电工技术(理工科课件)第8章

1、第第10章章 可编程序控制器可编程序控制器 10.1 概述概述10.2 基本概念和基本概念和PLC指令及编程方法指令及编程方法10.1.1 什么是什么是PLC ?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，被称为可编程逻辑控制器被称为可编程逻辑控制器（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

2、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 controller，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 概述概述10.1.2 PLC 特点特点1、PLC软件简单易学软件简单易学2、PLC使用维护方便使用维护方便硬件配置方便硬件配置方便 安装方便安装方便使用方便使用方便 维护方便维护方便3、PLC运行稳定可靠运行稳定可靠4、PLC设计施工周期短设计施工周期短 采用梯形图语言，以计算机软

3、件技术构成惯用的继采用梯形图语言，以计算机软件技术构成惯用的继电器模型电器模型10.1.3 PLC的结构和工作原理的结构和工作原理PLC结构示意图结构示意图中中央央处处理理单单元元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灯光指示灯光指示电磁阀门电磁阀门接触器接触器电源电源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程序存储器程序存储器警报器警报器电机电机10.1.4 工作原理工作原理 循环扫描的工作方式。循环扫描的工作方式。PLC中用户程序按顺序存中用户程序按顺序存放，放，CPU从第一条指

4、令开始执行程序，遇到结束符返从第一条指令开始执行程序，遇到结束符返回、循环。回、循环。1. 自诊断自诊断2. 与编程器等的通信与编程器等的通信3. 输入采样输入采样4. 用户程序执行用户程序执行5. 输出刷新输出刷新10.1.5 工作方式工作方式CPU：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。到结束符又返回第一条，不断循环。T=(读入一点的时间读入一点的时间*输入点数）输入点数）+（运算速度（运算速度*程序步数）程序步数） +（输出一点的时间（输出一点的时间*输出点数）输出点数）+故障诊断时间故障诊断

5、时间扫描时间主要取决与程序长短扫描时间主要取决与程序长短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。 7. 编程语言编程语言10.1.6 主要技术性能主要技术性能10.2 编程语言简介编程语言简介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

6、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。PLC的寄存器（以的寄存器（以FP1为例）为例）输入输出输入输出(I/O)寄存器寄存器输入寄存器输入寄存器: 功能功能:存放外部输入的信号存放外部输入的信号 输入寄存器编号输入寄存器编号:WX0WX12, 共共13个寄存器，每个个寄存器，每个

7、寄存器寄存器16位位 输入位编号输入位编号:X0X12F，共，共16 13=208位位输出寄存器输出寄存器: 功能功能:向输出接口输出信号向输出接口输出信号 输出寄存器编号输出寄存器编号:WY0WY12, 共共13个寄存器，每个个寄存器，每个 寄存器寄存器16位位 输出位编号输出位编号:Y0Y12F，共，共16 13=208位位PLC中有两类中有两类“接点接点”：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 Y0Y0为例：为例：若若 Y0Y0的逻辑赋值为的逻辑赋值为“1”1”，则，则Y0Y0接通接通断开断开

8、2022-5-28PLC可看成是由普通继电器、定时器、计数器等组合而成的可看成是由普通继电器、定时器、计数器等组合而成的电气控制系统。注意，电气控制系统。注意，PLC内部的继电器实际上是指存储器内部的继电器实际上是指存储器中的存储单元，称为软继电器。当输入到存储单元的逻辑状中的存储单元，称为软继电器。当输入到存储单元的逻辑状态为态为1时，则表示相应继电器的线圈通电，其常开触点闭合，时，则表示相应继电器的线圈通电，其常开触点闭合，常闭触点断开；而当输入到存储单元的逻辑状态为常闭触点断开；而当输入到存储单元的逻辑状态为0时，则表时，则表示相应继电器的线圈断电，其常开触点断开，常闭触点闭合。示相应继

9、电器的线圈断电，其常开触点断开，常闭触点闭合。所以这些软继电器体积小、功耗低、无触点、速度快、寿命所以这些软继电器体积小、功耗低、无触点、速度快、寿命长，并且具有无限多的常开、常闭触点供程序使用。长，并且具有无限多的常开、常闭触点供程序使用。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10. 2. 2

