第三章PLC程序设计的一般过程

1、1第第3 3章章 PLCPLC程序设计的一般过程程序设计的一般过程目标目标: : 描述典型描述典型PLCPLC键盘结构及其操作流程。键盘结构及其操作流程。 描述典型手持式、普通式描述典型手持式、普通式PLCPLC显示器。显示器。 描述正确的描述正确的PLCPLC梯形图程序与不正确的梯形图程序与不正确的PLCPLC梯形图程序之间的不同。梯形图程序之间的不同。 列出关于程序扫描频率和顺序的要点，以列出关于程序扫描频率和顺序的要点，以及它们对系统操作的影响。及它们对系统操作的影响。 描述当描述当PLCPLC出现操作错误时应采取的措施。出现操作错误时应采取的措施。23.1 概述概述 我们已经学习了我们

2、已经学习了PLCPLC的硬件基本知识，现在的硬件基本知识，现在来研究通用来研究通用PLCPLC程序编程问题。程序编程问题。 首先从编程设备入手，介绍用于首先从编程设备入手，介绍用于PLCPLC的编程的编程器器/ /监视器（监视器（PMPM）和）和PLCPLC软件，随后讨论编程格软件，随后讨论编程格 式，探讨典型数据的录入顺序，然后根据程序式，探讨典型数据的录入顺序，然后根据程序结构规则进一步学习结构规则进一步学习PLCPLC梯形图的正确结构。梯形图的正确结构。接着简单讨论控制过程数据扫描及一些需要考接着简单讨论控制过程数据扫描及一些需要考虑的特殊问题。最后回顾一下虑的特殊问题。最后回顾一下PL

3、CPLC是怎样进行是怎样进行错误检测的。错误检测的。33.2 编程设备编程设备 PLC PLC编程设备能够书写程序、编辑程序和监视程序，编程设备能够书写程序、编辑程序和监视程序，也能完成大量诊断。大部分情况下，在写入程序时，也能完成大量诊断。大部分情况下，在写入程序时，编程设备和编程设备和PMPM必须与必须与CPUCPU连接。而其他连接。而其他PMPM设备则允许离设备则允许离线编程，编程完毕后可将程序下载到线编程，编程完毕后可将程序下载到PLC CPUPLC CPU。PLCPLC程程序通常是以梯形逻辑方式书写的。序通常是以梯形逻辑方式书写的。 PMPM也称为程序加载器，现在普遍使用的有三种。也

4、称为程序加载器，现在普遍使用的有三种。低端的低端的PMPM是手持式的，它只有手掌大小，具有双功能是手持式的，它只有手掌大小，具有双功能键盘和键盘和LCDLCD或或LEDLED显示窗口。第二种显示窗口。第二种PMPM对用户而言更友对用户而言更友好，具有全尺寸键盘和大型的好，具有全尺寸键盘和大型的LCDLCD或或CRTCRT显示窗口。第显示窗口。第三种是软件三种是软件PMPM，它允许用户在，它允许用户在IBMIBM兼容兼容PCPC上开发程序。上开发程序。下面较详细地介绍每一种类型的下面较详细地介绍每一种类型的PMPM。 近年来，手持式近年来，手持式PMPM已经得到了很大的发展，具有诸如计算器上已经

5、得到了很大的发展，具有诸如计算器上第二功能键的第二功能键的ShiftShift键，键盘功能丰富。设备符号、功能指示器、键，键盘功能丰富。设备符号、功能指示器、数字键、程序编辑和输入键以及鼠标移动键都很容易被用户手指触数字键、程序编辑和输入键以及鼠标移动键都很容易被用户手指触及。及。 这些手持式这些手持式PMPM的显示器也进行了扩展和改进。图的显示器也进行了扩展和改进。图3.13.1所示的所示的LCDLCD能够一次显示梯形图的能够一次显示梯形图的8 8个梯级，每一个梯级包括多达个梯级，每一个梯级包括多达9 9个元素（触个元素（触点）和一个线圈，并可在信息行中显示字符形式的文本信息。当将点）和一个

6、线圈，并可在信息行中显示字符形式的文本信息。当将该该PMPM置于监视模式时，在信息行和梯形图中都能观察到设备的操作置于监视模式时，在信息行和梯形图中都能观察到设备的操作过程。过程。图图3.1 3.1 监视器显示功能（监视器显示功能（Modicon/SchneiderModicon/Schneider自动化公司授权）自动化公司授权） 全尺寸的全尺寸的PMPM具有一个具有一个功能完整的键盘和一个功能完整的键盘和一个大监视器，后者是基于大监视器，后者是基于LCDLCD、等离子或、等离子或CRTCRT的监的监视器。键盘通常包含所视器。键盘通常包含所有的有的ASCIIASCII字符（典型的字符（典型的计

