第六章可编程序控制器

第六章可编程序控制器1第一页，共六十页，编辑于2023年，星期四第六章可编程序控制器§6.1概述§6.2基本概念和编程语言简介§6.3PLC指令及编程方法§6.4应用举例第二页，共六十页，编辑于2023年，星期四6.1.1什么是PLC?PLC是一种专门用于工业控制的计算机。早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmablelogiccontroller，略写PLC)随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器（Programmablecontroller，略写PC)。为区别于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC这个略写。§6.1概述第三页，共六十页，编辑于2023年，星期四中央处理单元存储器数据存储器输出接口地址总线控制总线数据总线编程单元照明电磁装置执行机构。。。。电源地址总线控制总线输入接口模拟量输入行程开关继电器接点各种开关6.1.2PLC的结构和工作原理一、PLC结构示意图第四页，共六十页，编辑于2023年，星期四二、各组成部分的作用2.存储器1.CPU(1)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。RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。第五页，共六十页，编辑于2023年，星期四3.输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。输出三种形式：继电器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶体管--高速小功率输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。第六页，共六十页，编辑于2023年，星期四（1）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。COM光电三极管发光二极管直流输入光-电器件输入端子+–内部电路3.3kXn+24V1000PF470–第七页，共六十页，编辑于2023年，星期四COMYn继电器输出AC250V/DC24V(max)（2）输出接口电路：均采用模块式。以继电器形式为例：内部电路内部电路JOUTL第八页，共六十页，编辑于2023年，星期四4.各种接口、高功能模块：便于扩展。

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。PCFP1-C16小型机第九页，共六十页，编辑于2023年，星期四CPUPOWER中、大型机第十页，共六十页，编辑于2023年，星期四编程设备可以是专用的手持式的编程器；也可以是安装了专门的编程通讯软件的个人计算机。5.编程设备用户可以通过键盘输入和调试程序；另外在运行时，还可以对整个控制过程进行监控。PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC

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3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR手持式的编程器第十一页，共六十页，编辑于2023年，星期四6.1.3工作方式微机：等待命令。PLC：循环扫描。 CPU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。一个扫描周期O刷新I刷新执行指令I/O刷新这种工作方式有什么好处？答：对慢速响应系统，增强了抗干扰能力。第十二页，共六十页，编辑于2023年，星期四1.输入/输出点数(I/O点数)。2.扫描速度。单位：ms

/1000步或s

/步3.内存容量。4.指令条数。5.内部寄存器数目。6.高功能模块。6.1.4主要技术性能第十三页，共六十页，编辑于2023年，星期四1.抗干扰、可靠性高。2.模块化组合式结构，使用灵活方便。3.编程简单，便于普及。4.可进行在线修改。5.网络通讯功能，便于实现分散式测控系统。6.与传统的控制方式比较，线路简单。6.1.5优点第十四页，共六十页，编辑于2023年，星期四1.用于开关逻辑控制。2.用于机加工数字控制。3.用于闭环过程控制。4用于组成多级控制系统。6.1.6应用第十五页，共六十页，编辑于2023年，星期四§6.2基本概念和编程语言简介PLC的内存除存放用户和系统的程序外，还有四个区：

I/O区：可直接与外部输入、输出端子传递信息

内部辅助寄存器区：存放中间变量

数据区：存放中间结果

专用寄存器区：定时时钟、标志、系统内部的命令6.2.1寄存器和接点的概念用户在对这四个区进行操作时，可以以寄存器和/或接点的方式进行。第十六页，共六十页，编辑于2023年，星期四以I/O区为例：寄存器是一个16位二进制单元，16位中的每一位是一个接点，对应外部的一个输入/输出端子。输入寄存器

WXm输出寄存器

WYm输入端子

Xmn输出端子

Ymnm：十进制数，寄存器编号n：16进制数(0~F),寄存器的第n位FEDCBA9876543210寄存器第十七页，共六十页，编辑于2023年，星期四例：若X3为“ON”，则WX0的第三位为“1”若WY1=7，则表明Y10、Y11、Y12三个接点“ON”PLC中有两类接点：常开接点和常闭接点。符号分别为：接点通断情况与接点的赋值有关：（以X0为例：若X0的逻辑赋值为“1”，则X0X0接通断开第十八页，共六十页，编辑于2023年，星期四I/O区：可以以接点和寄存器的方式对其进行操作。内部辅助寄存器区：可以以接点和寄存器的方式对其操作。（Rmn、WRm）数据区：只能以寄存器的方式进行操作。（DTm）实际输入端子：X0~XF实际输出端子：Y0~Y7其他的I/O区可作为辅助寄存器用。不同型号的PLC，其内存分配有所不同。如：松下电工的FP1-24I区：X0~X12F(WX0~WX12)O区：Y0~Y12F(WY0~WY12)第十九页，共六十页，编辑于2023年，星期四专用寄存器(FP1机：WR900~WR903)。常用的如下：R900A:“>”标志R900B:“=”标志

R900C:“>”标志R9010:常ON继电器R9011:常OFF继电器R9013:仅在第一个扫秒周期ON，其他时候均为OFFR9014:仅在第一个扫秒周期OFF，其他时候均为ONR9018~R901D:周期分别为0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,2s的时钟脉冲继电器专用数据寄存器(FP1机：DT9000~DT9069)设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。第二十页，共六十页，编辑于2023年，星期四 指令表（助记符）语言 梯形图语言 流程图语言 布尔代数语言常用助记符语言：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，易于掌握。6.2.2编程语言一、PLC的编程语言有：第二十一页，共六十页，编辑于2023年，星期四二、梯形图的规则：（1）梯形图的左边为起始母线，右边为结束母线。梯形图按从左到右、从上到下的顺序书写。（2）梯形图中的接点（对应触头）有两种： 常开（）和常闭（）（3）输出用[]表示，如--[R0]、--[Y0]。一个输出变量只能输出一次。输出前面必须有接点。（4）梯形图中，接点可串可并，但输出只能并不能串。（5）程序结束时有结束符---（ED）。第二十二页，共六十页，编辑于2023年，星期四§6.3PLC指令及编程方法各个厂家生产的PLC产品的指令系统大同小异。编程方法也类似。以下介绍以松下电工的PLC产品为例。6.3.1指令的分类键盘指令、非键盘指令、高级指令一、按编程器输入指令的方式分类第二十三页，共六十页，编辑于2023年，星期四PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC

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4(DELT)CLR键盘指令：可从键盘上直接键入的指令扩展功能指令：用F键加功能号方可键入的指令。非键盘指令：用指令代码方可输入的指令。SCSC指令代码第二十四页，共六十页，编辑于2023年，星期四

基本指令

数据传送指令

算术运算指令

位移指令

位操作指令

数据变换指令

转移控制指令

特殊控制指令二.按指令的功能分类按指令的功能可分为：第二十五页，共六十页，编辑于2023年，星期四ST：（Start）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。

ST：以常开接点开始ST/：以常闭接点开始OT：（Output）表示输出一个变量。ED：（End）表示程序无条件结束。CNED：（Conditionend）程序有条件结束。NOP：（No-operation)空操作指令。6.3.2基本指令第二十六页，共六十页，编辑于2023年，星期四逻辑关系梯形图助记符Y0X0X1ST X0AN X1OT Y0ST X0OR X1OT Y0ST/X0OT Y0与或非ANDORNOT当X0

与X1

都“ON”时，则输出Y0

“ON”。当X0

或X1

“ON”时，则输出Y0

“ON”。当X0

“OFF”时，则输出Y0

“ON”。Y0X0X1Y0X0第二十七页，共六十页，编辑于2023年，星期四注意：与、或、非运算均是对从该指令前面的ST指令到该指令的前一个指令处的结果进行运算。AX2是与图中A点处的结果（即X0与X1的结果）相或，而不是与X1相或。Y0X0X2X1ST X0AN X1OR X2OT Y0例：第二十八页，共六十页，编辑于2023年，星期四逻辑关系梯形图助记符ST X0OR X1ST X2OR X3ANSOT Y0ST X0AN X1ST X2AN/X3ORSOT Y0当“X0

或X1”与“X2

或X3”

都“ON”时，则输出Y0

“ON”。区块与ANDSTACK区块或ORSTACK当“X0

与X1”或“X2

与X3非”

“ON”时，则输出Y0

“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3第二十九页，共六十页，编辑于2023年，星期四PSHS,RDS,POPS（栈指令）Y0X0Y1R30X2X1X2STX0PSHSANX2OTY0RDSANX1OTY1POPSAN/X2OTR30功能解释PSHS(PushStack)：将结果存入堆栈RDS(ReadStack)：从堆栈读数POPS(PopStack)：从堆栈读数并清空堆栈第三十页，共六十页，编辑于2023年，星期四DF,DF/：微分指令(DF)R30(DF/)R31X0X1STX0DFOTR30STX1DF/OTR31X0接通瞬间（上升沿），R30接点接通一个扫描周期。X1断开瞬间（下降沿），R31接点接通一个扫描周期。功能解释指令使用当只需要信号的上升或下降沿时使用。例：启动或停车按钮信号。第三十一页，共六十页，编辑于2023年，星期四例1：直接启动停车控制控制电路图SB1SB2KMKMI/O分配：X0：启动X1：停车Y0：KM常开接点常闭按钮Why?X1X0COMY0COM~KMSB2SB1PLC外部接线图(ED)Y0X1Y0X0程序：第三十二页，共六十页，编辑于2023年，星期四KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：STX0SSFX1SSRX2KMFY0KMRY1例2：三相异步电动机的正反转控制第三十三页，共六十页，编辑于2023年，星期四Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1ST X1OR Y0AN/X0AN/Y1OT Y1ST X2OR Y1AN/X0AN/Y0OT Y0ED第三十四页，共六十页，编辑于2023年，星期四编程中应注意的几个问题(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y0一、用电路变换简化程序(减少指令的条数）第三十五页，共六十页，编辑于2023年，星期四二、逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2第三十六页，共六十页，编辑于2023年，星期四三、避免出现无法编程的梯形图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5第三十七页，共六十页，编辑于2023年，星期四KP：（Keep）置位信号：例X0复位信号：例X1KPR0STX0STX1KPR0说明：（1）在置位信号接通的瞬间，R0置1。以后无论置位信号状态如何，只要复位信号断开，R0的状态均为1。（2）在复位信号接通的瞬间，R0置0。（3）在复位信号和置位信号同时接通时，复位优先。第三十八页，共六十页，编辑于2023年，星期四SET、RST（Reset）这两条指令的功能类似于KP指令，但使用比KP指令灵活。<SETY0><RSTR30>例：X0R20STX0SETY0STR20RSTR30第三十九页，共六十页，编辑于2023年，星期四TM:（定时指令）XTn输入接点定时器号码（FP1:0～99）时间常数:1~32767类型R：时钟为0.01秒X：时钟为0.1秒Y：时钟为1秒（1）时间常数与类型一起确定了定时的时间。（2）定时器为减计数。当输入接点接通时，每来一个时钟脉冲减1，直到减为0。这时，定时器的常开接点闭合，常闭接点断开。当输入接点断开时，定时器复位。说明：第四十页，共六十页，编辑于2023年，星期四动作说明：当Y0闭合后，定时器TM5开始计时。经过30×0.1=3s后，Y1闭合，Y2断开。Y0TXK305Y1T5Y2T5STY0TMX5K30STT5OTY1ST/T5OTY2例：定时器应用举例第四十一页，共六十页，编辑于2023年，星期四与定时器有关的两个寄存器：EVn和SVn(n为寄存器编号,该编号与定时器编号对应)EVn：存储定时器TMn的过程值。SVn：存储定时器TMn的设置值。第四十二页，共六十页，编辑于2023年，星期四CTn计数器初始值：1~32767计数器编号(FP1机：100~143)计数脉冲复位信号（1）复位信号接通时，计数器复位，装入初始值。（2）复位信号断开时，每来一个计数脉冲减1，直到减为0，计数器的常开接点接通，常闭接点断开。CT:（计数器）说明：第四十三页，共六十页，编辑于2023年，星期四与计数器有关的两个寄存器：EVn和SVn(n为寄存器编号,该编号与计数器编号对应)EVn：存储计数器CTn的过程值。SVn：存储计数器CTn的设置值。第四十四页，共六十页，编辑于2023年，星期四UDC:（可逆计数）F118UDC

S

D加减计数信号例：设为X0计数脉冲例：设为X1复位信号：例：设为X2初值或存放初值的寄存器作为加减计数器的寄存器STX0STX1STX2F118(UDC)SDIYDSIXDTEVSVWRWYWX常数第四十五页，共六十页，编辑于2023年，星期四一、数据传送指令F0(MV)、F1(MV/)F0MVSD功能说明：S为常数或寄存器，D为寄存器。当条件满足时，S或S的内容传送到D。F0(MV)：把S或S的内容传送到D。F1(MV/)：把S或S的内容求反后传送到D。6.3.3其他常用指令简介第四十六页，共六十页，编辑于2023年，星期四其他传送指令常用的有：F10(BKMV)，F11(COPY)等等。例：某控制控制系统，若出现严重故障信号，则所有的动作全停，故障指示显示。F0MVK1WY0X0I/O分配：X0：故障信号Y0：故障指示其他输出端：Y1~YF第四十七页，共六十页，编辑于2023年，星期四二、算术指令F60(CMP)F60CMPEV0K100R10Y0R10R900AY1R10R900BY2R10R900C其它的算术运算指令，如算术运算、BCD码运算、比较指令等等。功能说明：当R10接通时，比较EV0和100，若EV0>100，则Y0接通；若EV0=100，则Y1接通；若EV0<100，则Y2接通。第四十八页，共六十页，编辑于2023年，星期四例：设计一个顺序控制电路:启动时，电机D1先启动，3s后电机D2启动，再过5s后电机D3启动。I/O分配：X0：启动按钮X1：停车按钮Y0：电机D1Y1：电机D2Y2：电机D3Y1(DF)TXK300TXK501(ED)Y0X0Y0T0X1Y0Y2T1Y1方案一第四十九页，共六十页，编辑于2023年，星期四(DF)TXK300TXK501(ED)Y0X0Y0T0X1Y0Y2T1Y1Y1方案一方案二(DF)TXK800(ED)Y0X0Y0R900CX1Y0Y2T0F60CMPEV0K50R9010Y1第五十页，共六十页，编辑于2023年，星期四三、移位指令(1)左移指令SRINCPCLRSRWRn（1）SR指令只能对WR型寄存器进行移位。（2）IN：串行输入端（补位），接点通，补1，接点断，补0。（3）CP：移位脉冲（4）CLR：复位清零。INOUT说明：第五十一页，共六十页，编辑于2023年，星期四210534SW2SW3SW1MV次品正品SW1:检测有无次品SW2:检测凸轮的突起SW3:检测有无次品落下SW1,SW2,SW3为光电传感器:凸轮每转一圈发出一个脉冲，且每个脉冲过一个物品。当次品移到4号位时，电磁阀MV打开，次品落入次品箱内。无次品则自动掉入正品箱内。有一复位按钮SB实现手动复位。I/O分配：X0:SW1X1:SW2X2:SW3X3:SBY0:MV例：第五十二页，共六十页，编辑于2023年，星期四I/O分配：X0:SW1检测有无次品X1:SW2

检测凸轮的突起X2:SW3

检测有无次品落下X3:SB复位Y0:MVX1X0R4X3X2(ED)SRWR0KPY0

RFRERDRCRBRAR9R8R7R6R5R4R3R2R1R0IN无次品时该位总为0第五十三页，共六十