可编程控制器实训教程项目五ppt课件(全)

1、【授课课次】5【基本课题】 项目五 PLC的程序执行过程认识 【目的要求】（1）掌握PLC程序执行过程。（2）了解PLC的工作原理。（3）进一步掌握PLC内部继电器与输入、输出设备之间的关系。（4）掌握PLC的工作原理。【教学重点】PLC的工作原理、PLC程序执行过程 【教学难点】PLC内部继电器与输入、输出设备之间的关系 【教学方法】项目教学【教学手段】多媒体教学湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目五 PLC的程序执行过程认识一、相关知识1 、PLC工作过程PLC采用循环扫描工作方式，

2、这种工作方式与其他微机工作方式有很大区别。微机控制采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式，有键按下或I/O动作则转入相应的子程序，无输入则继续扫描。1.1 PLC的扫描周期可编程控制器的工作过程包括两部分：自诊断及通信响应的固定过程和用户程序执行过程，如图5-1所示。PLC在每次执行用户程序之前，都先执行故障自诊断程序、复位、监视、定时等内部固定程序，若自诊断正常，继续向下扫描，然后PLC检查是否有与编程器、计算机等的通信请求。如果有与计算机等的通信请求，则进行相应处理。当PLC处于停止（STOP）状态时，只循环进行前两个过程。而在PLC处于运行（RUN）状态时，PLC从

3、内部处理、通信操作、输入扫描、执行用户程序、输出刷新五个工作阶段循环工作。每完成一次以上五个阶段所需要的时间称为一个扫描周期。 湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power与编程器、计算机等通信输入扫描执行用户程序输出刷新图5-1 PLC工作过程框图内部处理停止状态运行状态扫描周期是PLC的一个重要指标，小型PLC的扫描周期一般为

4、十几毫秒到几十毫秒。PLC的扫描周期长短取决于扫描速度和用户程序的长短。毫秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是允许的，PLC对输入的短暂滞后也是允许的。但对某些I/O快速响应的设备，则应采取相应的处理措施。如选择高速CPU，提高扫描速度；选择快速响应模块、高速计数模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。对于用户来说，要提高编程能力，尽可能优化程序；而在编写大型设备的控制程序时，尽量减少程序长度，选择分支或跳步程序等，都可以减少用户程序执行时间。 项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and

5、 Hydro Power1.2 PLC的用户程序执行过程PLC采用集中处理的方法，即对输入扫描信号、执行用户程序和输出刷新都采用集中分批处理的工作方式。（1）输入扫描 在这一阶段中，PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号，并将输入信号存入输入映像区，输入映像存储器被刷新。在程序执行阶段和输出刷新阶段中，输入映像存储器与外界隔离，其内容保持不变，直至下一个扫描周期的输入扫描阶段，才被重新读入的输入信号刷新。可见，PLC在执行程序和处理数据时，不直接使用现场当时的输入信号，而使用本次采样时输入到映像区中的数据。如果输入设备能使PLC输入端形成闭合回路，对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“

6、1”，即相当于继电器线圈导通。在程序执行过程中，该编号对应的触点动作；如果输入设备能使输入开路，则对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“0”，即相当于继电器线圈没导通，在程序执行过程中，该编号对应的触点不动作。如果在PLC处于非输入扫描的阶段，PLC外的输入设备状态发生了变化，内部输入继电器也不会发生变化，要等到下一个输入扫描阶段才能根据此时的输入状态来刷新。所以，对于少于十几毫秒的输入信号，经常采集不到。项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power（2）执行程序

7、在执行用户程序过程中，PLC按梯形图程序顺序自上而下、从左至右逐个扫描执行，即按助记符指令表的先后顺序执行。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。程序执行过程中，PLC从输入映像区中取出输入变量的当前状态，然后进行由程序确定的逻辑运算或其他运算，根据程序指令将运算结果存入相应的内部继电器中，包括输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等。输出继电器的信号存放在输出映像区，即输出继电器与PLC外部的同编号的输出点对应。在程序执行过程中，同一周期内，前面的逻辑结果影响后面的触点，即后执行的程序可能用到前面的最新中间运算结果；但同一周期内，后面的运算结果不影响前面的逻辑关系

