PLC可编程控制器基础知识

1、PLC可编程控制器基础知识 PLC可编程控制器基础知识 可编程控制器是现代自动化设备中最广泛可编程控制器是现代自动化设备中最广泛 使用的核心控制器件，它是从继电器顺序控制使用的核心控制器件，它是从继电器顺序控制 技术发展而来，应用计算机技术进行逻辑判断技术发展而来，应用计算机技术进行逻辑判断 与运算的控制器。以可编程控制器为核心加入与运算的控制器。以可编程控制器为核心加入 各种辅助器件（传感器、驱动器件等）构成控各种辅助器件（传感器、驱动器件等）构成控 制系统，以顺序制系统，以顺序+ +反馈的方式实现设备的自动反馈的方式实现设备的自动 化运转。下面，我们分几部分来认识可编程控化运转。下面，我们

2、分几部分来认识可编程控 制器和以它为中心的控制系统。制器和以它为中心的控制系统。 PLC可编程控制器基础知识 电源 运算器 控制器 输 入 单 元 用 户 输 入 设 备 外 部 设 备 编程器 EPROM写入器 笔记本电脑 CRT监控 外 设 I/O 接 口 系统程序 存储器 EPROM 用户程序 存储器 RAM 存 储 器 变量 存储器 RAM 扩 展 I/O 接 口 输 出 单 元 扩 展 I/O 部 分 用 户 输 出 设 备 微处理器（CPU） 打印机 可编程控制器硬件组成框图 PLC可编程控制器基础知识 微处理器：微处理器： 显然是控制器的核心部件，它实现各种逻辑运算、算术运算，还

3、要对整个控制系统的各个部分的工显然是控制器的核心部件，它实现各种逻辑运算、算术运算，还要对整个控制系统的各个部分的工 作进行协调与控制。作进行协调与控制。 存储器：存储器： 数据的存储区域，用于存放系统程序、用户程序、逻辑变量、输入数据的存储区域，用于存放系统程序、用户程序、逻辑变量、输入/输出状态的映像、以及各种其它输出状态的映像、以及各种其它 数据信息。数据信息。 输入输入/输出接口：输出接口： 即即I/O接口，可编程控制器与被控对象接口，可编程控制器与被控对象设备、或者周边其它控制器相互联系、交换信息与指令设备、或者周边其它控制器相互联系、交换信息与指令 的通道。的通道。 电源：电源：

4、整个控制器的电力供给中心；其一为内部电源整个控制器的电力供给中心；其一为内部电源内部的微处理器、存储器等的工作用电，一般是内部的微处理器、存储器等的工作用电，一般是 直流直流5V；其二为外部电源（也称用户电源）；其二为外部电源（也称用户电源）用于传送设备上各传感器信号、用于驱动设备的各用于传送设备上各传感器信号、用于驱动设备的各 种执行元件，一般是直流种执行元件，一般是直流24V、而且功率较小。、而且功率较小。 I/O扩展部分：扩展部分： 为控制系统扩展输入为控制系统扩展输入/输出的点数而设计，根据不同的控制器型号能扩充的最大点数也不相同，而且输出的点数而设计，根据不同的控制器型号能扩充的最大

5、点数也不相同，而且 扩展的功能模块也不尽相同，高版本的输入、输出、模扩展的功能模块也不尽相同，高版本的输入、输出、模/数、数数、数/模转换等。模转换等。 外部设备：外部设备： 开发及维护设备的可编程控制器系统时，及设计与调试应用程序、监控系统运行状态的各种辅助设开发及维护设备的可编程控制器系统时，及设计与调试应用程序、监控系统运行状态的各种辅助设 备，我们公司内常用到的是安装有备，我们公司内常用到的是安装有NPST-GR软件的笔记本电脑、或者是手持编程器等。软件的笔记本电脑、或者是手持编程器等。 PLC可编程控制器基础知识 可编程控制器的基本工作方式可编程控制器的基本工作方式扫描扫描 PLC可

