第6章可編程控制器及其應(yīng)用

知識(shí)目標(biāo)●會(huì)說出可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)、主要性能指標(biāo)和特點(diǎn)，知道其分類；●會(huì)說出可編程控制器的常用編程元件和編程語言；●會(huì)說出可編程控制器的邏輯取及輸出線圈指令、觸點(diǎn)串聯(lián)指令、觸點(diǎn)并聯(lián)指令、串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令、并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令、主控觸點(diǎn)指令和程序結(jié)束指令等常用基本指令，寫出指令符，畫出梯形圖符；●會(huì)說出可編程控制器梯形圖的特點(diǎn)，熟悉梯形圖的編程技巧，說出可編程控制器程序設(shè)計(jì)的一般步驟。技能目標(biāo)●學(xué)會(huì)可編程控制器梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法，會(huì)用梯形圖編制三相異步電動(dòng)機(jī)PLC控制程序。第6章可編程控制器及其應(yīng)用6.1可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí)6.2可編程控制器的程序編制6.3可編程控制器的常用邏輯指令6.4可編程控制器梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法6.5可編程控制器編程實(shí)例6.6實(shí)訓(xùn)

6.1可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí)

學(xué)習(xí)目標(biāo)會(huì)說出可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)、主要性能指標(biāo)和特點(diǎn)，知道其分類。6.1.1可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)圖6-1可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)6.1.2可編程控制器的主要性能指標(biāo)輸入輸出點(diǎn)數(shù)（I/O）應(yīng)用程序存儲(chǔ)容量編程語言可編程控制器指令條數(shù)可編程控制器內(nèi)部繼電器的種數(shù)和點(diǎn)數(shù)掃描周期工作環(huán)境6.1.3可編程控制器的特點(diǎn)可靠性高編程簡(jiǎn)單通用性好應(yīng)用廣泛體積小小結(jié)可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM，ROM）、輸入輸出接口（I/O）、電源及編程設(shè)備等部分組成；與構(gòu)建可編程控制器控制系統(tǒng)關(guān)系較直接的性能指標(biāo)有輸入輸出點(diǎn)數(shù)（I/O）、應(yīng)用程序存儲(chǔ)容量、編程語言、可編程控制器指令條數(shù)、可編程控制器內(nèi)部繼電器的種數(shù)和點(diǎn)數(shù)、掃描周期、工作環(huán)境?？删幊炭刂破骶哂锌煽啃愿?、、編程簡(jiǎn)單、通用性好、應(yīng)用廣泛、體積小等特點(diǎn)；可編程控制器按結(jié)構(gòu)形式分為整體式（單元式）、模塊式（積木式）和疊裝式，按I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量可分為小型、中型和大型，按功能可分為低檔機(jī)、中檔機(jī)和高檔機(jī)。6.2可編程控制器的程序編制

學(xué)習(xí)目標(biāo)會(huì)說出可編程控制器的常用編程元件和編程語言。6.2.1可編程控制器的編程元件可編程控制器是采用軟件編制程序來實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時(shí)要使用到各種編程元件，它們可提供無數(shù)個(gè)常開和常閉觸點(diǎn)。編程元件是指輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能繼電器等?？删幊炭刂破鲀?nèi)部這些繼電器的作用和繼電接觸控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似，也有“線圈”與“觸點(diǎn)”，但它們不是“硬”繼電器，而是PLC存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“1”時(shí)，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。6.2.2可編程控制器的編程語言梯形圖。梯形圖是按照繼電接觸器控制設(shè)計(jì)思想開發(fā)的一種圖形語言，它沿用了繼電器的觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號(hào)，并增加了一些繼電接觸器控制沒有的符號(hào)。指令語句表。指令語句表類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，用指令的助記符進(jìn)行編程。一般的PLC可以使用梯形圖編程，也可以使用指令語句表編程，并且梯形圖和指令語句表可以相互轉(zhuǎn)換，是一種應(yīng)用較多的編程語言。功能圖。功能圖是一種在數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上開發(fā)的一種圖形語言，它把一個(gè)控制系統(tǒng)的各個(gè)動(dòng)作功能按動(dòng)作順序以及邏輯關(guān)系用一個(gè)圖描述出來。高級(jí)編程語言。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，大型（超大型）、高檔PLC具有很強(qiáng)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理等功能，為了方便用戶編程，許多高檔PLC配備了BASIC語言、C語言等高級(jí)編程語言。小結(jié)可編程控制器的常用編程元件有輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等；可編程控制器的常用編程語言有梯形圖、指令語句表、功能圖和高級(jí)編程語言等。

