作为新的“块块”参与运算。参与运算。(3) 指令块中各支路的元件个数没有限制。指令块中各支路的元件个数没有限制。(4) ANS 和和 ORS 指令不指令不带使用元件。带使用元件。指令块指令块1指令块指令块20 ST X01 OR X12 ST X23 AN X34 ST X4 5 AN/ X56 ORS 7 OR X68 ANS 9 OR/ X710 OT Y0 指指 令令地址地址例例1：写出下图所示梯形图的指令语句表。写出下图所示梯形图的指令语句表。X5X2X0Y0X1X3X4X6X7解：解：指令语句表如右图所示。指令语句表如右图所示。4
42、. .反指令反指令/ /X0Y0Y1当当 X0 闭合时，闭合时，Y0 接通，接通，Y1 断开；反之，则相反。断开；反之，则相反。指指 令令地址地址0 ST X01 OT Y02 / 3 OT Y1反指令是将该指令所在位置的运算接过去反。反指令是将该指令所在位置的运算接过去反。5. 定时器指令定时器指令 TMTMR：定时单位为：定时单位为 0.01 s 的定时器；的定时器；TMX：定时单位为：定时单位为 0.1 s 的定时器；的定时器；TMY：定时单位为：定时单位为 1 s 的定时器。的定时器。TMR 和和 TMX 指令各占三个指令各占三个地址号，地址号，TMY指令占四个地指令占四个地址号。址号
43、。TM 指令用法指令用法 当当定定时时触触发发信信号号发发出出后后，触触点点X0闭闭合合，定定时时开开始始，5s 后后定定时时时时间间到到，定定时时器器触触点点T2 闭闭合合，线线圈圈Y0也也就就接通。如果接通。如果 X0闭合时间不到闭合时间不到 5 s，则无输出。，则无输出。X0Y0T2TMX 502动作时序图动作时序图X0Y05s2s定时器设置值定时器设置值定时时间定时时间50 0.1s = 5s 定时器编号定时器编号0 ST X01 TMX 2 K 504 ST T25 OT Y0 指指 令令地址地址指令语句表指令语句表指令使用说明指令使用说明 (1) 定时设置值为定时设置值为 K0 K
44、32767 范围内任意一个十范围内任意一个十进制常数。进制常数。 ( (2) ) 定时器为减定时器为减 1 计数，每来一个时钟脉冲计数，每来一个时钟脉冲 CP，定时设置值减定时设置值减 1，至减为，至减为 0 时，定时器动作，其动合触时，定时器动作，其动合触点闭合点闭合, 动断触点断开。动断触点断开。 ( (3) ) 如果在定时器工作期间如果在定时器工作期间, X0 断开断开, 则运行中断，则运行中断，定时器复位定时器复位, 回到原始之值回到原始之值, 同时其动合、动断触点恢同时其动合、动断触点恢复常态。复常态。 ( (4) ) 程序中每个定时器只能使用一次程序中每个定时器只能使用一次, ,但
45、其触点可但其触点可多次使多次使 用。用。0 ST X01 TMX 1 K 304 ST Y05 AN/ X0 6 TMX 2 K 40 9 ST T110 OR Y0 11 AN/ T212 OT Y0 13 ED 指指 令令地址地址 例例2: : 试编制延试编制延时时3 s 接通、延时接通、延时4 s 断开断开的电路的的电路的梯形图和指令语句表。梯形图和指令语句表。 解解: : 利用两个利用两个TMX 指令的定时器指令的定时器 T1 和和 T2, 其定其定时设置值时设置值 K分别为分别为30 和和 40,即延时分别为即延时分别为 3 s 和和 4 s。梯梯形形图图动作动作时序时序图图指指令令
46、语语句句表表X0X0Y0Y0T2TMX 301 Y0TMX 402 T1(ED)X0Y03s4s0 ST X01 ST X12 CT 100 K 45 ST C1006 OT Y0 指指 令令地址地址X1Y06. 计数器指令计数器指令 CTX0 当计数到当计数到 4 时，时，计数器动合触点计数器动合触点 C100 闭合，线圈闭合，线圈 Y0 接通。接通。CT 指令占三个地址号指令占三个地址号C100X0Y0CT 4100 X1CR计数脉冲计数脉冲输入端输入端复位脉冲复位脉冲输入端输入端计数计数设置值设置值计数器计数器编号编号梯形图梯形图指令语句表指令语句表6. 计数器指令计数器指令 CT指令使