10、 可编程控制器可编程控制器FP1基本指令基本指令梯形图梯形图 助记符助记符Y0X0 X1STX0ANX1OTY0STX0ORX1OTY0ST / X0OTY0与与或或非非ANORNOT串联常开触点串联常开触点触点与左边电路串联触点与左边电路串联可连续使用可连续使用并联常开触点，用于单个触点并联常开触点，用于单个触点与前面电路并联。与前面电路并联。并联点左端并联点左端从母线开始，右端与前一指令从母线开始，右端与前一指令对应触点的右端并联对应触点的右端并联Y0X0X1Y0X0注意：注意：与、或、非运算均是对从该指令前面的与、或、非运算均是对从该指令前面的STST 指令到该指令的前一个指令处的结果进

11、行指令到该指令的前一个指令处的结果进行 运算。运算。AX2是与图中是与图中A点处的结果（即点处的结果（即X0与与X1的结果）的结果）相或，而不是与相或，而不是与X1相或。相或。Y0X0X2X1STX0ANX1ORX2OTY0例：例：梯形图梯形图 助记符助记符STX0ORX1STX2ORX3ANSOTY0STX0ANX1STX2AN / X3ORSOTY0 多个并联电路块的串联多个并联电路块的串联并联电路块与前面电路串联时并联电路块与前面电路串联时，用，用ST或或ST/开始，完成后用开始，完成后用ANS与前面电路串联与前面电路串联（ANS后不跟元件号）后不跟元件号）区块与区块与ANS（And S

12、tack）区块或区块或ORS（Or Stack）多个串联电路块的并联多个串联电路块的并联串联电路块并联时，分支开始串联电路块并联时，分支开始用用ST或或ST/，分支结束用，分支结束用ORS指令（指令（ORS后不跟元件号）后不跟元件号）Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3例例1 1：直接启动停车控制直接启动停车控制继电器控制电路图继电器控制电路图SB1SB1SB2SB2KMKMKMKMI/OI/O分配：分配： X0X0：停车：停车 X1X1：启动：启动 Y0Y0：KMKM(ED)(ED)Y0Y0X0X0Y0Y0X1X1梯形图：梯形图：助记符语句表助记符语句表ST X1ST X1OR Y0OR

13、 Y0AN/ X0AN/ X0OT Y0OT Y0EDEDX1X1X0X0COMCOMY0Y0COMCOM KMKMSB2SB2SB1SB1220V220V24V24V2022-5-28直接起动控制电路采用直接起动控制电路采用PLC控制，其外部接线及内部等效电控制，其外部接线及内部等效电路如图所示。可将路如图所示。可将PLC分成分成3部分：输入部分、内部控制电路部分：输入部分、内部控制电路和输出部分。和输出部分。由输入接线端与等效输入继电器组成。输入继电由输入接线端与等效输入继电器组成。输入继电器由接入输入端点的外部信号来驱动，其作用是收集被控制器由接入输入端点的外部信号来驱动，其作用是收集被

14、控制设备的各种信息或操作命令设备的各种信息或操作命令。由大规模集成电路构成的微处理器和存储器由大规模集成电路构成的微处理器和存储器组成的，经过制造厂家的开发，为用户提供部件。内部控制组成的，经过制造厂家的开发，为用户提供部件。内部控制电路的部件包括输出继电器、定时器、计数器、移位寄存器电路的部件包括输出继电器、定时器、计数器、移位寄存器等，这些部件也有许多对常开触点和常闭触点供等，这些部件也有许多对常开触点和常闭触点供PLC内部使内部使用。用。PLC内部控制电路的作用是处理由输入部分所取得的信内部控制电路的作用是处理由输入部分所取得的信息，并根据用户程序的要求，使输出达到预定的控制要求。息，并

15、根据用户程序的要求，使输出达到预定的控制要求。作用是驱动被控制的设备按程序的要求动作作用是驱动被控制的设备按程序的要求动作。对。对应每一条输出电路，相当有一个输出继电器，此输出继电器应每一条输出电路，相当有一个输出继电器，此输出继电器有一个对外常开触点与输出端相连，其余均为供有一个对外常开触点与输出端相连，其余均为供PLC内部使内部使用的常开触点和常闭触点。当输出继电器接通时，对外常开用的常开触点和常闭触点。当输出继电器接通时，对外常开触点闭合，外部执行元件可以通电动作。触点闭合，外部执行元件可以通电动作。KMRKMRM M33A A B B C CKMFKMFFUFUQSQSKHKHKMFK

