第11章可编程序控制器学习教案

1、会计学1第第11章可编程序控制器章可编程序控制器第一页，共48页。(5-2)第第11章章 可编程序控制器（可编程序控制器（PLC）11-1 概述概述11-2 PLC的组成和工作原理的组成和工作原理11-3 PLC指令及编程方法指令及编程方法(fngf)11-4 PLC应用举例应用举例及其应用(yngyng)第1页/共48页第二页，共48页。(5-3)一、什么(shn me)是PLC ?PLC 是一种专门是一种专门(zhunmn)用于工业控制的用于工业控制的计算机。计算机。 早期的早期的PLCPLC是用来替代继电器、接触器控制的。能实现逻是用来替代继电器、接触器控制的。能实现逻辑运算。因此辑运算

2、。因此(ync)(ync)，被称为可编程逻辑控制器，被称为可编程逻辑控制器（Programmable logic controllerProgrammable logic controller，简称，简称PLC )PLC )。 随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器功能已远远超出了逻辑运算范围。应被称为可编程控制器（Programmable controller，简称PC)。但为区别Personal Computer沿用 简称。11-1 概述第2页/共48页第三页，共48页。(5-4)1. 抗干扰能力强、可靠性很高、功耗低。抗干扰能力强、可靠性很高、功耗低。2. 模块化组合式结构，使

3、用灵活方便。模块化组合式结构，使用灵活方便。3. 编制程序简单，便于普及。编制程序简单，便于普及。4. 可进行在线可进行在线(zi xin)修改。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。二、二、PLCPLC的优点的优点(yudin)(yudin)综上所述，PLC是实现机电一体化的重要(zhngyo)手段第3页/共48页第四页，共48页。(5-5)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 控制控制(kngzh)总线总线数据总线数据总线编程编程单元单元(dnyun)照明照明(zhomng)电磁装置电磁装

4、置执行机构执行机构。电源单元电源单元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按钮各种按钮11-2 PLC的组成和工作原理的组成和工作原理一、一、PLC的结构的结构第4页/共48页第五页，共48页。(5-6)二、各组成部分二、各组成部分(z chn b (z chn b fn)fn)的作用的作用2、 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(chngx)。 ROM：存放监控程序：存放监控程序(chngx)和用户已调试好的程序和用户已调试好的程序(chngx)。1、 CPU： (1)

5、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。 (3) 把结果送到输出端。 (4) 响应各种外部设备的请求。第5页/共48页第六页，共48页。(5-7)4、各种接口、高功能模块：便于、各种接口、高功能模块：便于(biny)扩展。扩展。 小型机：一体机。有接口可扩展。小型机：一体机。有接口可扩展。 中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。3、编程器：是、编程器：是PLC的人机对话工具的人机对话工具(gngj)，它由键盘、，它由键盘、显示器和工作方式选择开关等组成。显示器和工作方式选择开关等组成。5、输入形式：

6、直流、交流 输出三种形式：继电器 - 低速大功率 可控硅 - 高速(o s)大功率 晶体管 - 高速(o s)小功率第6页/共48页第七页，共48页。(5-8)PLC输入输入(shr)电路（直流输入电路（直流输入(shr)型）型） LED1LED2光电隔离光电隔离(gl)措施措施6、输入、输入(shr)、输出接口（、输出接口（I/O）：采用光电隔离，减）：采用光电隔离，减小了电磁干扰。小了电磁干扰。第7页/共48页第八页，共48页。(5-9)CPU POWERPCFP1-C16小型机：小型机：中、大型机：中、大型机：第8页/共48页第九页，共48页。(5-10)西门子S7-200系列(xli)

7、CPU224外形 外接输入外接输入(shr)设备设备外接输出设备外接输出设备(sh ch sh bi)通信接口方式选择开关第9页/共48页第十页，共48页。(5-11)三、三、 工作工作(gngzu)(gngzu)方式方式PLC：循环扫描。：循环扫描。CPU从第一条指令开始从第一条指令开始(kish)执行，遇到结束符执行，遇到结束符又又 返回第一条，不断循环。返回第一条，不断循环。这种工作方式(fngsh)有什么好处？答：对慢速响应系统，增强了抗干扰能力。一个扫描周期一个扫描周期 O刷新刷新 I刷新刷新执行程序执行程序输入采样输入采样输出刷新输出刷新第10页/共48页第十一页，共48页。(5-