6.3可編程控制器的常用邏輯指令學(xué)習(xí)目標(biāo)會(huì)說出可編程控制器的邏輯取及輸出線圈指令、觸點(diǎn)串聯(lián)指令、觸點(diǎn)并聯(lián)指令、串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令、并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令、主控觸點(diǎn)指令和程序結(jié)束指令等常用基本指令，寫出指令符，畫出梯形圖。6.3.1邏輯取與輸出線圈指令取指令LD:常開觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始，即讀入邏輯行的第一個(gè)常開觸點(diǎn)取反指令LDI:常閉觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始，即讀入邏輯行的第一個(gè)常閉觸點(diǎn)輸出指令OUT:線圈驅(qū)動(dòng)，即把邏輯操作的結(jié)果輸出到一個(gè)指定的繼電器6.3.2觸點(diǎn)串聯(lián)指令與指令A(yù)ND：常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接與非指令A(yù)NI：常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接6.3.3觸點(diǎn)并聯(lián)指令或指令OR：常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接或非指令ORI：常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接6.3.4串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令電路塊或指令ORB：串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接6.3.5并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令電路塊與指令A(yù)NB：并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接

6.3.6主控觸點(diǎn)指令主控指令MC：主控電路塊起點(diǎn)主控復(fù)位指令MCR：主控電路塊終點(diǎn)6.3.7程序結(jié)束指令程序結(jié)束指令END：輸入輸出處理，程序回第“0”步小結(jié)邏輯取及輸出線圈指令有LD、LDI、OUT指令；觸點(diǎn)串聯(lián)指令有AND、LDI、OUT指令；觸點(diǎn)并聯(lián)指令有OR、ORI指令；串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令是ORB指令；并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令是ORB指令；主控指令有MC、MCR指令；程序結(jié)束指令有END指令。6.4可編程控制器梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法學(xué)習(xí)目標(biāo)會(huì)說出可編程控制器梯形圖的特點(diǎn)，熟悉梯形圖的編程技巧；會(huì)說出可編程控制器程序設(shè)計(jì)的一般步驟。6.4.1可編程控制器梯形圖的特點(diǎn)梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列梯形圖中的繼電器不是物理繼電器，而是“軟繼電器”繼電器線圈的編號(hào)只能出現(xiàn)一次輸入繼電器用于接收PLC的外部輸入信號(hào)每行串聯(lián)的串聯(lián)觸點(diǎn)數(shù)和每組并聯(lián)的并聯(lián)觸點(diǎn)數(shù)，理論上沒有限制6.4.2可編程控制器梯形圖的編程技巧適當(dāng)安排編程順序圖6-9將串聯(lián)觸點(diǎn)數(shù)最多的并聯(lián)支路編排在上方圖6-10將并聯(lián)觸點(diǎn)最多的串聯(lián)支路靠近左母線6.4.2可編程控制器梯形圖的編程技巧重新安排不能編程的電路圖6-11調(diào)整串并聯(lián)電路順序圖6-12將橋式電路變換成等效電路6.4.2可編程控制器梯形圖的編程技巧處理常閉觸點(diǎn)輸入信號(hào)如果外部輸入為常開觸點(diǎn)，則梯形圖的觸點(diǎn)與繼電接觸器控制原理一致。如果外部輸入是常閉觸點(diǎn)，則梯形圖的觸點(diǎn)與繼電接觸器控制原理正好相反，即常開觸點(diǎn)變?yōu)槌ｉ]觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)變?yōu)槌ｉ_觸點(diǎn)。因此，建議PLC的輸入盡可能用常開觸點(diǎn)，如停止按鈕、熱繼電器的常閉觸點(diǎn)，盡可能用其常開觸點(diǎn)來代替作為PLC的輸入信號(hào)。