6、编程控制器基础知识 扫描扫描依次对各种规定的操作项目全部进行访问与处依次对各种规定的操作项目全部进行访问与处 理；每扫描完成一个循环即为一个扫描周期。理；每扫描完成一个循环即为一个扫描周期。 在第一个在第一个“I/O更新更新”的过程中，微处理器从输入的过程中，微处理器从输入/输出单元接收设输出单元接收设 备等外围装置的当前状态，存入存储器中备用；备等外围装置的当前状态，存入存储器中备用； 在在“演算演算/处理处理”过程中，微处理器把存储器中的过程中，微处理器把存储器中的I/O状态与用户程状态与用户程 序结合进行逻辑和数字运算，生成的运算结果也存入存储器中；序结合进行逻辑和数字运算，生成的运算结

7、果也存入存储器中； 在第二个在第二个“I/O更新更新”过程中，微处理器把演算、处理的结果送入过程中，微处理器把演算、处理的结果送入 输出单元，通过接口传给设备等外围装置。输出单元，通过接口传给设备等外围装置。 I / O 更 新 演 算 / 处 理 I / O 更 新 I / O 更 新 演 算 / 处 理 I / O 更 新 可 编 程 控 制 器 扫 描 周 期 示 意 图 一 个 扫 描 周 期 两 个 扫 描 周 期 PLC可编程控制器基础知识 可编程控制器的输入输出方式可以分为：继电器输可编程控制器的输入输出方式可以分为：继电器输 入入/输出型、晶体管输入输出型、晶体管输入/输出型等

8、。输出型等。 NAIS FP1就是继电器输入输出型的可编程控制器就是继电器输入输出型的可编程控制器 输入回路里一般都输入回路里一般都 把公共端接电源的把公共端接电源的+24V 端，而把输入端经过开端，而把输入端经过开 关后引到电源的关后引到电源的0V端；端； 输出回路里一般把输出回路里一般把 公共端接电源的公共端接电源的0V端，端， 把输出端经过负载后引把输出端经过负载后引 到电源的到电源的+24V端。端。 内 部 回 路 输入指示LED 12V DC to 24V DC 输入回路示意图 COM端子 输入端子 内 部 回 路 负载 负载 输出指示LED 输出端 COM端 5V DC to 24

9、V DC 输出回路示意图 PLC可编程控制器基础知识 继电器种类及功能继电器种类及功能 继电器序号及说明继电器序号及说明 基本程序指令基本程序指令 基本程序回路基本程序回路 PLC可编程控制器基础知识 可编程控制器是从继电器序列控制装置的基础上可编程控制器是从继电器序列控制装置的基础上 运用计算机技术发展而来的，所以其程序、符号等均运用计算机技术发展而来的，所以其程序、符号等均 保留着原来的称呼保留着原来的称呼继电器，程序也是与电气控制继电器，程序也是与电气控制 图相近图相近梯形图；先看我们可以在程序中使用的资梯形图；先看我们可以在程序中使用的资 源源继电器的种类列表继电器的种类列表 存储器区

10、域名称存储器区域名称 功能功能 继继 电电 器器 外部输入外部输入 X根据外部输入的状态根据外部输入的状态ON/OFF切换切换 外部输出外部输出 Y把把ON/OFF状态向外部输出状态向外部输出 内部继电器内部继电器 R根据程序结果确定其根据程序结果确定其ON/OFF状态状态 定时器定时器 T延迟到定时器设定的时间后延迟到定时器设定的时间后ON 计数器计数器 C按照记数器的设定，记数满时按照记数器的设定，记数满时ON 特殊内部继电器特殊内部继电器 R特定条件下特定条件下ON/OFF、各种运算的标志位等、各种运算的标志位等 PLC可编程控制器基础知识 根据不同种类的可编程控制器，继电器的序号编码方

11、式是不根据不同种类的可编程控制器，继电器的序号编码方式是不 一样的，下面针对我公司最常用到的一样的，下面针对我公司最常用到的松下系列可编程控制器，松下系列可编程控制器， 作以简单介绍：作以简单介绍： 外部输入、外部输出、内部继电器外部输入、外部输出、内部继电器 以外部输入以外部输入X X为例，如下面图示：最低位是以为例，如下面图示：最低位是以1616点为基础单位，点为基础单位， 是十六进制数是十六进制数0 0F F，除最低位以外均采用十进制数。是一种十进，除最低位以外均采用十进制数。是一种十进 制数与十六进制数结合的表示方法。制数与十六进制数结合的表示方法。 X0，X1XF X10，X11X1