8、12)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. 内部内部(nib)寄存器数目。寄存器数目。6. 高功能模块。高功能模块。 四、四、 主要主要(zhyo)(zhyo)技术性能技术性能五、 应用(yngyng)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。第11页/共48页第十二页，共48页。(5-13)六、控制

9、六、控制(kngzh)原理原理处理由输入部分处理由输入部分(b fen)(b fen)所取得的所取得的信息，并根据用户程序的要求，使信息，并根据用户程序的要求，使输出达到控制结果。输出达到控制结果。收集被控收集被控(bi kn)(bi kn)设备的各种开关设备的各种开关信息或操作命令。信息或操作命令。驱动被控设备按程序要求动作。驱动被控设备按程序要求动作。输入部分输入部分：逻辑部分逻辑部分：输出部分输出部分：第12页/共48页第十三页，共48页。(5-14)输入输入(shr)部分部分输出输出(shch)部分部分逻辑逻辑(lu j)(lu j)部分部分第13页/共48页第十四页，共48页。(5-

10、15)七、 PLC的主要逻辑(lu j)部件 PLC存储器中有许多个存储单元(cn ch dn yun)，可以把这些存储单元(cn ch dn yun)理解为继电器，每个存储单元(cn ch dn yun)对应于一个继电器。为了和传统的物理继电器相区别，这里的继电器称为软继电器。1、继电器逻辑、继电器逻辑(lu j)软继电器软继电器有两类触点，即：有两类触点，即：常开触点常开触点和和常闭触点常闭触点，符号分别为：符号分别为：第14页/共48页第十五页，共48页。(5-16)西门子西门子S7-200系列系列(xli)CPU224 PLC中提供的继电器逻辑有：中提供的继电器逻辑有：输入寄存器输入寄

11、存器 I0.0-I0.7，I1.0- I 1.5 共共14点点接受外部输入设备接受外部输入设备信号信号输出寄存器输出寄存器 Q0.0-Q0.7，Q1.0-1.1 共共10点点输出程序执行结果输出程序执行结果驱动外部设备驱动外部设备辅助继电器辅助继电器 M0.0- M31.7 共共256个个程序内部使用，不程序内部使用，不提供输出提供输出第15页/共48页第十六页，共48页。(5-17)定时器定时器T0，T64 共共2个个通电延时，保持型，通电延时，保持型，1msT1 T4，T65 T68 共共8个个通电延时，保持型，通电延时，保持型，10msT5 T31，T69 T95 共共54个个通电延时，

12、保持型，通电延时，保持型，100msT32，T96 共共2个个通电通电/断电延时，断电延时，1msT33 T36，T97 T100 共共8个个通电通电/断电延时，断电延时，10msT37 T63，T101 T255 共共182个个通电通电/断电延时，断电延时，100ms计数器计数器C0 C255 共共256个个累加计数累加计数2 2、定时器、定时器/ /计数器计数器西门子西门子S7-200系列系列(xli)CPU224 PLC中提供的有：中提供的有：第16页/共48页第十七页，共48页。(5-18)3 3、其他、其他(qt)(qt)寄存器寄存器高速计数器高速计数器HC0 HC5 共共6个个用来

13、累计比用来累计比CPU速率速率更快的脉冲更快的脉冲顺序控制器顺序控制器S0.031.7 共共256个个提供控制程序的逻辑提供控制程序的逻辑分段分段变量存储器变量存储器VB0.0VB5119.7 共共40960个个数据处理用的数值存数据处理用的数值存储元件储元件局部存储器局部存储器LB0.0LB63.7 共共512个个暂时寄存器暂时寄存器特殊存储器特殊存储器SM0.0 SM549.7 共共4400个个用于用于CPU与用户交换与用户交换信息信息（只读）特殊（只读）特殊存储器存储器SM0.0 SM29.7 共共240个个CPU执行时标志位的执行时标志位的状态状态累加器累加器AC0 AC3 共共4个个

