第11章可编程控制器及其应用

第11章可编程控制器及其应用

11.3可编程控制器应用举例11.1可编程控制器的结构与工作方式11.2

可编程控制器的程序编制1.主机主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。11.1可编程控制器的结构和工作方式第11章11.111.1.1

可编程控制器的结构及各部分作用一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。PLC的内部存储器有两类：2.输入/输出（I/O）接口第11章11.13.电源4.编程器5.输入/输出扩展接口6.外部设备接口PLC的电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源。编程器也是PLC的一种重要的外部设备，用户可以用它输入、检查、修改、调试程序或用它监视PLC的工作情况。I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。此接口可将编程器、计算机、打印机、条码扫描仪等外部设备与主机相连，以完成相应操作。第11章11.11.输入采样阶段11.1.2

可编程控制器的工作方式I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。2.程序执行阶段3.输出刷新阶段第11章11.1第11章11.111.1.3

PLC的主要性能通常可用以下各种指标进行描述。

1．I／O点数此指PLC的外部输入和输出端子数。

2．用户程序存储容量此为衡量PLC所能存储用户程序的多少。在PLC中，程序指令是按“步”存储的，一“步”占用一个地址单元，一条指令有的往往不止一“步”。

3．扫描速度此指扫描l000步用户程序所需的时间，以ms／千步为单位。有时也可用扫描一步指令的时间计，如µs／步。

4．指令系统条数

PLC具有基本指令和高级指令，指令的种类和数量越多，其软件功能越强。第11章11.1

5．编程元件的种类和数量

编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用“字”寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等，其种类和数量的多少关系到编程是否方便灵活，也是衡量PLC硬件功能强弱的一个指标。

PLC内部这些继电器的作用和继电接触器控制系统中的继电器十分相似，也有“线圈”和“触点”。但它们不是“硬”继电器，而是PLC存储器的存储单元。当与入该单元的逻辑状态为。1”时，则表示相应继电器的线圈接通，其常开触点闭合，常闭触点断开。所以，PLC内部的继电器称为“软”继电器。

第11章11.1第11章11.111.1.4可编程控制器的主要功能和特点

1．主要功能

(1)开关逻辑控制

(2)定时／计数控制

(3)步进控制

(4)数据处理

(5)过程控制

(6)运动控制

(7)通信联网

(8)监控

(9)数字量与模拟量的转换

2．主要特点

(1)可靠性高，抗干扰能力强

(2)功能完善，编程简单，组合灵活，扩展方便

(3)体积小，质量轻，功耗低第11章11.111.2

可编程控制器的程序编制

11．2．1可编程控制器的编程语言

PLC的编程语言以梯形图语言和指令语句表语言(或称指令助记符语言)最为常用，并且两者常常联合使用。

1．梯形图

梯形图是一种从继电接触器控制电路图演变而来的图形语言。梯形图中通常用、图形符号分别表示PLC编程元件的(动合)常开和(动断)常闭触点用或表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数字加以区别。第11章11.2鼠笼式电动机直接起动的梯形图。(其继电接触器控制电路图见10.2.2)KMSB1KMSB2KH第11章11.2

2．指令语句表

指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言，它类似于计算机的汇编语言。若干条指令组成的程序就是指令语句表。

ST起始指令〔也称取指令)；从左母线(即输入公共线)开始取用常开放点作为该逻辑行运算的开始.OR触点并联指令(也称“或”指令)：用于单个常开触点的并联，

AN／触点串联反指令(也称“与非”指令)；用于单个常闭触点的串联.OT输出指令：用于将运算结果驱动指定线圈。

ED程序结束指令。第11章11.211．2．2可编程控制器的编程原则和方法

1．编程原则

(1)PLC编程元件的触点在编制程序时的使用次数是无限制的。

(2)梯形图的每一逻辑行〔梯级)皆起始于左母线，终止于有母线。第11章11.2

(3)编制梯形图时，应尽量做到“上重下轻、左重有轻”以符合“从左到有、自上而下”的执行程序的顺序，并易于编写指令语句表.第11章11.2

(4)在梯形因中皮避免将触点画在垂直线上，这种桥式梯形图无法用指令语句编程，应改画成能够编程的形式.