12、F X20，X21X2F X70，X71X7F 10进制数 0，1，212 X 16进制数 0，1，29，A，BF PLC可编程控制器基础知识 定时器、计数器定时器、计数器 如下面的图示：如下面的图示： 接点序号和相应的定时器与计数器对应，都是由接点序号和相应的定时器与计数器对应，都是由1010进制数组成。进制数组成。 T 1 0 进制数 0 ，1 ，2 9 9 T0 , T1 T9 9 C 1 0 0 , C 1 0 1 C 1 4 3 WX、WY、WR和和X、Y、R的关系：的关系： 以以WX为例，为例，WX0WX0作为一个寄存器单元对应着作为一个寄存器单元对应着X0XFX0XF这这1616

13、点点X X，WX1WX1则对应着则对应着 X10X1FX10X1F这这1616点的点的X X，WX7WX7，参考下面的图示，参考下面的图示，： W X 0 W X 7 W X 1 X 1 F X 1 B X 1 7 X 1 3 X 1 0 X 7 F X 7 B X 7 7 X 7 3 X 7 0 b i t 0123569ADE b i t F b i t CB7 b i t 4 b i t 8 b i t 0123569ADE b i t F b i t CB7 b i t 4 b i t 8 b i t 0123569ADE b i t F b i t CB7 b i t 4 b i t

14、 8 X F X B X 7 X 3 X 0 PLC可编程控制器基础知识 关于程序继电器的使用说明：关于程序继电器的使用说明： 外部输入外部输入X：没有进行机能设定的外部输入不能使用；：没有进行机能设定的外部输入不能使用； 无法通过程序的演算改变外部输入的无法通过程序的演算改变外部输入的ON/OFF状态状态 在程序上的使用次数没有限制。在程序上的使用次数没有限制。 外部输出外部输出Y：没有进行机能设定的外部输出，能作内部继电器：没有进行机能设定的外部输出，能作内部继电器 ，但不能作为保持型；作为接点使用的时候没有次，但不能作为保持型；作为接点使用的时候没有次 数的限制；作为演算的输出继电器使用

15、时，如：数的限制；作为演算的输出继电器使用时，如： OT、KP等命令中，原则上一个程序中只能用一等命令中，原则上一个程序中只能用一 次（禁止二重出力）。次（禁止二重出力）。 内部继电器内部继电器R：作为接点使用的时候，没有次数的限制；作为：作为接点使用的时候，没有次数的限制；作为 演算的输出继电器使用时，如：演算的输出继电器使用时，如：OT、KP等命令等命令 ，原则上一个程序中只能用一次（禁止二重出力，原则上一个程序中只能用一次（禁止二重出力) ) 有保持型和非保持型两种，保持型继电器在切断电有保持型和非保持型两种，保持型继电器在切断电 源、或从源、或从RUN切换到切换到PROG方式时，对当前

16、方式时，对当前 ON/OFF状态保持记忆，恢复电源、或恢复到状态保持记忆，恢复电源、或恢复到RUN RUN 方式后仍然能恢复到原来的状态。方式后仍然能恢复到原来的状态。 PLC可编程控制器基础知识 定时器定时器T：预制计时定时器通过预先设定的数据，在条件（定：预制计时定时器通过预先设定的数据，在条件（定 时器线圈接通时）具备时逐步递减，减小至时器线圈接通时）具备时逐步递减，减小至“零零”时时 其接点其接点“ON”ON”； 定时器的执行条件定时器的执行条件OFF时，定时器接时，定时器接 点全点全OFF； 接点使用次数没有限制。接点使用次数没有限制。 计数器计数器C：当计数输入的上升沿，对预先设置

17、的数据执行减计：当计数输入的上升沿，对预先设置的数据执行减计 数，当计数值减为数，当计数值减为“零零”时计数器接点时计数器接点ON； 计数器的复位输入时，计数器接点计数器的复位输入时，计数器接点OFF； 接点的使用次数不限。接点的使用次数不限。 定时器与计数器的相关项目：定时器与计数器的相关项目： 定时器与计数器使用的是共同的存储器区，可以通过设定存储器区定时器与计数器使用的是共同的存储器区，可以通过设定存储器区 域的大小，确保定时器域的大小，确保定时器/计时器的数目；但是二者之和是由可编程控制计时器的数目；但是二者之和是由可编程控制 系统版本限定的，总数不能更改；定时器全部是非保持型，计数器