如果某些信號(hào)只能用常閉觸點(diǎn)輸入，則梯形圖中其對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)應(yīng)作相應(yīng)的改動(dòng)。6.4.3可編程控制器程序設(shè)計(jì)的一般步驟分析控制要求。詳細(xì)了解和熟悉控制設(shè)備的工藝過程和機(jī)械動(dòng)作情況，明確生產(chǎn)工藝和設(shè)備對(duì)控制系統(tǒng)的要求。編制對(duì)照表。確定PLC的輸入信號(hào)（按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器等）和輸出信號(hào)（接觸器、信號(hào)燈、電磁閥等），按PLC內(nèi)部軟繼電器的編號(hào)范圍，給每個(gè)信號(hào)分配一個(gè)確定的地址編號(hào)，編制現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與PLC地址對(duì)照表，畫出PLC外部接線圖。畫出梯形圖。根據(jù)控制要求，將繼電接觸器控制電路圖改畫成梯形圖。編寫程序。按梯形圖上的邏輯行和邏輯元件的編排順序由上到下、從左到右寫出指令語句，編寫程序清單。小結(jié)可編程控制器梯形圖具有梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列等5個(gè)特點(diǎn)；梯形圖的編程技巧有適當(dāng)安排編程順序、重新安排不能編程的電路、處理常閉觸點(diǎn)輸入信號(hào)；可編程控制器程序設(shè)計(jì)的一般步驟為：分析控制要求、編制對(duì)照表、畫出梯形圖、編寫程序。6.5可編程控制器編程實(shí)例學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)會(huì)可編程控制器梯形圖的設(shè)計(jì)與編程方法，會(huì)編制三相籠型異步電動(dòng)機(jī)常用PLC控制程序。6.5.1三相異步電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)控制表6-12現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與PLC地址對(duì)照表類別名稱符號(hào)PLC地址輸入信號(hào)起動(dòng)按鈕SB1000停止按鈕SB2001熱繼電器FR002輸出信號(hào)接觸器KM000圖6-13單向連續(xù)控制PLC外部接線圖圖6-14單向連續(xù)控制梯形圖6.5.2三相異步電動(dòng)機(jī)雙重聯(lián)鎖正反向控制表6-13現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與PLC地址對(duì)照表類別名稱符號(hào)PLC地址輸入信號(hào)正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB1000反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2001停止按鈕SB3002熱繼電器FR003輸出信號(hào)正轉(zhuǎn)接觸器KM1000反轉(zhuǎn)接觸器KM2001圖6-15雙重聯(lián)鎖正反向控制PLC外部接線圖

6.5.2三相異步電動(dòng)機(jī)雙重聯(lián)鎖正反向控制圖6-16雙重聯(lián)鎖正反向控制梯形圖三相異步電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)控制的PLC程序序號(hào)指令數(shù)據(jù)說明0000LDX003過載保護(hù)0001ANIX002停車0002MCN0主控指令，為3步指令SPM100分支起點(diǎn)0005LDX000正轉(zhuǎn)起動(dòng)0006ORY000正轉(zhuǎn)自鎖0007ANIX001反轉(zhuǎn)按鈕聯(lián)鎖0008ANIY001反轉(zhuǎn)接觸器聯(lián)鎖0009OUTY000正轉(zhuǎn)線圈得電0010LDX001反轉(zhuǎn)起動(dòng)0011ORY001反轉(zhuǎn)自鎖0012ANIX000正轉(zhuǎn)按鈕聯(lián)鎖0013ANIY000正轉(zhuǎn)接觸器聯(lián)鎖0014OUTY001反轉(zhuǎn)線圈得電0015MCRN0分支結(jié)束0016END程序結(jié)束6.5.3三相異步電動(dòng)機(jī)Y－Δ減壓起動(dòng)控制表6-14現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與PLC地址對(duì)照表類別名稱符號(hào)PLC地址輸入信號(hào)起動(dòng)按鈕SB1000停止按鈕SB2001熱繼電器FR002輸出信號(hào)主接觸器KM1000Δ運(yùn)行接觸器KMΔ001Y起動(dòng)接觸器KMY002圖6-17Y－Δ減壓起動(dòng)控制PLC外部接線圖圖6-18Y－Δ減壓起動(dòng)控制梯形圖三相異步電動(dòng)機(jī)Y－Δ減壓起動(dòng)控制的PLC程序