7、算机键盘）和专门用计算机键盘）和专门用于于PLCPLC编程的功能键。和编程的功能键。和手持式手持式PMPM不同，全尺寸不同，全尺寸的的PMPM不需要不需要ShiftShift键来实键来实现第二功能。由于尺寸现第二功能。由于尺寸大，监视器一次能提供大，监视器一次能提供大量的信息。大量的信息。图图3.2 全尺寸编程器全尺寸编程器/监视器监视器 在在IBMIBM兼容机上还可以使用用于兼容机上还可以使用用于PLCPLC系统编程的软件。系统编程的软件。编程一旦完成，程序就可下载到编程一旦完成，程序就可下载到PLCPLC。所有这些。所有这些PLCPLC程序都程序都是基于菜单驱动的，通过指定选择号，可以按菜

8、单逐个执是基于菜单驱动的，通过指定选择号，可以按菜单逐个执行。当需要进一步的信息时，程序要求你给出一个输入。行。当需要进一步的信息时，程序要求你给出一个输入。有些输入是按一个适当的键，而另一些程序则需要使用鼠有些输入是按一个适当的键，而另一些程序则需要使用鼠标来进行某种选择操作。标来进行某种选择操作。图图3.3 3.3 三菱三菱PLCPLC编程软件编程软件73.3 编程格式 不同的生产厂家的不同的生产厂家的PLCPLC编程格式有所不同，这里使用编程格式有所不同，这里使用一种通用的格式，该格式主要参照目前一种通用的格式，该格式主要参照目前PLCPLC市场占主要份市场占主要份额的公司所使用的格式。

9、实践表明，当你学好了一种形式额的公司所使用的格式。实践表明，当你学好了一种形式的的PLCPLC编程后，你也能很快掌握其他编程格式的编程后，你也能很快掌握其他编程格式的PLCPLC系统编系统编程。程。 编程格式的不同主要在于术语、记数方式和屏幕显示编程格式的不同主要在于术语、记数方式和屏幕显示内容。术语描述将贯穿于不同的章节中。其他的不同还包内容。术语描述将贯穿于不同的章节中。其他的不同还包括触点、输出和寄存器的编号格式，这些格式包括字母、括触点、输出和寄存器的编号格式，这些格式包括字母、数字或二者的组合。数字或二者的组合。PLCPLC的操作指南对此有详细的说明。的操作指南对此有详细的说明。83

10、.4 构建PLC梯形图 在对在对PLCPLC梯形图编程时，需要考虑梯形图编程时，需要考虑PLCPLC编程时编程时的一些约定方式，否则通过屏幕编程的的一些约定方式，否则通过屏幕编程的PLCPLC程序将程序将不会存储到不会存储到PLC CPUPLC CPU的内存中。在某些情况下，如的内存中。在某些情况下，如果内存没有收到格式正确的梯形图，在屏幕上会果内存没有收到格式正确的梯形图，在屏幕上会有错误信息提示，提示没有输入的程序。对于有错误信息提示，提示没有输入的程序。对于PLCPLC系统，梯形图不正确的原因是没有考虑到构建梯系统，梯形图不正确的原因是没有考虑到构建梯形图时的约定方式。下面是形图时的约定

11、方式。下面是PLCPLC编程时的一些典型编程时的一些典型约定方式，见图约定方式，见图3.63.6到图到图3.103.10。9PLCPLC编程时的一些典型约定方式编程时的一些典型约定方式： 1触点必须放在左上方的插槽内。触点必须放在左上方的插槽内。2 2线圈必须插在梯形图梯级的后面。线圈必须插在梯形图梯级的后面。3 3所有触点必须水平连接，不允许垂直方所有触点必须水平连接，不允许垂直方向连接的触点。向连接的触点。4 4每个矩阵（网络）的触点数是有限的每个矩阵（网络）的触点数是有限的比如每行比如每行1111个，共个，共7 7列。列。5 5一组触点只有一个输出。一组触点只有一个输出。6 6触点必须正