18、有非系统版本限定的，总数不能更改；定时器全部是非保持型，计数器有非 保持型和保持型，根据可编程控制系统版本不同，有的可以进行非保持保持型和保持型，根据可编程控制系统版本不同，有的可以进行非保持 型和保持型数目的设定。型和保持型数目的设定。 PLC可编程控制器基础知识 可编程控制器的基础是下面的这些基本指令，许多的基本指令都是依照继电可编程控制器的基础是下面的这些基本指令，许多的基本指令都是依照继电 器顺序控制的原形发展而来，基本的功能与继电器、开关、定时器等相同，由于器顺序控制的原形发展而来，基本的功能与继电器、开关、定时器等相同，由于 采用了计算机技术，也就提供了众多的应用命令，如对数据的传

19、送、移位、逻辑采用了计算机技术，也就提供了众多的应用命令，如对数据的传送、移位、逻辑 与数学运算等，主要包括：基本顺序指令、基本功能指令、控制指令、比较指令。与数学运算等，主要包括：基本顺序指令、基本功能指令、控制指令、比较指令。 下面是对一些常用的基本命令与其梯形图程序的简单介绍：下面是对一些常用的基本命令与其梯形图程序的简单介绍： ST 常开触点与母线连接，开始逻辑运算；常开触点与母线连接，开始逻辑运算； ST/ 常闭触点与母线连接，开始逻辑运算；常闭触点与母线连接，开始逻辑运算； AN 串联常开触点指令，将前面保存在结果寄存器中的逻辑操作串联常开触点指令，将前面保存在结果寄存器中的逻辑操

20、作 结果与指定继电器内容相结果与指定继电器内容相与与；并把这一结果存入结果寄存；并把这一结果存入结果寄存 器器 AN / 串联常闭触点指令，将前面保存在结果寄存器中的逻辑操作串联常闭触点指令，将前面保存在结果寄存器中的逻辑操作 结果与指定继电器内容相结果与指定继电器内容相与与；并把这一结果存入结果寄存；并把这一结果存入结果寄存 器器 OR 并联常开触点指令，将前面保存在结果寄存器中的逻辑操作并联常开触点指令，将前面保存在结果寄存器中的逻辑操作 结果与指定继电器内容相结果与指定继电器内容相或或；并把这一结果存入结果寄存；并把这一结果存入结果寄存 器器 OR / 并联常闭触点指令，将前面保存在结果

21、寄存器中的逻辑操作并联常闭触点指令，将前面保存在结果寄存器中的逻辑操作 结果与指定继电器内容相结果与指定继电器内容相或或；并把这一结果存入结果寄存；并把这一结果存入结果寄存 器器 PLC可编程控制器基础知识 左图是可编程控制器的两左图是可编程控制器的两 个基本的块指令（触点组个基本的块指令（触点组 用法）：用法）： ANS 两个基本指令组之两个基本指令组之 间是间是“与与”的逻辑关系；的逻辑关系； 两块电路组总体上是两块电路组总体上是“串串 联联”； ORS 两个基本指令组之两个基本指令组之 间是间是“或或”的逻辑关系；的逻辑关系； 两块电路组总体上是两块电路组总体上是“并并 联联”； 输入触

22、点 X0 输入触点 输入触点输入触点 输入触点 输入触点输入触点 输入触点 X1 X2X3 XAXB XCXD PLC可编程控制器基础知识 DF上升沿微分指令，上升沿微分指令， 仅在其前面条件仅在其前面条件ON 的上升沿时，输出的上升沿时，输出ON信信 号号一个扫描周期；一个扫描周期； DF/下降沿微分指令，下降沿微分指令， 仅在其前面条件仅在其前面条件ON 的下降沿时，输出的下降沿时，输出ON信信 号号一个扫描周期；一个扫描周期； NOT取反指令，对它前取反指令，对它前 面的运算结果取反；面的运算结果取反； NOP空操作指令，不执空操作指令，不执 行任何操作；行任何操作； DF PLC可编程

23、控制器基础知识 PSHS保存前保存前 面的演算结果，以备面的演算结果，以备 后面使用，相当于堆后面使用，相当于堆 栈的入栈指令；栈的入栈指令； RDS读取前面读取前面 保存的演算结果，继保存的演算结果，继 续续 演算，相当于堆栈演算，相当于堆栈 的读栈指令；的读栈指令； POPS释放前释放前 面保存的演算结果面保存的演算结果, ,继继 续演算，相当于堆栈续演算，相当于堆栈 的出栈指令。的出栈指令。 X0 输入触点 输入触点 输入触点 输入触点 X1 X2 X3 PLC可编程控制器基础知识 左图是可编程控制器的三个基本左图是可编程控制器的三个基本 的输出指令：的输出指令： OT 输出继电器线圈，

24、同一输出继电器线圈，同一 序号只能用一次；序号只能用一次； TM 定时器线圈，同一序定时器线圈，同一序 号 只 能 用 一 次 ； 例 中 的号 只 能 用 一 次 ； 例 中 的 TMX19对应着设定值区对应着设定值区SV19、 经过值区经过值区EV19；计时器是逐；计时器是逐 步递减的计时方式；步递减的计时方式； SET、RST对继电器线圈直对继电器线圈直 接进行操作，同一继电器可接进行操作，同一继电器可 多次使用，使用此种命令不多次使用，使用此种命令不 受多重输出的禁止限制；受多重输出的禁止限制； 定时器 TMX 19 , K 29 Y0 输出继电器 Y0 S 输出触点 PLC可编程控制

25、器基础知识 CT 计数器的线圈，同一计数器的线圈，同一 序号只能用一次；序号只能用一次； K99为十进制预置常数为十进制预置常数99； 也可以使用其它进制也可以使用其它进制 的常数的常数 计数器的计数方式为减计数计数器的计数方式为减计数 （定时器也一样）；（定时器也一样）； 例中的例中的CT101对应着设定值对应着设定值 区区SV101、经过值区、经过值区EV101； 计 数 器 C T1 0 1 K9 9 PLC可编程控制器基础知识 KP指令 相当于一个锁存继电器，当置位输入为ON时，使输出接 通为ON并保持。 X0 X1 KPY0 置位触发信号 复位触发信号 输出地址 PLC可编程控制器基

26、础知识 TMR、TMX、TMY指令 TMR：以0.01秒为单位设置延时ON定时器； TMX：以0.1秒为单位设置延时ON定时器； TMY：以1秒为单位设置延时ON定时器； T5 TMX30 5 X0 Y0 预置值 定时器指令编号 PLC可编程控制器基础知识 CT计数指令 为预置计数器,完成减计数操作,当计数输入端信号从OFF变为 ON时,计数值减1,当计数值减为0时,计数器为ON,使其常开接点闭合, 常闭接点打开. X0 X1 CT10 计数触发信号 复位触发信号 预置值 100 C100 Y0 PLC可编程控制器基础知识 MC(主控继电器)和MCE（主控继电器结束）指令 当预置触发信号接通时

27、，执行MC至MCE之间的指令 （MC 0） Y0 Y1 （MCE 0） X0 X2 X1R0 X3 R1 预置触发信号 MC指令编号 PLC可编程控制器基础知识 LOOP（循环）和LBL（标号）指令 跳转到与跳转到与LOOP指令相同编号的指令相同编号的LBL指令，并反复执指令，并反复执 行行LBL指令之后的程序，直到规定的操作数变为指令之后的程序，直到规定的操作数变为0。 （LBL 1） R1 Y1 LOOP 1 DT0 X0 X5R2 Y0 R1 预置触发信号 X1 LBL指令编号 PLC可编程控制器基础知识 自锁回路自锁回路 互锁回路互锁回路 顺序动作回路顺序动作回路 PLC可编程控制器基

28、础知识 在输入在输入X0“ON”之后，输出继电器之后，输出继电器 R线圈得电、动作，以自身的触点维持线圈得电、动作，以自身的触点维持 自身线圈的电源，所以称自身线圈的电源，所以称自锁；自锁； 只有在输入断开的只有在输入断开的X1“ON”后才会切断后才会切断 继电器继电器R的电源；广泛应用于需要保持的电源；广泛应用于需要保持 的动作中，如电机的起动与停止的控的动作中，如电机的起动与停止的控 制等。自锁也提供失电保护的机能。制等。自锁也提供失电保护的机能。 左图的上、下两者都是自锁，但左图的上、下两者都是自锁，但 是又有些区别：是又有些区别： 上面上面复位优先：以输入断开为优复位优先：以输入断开为