8、。该扫描周期内除输入继电器以外的所有内部继电器的最终状态（导通与否），将影响下一个扫描周期各触点的开与闭。 （3）输出刷新 程序执行阶段的运算结果被存入输出映像区，而不送到输出端口上。在输出刷新阶段，PLC将输出映像区中的输出变量送入输出锁存器，然后由锁存器通过输出模块产生本周期的控制输出。如果内部输出继电器的状态为“1”，则输出继电器触点闭合。全部输出设备的状态要保持一个扫描周期。项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power2、 PLC工作过程举例下面以具体实例分析

9、PLC控制过程。【例5-1】指示灯控制图5-2为PLC接线图，图5-3为控制梯形图。图5-4描述了每个扫描周期程序的执行过程。按钮SB2虽然在程序中没有使用，但其状态仍影响其对应编号的内部输入继电器的状态。图5-2 PLC原理接线意图SB1X0X1COMSB2PLCY0Y1HL1COMHL224V图5-3 指示灯控制梯形图X0Y0ENDX0Y1Y1项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro PowerX0Y0X0Y1Y1END01000输入映像区X0X1X7梯形图00000Y0

10、Y1Y7输出映像区输入扫描 SAOMIAO 执行程序 SAOMIAO 输出刷新 SAOMIAO 一个扫描周期(a)初始运行状态（按钮没按下） 两个指示灯都没有亮X0Y0X0Y1Y1END11000输入映像区X0X1X7梯形图01000Y0Y1Y7输出映像区输入扫描 SAOMIAO 执行程序 SAOMIAO 输出刷新 SAOMIAO 一个扫描周期(b)按下SB1后第一个周期 第2个指示灯亮Y1X0Y0X0Y1Y1END11000输入映像区X0X1X7梯形图11000Y0Y1Y7输出映像区输入扫描 SAOMIAO 执行程序 SAOMIAO 输出刷新 SAOMIAO 一个扫描周期(c)按下SB1后第

11、二个周期 两个指示灯都亮Y1Y0图5-4 用户程序执行过程示意图X0Y0X0Y1Y1END01000输入映像区X0X1X7梯形图00000Y0Y1Y7输出映像区输入扫描 SAOMIAO 执行程序 SAOMIAO 输出刷新 SAOMIAO 一个扫描周期(d)松开SB1按钮后的第一个扫描周期 两个指示灯都灭项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power图(a)中，输入扫描过程，将两个按钮的状态扫描后，存入其映像区，由于SB2是停止按钮，所以，即使没有按下，其输入回路也是闭合

12、的，因此，X1存“1”（ON状态），而其它位存“0”（OFF状态）。执行程序过程，程序根据所用到触点的编号对应的内部继电器状态来运算。由于X0处于OFF状态，因此，对应的动合触点处于断开状态，运算结果是Y0、Y1处于OFF状态，其结果存入输出映像区，即Y0、Y1存“0”。输出刷新过程，根据映像区各位的状态驱动输出设备，由于输出映像区均为OFF状态，所以，输出指示灯不能形成闭合回路，灯不亮。如果输入不发生变化，内部继电器的状态均不发生变化。图(b)中，按下SB1按钮后，X0输入回路闭合。输入扫描将输入状态存入其映像区，X0、X1均存“1”。执行程序过程，按照从左到右，从上到下的原则，逐条执行。第

13、一行，X0触点闭合，但此时，Y1的状态为“0”，因此，Y1触点为断开状态，Y0没能导通，其状态为“0”。第二行，X0触点闭合，所以，Y1的状态为“1”。输出刷新过程，由于Y1呈导通状态，灯2亮。 项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power图(c)为按下SB1按钮后的第二个扫描周期。输入扫描，由于输入状态不变，输入映像区不变。执行程序过程，第一行，X0触点闭合，由于上一个周期中，Y1为ON状态，因此，Y1触点也闭合，Y0也呈导通状态；第二行，Y1还呈导通状态。Y0、Y