12、确嵌套（一个分支电路在另一个分支触点必须正确嵌套（一个分支电路在另一个分支电路里），或者在一些电路里），或者在一些PLCPLC中没有分支。图中没有分支。图3.83.8给给出了某个厂家的出了某个厂家的PLCPLC所要求的格式。所要求的格式。7 7流程必须流程必须从左到右，从上到下从左到右，从上到下，见图，见图3.93.9。8 8触点的递增应该是沿垂直方向的，见图触点的递增应该是沿垂直方向的，见图3.103.10。 具体型号具体型号PLCPLC系统的编程格式，可参见该型号系统的编程格式，可参见该型号PLCPLC的操作手册。的操作手册。 下面介绍下面介绍PLCPLC编程时候常见的错误：编程时候常见的

13、错误：要做合并或编辑要做合并或编辑应由左上往右下，应由左上往右下，虚线括处的区块虚线括处的区块应往上移应往上移不可接空装置做不可接空装置做并接运算并接运算中间的区块没有装中间的区块没有装置置ABDECyABDECyDCE不许在垂不许在垂直方向有直方向有触点触点垂 直 方 向垂 直 方 向触 点 的 解触 点 的 解决方案决方案触点嵌套正确触点嵌套正确触点嵌套不正确触点嵌套不正确注意：注意：这种形式的这种形式的“嵌嵌套分支套分支”在一些系统中在一些系统中是非法的，需要是非法的，需要2 2至至3 3行行梯形图线来激励同一个梯形图线来激励同一个线圈。线圈。CR11 CR11 IN 1 IN 1IN

14、2IN 2 IN 1 IN 1IN 3IN 3IN 4IN 4 IN 5 IN 5IN 4IN 4另加两个触点（左边的另加两个触点（左边的IN5和和IN3）于）于IN5，、，、IN3和和IN2中。中。电流通过触点从左至电流通过触点从左至右运行，右运行，不许可由触点不许可由触点3到左边。到左边。不正确不正确使用最顶部使用最顶部的交叉点的交叉点Correct正确正确图图3.7 3.7 触点矩阵触点矩阵183.5 3.5 过程扫描注意事项过程扫描注意事项 PLCPLC的功能是通过扫描其操作程序来实现的。每个的功能是通过扫描其操作程序来实现的。每个PLCPLC的的操作循环由三个独立部分组成：操作循环由

15、三个独立部分组成： （1 1）输入扫描；）输入扫描； （2 2）程序扫描；）程序扫描； （3 3）输出扫描。）输出扫描。 一个完整的程序扫描时间是处理器速度和用户程序长一个完整的程序扫描时间是处理器速度和用户程序长度的函数。对于高速处理器和较短的程序，度的函数。对于高速处理器和较短的程序，PLCPLC可在可在1s1s内内完成几百次完整扫描。完成几百次完整扫描。读出输入端子的信读出输入端子的信号，相应地更新输号，相应地更新输入状态表入状态表输入状态表中的数据加入到用输入状态表中的数据加入到用户程序，程序被执行，相应地户程序，程序被执行，相应地更新输出状态表更新输出状态表与输出状态有关的数与输出状

16、态有关的数据送到输出端子据送到输出端子 输入扫描、程序扫描和输出扫描是相互独立的，理解输入扫描、程序扫描和输出扫描是相互独立的，理解这一点很重要。这一点很重要。在程序扫描和输出扫描期间，输入设备状态在程序扫描和输出扫描期间，输入设备状态的任何改变都不会影响用户程序和输出，直到下一次输入扫的任何改变都不会影响用户程序和输出，直到下一次输入扫描开始，输入状态的变化才会被系统感知。另外，在输入扫描开始，输入状态的变化才会被系统感知。另外，在输入扫描和程序扫描期间，输出表的任何变化也不会传到输出终端。描和程序扫描期间，输出表的任何变化也不会传到输出终端。影响输出设备的信号传递只在输出扫描时发生。影响输

17、出设备的信号传递只在输出扫描时发生。 特别指出的，所有的特别指出的，所有的PLCPLC在一个具体的时间内完成整个在一个具体的时间内完成整个程序的扫描。程序的扫描。典型的程序扫描是按梯级从左到右，按顺序从典型的程序扫描是按梯级从左到右，按顺序从上到下。上到下。通常，整个梯形图的扫描在几毫秒内完成，而早期通常，整个梯形图的扫描在几毫秒内完成，而早期的计算机完成一个扫描要几秒钟。尽管目前基于微处理器的的计算机完成一个扫描要几秒钟。尽管目前基于微处理器的PLCPLC扫描快多了，但我们仍然需要考虑其扫描速度，例如，扫描快多了，但我们仍然需要考虑其扫描速度，例如，在梯形图中我们设有一个安全临界点，每在梯形