47、用说明指令使用说明( (1) ) 计数设置值为计数设置值为 K0 K32767 范围内任意一个范围内任意一个十进制常数。十进制常数。( (2) ) 计数器计数器为减为减 1 计数，每来一个计数脉冲上升计数，每来一个计数脉冲上升沿，计数设置值减沿，计数设置值减 1，至减为，至减为 0 时，计数器动作，其时，计数器动作，其动合触点闭合，动断触点断开。动合触点闭合，动断触点断开。( (3) ) 如果在计数器工作期间，复位如果在计数器工作期间，复位端端 R 输入复位输入复位信号，使计数器复位，则运行中断，回到原始之值，信号，使计数器复位，则运行中断，回到原始之值，同时其动合、动断触点恢复常态。同时其动
48、合、动断触点恢复常态。( (4) ) 程序中每个计数器只能使用一次，但其触点程序中每个计数器只能使用一次，但其触点可多次使用。可多次使用。0 ST X01 PSHS 2 AN X13 OT Y04 RDS5 AN/ X26 OT Y17 POPS8 AN X39 OT Y2 指指 令令地址地址7. 堆栈指令堆栈指令 PSHS，RDS，POPS PSHS( (压入堆栈压入堆栈) )，RDS( (读出堆栈读出堆栈) )，POPS( (弹弹出堆栈出堆栈) )，常用于梯形图中多条联于同一点的分支通，常用于梯形图中多条联于同一点的分支通路，并要用到同一中间运算结果的场合。路，并要用到同一中间运算结果的场
49、合。X0Y2Y1Y0X3X2X1PSHSPSHSRDSRDSPOPSPOPS梯形图梯形图指令语句表指令语句表 (1) 在分支在分支开始处用开始处用 PSHS 指令，它存储分支点指令，它存储分支点前的运算结果；分支结束用前的运算结果；分支结束用 POPS 指令，它读出和清指令，它读出和清除除 PSHS 指令存储的运算结果；在两个指令之间的分指令存储的运算结果；在两个指令之间的分支均用支均用 RDS 指令指令, 它读出它读出PSHS 指令存储的运算结果。指令存储的运算结果。 (2) 堆栈指令是组合指令不能堆栈指令是组合指令不能, ,单独使用。单独使用。PSHS，POPS在程序中各出现一次在程序中各
50、出现一次( (开始和结束时开始和结束时) )，而而 RDS在程序在程序中视连接在同一点的支路数目的多少可多次使中视连接在同一点的支路数目的多少可多次使用。用。指令使用说明指令使用说明X0Y2Y1Y0X3X2X1X0X0等效梯形图等效梯形图0 ST X01 DF 2 OT Y03 ST X14 DF/5 OT Y1 指令指令地址地址8. 微分指令微分指令 DF，DF/ DF：当检测到触发信号上升沿时，线圈接通一当检测到触发信号上升沿时，线圈接通一个扫描周期。个扫描周期。 DF/ /：当检测到触发信号下降沿时，线圈接通一：当检测到触发信号下降沿时，线圈接通一个扫描周期。个扫描周期。X0Y1Y0X1
51、(DF)(DF/ /)梯形图梯形图指令语句表指令语句表8. 微分指令微分指令 DF，DF/指令使用说明指令使用说明 (1) DF，DF/ 指令指令在触发信号接通或断在触发信号接通或断开状态变化时有效。开状态变化时有效。 (2) DF，DF/ 指令指令没有使用次数的限制。没有使用次数的限制。 (3) 如果某一操作如果某一操作只需在触点闭合或断只需在触点闭合或断开时执行一次，可开时执行一次，可使使用用 DF或或DF/ 指令指令。 当当 X0 闭闭合合时时，Y0 接接通通一一个个扫扫描描周周期期；当当 X1 断断开开时时，Y1 接接通通一一个个扫扫描描周周期期。触触点点 X0、X1 分分别别称称为为
52、上上升升沿沿和和下下降沿微分指令的触发信号。降沿微分指令的触发信号。X0Y0Y1X1一个扫描周期一个扫描周期9. 置位、复位指令置位、复位指令 SET，RSTSET：触发信号：触发信号 X0 闭合时，闭合时，Y0 接通接通。RST：触发信号：触发信号 X1 闭合时，闭合时，Y0 断开断开。指令用法指令用法X0Y0X1SY0R梯形图梯形图动作时序图动作时序图0 ST X01 SET Y0 4 ST X15 RST Y0 指令指令地址地址指令语句表指令语句表Y0X1X0指令使用说明指令使用说明(1) SET，RST 指令的使用元件为指令的使用元件为 Y，R。 (2) 当接通触发信号即当接通触发信号