(5)应避免同一继电器线圈在程序中重复输出，否则将引起误操作

(6)外部输入设备常闭(动断)触点的处理：第11章11.2第11章11.2

2．编程方法

(1)确定I／O点数及其分配第11章11.2(2)编制梯形图和指令语句表第11章11.21.起始指令ST，ST／与输出指令OT

sT／起始反指令(也称取反指令)：从左母线开始取用常闭触点作为该逻辑行运算的开始.

指令使用说明；

(1)ST、ST／指令的使用元件为x，Y，R

，T，c；oT指令的使用元件为Y，R。

(2)ST，ST／指令除用于与左母线相联的触点外，也可与ANS或oRS块操作指令配合用于分支回路的起始处。

(3)OT指令不能用于输入继电器X，也不能直接用于左母线，OT指令可以连续使用若干次，这相当线圈的并联。第11章11.2第11章11.22．触点串联指令AN，AN／与触众并联指令()R，0R／

AN为触点串联指令(也称“与”指令)，

AN／为触点串联反指令(也称“与非”指令)。它们分别用于单个常开和常闭触点的串联。

OR为触点并联指令(也称“或”指令)，

OR／为触点并联反指令(也称“或非”指令)。它们分别用于单个常开和常闭触点的并联。

指令使用说明；

(1)AN，AN／，OR，OR／指令的使用元件为X，Y，R，T，C。

(2)AN，AN／单个触点串联指令可多次连续串联使用；OR，OR／单个触点并联指令可多次连续并联使用。串联或并联次数没有限制。第11章11.2第11章11.23．块串联指令ANS与块并联指令ORS第11章11.2

ANS(块“与”)和ORS(块“或’)分别用于指令块的串联和并联联接。

指令使用说明：

(1)每一指令块均以ST(或者ST／)开始。

(2)当两个以上指令块串联或者并联时，可将前面块的并联或串联结果作为新的“块”参与运算。

(3)

指令块中各支路的元件个数没有限制。

(4)ANS和ORS指令不带使用元件。第11章11.24．反指令／反指令(也称“非”指令)是将该指令所在位置的运算结果取反。第11章11.25．定时器指令TM

定时器指令分下列三种类型：

TMR：定时单位为0.01s的定时器;TMX；定时单位为0.1s的定时器；

TMY：定时单位为1s的定时器。第11章11.2(a)梯形图(b)动作时序图

(c)指令语句表第11章11.2指令使用说明：

(1)定时设置值为K0－K32767范围内的任意一个十进制常数。

(2)定时器为减1计数，即每来一个时钟脉冲C，定时设置值逐次减1，直至减为0时，定时器动作，其常开触点闭合，常闭触点断开。

(3)如果在定时器工作期间1Xo断开，则运行中断，定时器复位，回到原设置值，同时其常开、常闭触点恢复常态。

(4)程序中每个定时器只能使用一次，但其触点可多次使用。第11章11.26．计数器指令CT(a)梯形图(b)动作时序图

(c)指令语句表第11章11.2指令使用说明：

(1)计数设置值为K0－K32767范围内的任意一个十进制常数。

(2)计数器为减1计数，即每来一个计数脉冲的上升沿，计数设置值逐次减1，直至减为0时，计数器动作，其常开触点闭合，常闭触点断开。

(3)如果在计数器工作期间，复位端R因输入复位信号[在上图(a)中，即Xl闭合]而使计数器复位，则运行中断，回到原设置值，同时其常开、常闭触点恢复常态。

(4)程序中每个计数器只能使用一次，但其触点可多次使用。第11章11.27．堆栈指令PSHS，RDS，POPS第11章11.2指令使用说明：

(1)堆栈指令常用于梯形图中多条联于同一点的支路要用到同一中间运算结果的场合。

(2)堆栈指令是一种组合指令，不能单独使用。PSHS，POPS在堆栈程序中各出现一次(开始和结束时)，而RDS在程序中视连接在同一点的支路数目的多少可多次使用。

下图为上图的等效梯形图。第11章11.28．微分指令DF，DF／DF：当检测到触发信号上升沿时，线圈接通一个扫描周期。DF／：当检测到触发信号下降沿时，线圈接通一个扫描周期。它们的用法如下图所示。指令使用说明：