序號(hào)指令數(shù)據(jù)說明0000LDX000Y起動(dòng)0001ORY000KM1自鎖0002ANIX001停車0003ANIX002過載保護(hù)0004OUTY000KM1線圈得電0005LDY000KM1自鎖0006ANIY001KMΔ聯(lián)鎖0007OUTT001定時(shí)器延時(shí)0008K100定時(shí)器10ｓ后觸點(diǎn)動(dòng)作0009ANIT000定時(shí)器延時(shí)10ｓ后觸點(diǎn)斷開0010OUTY002KMY線圈得電0011LDT000定時(shí)器延時(shí)10ｓ后觸點(diǎn)閉合0012ORY001KMΔ自鎖0013ANDY000KM1自鎖0014ANIY002KMY聯(lián)鎖0015OUTY001KMΔ線圈得電6.5.4小車自動(dòng)往返控制

小車自動(dòng)往返控制其控制要求為：按下前進(jìn)起動(dòng)按鈕SB1，小車由SQ2處前進(jìn)到SQ1處后自動(dòng)返回到SQ2處，作自動(dòng)往返循環(huán)運(yùn)動(dòng)；按下后退起動(dòng)按鈕SB2，小車由SQ1處后退到SQ2處，再自動(dòng)返回到SQ1處，作自動(dòng)往返循環(huán)運(yùn)動(dòng)；按下停止按鈕SB3，小車停止自動(dòng)往返循環(huán)運(yùn)動(dòng)。如SQ1、SQ2失去作用，小車失控，由SQ3、SQ4作限位保護(hù)，如圖10-19所示。圖6-19小車自動(dòng)往返控制示意圖表6-15小車自動(dòng)往返控制現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與PLC地址對(duì)照表類別名稱符號(hào)PLC地址輸入信號(hào)前進(jìn)起動(dòng)按鈕SB1000后退起動(dòng)按鈕SB2001停止按鈕SB3002熱繼電器FR003前進(jìn)到位（自動(dòng)后退）行程開關(guān)SQ1004后退到位（自動(dòng)前進(jìn)）行程開關(guān)SQ2005前進(jìn)限位開關(guān)SQ3006后退限位開關(guān)SQ4007輸出信號(hào)前進(jìn)接觸器KM1000后退接觸器KM2001圖6-20自動(dòng)往返控制控制PLC外部接線圖圖6-21自動(dòng)往返控制控制梯形圖6.5.5十字路口交通燈控制表6-16十字路口交通燈控制現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與PLC地址對(duì)照表類別名稱符號(hào)PLC地址輸入信號(hào)起動(dòng)按鈕SA000輸出信號(hào)南北綠燈HL1000南北黃燈HL2001南北紅燈HL3002東西綠燈HL4003東西黃燈HL5004東西紅燈HL6005圖6-22十字路口交通燈控制PLC外部接線圖圖6-23十字路口交通燈控制梯形圖6.6實(shí)訓(xùn)

6.6.1認(rèn)識(shí)PLC學(xué)習(xí)目標(biāo)會(huì)說出各種PLC的生產(chǎn)廠家、型號(hào)、主要性能指