16、MFSB1SB1KMFKMFSBFSBFKHKHKMRKMRKMRKMRSBRSBRKMRKMRKMFKMFY0Y0X0X0X2X2X1X1Y1Y1X0X0Y1Y1Y0Y0Y0Y0Y1Y1I/OI/O分配：分配： SB1SB1X0X0 SBF SBF X1X1 SBR SBR X2X2 KMF KMF Y0Y0 KMR KMR Y1Y1例例2 2：三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制Y0Y0X0X0X2X2X1X1Y1Y1X0X0Y1Y1Y0Y0Y0Y0Y1Y1STST X1 X1OROR Y0 Y0AN / X0AN / X0AN / Y1AN / Y1OTOT Y0 Y0S

17、TST X2 X2OROR Y1 Y1AN / X0AN / X0AN / Y0AN / Y0OTOT Y1 Y1EDEDY0Y0X0X0X2X2X1X1Y1Y1X0X0Y1Y1Y0Y0Y0Y0Y1Y1左重右轻左重右轻编程编程编程中应注意的编程中应注意的几个几个问题问题(ED)(ED)X0X0Y0Y0X1X1Y0Y0(ED)(ED)X1X1Y0Y0X0X0Y0Y0一、用电路变换简化程序一、用电路变换简化程序( (减少指令的条数）减少指令的条数）ST X0ST X1OR Y0ANSOT Y0ST X1OR Y0AN X0OT Y0二、逻辑关系应尽量清楚二、逻辑关系应尽量清楚( (避免左轻右重避免

18、左轻右重) )X3X3X2X2X5X5X4X4X6X6X8X8X7X7Y0Y0X9X9(ED)(ED)X3X3X2X2X5X5X4X4X6X6X8X8X7X7Y0Y0X9X9(ED)(ED)X5X5 X6X6X2X2X2X2ST X2ST X2AN X3AN X3AN X4AN X4ST X2ST X2AN X5AN X5AN X6AN X6AN X7AN X7ST X2ST X2AN X5AN X5AN X6AN X6AN X8AN X8AN X9AN X9ORSORSOT Y0OT Y0EDED 定时器及定时器指令定时器及定时器指令输入接点输入接点定时器号码定时器号码（0 09999）时间

19、常数时间常数: :132767132767类型类型R R：时钟周期为：时钟周期为0.010.01秒秒X X：时钟周期为：时钟周期为0.10.1秒秒Y Y：时钟周期为：时钟周期为1 1秒秒（1 1）时间常数与类型一起确定了定时时间）时间常数与类型一起确定了定时时间= =时钟周期时钟周期 时间时间 常数。常数。（2 2）定时器为减计数。当输入接点）定时器为减计数。当输入接点X X接通时，每来一个时接通时，每来一个时 钟脉冲减钟脉冲减1 1，直到减为，直到减为0 0。这时，定时器的常开接点。这时，定时器的常开接点 闭合，常闭接点断开。闭合，常闭接点断开。（3 3）当输入接点）当输入接点X X断开时，

20、定时器复位，定时器的常开接点断开时，定时器复位，定时器的常开接点 断开，常闭接点闭合。断开，常闭接点闭合。说明：说明：X XTMTMn动作说明：动作说明：当当Y0Y0闭合后，定时器闭合后，定时器TM5TM5开始计时。开始计时。经过经过30300.1=3s0.1=3s后，后，Y1Y1闭合，闭合，Y2Y2断开。断开。Y0Y0TM X 30TM X 305Y1Y1TM5TM5Y2Y2TM5TM5例例3 3：ST Y0ST Y0TM X5TM X5K 30K 30ST T5ST T5OT Y1OT Y1ST/ T5ST/ T5OT Y2OT Y2用定时器指令编写的用定时器指令编写的助记符语句表助记符语

21、句表例例4 4：定时器应用举例：用定时器应用举例：用PLCPLC控制三相异步电动机控制三相异步电动机 的的Y-Y- 起动。起动。Y Y 起动继电器起动继电器控制电路控制电路KM2KM2KTKTKTKTKM1KM1KM1KM1KM2KM2KM2KM2KTKTKM2KM2KM0KM0SB1SB1SB2SB2KM0KM0FRFRI/OI/O分配：分配：SB1 X0SB1 X0SB2 X1SB2 X1KM0 Y0KM0 Y0KM1 Y1KM1 Y1KM2KM2 Y2 Y2KT TMX1KT TMX1时间常数时间常数K=150K=150延时延时0.1 0.1 150150=15=15秒秒用用PLCPLC控制三相异步电动机的控制三相异步电动机的Y-