电工技术电子技术-可编程序控制器PLC-清华

海南风光第38－39讲第九章可编程序控制器（PLC）1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§9.5实验29.1.1什么是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。§9.1概述39.1.2PLC的结构和工作原理一、PLC结构示意图中央处理单元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灯光指示电磁阀门接触器电源输入接口模拟量输入行程开关继电器接点各种开关程序存储器警报器电机4二、各组成部分的作用2.存储器1.CPU(1)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令。(2)将各种输入信号取入。(3)把运算结果送到输出端。(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。53.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。6（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电源输入端子+–内部电路3.3k1000PF470PLCXn+24V–7继电器输出（2）输出接口电路：均采用模块式。以继电器形式为例：PLC内部电路内部电路JYCOM+-交流电源或直流电源84.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9CPUPOWER中、大型机10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/LdREAD

OTL

WLORR

WRANY

WYSTX

WXSRC

(-)OP(BIN)K/HSCCTC

EVTMT

SVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR手持式的编程器119.1.3工作方式CPU：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121.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。9.1.4主要技术性能131.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。9.1.5优点141.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。9.1.6应用15§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。16PLC的寄存器（以FP1为例）一览字输入寄存器WX0~WX12位输入寄存器X0~X12F字输出寄存器WY0~WY12位输出寄存器Y0~Y12F通用字寄存器WR0~WR62F通用位寄存器R0~R62F专用字寄存器WR900~WR903专用位寄存器R900~R903F定时器TM0~TM99计数器C100~C143通用数据寄存器DT0~DT8999专用数据寄存器DT9000~DT9069设定值寄存器SV0~SV143经过值寄存器EV0~EV143索引寄存器IX，IY十进制常数寄存器K十六进制常数寄存器H17PLC的寄存器（以FP1为例）1.输入输出(I/O)寄存器输入寄存器:功能:存放外部输入的信号输入寄存器编号:WX0~WX12,共13个寄存器，每个寄存器16位输入位编号:X0~X12F，共16

13=208位输出寄存器:功能:向输出接口输出信号输出寄存器编号:WY0~WY12,共13个寄存器，每个寄存器16位输出位编号:Y0~Y12F，共16

13=208位18寄存器：是一个16位二进制单元位（触点）：16位中的每一位是一个“触点”，对应外部的一个输入或者输出端子。输入寄存器

WXm输出寄存器

WYm输入端子

Xmn输出端子

Ymnm：寄存器编号，用十进制数编号：m=0~12，共13个FEDCBA9876543210寄存器mnn：寄存器的第n位，用16进制数编号：n=0~F，共16位X0~XF代表WX0的第0位~第15位Y0~YF代表WY0的第0位~第15位特殊规定19例：若X0为“ON”，则WX0的第0位为“1”若X4为“OFF”，则WX0的第4位为“0”若WY1=7，则表明Y10、Y11、Y12三个接点为“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Y0为例：若Y0的逻辑赋值为“1”，则Y0Y0接通断开20ST：（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可编程控制器FP1基本指令21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”。Y0X0X1Y0X022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：23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ANS（AndStack）区块或ORS（OrStack）当“X0

与X1”或“X2

与X3非”

“ON”时，则输出Y0

“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X324例1：直接启动停车控制继电器控制电路图SB1SB2KMKMI/O分配：X0：停车X1：启动Y0：KM(ED)Y0X0Y0X1梯形图：助记符语句表STX1ORY0ANX0OTY0EDX1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24V25操作及动作过程(ED)Y0X0Y0X1梯形图：M3~ABCKMFUQSFRFP1型PLC控制器：实际输入端子：X0~XF实际输出端子：Y0~Y7助记符语句表STX1ORY0ANX0OTY0EDX1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24V26KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1例2：三相异步电动机的正反转控制27Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1ST X1OR Y0ANX0AN/Y1OT Y0ST X2OR Y1ANX0AN/Y0OT Y1EDY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1左重右轻编程28I/O分配：SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1I/O分配决定PLC的端子接线图X1X0COMY0COM~KMFSBFSB1220V24VX2SBRY1KMRFRPLC的端子接线方式又决定编程语言29(ED)Y0X0Y0X1梯形图：输入按键的接线方式决定输入的编程语句停止键为常闭STX1ORY0ANX0OTY0ED停止键为常开STX1ORY0AN/X0OTY0EDX0X1COMY0COM~KMSB2SB1220V24V起动停止电机的起动停止控制30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）31二、逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2STX2ANX3ANX4STX2ANX5ANX6ANX7STX2ANX5ANX6ANX8ANX9ORSOTY0ED根据该梯形图和编程，X3、X6、X9三个输入开关应采用何种接法？用常开？用常闭？32三、避免出现无法编程的梯形图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5STX3ANX5ORX1AN/X2OTY1根据该梯形图和编程，X2、X4二个输入开关应采用何种接法？用常开？用常闭？STX1ANX5ORX3AN/X4OTY2ED332.定时器及定时器指令输入接点定时器号码（0～99）时间常数:1~32767类型R：时钟周期为0.01秒X：时钟周期为0.1秒Y：时钟周期为1秒（1）时间常数与类型一起确定了定时时间=时钟周期

