工程科技PLC实习指导书

正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造、发展新型工业具有重大的实际意义。器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容写入控制器的用户程序内，控制器和被控对象连用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。（PersonalComputer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户活方便地将PLC应用于生产实践。PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。选择开关限位开关可编程序控制器模块编程装置接触器电磁阀指示灯心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印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。），行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。也为输入设备提供直流电源。利用专用的工具软件进行电脑编程和监控。I/O扩展接口用于连接扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）。此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。PLC是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点。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、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等。编程元件的名称：三菱PLC编程元件的名称由字母和数字组成。字母代表功能，表示元件类型如输入继电器用“X”表示，输出继电器用“Y”表示；数字元件序号，输入、输出继电器的元件号采用八进制数，遵循“缝八进一”的原则。其它编程元件的元件号采用十进制数。输入继电器可以理解为PLC的输入通道，与输入端相连，一个输入继电器就是PLC的一个输入能作触点而不能作线圈。②输入继电器的触点在梯形图中的使用次数不受限制③外部输入信号的持续时间必须大于一个扫描周期。输出继电器是PLC的输出通道，它将PLC的输出信号传送给输出模块。再由后者驱动负载，一输出继电器无断电保持功能。的中间继电器。辅助继电器采用十进制编号。电源掉电后所有的通用辅助继电器将变为OFF。（2)锁存辅助继电器：有断电保持功能，可保持断电前的状态，系统重新得电后，即可重现断①触点利用型：用户可直接使用其触点，但不能使用其线圈。例如：M8013当PLC通电后，不管运行与否，自动产生周期是1s和时钟脉冲；M8014当PLC通电后，不管运行与否，自动产生周期和1min时钟脉冲M8005为锂后备电池电压低指示辅助继电器；电池电压下降至规定值时变为ON，可用他的触点驱动输出继电器和外部指示灯，提醒工作人员更换电池。②线圈驱动型：由用户程序驱动其线圈，使PLC处于某种状态。例如：M8034ON后，禁止所有输出；但是程序仍然正常执行。状态继电器是用于编制顺序控制程序的一种编程元件，它与步进梯形指令STL一起使用。继电器亦分为通用状态继电器和锁存状态继电器。S900~S99910点，可作信号报警器五、定时器(T)触点闭合常闭触点断开。为计数次数，定时时间的计算公式：定时时间＝计数次数×定时精度通用定时器的个数和元件号以及计数脉冲的周期，视具体PLC的型号而定。通用定时器的工作通用定时器无断电保持功能。输入电路断开或掉电时被复位。计数器由计数装置和触点组成，计数装置用来改变触点的状态，当计数器达到设定值时，计数器触点动作，即常开触点闭合，常闭触点断开。内部计数器是对内部映像寄存器(X，Y，M，S)提供计数误差。16位加计数器的个数及元件号视PLC型号而定。分为通用16位计数器和停电保持计数器。16位加计数器的工作原理可用下图说明RST是复位指令，使操作对象置0，使元件保持OFF。常开触点接通，之后即使X11再接通，计数器的当前值不变。当复位输入X10接通，执行RST指令，计数器的当前值复0，常开触点断开。计数器的设定值可由常数K或数据寄存器D的内容设定。64322七、数据寄存器(D)每个数据寄存器都是16bit，其最高位为符号位。