18、图中我们设有一个安全临界点，每1 ms1 ms要监视该点两要监视该点两次。如果次。如果PLCPLC扫描时间是扫描时间是5 ms5 ms，则该安全临界点只能每，则该安全临界点只能每5 ms5 ms被检查一次，而不是每被检查一次，而不是每0.5 ms0.5 ms被检查一次。被检查一次。 与扫描相关的另一个问题是事件的正确执行顺序。与扫描相关的另一个问题是事件的正确执行顺序。PLCPLC的输出不会像继电器逻辑系统那样很快被执行。在的输出不会像继电器逻辑系统那样很快被执行。在PLCPLC梯形梯形图控制系统中，在梯形图的一行被扫描完之前，输出不会图控制系统中，在梯形图的一行被扫描完之前，输出不会有任何反

19、应。而对于快速响应、联锁或快速定序的有任何反应。而对于快速响应、联锁或快速定序的PLCPLC程序，程序，则必须考虑扫描所需的延时时间，如下所示。则必须考虑扫描所需的延时时间，如下所示。 如前文所述，一般程序扫描按顺序从左到如前文所述，一般程序扫描按顺序从左到右、从上到下逐行执行。例如，右、从上到下逐行执行。例如，Allen-BradleyAllen-Bradley使用的方法就是逐行扫描方式，如图使用的方法就是逐行扫描方式，如图3.13(a)3.13(a)所所示。另一种方法由示。另一种方法由Modicon/SchneiderModicon/Schneider自动化公自动化公司所使用，称为纵向扫描

20、，如图司所使用，称为纵向扫描，如图3.13(b)3.13(b)所示。所示。这时处理器从左上角的第一个触点开始，从上到这时处理器从左上角的第一个触点开始，从上到下扫描第一列。随后，从上到下扫描第二列，并下扫描第一列。随后，从上到下扫描第二列，并按此进行下去。以上两种扫描方法都是可行的。按此进行下去。以上两种扫描方法都是可行的。233.6 PLC操作错误 每一个每一个PLCPLC都有错误代码以识别不正确的编程和误操都有错误代码以识别不正确的编程和误操作。当某些输入不正确时，这些代码会在监视器上显示出作。当某些输入不正确时，这些代码会在监视器上显示出来。通常小型系统采用代码形式，大型系统采用用户友好

21、来。通常小型系统采用代码形式，大型系统采用用户友好的文本格式。的文本格式。 在系统没有连接好或接触不良时，许多系统会显示在系统没有连接好或接触不良时，许多系统会显示“通信错误通信错误”的信息。对于其他问题，通常有不同的信息的信息。对于其他问题，通常有不同的信息显示在屏幕下端。显示在屏幕下端。 大部分大部分PLCPLC系统具有进一步的诊断帮助，以系统具有进一步的诊断帮助，以LEDLED（发光（发光二极管）的形式显示在控制器的前端面板上。二极管）的形式显示在控制器的前端面板上。24三菱编程软件GX Developer简介25常用元件符号的意义说明如下常用元件符号的意义说明如下:放置常开触点并联常开

22、触点 放置常闭触点 并联常闭触点 放置指令 放置线圈 放置水平线段 放置垂直线段放置上升沿有效的常开触点 删除水平线段 26三菱三菱PLC计算机仿真软件计算机仿真软件 FXFX系列系列PLCPLC可用可用“FX-TRN-BEG-CFX-TRN-BEG-C”仿真软件，仿真软件，进行仿真运行。该软件既能够编制梯形图程序，进行仿真运行。该软件既能够编制梯形图程序，也能够将梯形图程序转换成指令语句表程序，模也能够将梯形图程序转换成指令语句表程序，模拟写出到拟写出到PLCPLC主机，并模拟仿真主机，并模拟仿真PLCPLC控制现场机械控制现场机械设备运行。设备运行。 使用使用“FX-TRN-BEG-CFX-TRN-BEG-C”仿真软件，须将显示仿真软件，须将显示器象素调整为器象素调整为10241024* *768768，如果显示器象素较低，如果显示器象素较低，则无法运行该软件。则无法运行该软件。27 仿真软件界面和使用方法介绍仿真软件界面和使用方法介绍28三菱PLC编程常用指令 分类 助记符 英文 指令用途 梯形图 常开触点连接指令 LD Load 在左母线或副母线上加载常开触点 AND And 在电路右方串联常开触点 OR Or 向上方电路并联常开触点 其他常用指令：PLC仿真与编程手册29例一：触点、线圈指令练习采用三菱系列 PLC实现电动机的正反转1)确定PL