时间常数。（2）定时器为减计数。当输入接点X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。（3）当输入接点X断开时，定时器复位，定时器的常开接点断开，常闭接点闭合。说明：XTMn34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。Y0TMX305Y1TM5Y2TM5例：STY0TMX5K30STT5OTY1ST/T5OTY2用定时器指令编写的助记符语句表35例3：定时器应用举例(书上P461高频加热时间控制）QSFU1KMKTKTKMSB1SB2KMKM分配I/O：X0SB1X1SB2Y0KMTMX0KTTMX1000Y0T0EDX0X1Y0Y0X036TMX1000Y0TM0EDX0X1Y0Y0X0梯形图X1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24VPLC端子接线图STX1ORY0ANX0AN/T0OTY0STY0ANX0TMX0K100ED编程37PSHS,RDS,POPSY0X0Y1Y3X2X1X2STX0PSHSANX2OTY0RDSANX1OTY1POPSANX2OTY3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3.堆栈及堆栈操作指令:38例4：定时器应用举例：用PLC控制三相异步电动机的Y-起动。Y－起动继电器控制电路KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/O分配：SB1X0SB2X1KM0Y0KM1Y1KM2Y2KTTMX1时间常数K=150延时0.1×150=15秒39用PLC控制三相异步电动机的Y-起动KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/O分配：SB1X0SB2X1KM0Y0KM1Y1KM2Y2KTTMX1梯形图TMX1501Y0EDX0X1Y0X0X1Y0Y2Y1TM1Y2Y2TM1Y1Y240用PLC控制三相异步电动机的Y-起动I/O分配：SB1—X0SB2—X1KM0—Y0KM1—Y1KM2—Y2KT—TMX1PLC接线图X1X0COMY0COM~KM0SB2SB1220V24VY1KM1FRY2KM241用PLC控制三相异步电动机的Y-起动TMX1501Y0EDX0X1Y0X0X1Y0Y2Y1TM1Y2Y2TM1Y1Y2根据梯形图和接线进行编程STX1ORY0ANX0OTY0STX1ORY0ANX0PSHSAN/Y2TMX1K150RDSAN/T1AN/Y2OTY1POPSSTT1ORY2ANSAN/Y1OTY2ED42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”。说明：4.计数器及计数器指令（CT指令）CT指令梯形图格式：CPRCTn431235049X1CT100RCT指令梯形图与时序图CT100X1X2CPR50STX1STX2CT100K50助记符编程44PLC的寄存器（以FP1为例）一览字输入寄存器WX0~WX12位输入寄存器X0~X12F字输出寄存器WY0~WY12位输出寄存器Y0~Y12F通用字寄存器WR0~WR62通用位寄存器R0~R62F专用字寄存器WR900~WR903专用位寄存器R900~R903F定时器TM0~TM99计数器C100~C143通用数据寄存器DT0~DT8999专用数据寄存器DT9000~DT9069设定值寄存器SV0~SV143经过值寄存器EV0~EV143索引寄存器IX，IY十进制常数寄存器K十六进制常数寄存器H45微分指令：DF,DF/(DF)R0(DF/)R1X0X1STX0DFOTR0STX1DF/OTR1X0接通瞬间（上升沿），R0接点接通一个扫描周期T。X1断开瞬间（下降沿），R1接点接通一个扫描周期T。功能解释R0X0TX1R1T46例5.计数器应用举例：产品数量检测（教材P509例9-3）产品通过检测器PH机械手KM1KM2传送带电机PLC的I/O分配：X0—传送带停机按钮X1—传送带起动按钮X2—产品通过检测器PHY0—传送带电机KM1Y1—机械手KM2TMY2—定时器,定时2秒CT100—计数器，初始值24（每2