可以用两个数据寄存器组成32bit寄存器，只要不写入新数据，原写入数据保持不变。但PLC状态由RUN→STOP时，所有通用数据寄存器被清0。若M8030为ON，PLC由用于监控PLC中各种元件的运行方式。寄存器内容，由PLC上电初始化写入。指针P：用于跳转指令和子程序，指示程序跳转地址和指示子程序入口地址。指针I：用于中断，指示中断服务程序入口地址。常数H：用于表示十六进制常数。32bit常数范围：0~FFFFFFFF梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言。它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑①梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起始于左母线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈与右母线相联。这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。③输入继电器用于接收外部输入信号，而不形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器则输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出继电器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输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，但比汇编语言易懂易学，若干条指令组成的程序就是指令语句表。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。下例为PLC实现三相鼠笼电动机起/停控制的两种编程语言的表示方法：取指令取反指令线圈驱动指令助记符X、Y、M、S、T、CX、Y、M、S、T、CY、M、S、T、C常开接点逻辑运算起始常闭接点逻辑运算起始驱动线圈的输出与指令ANDX、Y、M、S、T、C单个常开接点的串联与非指令ANIX、Y、M、S、T、C单个常闭接点的串联或指令X、Y、M、S、T、C单个常开接点的并联或非指令X、Y、M、S、T、C单个常闭接点的并联或块指令ORB无串联电路块的并联连接与块指令ANB无并联电路块的串联连接主控指令MCY、M公共串联接点的连接主控复位指令MCRY、MMC的复位置位指令SETY、M、S使动作保持复位指令RST、S、D、V、Z、使操作保持复位上升沿产生脉冲指令PLSY、M输入信号上升沿产生脉冲输出下降沿产生脉冲指令PLFY、M输入信号下降沿产生脉冲输出空操作指令NOP无使步序作空操作程序结束指令END无程序结束在简单电路中，每一条电路的第一个触点用LD、LDI指令，用于将触点接到母线上；在电路快中，每块的第一个触电使用LD、LDI指令；其他由两个或两个以上的触点串连成的支路的第一个触梯形图语句指令表梯形图2、触点串联指令（AND、ANI）AND：常开触点串联指令。ANI：常闭触点串联指令。AND、ANI均用于串连，并且是单个触点与左边电路串联，并且串连的个数没有限制，可以重复使用。但是图形编辑器和打印机功能的限制，尽量一行不超过10个触点和1个线圈，连串联和并联指令是用来描述单个触点与其他触点或其他触点组成的电路连接关系。下图中，串联关系，因此对T1触点使用串联指令。梯形图语句指令表梯形图OR：常开触点并联指令。ORI：常闭触点并联指令。触电并联到它前面已经连接好的电路的两端。 LDP，ANDP，ORP指令用于对操作元件由OFF→ON时接通一扫描周期,又称为上升沿微分指令。012345LDPLDANDP梯形图语句指令表梯形图梯形图语句指令表6、块与指令（ANB）梯形图语句指令表梯形图语句指令表梯形图位右移SFTR和位左移SFTL指令使位元件中的状态成组地向右或向左移动。的元件中去，每当M0从OFF到ON时，向左一位一次。移位后，如果源为1，则目标置位，而源对图a，如果X010断开，则不执行这条SFTR指令，源、目中的数据均保持不变。如果X010接通，则将执行位组件的右移操作，即源中的4位数据X003~X000将被传送到目位组件中的所以M3~M0种原来的数据将丢失，但源中X003~X000的数据保持不变.。对图b，如果X010断开，则不执行这条SFTL令，源、目中的数据均保持不变。如果X010接通，则将执行位组件的左移操作，即源中的4位数据X003~X000将被传送到目位组件中的M3~M0M15~M12原来的数据将丢失，但源中X003~X000的数据保持不变.