14、用来存放计算中间值用来存放计算中间值西门子西门子S7-200系列系列(xli)CPU224 PLC中提供的有：中提供的有：第17页/共48页第十八页，共48页。(5-19)指令表（助记符）语指令表（助记符）语言言(yyn)(yyn)梯形图语言梯形图语言(yyn)(yyn)流程图语言流程图语言(yyn)(yyn)布尔代数语言布尔代数语言(yyn)(yyn)常用常用助记符语言：类似于微机中的汇编语言。助记符语言：类似于微机中的汇编语言。梯形图语言：沿袭了传统的控制图。直观明了，易梯形图语言：沿袭了传统的控制图。直观明了，易于于(yy)(yy)掌握。掌握。PLC 的编程语言有：11-3 PLC指令(

15、zhlng)及编程方法第18页/共48页第十九页，共48页。(5-20)一、编程指令一、编程指令(zhlng)介绍介绍 S7-200系列(xli)PLC的基本指令共有42条，其中逻辑指令27条、控制指令15条。 指令代码指令代码（指令名称）（指令名称）图形符图形符号号含义含义LD（取指令）（取指令）表示某个继电器的常开触点表示某个继电器的常开触点，并且对应的逻辑行从这个，并且对应的逻辑行从这个指令开始。指令开始。LDN（取非指令）（取非指令）表示某个继电器的常闭触点表示某个继电器的常闭触点，并且对应的逻辑行从这个，并且对应的逻辑行从这个指令开始。指令开始。=（输出指令）（输出指令）输出逻辑结果

16、，驱动一个指输出逻辑结果，驱动一个指定的继电器。可用于输出继定的继电器。可用于输出继电器、辅助继电器，但不能电器、辅助继电器，但不能用于输入继电器。用于输入继电器。第19页/共48页第二十页，共48页。(5-21)梯形图梯形图Q0.7=0003I0.1LDN0002Q0.0=0001I0.0LD0000数据指令地 址指令指令(zhlng)语句表语句表例I0.0Q0.0I0.1Q0.7( )( )第20页/共48页第二十一页，共48页。(5-22)指令代码指令代码（指令名称）（指令名称）图形符号图形符号含义含义A（与指令）（与指令）串联一个常开触点。串联一个常开触点。AN（与非指令）（与非指令）

17、串联一个常闭触点。串联一个常闭触点。第21页/共48页第二十二页，共48页。(5-23)梯形图梯形图I0.4AN0004I0.2A0001Q0.1=0005I0.3LD0003Q0.0=0002I0.0LD0000数据指令地 址 指令指令(zhlng)语句表语句表例I0.0I0.3Q0.0Q0.1I0.2I0.4( )( )第22页/共48页第二十三页，共48页。(5-24)指令代码指令代码（指令名称）（指令名称）图形符号图形符号含义含义O（或指令）（或指令）并联一个常开触点。并联一个常开触点。ON（或非指令）（或非指令）并联一个常闭触点。并联一个常闭触点。第23页/共48页第二十四页，共48

18、页。(5-25)梯形图梯形图I0.2ON0004Q0.0O0001Q0.1=0005I0.1LD0003Q0.0=0002I0.0LD0000数据指令地 址指令指令(zhlng)语句表语句表例I0.0Q0.0I0.1Q0.1Q0.0I0.2（ ）（ ）第24页/共48页第二十五页，共48页。(5-26)电路块：以电路块：以LD或或LD-NOT构成构成(guchng)的一个触的一个触点组点组指令代码指令代码（指令名称）（指令名称）图形符号图形符号含义含义ALD（电路块串联指令）（电路块串联指令）串联联接一个电路块。串联联接一个电路块。OLD（电路块并联指令）（电路块并联指令）并联联接一个电路块。

19、并联联接一个电路块。第25页/共48页第二十六页，共48页。(5-27)I0.5LD0005Q0.0=0008-ALD0007I0.6O0006指令语句表-ALD0004I0.2ON0001I0.4O0003I0.3LDN0002I0.0LD0000数据指令地 址例梯形图I0.0I0.2Q0.0I0.3I0.4I0.5I0.6( )第26页/共48页第二十七页，共48页。(5-28)例I0.5LD0005Q0.0=0008-OLD0007I0.6A0006指令语句表-OLD0004I0.2AN0001I0.4AN0003I0.3LDN0002I0.1LD0000数据指令地 址梯形图I0.1Q0

20、.0I0.2I0.3 I0.4I0.5 I0.6（ ）第27页/共48页第二十八页，共48页。(5-29)TON（/F）（通电（通电（ /断电）断电）延时指令）延时指令）实现导通延时操作（相当实现导通延时操作（相当于通电延时继电器）。当于通电延时继电器）。当输入端输入端IN接通时，定时器接通时，定时器T#开始计时，当定时器当开始计时，当定时器当前值大于、等于预置值（前值大于、等于预置值（PT）时，定时器触点动作）时，定时器触点动作，当，当IN断开时，定时器复断开时，定时器复位。定时器的定时精度分位。定时器的定时精度分别为别为1ms、10ms、100ms。TONR（保持型通电延时（保持型通电延时

21、指令）指令）保持型通电延时继电器实保持型通电延时继电器实现导通延时操作（同上述现导通延时操作（同上述通电延时指令通电延时指令TON）。当）。当输入端输入端IN断开时，定时器断开时，定时器暂停计时，但是不复位。暂停计时，但是不复位。第28页/共48页第二十九页，共48页。(5-30)注释：定时器的定时精度分别(fnbi)为1ms、10ms、100ms1、1ms定时器由系统每隔1ms刷新一次，与扫描周期及程序无关，即采用中断刷新方式。定时最大值32.767s。2、10ms定时器由系统在每个扫描周期开始时自动刷新。定时最大值327.67s。3、100ms定时器则只有在该指令执行时被刷新。定时最大值3

22、276.7s。第29页/共48页第三十页，共48页。(5-31)梯形图梯形图Q0.0=0003T0LD0002T0,+15000TON0001I0.0LD0000数据指令地址指令指令(zhlng)语句表语句表例时序时序(sh x)图图I0.0T0T0Q0.0150001ms( )15sI0.0Q0.0第30页/共48页第三十一页，共48页。(5-32)CTU（加计数指令）（加计数指令）进行加法计数操作。计数进行加法计数操作。计数器的计数范围为器的计数范围为-3276832768。CU端是计数脉冲端是计数脉冲输入端，每输入一个计数输入端，每输入一个计数脉冲，计数值加脉冲，计数值加1，PV为为设定

23、值，当计数值大于、设定值，当计数值大于、等于设定值等于设定值PV时，计数器时，计数器C#ON。R端是复位输入端是复位输入端，当端，当R端为端为0时计数、为时计数、为1时恢复为初始计数值时恢复为初始计数值0。如果如果R端的信号和端的信号和CU端的端的信号同时到来，信号同时到来，R端的信端的信号优先起作用。号优先起作用。第31页/共48页第三十二页，共48页。(5-33)CTUD（加、减计数指令）（加、减计数指令）进行加法、减法计数操作进行加法、减法计数操作。计数器的计数范围为。计数器的计数范围为-3276832768。CU端是端是加计数脉冲输入端，每输加计数脉冲输入端，每输入一个计数脉冲，计数值

24、入一个计数脉冲，计数值加加1，CD端是减计数脉冲端是减计数脉冲输入端，每输入一个计数输入端，每输入一个计数脉冲，计数值减脉冲，计数值减1，PV为为设定值，当计数值大于设设定值，当计数值大于设定值定值PV时，计数器时，计数器C#ON。R端是复位输入端是复位输入端，当端，当R端为端为0时计数、为时计数、为1时恢复为初始计数值。时恢复为初始计数值。第32页/共48页第三十三页，共48页。(5-34)梯形图梯形图I0.1LD1Q0.0=4C10LD3C10+3CTU2I0.0LD0数据指令地址指令语句表指令语句表例时序图时序图Q0.0I0.1I0.0复位复位 允许计数允许计数3R端端ON(1)，计数器

25、复位。，计数器复位。R端端OFF(0)，允许计数。，允许计数。C10I0.0C10Q0.0I0.1+3CTUCURPV（ ）第33页/共48页第三十四页，共48页。(5-35)SHRB DATA，S_BIT，N（移位寄存器指令）（移位寄存器指令）移位寄存器指令，当移位寄存器指令，当EN接通接通时，将时，将DATA的值移入移位寄的值移入移位寄存器。存器。S_BIT指定移位寄存指定移位寄存器的起始位，器的起始位，N指定移位寄存指定移位寄存器的长度和移位方向，当器的长度和移位方向，当N0时左移（向高位移位）时左移（向高位移位），当，当N0时右移（向低位移时右移（向低位移位）。位）。SRB IN，N（