29、优 先，在断开有输入时，无法接通动作先，在断开有输入时，无法接通动作 继电器；继电器； 下面下面动作优先，以输入动作为优动作优先，以输入动作为优 先，在动作有输入时，无法断开动作先，在动作有输入时，无法断开动作 继电器；继电器； 基于这种区别，我们所使用的安基于这种区别，我们所使用的安 全回路往往是采用断开优先的方式，全回路往往是采用断开优先的方式， 以保证安全回路动作后，能可靠地切以保证安全回路动作后，能可靠地切 断输出。断输出。 X0X1R0 R0 X0 X1 R0 R0 输 入 触 点输 入 触 点 输 入 触 点 输 入 触 点 输 入 触 点输 入 触 点 输出 继电 器 输出 继电

30、 器 PLC可编程控制器基础知识 当输出继电器当输出继电器R1动作后，动作后， R1通过自锁保持了本身的通过自锁保持了本身的 线圈电源，同时通过自身线圈电源，同时通过自身 的常闭触点切断了继电器的常闭触点切断了继电器 R2的线圈电源，使其无法的线圈电源，使其无法 动作；只有在动作；只有在R1断开后，断开后， 其常闭触点恢复接通，其常闭触点恢复接通，R2 才可能动作；同理，才可能动作；同理，R2动动 作也会使得作也会使得R1无法动作。无法动作。 这样的两个继电器动作这样的两个继电器动作 互相制约称互相制约称互锁；广互锁；广 泛应用于不能同时存在的泛应用于不能同时存在的 几个动作之间，如控制几个动

31、作之间，如控制3相相 电机的正反转电机的正反转.互锁动作的互锁动作的 优先程度是并列的。优先程度是并列的。 输入触点 X0 输入触点输入触点 输入触点 输入触点 输入触点 R1 输出继电器 R2 输出继电器 R1 输入触点 R1 X2 R2 X1R2 PLC可编程控制器基础知识 只有在只有在R1动作，动作，R1的的 接点自锁后，接点自锁后，R2才可才可 能动作；只有在能动作；只有在R2动动 作，作，R2的接点自锁后，的接点自锁后， R3才可能动作；才可能动作； 这样就形成了后这样就形成了后 续的动作以前面的动续的动作以前面的动 作为条件的动作顺序，作为条件的动作顺序， 所以也称为条件动作。所以

32、也称为条件动作。 输入触点 输入触点输入触点 输入触点输入触点 输入触点 输出继电器 输出继电器 输出继电器 X1 R1 R1 X2R2 R2X3 R3 R3 PLC可编程控制器基础知识 在我们公司的设备在我们公司的设备 中，有很多要严格限制中，有很多要严格限制 动作顺序的时候；考虑动作顺序的时候；考虑 到动作的可靠性，往往到动作的可靠性，往往 在回路中加入确认动作在回路中加入确认动作 到位的传感器信号，以到位的传感器信号，以 构成一种闭环的控制系构成一种闭环的控制系 统。统。 如左面图示中的如左面图示中的R1 与与R2间的动作关联，即：间的动作关联，即： R0动作动作 + X10检知检知 R

33、1动作。动作。 有的时候，为了确有的时候，为了确 保动作的到位，还在检保动作的到位，还在检 知的后面加时间继电器知的后面加时间继电器 延缓下一步动作。延缓下一步动作。 X0 输入触点 X0 输入触点 输入触点 X0 输入触点 R0 自锁触点 R0X10 R0动作确认 自锁触点 R1 R0 输出继电器 R1 输出继电器 PLC可编程控制器基础知识 可编程控制器的梯可编程控制器的梯 形图程序源自继电器控制形图程序源自继电器控制 电路，现代计算机技术的电路，现代计算机技术的 高速发展赋予了更多、更高速发展赋予了更多、更 强大的功能，如计算、比强大的功能，如计算、比 较等功能。抛开这些高级较等功能。抛开这些高级 功