第四章可编程序控制器的编程及应用梯形图格式中的继电器不是物理继电器，每个继电器和输入接点均为存储器中的一位，相应位为“1”态，表示继电器线圈通电或常开接点闭合或常闭接点断开梯形图中流过的电流不是物理电流，而是“概念”电流，也称“能流”。它是用户程序解算中满足输出执行条件的形象表示方式。“概念”电流只能从左向右流动，梯形图中的继电器接点可在程序中无限次引用，既可常开又可常闭，梯形图中用户逻辑解算结果，可马上为后面用户程序的解算所利用。梯形图中输入接点和输出线圈不是物理接点和输出线圈，用户程序的解算是根据PLC内I/O映象区每位的状态，而不是解算时现场开关的实际状态。输出线圈只对应输出映象区的相应位，不能用该编程元件直接驱动现场机构，该位的状态必须通过I/O摸板上对应的输出单元才能驱动现场执行机构。①第一步是设定系统输入及输出数目，可由系统的输入及输出分立元件数目直接取得。本实验2.将输入及输出器件编号根据控制系统的动作要求，画出梯形图。梯形图设计规则①触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。应根据自左自右、自上而下的原则和对输出线圈的几种可能控制路径来画。②不包含触点的分支应放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于识别触点的组合和对输出线③在有几个串联回路相并联时，应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这种安排，所编制的程序简洁明④不能将触点画在线圈的右边，只能在触点的右边接线圈。4.将梯形图转化为程序把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它编码成可编程这种程序语言是由地址、控制语句、数据组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，控制语句告诉可编程控制器怎样利用数据作出相应的动作。1.输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等器件的触点可以多次重复使用，无需复杂的程序结构来减少触点的使用次数。2.梯形图每一行都是从左母线开始，线圈终止于右母线。触点不能放在线圈的右边。下图是接点和线圈的顺序：一个逻辑行编程顺序则是从上到下，从左到右进行何时候都被执行的程序段，可以通过特殊内部常闭继电器或某个内部继电器的常闭触点来连接。4.在程序中，不允许同一编号的线圈两次输出。5.不允许出现桥式电路。触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。例1.几条支路并联时，串联触点多的，安排在上面（先画），如下图：例2.几个支路串联时，并联触点多的支路块安排在左面，如下图：自锁电路在梯形图中的应用极其广泛。自锁电路的最主要的特点就是具有“记忆”功能。当X1LDX1梯级开始，＃（表示动合触点）X1接至左母线OUTY0输出，梯级结束语句指令表功能。当X2为ON时，其动断触点断开，停止条件满足即解锁条件满足，使Y0“失电”，其动合触置位复位电路也是具有“记忆”功能，但是记忆功能是通过置位、复位指令实现。当动合触点LDLD保证任何时候两者都不能同时启动。这种互锁控制常用于：被控的是一组不允许同时动作的对象，如电动机正、反转控制等。0LDANIANIOUTLDANIANIOUT在FX型PLC定时器有三种标准时钟脉冲（周期分别为0.01s、0.1s、1s），可用于时间延时控0LD123LDTO40LD123LDTO456LD7闪烁电路的梯形图，时序图如下图所示。开始时T0,T1均为OFF。当X0为ON后，动合触点X0使Y0变为OFF，同时使动断触点T1断电闭合，线圈T0又开始定时，以后Y0将这样周期性地“得电”和“失电”，直到X0变为OFF。Y0“得电”和“失电”的时间分别等于T1和T0的设定值。对方线圈，形成了正反馈。0LD1ANI234LD567#T0不同厂家的PLC有不同类型的编程软件及编程工具。市场中常见的编程软件有西门子S7系列的STEP7-MCRO/WIN、欧姆龙的CX--Programmer和CX-Simulator及三菱的FXGP/WIN和GXDEVELOPER等。