26、右移指令）（右移指令）字节右移指令。当字节右移指令。当EN接通时接通时，将字节，将字节IN向右移向右移N位。位。EN每接通一次右移每接通一次右移1位，最左边位，最左边的位用的位用0填充，移位结果存放填充，移位结果存放在在OUT中。中。SLB IN，N（左移指令）（左移指令）字节左移指令。字节左移指令。第34页/共48页第三十五页，共48页。(5-36)梯形图梯形图I0.0I0.2M10.1M10.2M10.3Q0.0I0.2ENS-BITDATANM10.0M10.1+15( )I0.0M10.0M10.1Q0.0( )M11.7M11.7SHRB第35页/共48页第三十六页，共48页。(5-

27、37)梯形图梯形图I0.2ENS-BITDATANM10.0M10.1+15( )I0.0M10.0M10.1Q0.0( )M11.7SHRBM10.0,M10.1,+15SHRBI0.2LDI0.0LD数据指令指令语句表指令语句表=M10.0LDM10.1ANM11.7=Q0.0第36页/共48页第三十七页，共48页。(5-38)EU（上升沿微分指令）（上升沿微分指令）EU是上升沿微分指令，用是上升沿微分指令，用于在左侧接通母线时，对于在左侧接通母线时，对应输入信号脉冲的上升沿应输入信号脉冲的上升沿，产生一个扫描周期的脉，产生一个扫描周期的脉冲。冲。ED（下降沿微分指令）（下降沿微分指令）*

28、ED是下降沿微分指令，用是下降沿微分指令，用于在在左侧接通母线时，于在在左侧接通母线时，对应输入信号脉冲的下降对应输入信号脉冲的下降沿，产生一个扫描周期的沿，产生一个扫描周期的脉冲。脉冲。第37页/共48页第三十八页，共48页。(5-39)时序时序(sh x)图图EU输出输出(shch)ED输出输出(shch)( )NI0.0梯形图梯形图P( )Q0.0Q0.1I0.0Q0.0Q0.1I0.0EU0101=ED0102LD0100数据指令地 址Q0.001030104=Q0.1第38页/共48页第三十九页，共48页。(5-40)1）每一条逻辑线都是从最左边的母线开始，以表示逻辑）每一条逻辑线都

29、是从最左边的母线开始，以表示逻辑结果结果(ji gu)的线圈或计时器、计数器等为结束。的线圈或计时器、计数器等为结束。二、 编程规则(guz)2）画梯形图编程时，同一个继电器的触点可以无限）画梯形图编程时，同一个继电器的触点可以无限(wxin)多次使用。多次使用。3）梯形图应画成水平形式，而不应画成垂直形式，否则没）梯形图应画成水平形式，而不应画成垂直形式，否则没法编程，对于含有垂直形式的，必须转化成水平形式。法编程，对于含有垂直形式的，必须转化成水平形式。第39页/共48页第四十页，共48页。(5-41)4）表示逻辑结果的线圈）表示逻辑结果的线圈可以可以(ky)并联联接。并联联接。I0.0I

30、0.3I0.1I0.4I0.2( )Q0.0I0.0Q0.0I0.1I0.0 I0.2 I0.4I0.3 I0.2 I0.1I0.3 I0.4( )I0.0Q0.0Q0.1( )( )第40页/共48页第四十一页，共48页。(5-42)5）触点不能放在表示逻辑结）触点不能放在表示逻辑结果果(ji gu)的线圈的右边。的线圈的右边。I0.2Q0.0I0.4I0.6( )I0.2Q0.0I0.4 I0.6( )第41页/共48页第四十二页，共48页。(5-43)三、 编程技巧(jqio)1）对于复杂的梯形图，可以对其分块，再将各）对于复杂的梯形图，可以对其分块，再将各电路块相串联电路块相串联(chunlin)或并联。或并联。2）在有几个支路并联时，应将包含触点最多的支路）在有几个支路并联时，应将包含触点最多的支路放在梯形图的最上方；在有几个电路放在梯形图的最上方；在有几个电路(dinl)块串联块串联时，应将包含并联支路最多的电路时，应将包含并联支路最多的电路(dinl)块放在梯块放在梯形图的最左边。形图的最左边。 这样安排能使所编制的程序简单明了，语句较少这样安排能使所编制的程序简单明了，语句较少。第42页/共48页第四十三页，共48页。(5-44)一、用一、用PLC实现三相实现三相(sn xin)异步电动机正反转的异步电动机正反转的控制控制1、控制、控制