53、即执行执行 SET( (RST) )指令。不管指令。不管触发信号随后如何变化，线圈将保持接通触发信号随后如何变化，线圈将保持接通( (断开断开) )。 (3) 对同一对同一继电器继电器 Y( (或或 R),),可以多次可以多次使用使用 SET 和和 RST 指指令，次数不限。令，次数不限。9. 置位、复位指令置位、复位指令 SET，RST0 ST X01 SET Y0 4 ST X15 RST Y0 指令指令地址地址指令语句表指令语句表X0Y0X1SY0R梯形图梯形图10. 保持指令保持指令 KP S 和和 R 分别由输入触点分别由输入触点 X0 和和 X1 控制。当控制。当 X0 闭合时闭合
54、时, 指定继电器线圈指定继电器线圈 Y0 接通并保持；当接通并保持；当 X1 闭闭合时，合时，Y0 断开复断开复位位位位。0 ST X01 ST X1 2 KP Y0 指令指令地址地址指令用法指令用法X0Y0X1KPSRX1Y0X0 置位置位输入端输入端 复位复位输入端输入端指令使用说明指令使用说明(1)KP 指令的使用元件为指令的使用元件为 Y，R。 (2)置位触发信号一旦将指定的继电器接通，则无置位触发信号一旦将指定的继电器接通，则无论置位的触发信号随后是接通还是断开论置位的触发信号随后是接通还是断开, ,指定的继电指定的继电器都保持接通，直到复位触发信号接通。器都保持接通，直到复位触发信
55、号接通。 (3)若置位、复位触发信号同时接通，则复位触发若置位、复位触发信号同时接通，则复位触发信号优先。信号优先。(4)当当 PLC 电源断开电源断开时时, ,KP 指令指令的状态不再保持。的状态不再保持。(5)对同一继电器对同一继电器 Y( (或或 R) )一般只能使用一般只能使用一次一次 KP 指令指令。10. 保持指令保持指令 KP0 ST X01 ST X1 2 KP Y0 指令指令地址地址X1Y0X0指令使用说明指令使用说明 (1) NOP 指令占一步，当输入指令占一步，当输入NOP指令时，程序指令时，程序容量将有所增加，但对运算结果没有影响。容量将有所增加，但对运算结果没有影响。
56、11. 空操作指令空操作指令 NOPNOP: 指令不完成任何操作，指令不完成任何操作， 即空操作。即空操作。 (2) 插入插入NOP 指令可使程序在检查和修改时容易阅指令可使程序在检查和修改时容易阅读。读。梯形图梯形图R1Y0 NOP0 ST R11 NOP2 OT Y0 指令指令地址地址指令语句表指令语句表0 ST X01 ST X1 2 ST X23 SR WR2 指令指令地址地址12. 移位指令移位指令 SR 移位移位指令指令 SR 实现实现对内部对内部移位寄存器移位寄存器 WR( (通用通用“字字”寄存器寄存器) )中的数据移位。中的数据移位。指令用法指令用法 数据数据输入端输入端移位
57、脉冲移位脉冲输入端输入端复位端复位端X0X1X2SR WR2INCCLR12. 移位指令移位指令 SR指令使用说明指令使用说明( (1) ) SR 指令指令的使用元件可指定内部通的使用元件可指定内部通“字字”寄存器寄存器中任意中任意一个一个 WR 作为移位寄存器用。每个作为移位寄存器用。每个 WR 都由相都由相应的应的 16 个辅助寄存器个辅助寄存器 R0 RF 构成，构成，R0 是最低位是最低位。( (2) ) 用用 SR 指令指令时时, ,必须有数据输入、移位脉冲输入必须有数据输入、移位脉冲输入和复位信号输入。当移位脉冲信号和复位触发信号同和复位信号输入。当移位脉冲信号和复位触发信号同时出
58、现时，以复位触发信号优先。时出现时，以复位触发信号优先。0 ST X01 ST X1 2 ST X23 SR WR2 指令指令地址地址X0X1X2SR WR2INCCLR11.3 可编程控制器应用举例可编程控制器应用举例分析控制对象分析控制对象确定控制内容确定控制内容选择选择PLC类型类型硬件设计硬件设计软件设计软件设计系统总装统调系统总装统调符合符合设计要求设计要求投入运行投入运行调整硬件调整硬件否否调整软件调整软件否否是是11.3.1 利用利用PLC实现电动机的实现电动机的Y- 起动起动(1) I/O (1) I/O 点分配点分配点分配点分配输入输入 输出输出SB1 X1 KM1 Y1SB