14、1的状态均为“1”。输出刷新过程，两个灯都亮。注意：由于PLC的扫描周期很短，我们用肉眼见到的现象可能是两灯同时亮。如果按钮没有变化，内部继电器、输出设备状态均无变化。图( d)为松开SB1按钮后的第一个扫描周期。输入扫描使输入映像区的X0存“0”、 X1存“1”。执行程序过程，X0触点断开， Y1由于上个周期被置“1”，因此，Y1触点为闭合状态。输出刷新过程，由于X0触点的断开，Y0 、Y1都呈断开状态。项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power【例5-2】定时计

15、数本例无实际意义，但非常有利于分析程序执行过程。系统输入端只需接一个按钮，无输出，参考图5-2，只接X0。分析图5-5中，（a）、(b)、(c)三种情况下，观察计数器的当前值，分析程序执行过程。程序中M8011为特殊辅助继电器，只要PLC处于运行状态，将不停发出10ms的脉冲信号（5ms通、5ms断）。程序中T0为1s定时，X0闭合后1s，T0导通。 C0为增计数器，在X0闭合、T0没有闭合的前提下，记录M8011发出的脉冲个数。理论上，在T0导通，C0计数器停止计数时，计数器的当前值应为100个（1s/10ms=100个脉冲）。三段程序中，只是改变了执行的前后位置，但结果却不同。结合对应的时

16、序图分析其原因。 项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power图5-5 程序执行过程举例2X0T0ENDX0C0X0T0K10RST0C0K3000M8011X0T0ENDX0C0X0T0K10RST0C0K3000M8011X0T0ENDX0C0X0T0K10RST0C0K3000M8011梯形图梯形图梯形图980X0T0C01s时序图（b）1000X0T0C01s时序图（c）990X0T0C01s（a）时序图项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院

17、Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power二、 训练内容按照前面的例子完成接线、输入程序，按照要求进行观察。1、项目描述（1）按照提供的PLC原理接线图完成接线；（2）将提供的参考程序写入PLC；（3）根据操作步骤操作，观察输入、输出设备的状态。通过计算机监视画面，观察并记录各元件的状态，并画出时序图；（4）结合PLC程序执行过程，分析程序结果。2、项目所需设备、工具、材料 见表5-1。名称型号或规格数量名称型号或规格数量可编程控制器FX2N-48MR1台灯泡24V/0.5W2只按钮LA10-3H2个连接导线若干编码器E

18、6A2-C1台项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power3 、实训要求3.1 接线图与控制程序 按照图5-6，完成PLC控制系统的硬件连接。图中由于脉冲信号发生器的信号与按钮输入信号不同，因此，不能共用一个COM端。按照图5-7提供的梯形图，利用计算机或手持编程器写入PLC。图5-6 PLC接线示意图SB1X0X1COMSB2PLCY0Y1HL1COMHL224VX10COM编码器X0T0END图5-7 程序执行过程演示程序X0C10X10T0K10RST0C10K

19、3000X1M21M11M10M11X1M10M20M20M21M10Y0Y1M20项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power3.2 观察要求利用以上程序观察并认识程序的扫描周期和执行过程。 （1）调整编码器的频率至1KHZ。按下开关SB1，这时，程序中的定时器开始计时，而X0的上升沿使计数器的初始值复位，当前值为0。计数器重新开始计输入的脉冲数。1s钟后，定时时间到，计数停止。观察此时的计数器当前值是多少。从表面看，当前值应在1000左右，但实际上的当前值会少得多

20、，为什么？（2）调整编码器的频率至20HZ。重复（1）的操作，观察计数器的当前值，与（1）有什么不同？为什么？（3）断开SB1，关闭编码器电源，按下开关SB2，两个指示灯为什么只亮一个？结合程序执行过程分析原因。 4、 时序图分析X1M11M10M20Y1Y0M21图5-8 程序执行过程时序图按下开关以后，部分继电器时序图如图5-8所示。根据观察结果，补充其他继电器的时序图。项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power三、 实训报告要求与考核标准1 实训报告要求（1）整理实训操作结果，按标准写出实训报告。a根据给出的梯形图，写出指令表；b回答观察要求中的思考题；c补充图5-8中的部分时序；d总结实训操作过程中出现的问题；e按照接线示意图画出实际接线图；f图5-5的三段程序中，只是改变了执行的前后位置，但结果却不同，结合对应的时序图分析其原因。 2、实训考核标准见表5-2 。项目五 PLC的程序执行过程认识湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources a