电工与电子技术.可编程序控制器

电工与电子技术.可编程序控制器第1页，课件共56页，创作于2023年2月第九章可编程序控制器§９.1

概述§９.2基本概念和编程语言简介§９.3PLC指令及编程方法§９.4应用举例第2页，课件共56页，创作于2023年2月§９.1

概述1968年美国通用汽车公司。1969年美国DEC公司研制出第一台PLC。1971年日本开始生产PLC。1973年欧洲开始生产PLC。1974年我国开始生产PLC。9.1.1发展历史第3页，课件共56页，创作于2023年2月9.1.2在工业自动化中的地位可编程控制器82%

过程控制仪表79%

计算机43%专用控制器36%

数据采集系统27%

能源管理系统24%自动材料处理系统23%

分散控制系统22%自动检测18%数控15%

材料供应计划系统14%

传送机械9%CAD/CAM8%

机器人、机器手6%第4页，课件共56页，创作于2023年2月９.1.3什么是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。第5页，课件共56页，创作于2023年2月

PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入输出控制各类机械或生产过程。PC及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。用软件方式来实现“可编程”的目的。第6页，课件共56页，创作于2023年2月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９.1.4结构及工作原理1.PLC结构示意图第7页，课件共56页，创作于2023年2月2.各组成部分的作用

存储器：

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。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。第8页，课件共56页，创作于2023年2月

输入、输出接口：输入接口接受输入设备的控制信号；输出接口时将经主机及处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备。一般采用光电隔离，以减小电磁干扰。这是提高PLC可靠性的重要措施之一。

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--高速小功率电源：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。第9页，课件共56页，创作于2023年2月各种接口、高功能模块：便于扩展。用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元连接在一起。

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。编程器：它是一种重要的外部设备，用于手持编程。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。第10页，课件共56页，创作于2023年2月CPU

POWERPCFP1-C16小型机：中、大型机：第11页，课件共56页，创作于2023年2月９.1.5工作方式微机：等待命令。PLC：顺序扫描、不断循环。

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。分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，并进行周期性循环。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12页，课件共56页，创作于2023年2月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。９.1.6主要技术性能第13页，课件共56页，创作于2023年2月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。９.1.7优点第14页，课件共56页，创作于2023年2月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。９.1.8应用第15页，课件共56页，创作于2023年2月§９.2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９.2.1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16页，课件共56页，创作于2023年2月以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17页，课件共56页，创作于2023年2月例：若X3为“ON”，则WX0的第三位为“1”

若WY1=7，则表明Y９、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18页，课件共56页，创作于2023年2月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19页，课件共56页，创作于2023年2月专用寄存器(FP1机：WR900~WR903)。常用的如下：R900A:“>”标志R900B:“=”标志

R900C:“>”标志

R90９: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20页，课件共56页，创作于2023年2月 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。９.2.2编程语言一.PLC的编程语言有：第21页，课件共56页，创作于2023年2月二、两个基本概念：软继电器：PC的梯形图设计，主要是利用软继电器“线圈”的“吸—放”功能以及触点的“通—断”功能来进行的。实际上PC内部并没有继电器那样的实体，只有内部寄存器中每位触发器。对软继电器的线圈定义只能有一个，而对它的接点状态，可作无数次的读出，既可常开又可常闭。能流：假想在梯形图中有“电流”流动——能流。能流在梯形图中只能作为单方向流动——从左至右，从上至下。第22页，课件共56页，创作于2023年2月三、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23页，课件共56页，创作于2023年2月§９.3PLC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。９.3.1、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24页，课件共56页，创作于2023年2月PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREAD

OTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC

(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMT

SVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

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25页，课件共56页，创作于2023年2月

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26页，课件共56页，创作于2023年2月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。使用的元件为X,Y,R,T,C.

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。使用的元件为Y,Ｒ．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。９.3.2、基本指令第27页，课件共56页，创作于2023年2月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28页，课件共56页，创作于2023年2月注意：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29页，课件共56页，创作于2023年2月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30页，课件共56页，创作于2023年2月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31页，课件共56页，创作于2023年2月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32页，课件共56页，创作于2023年2月例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：KMX1X0COMY0COM~KMSB2

SB1PLC外部接线图(ED)Y0X1Y0X0程序：第33页，课件共56页，创作于2023年2月KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：

SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1例2：三相异步电动机的正反转控制第34页，课件共56页，创作于2023年2月Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1ST X1OR Y0AN/X0AN/Y1OT Y1ST X2OR Y1AN/X0AN/Y0OT Y0ED第35页，课件共56页，创作于2023年2月编程中应注意的几个问题(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y01.用电路变换简化程序(减少指令的条数）第36页，课件共56页，创作于2023年2月2.逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2编程中应注意的几个问题第37页，课件共56页，创作于2023年2月3.避免出现无法编程的梯形图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5编程中应注意的几个问题第38页，课件共56页，创作于2023年2月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39页，课件共56页，创作于2023年2月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40页，课件共56页，创作于2023年2月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41页，课件共56页，创作于2023年2月动作说明：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42页，课件共56页，创作于2023年2月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43页，课件共56页，创作于2023年2月CTn计数器初始值：1~32767计数器编号(FP1机：９0~143)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44页，课件共56页，创作于2023年2月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45页，课件共56页，创作于2023年2月

SR:（左移指令)INCPCLRSRWRn（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46页，课件共56页，创作于2023年2月例：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47页，课件共56页，创作于2023年2月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48页，课件共56页，创作于2023年2月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

RFRERDRCRB