59、2 X2 KM2 Y2 KM3 Y3SB2EX2Y3COMPLCCOMKM3FRY2 KM2SB1X1KM1Y1(b)外部接线图外部接线图KMKM2 2KM1U1V1W1U2V2W2KM3(a)主电路主电路 (c) (c)梯形图程序梯形图程序梯形图程序梯形图程序Y1 接通电源、接通电源、Y2 形连接、形连接、Y3 星形连接星形连接 2.语句表指令语句表指令 ST X2 OR R0 AN/ X1 OT R0 ST Y2 OR/ T0 ANS OT Y1 ST R0 TMX 0 K 50ST R0AN/ T0OT Y3ST T0TMX 1K 10ST T1AN/ Y3OT Y2ED TMX 50
60、0R0T0Y3 TMX 10 1T0T1Y2X2R0X1R0Y2T0Y1R0Y3( ED ) 启动时，按下启动时，按下启动时，按下启动时，按下SB2SB2，X2X2常开闭合，此时常开闭合，此时常开闭合，此时常开闭合，此时R0R0接接接接通，定时器接通，通，定时器接通，通，定时器接通，通，定时器接通，Y1Y1、Y3Y3也接通，也接通，也接通，也接通，KM1KM1、KM3KM3接触器接通，电动机进入星形降压启动。接触器接通，电动机进入星形降压启动。接触器接通，电动机进入星形降压启动。接触器接通，电动机进入星形降压启动。 延时延时延时延时5 5秒后，定时器秒后，定时器秒后，定时器秒后，定时器T0T0
61、动作，其常闭触点断开，动作，其常闭触点断开，动作，其常闭触点断开，动作，其常闭触点断开，使使使使Y1Y1、Y3Y3断开，断开，断开，断开，KM1KM1、KM2KM2断开。断开。断开。断开。 T0T0的常开触点闭合，接通定时器的常开触点闭合，接通定时器的常开触点闭合，接通定时器的常开触点闭合，接通定时器T1T1，延时，延时，延时，延时1 1秒后，秒后，秒后，秒后，T1T1动作，动作，动作，动作，Y1Y1、Y2Y2接通，接通，接通，接通，KM1KM1、KM2KM2接通，接通，接通，接通，电动机三角形联结，进入正常工作。电动机三角形联结，进入正常工作。电动机三角形联结，进入正常工作。电动机三角形联结
62、，进入正常工作。(2) 控制过程控制过程11.3.2 加热炉自动上料控制加热炉自动上料控制1. 1.系统要求系统要求系统要求系统要求 系统启动时，先将炉门打开，当炉门打开到系统启动时，先将炉门打开，当炉门打开到最大时，给料机进，送料入炉。给料后，给料机最大时，给料机进，送料入炉。给料后，给料机退回到原位，并将炉门关闭。退回到原位，并将炉门关闭。SB1为停车按钮为停车按钮SB2为启动按钮为启动按钮STa为炉门上限位开关为炉门上限位开关 STb为给料机前限位开关为给料机前限位开关 STc为给料机后限位开关为给料机后限位开关STd为炉门下限位开关为炉门下限位开关 KMF1为炉门开启接触器为炉门开启接
63、触器KMR1为炉门闭合接触器为炉门闭合接触器KMF2为给料机前进接触器为给料机前进接触器KMR2为给料机后退接触器为给料机后退接触器(1) I/O 点分配点分配11.3.2 加热炉自动上料控制加热炉自动上料控制输输 入入 输输 出出SB1 X1 KMF1 Y1SB2 X2 KMR1 Y2 SQa X3 KMF2 Y3SQb X4 KMR2 Y4SQc X5SQd X6 (2)外部接线图外部接线图SB2EX2Y3COMPLCCOMY2 SB1X1Y1SQaX3SQbX3SQdX3SQcX3Y3KMF1KMR1KMR1KMF1KMF2KMR2KMR2KMF2(3) 梯形图程序梯形图程序ST X6AN X2OR Y1AN/ X1AN/ X3AN/ Y2OT Y1ST X3OR Y3AN/ X1AN/ X4AN/ Y4OT Y3ST X4OR Y4AN/ X1AN/ X5AN/ Y3OT Y4ST X5OR Y2AN/ X1AN/ X6AN/ Y1OT Y2ED(4) 指令语句表指令语句表X6 X2Y1Y1X3 Y3Y3X4 Y4Y4X5 Y2Y2( ED )X1 X3 Y2X1 X4 Y4X1 X5 Y3X1 X6 Y1个人观点供参考，欢迎讨论部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