(1)DF，DF／指令仅在触发信号接通或断开这一状态变化时有效。

(2)DF，DF／指令没有使用次数的限制。

(3)如果某一操作只需在触点闭合或断开时执行一次，可以便用DF或DF／指令。第11章11.2第11章11.29．置位、复位指令SET，RSTSET：触发信号Xo闭合时，Yo接通RST：触发信号X1闭合时，Yo断开它们的用法如下图所示。指令使用说明：

(1)SET，RST指令的使用元件为Y，R。

(2)当触发信号一接通，即执行SET(RST)指令。不管触发信号如何变化，线圈将接通(断开)并保持。

(3)对同一继电器Y(或R)，可以便用多次SET和RST指令，次数不限。

(4)当使用SET和RST指令时，输出线圈的状态随程序运行过程中每一阶段的执行结果而变化。

(5)当输出刷新时，外部输出的状态取决于最大地址处的运行结果。第11章11.2第11章11.210．保持指令KP

KP指令的用法如下图所示。

指令使用说明：

(1)KP指令的使用元件为Y，R。

(2)置位触发信号一旦将指定的继电器接通，则无论置位触发信号随后是接通状态还是断开状态，指定的继电器都保持接通，直到复位触发信号接通。

(3)如果置位、复位触发信号同时接通，则复位触发信号优先。

(4)当PLC电源断开时，KP指令的状态不再保持。

(5)对同一继电器Y(或R)一般只能使用一次KP指令。第11章11.2第11章11.211．空操作指令NOPNOP：指令不完成任何操作，即空操作，其用法如下图所示。指令使用说明：

(1)NOP指令占一步，当插入NOP指令时，程哼容量将有所增加，但对运算结果没有影响。

(2)插入NOP指令可使程序在检查或修改时容易阅读。第11章11.212．移位指令SR

SR：实现对内部移位寄存器WR中的数据移位，其用法如下图所示。第11章11.2指令使用说明：

(1)SR指令的使用元件的WR。可指定内部通用“字”寄存器中任意一个作移位寄存器用。

(2)用SR指令时，必须有数据输入、移位脉冲输入和复位信号输入，而其中以复位信号优先。下面13－15不用学。第11章11.211.3可编程控制器应用举例第11章11.3PLC应用控制系统设计流程框图第11章11.31．确定控制对象及控制内容

(1)深入了解和详细分析被控对象(生产设备或生产过程)的工作原理及工艺流程，画出工作流程固；

(2)列出该控制系统应具备的全部功能和控制范围；

(3)拟定控制方案使之能最大限度地满足控制要求，并保证系统简单、经济、安全、可靠。2．PLC机型选择

机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统可靠、安全、经济及使用维护方便。一般须考虑以下几方面问题。

(1)确定I／0点数

(2)确定用户程序存储器的存储容量

(3)响应速度

(4)输入输出方式及负载能力

第11章11.33、硬件设计确定各种输入设备及被控对象与P比的连接方式，设计外围辅助电路及操作控制盘，画出输入输出端子接线图，并实施具体安装和联接。4．软件设计

(1)根据输入输出变量的统计结果对PLC的I／0端进行分配和定义。

(2)根据PLC扫描工作方式的特点，按照被控系统的控制流程及各步动作的逻辑关系，合理划分程序模块，画出梯形图。5、系统统调第11章11.311．3．1三相异步电动机Y—Δ换接起动控制

本例的继电器控制电路如下图所