本章重点介绍三菱公司针对FX系列PLC开发的编程软件，学习时只要抓住建立程序过程的主要步骤和操作的要点，经过实际操作后就完全可以掌握这些编程工具及编程软件的应当在计算机中安装好编程软件后，在计算机的开始菜单中选“程序”，找MELSOFT，选GX图2GXDeveloper编程环境（打开工程时）全部工具条如图3所示(e)SFC块工具条(f)注释工具条(gPLC程序文件，都与“工程”文档相关,如图4所示4．梯形图程序编辑操作功能梯形图程序的输入，可以使用梯形图标记工具条中的图标按钮（见图2），或“编辑(E)”菜单中的“梯形图标记(S)”子菜单来输入，如图2所示；梯形图程序编辑，可以使用主菜单上的“查找/替换(S)”和“编辑(E)”菜单或者梯形图写入状态下的鼠标右键菜单来完成在梯形图写入模式下，输入完PLC程序后，需要将梯形图转换为PLC内部格式先进入GXDeveloper程序主界面。通过单击“工程”菜单中的“创建新工程(N)”，或者按下快捷键Control+N，或者单击标准工具条中的图标D，就出现如图5所示的创建新工程对话框，在下拉菜单中选择合适的PLC系列，选择合适的PLC类型；然后，选择程序类型，设置工程名和工程标题，最后按确定，则可进入梯形图编程编环境。可以单击“浏览”按钮，选择梯形图程序所要存放的文件路径2.打开梯形图程序文件进入GXDeveloper程序主界面。通过单击“工程”菜单中的“打开工程(O)”，或者按下快捷键Control+O，或者单击标准工具条中的图标，就出现如图6所示的打开工程对话框将程序从PLC传输到计算机（上载或者读取），可以通过“在线(O)”菜单中的“PLC读取(R)”菜单项来完成。或者,在没有打开PLC工程文件的情况下，用鼠标点击单击标准工具条中的图标,就出现如图7所示的PLC选择对话框。（与PLC的写入类似，下面一起讲解）4．读取其他格式的梯形图程序文件在“工程(F)”菜单中选择“读取其他格式的文件(I)”则显示如图8(a)所示的子菜单（已经建立工程）或者如图8(b)所示的子菜单（未经建立工程），再选择相应的文件格式读入PLC程序图8读取其他格式的文件子菜单梯形图程序的输入，可以用梯形图标记工具条中的图标按钮来输入，工具条如图9所示；或用“编辑(E)”菜单中的“梯形图标记(S)”子菜单来输入，如图10所示例如，要输入特殊继电器M8000的常开触点，单击梯形图标记工具条中的图标，或者在梯形图标记子菜单中选择“常开触点(A)”，或者按下功能键F5，则会在GXDeveloper编程环境中显示如梯形图程序编辑，可以使用主菜单上的“查找/替换(S)”和“编辑(E)”菜单或者梯形图写入状辑(E)”菜单中，用“读出模式(R)”、“写入模式(W)”切换梯形图模式在梯形图写入模式下，输入完PLC程序后，需要将梯形图转换为PL形图背景呈灰色，转换完成时，梯形图背景呈白色可以单击程序工具条中的程序变换图标，或者选择“变换(C)”菜单下的“变换(C)”菜单项，或者按下功能键F4，来完成转换。“变换(C)”菜单如图9所示如果有错误，或存在不能变换的梯形图，则不能完成转换，光标停留在出错处。需修正错误后，才能转换。为避免错误累积，方便差错，建议每输入一段程序，就做一次转换。通过单击“工程”菜单中的“保存工程(S)”，或者按下快捷键Control+S，或者单击标准工具条如果建立工程时，没有输入工程名，则会出现如图15所示的另存工程对话框或者单击“工程”菜单中的“另存工程为(A)”，就出现如图15所示的另存工程对话框，有可能要求选择合适的路径，设置工程名和工程标题，最后按保存，选择确认新建或者确认替换(a)输入路径、工程名对话框(b)确认新建(c)确认替换程序从计算机写入（或者下载）到PLC中，可以通过“在线”菜单中的“PLC写入”菜单项来完成。或者单击标准工具条中的图标，就会出现如图16所示的对话框点击“传输设置”，就会出现如图点击“传输设置”，就会出现如图17所示的对话框点击“通讯测试”，看看是否能正常通讯，如果不能，则双击“串行”所示图标，选择合适的“COM”端口，这里选择的是“COM1”端口，点击“确认”，回到图16所示对话框。点击“远程操作”，就会出现如图18所示的对话框把“操作”中的“RUN”改为“STOP”，点击“执行”，确认执行后，关闭图18所示窗口，回到图16所示的对话框，勾选“MAIN”前的复选框，然后点击“执行”就可以实现向PLC中写入确认执行后，就可以进行演示。位置，程序就开始运行。基本的调试任务主要有，程序检查、参数检查。可以在工具菜单里选择。如图19～21。诊断菜单下的PLC诊断等点击“帮助(H)”菜单（图22，图23），可以查询PLC出错代码，特殊继电器和特殊寄存器的定义和使用。点击“快捷键操作列表(K)”，可以列出通用快捷键，梯形图快捷键，指令表快捷键，当在计算机中安装好编程软件后，在计算机的开始菜单中选“程序”，找MEL