1、.了解可編程控制器(PLC )、概要、1.2可編程控制器的程序編制、1.3可編程控制器的應(yīng)用例、1.1可編程控制器的結(jié)構(gòu)和動作原理、可編程控制器(PLC )、本章要求：1 .可編程控制器的結(jié)構(gòu)和動作原理。 2 .理解可編程控制器的幾個基本編程方法。 3 .精通常用的編程指令。 4 .學(xué)習(xí)用梯子編寫簡單的程序?？删幊炭刂破?PLC )、概況、PLC是發(fā)展于60年代末的新型電氣控制裝置，把傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)一體化，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動控制。 傳統(tǒng)繼電器接觸控制具有結(jié)構(gòu)簡單、容易掌握、價格便宜等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。 但是，這種控制裝置體積大，功耗大，功能少，

2、特別是用硬件連接構(gòu)成系統(tǒng)，布線復(fù)雜，通用性和靈活性差。 其起源可追溯到60年代，美國通用汽車為了滿足汽車模型更新的需要，對生產(chǎn)線上的控制設(shè)備提出了新的要求。 因此，將計算機(jī)功能完善、通用靈活等優(yōu)點與繼電器接觸控制簡單易懂等優(yōu)點相結(jié)合，提供了繼電器控制系統(tǒng)無法比擬的靈活性。 要求簡化計算機(jī)的編程方法和程序輸入方法，使不習(xí)慣計算機(jī)的人也能容易地使用。 但是，該時期主要代替中繼系統(tǒng)而稱為順序控制、邏輯運算、定時、計數(shù)、可編程邏輯控制器。 可編程控制器的發(fā)展：進(jìn)入80年代，隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制序列控制的范圍，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)運算轉(zhuǎn)發(fā)處理功能和模擬控制位置控

3、制，特別是遠(yuǎn)程通信功能， 由于容易實現(xiàn)靈活的加工制造系統(tǒng)，簡稱為可編程控制器(Programmable Controller )，但為了與電腦PC區(qū)別，稱為PLC。 目前，PS廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、機(jī)械、輕工等領(lǐng)域，加快了機(jī)電一體化流程。 1 .用于邏輯控制，這是PLC的基本功能，在機(jī)車的電氣控制、包裝機(jī)械控制、電梯控制等方面應(yīng)用最廣泛。 2 .用于模擬控制，PLC通過模擬I/O模塊實現(xiàn)模擬轉(zhuǎn)換，控制模擬。 閉環(huán)系統(tǒng)的過程控制、位置控制、速度控制等。 2 .用于工業(yè)用機(jī)器人的控制，PLC作為工業(yè)用控制器適用于工業(yè)用機(jī)器人。 例如，在自動生產(chǎn)線上具有多個自由度的機(jī)器人控制。 1.1.1可編程控制

4、器的主要功能和特征、主要功能、2. PLC的主要特征、(1)可靠性高、抗干擾性強(qiáng)。 由于采用了大規(guī)模集成電路和微處理器，系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量大幅減少，在硬件設(shè)計和制造過程中采用了一系列的隔離和抗干擾措施，能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，具有很高的可靠性。 (2)編程簡單，使用方便。 目前，大部分PLC采用梯形語言，繼承了繼電器接觸控制的圖形符號，直觀、清晰、容易掌握。 (3)通用性強(qiáng)，有在線修正能力。 PLC硬件采用模塊結(jié)構(gòu)，可以靈活配置以適應(yīng)不同的控制對象、控制規(guī)模和控制功能要求。 通過修改軟件，可以實現(xiàn)在線修改的能力，因此功能容易擴(kuò)展，具有廣泛的產(chǎn)業(yè)通用性。(4)縮短設(shè)計、施工、生產(chǎn)周期，保持容量。 目前，

5、PLC產(chǎn)品向系列化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，在根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，選擇適當(dāng)?shù)哪K進(jìn)行組合設(shè)計的同時，使用軟件編程代替繼電器控制的硬件電纜，大幅減少了配線作業(yè)，同時，PLC具有故障檢測和顯示功能(5)體積小，機(jī)電一體化容易實現(xiàn)。各種PLC的具體結(jié)構(gòu)雖然多種多樣，但其結(jié)構(gòu)和工作原理相同，都是以微處理器為中心的電子電氣系統(tǒng)。 PLC的各種功能的實現(xiàn)不僅依賴于其硬件的作用，還依賴于其軟件的支持。 PLC內(nèi)部主要由主機(jī)、輸入輸出接口、電源、手持編程器、擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等的一部分構(gòu)成。 1.2可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理、1.1.1可編程控制器的結(jié)構(gòu)和各部分的作用、主機(jī)部是中央處理器(CPU )、系統(tǒng)程序存

6、儲器和用戶程序和數(shù)據(jù)存儲器、系統(tǒng)程序存儲器：主要將系統(tǒng)管理和監(jiān)視程序和用戶程序因為系統(tǒng)程序是由制造商固定的，所以用戶不能變更。 用戶程序和數(shù)據(jù)存儲：主要存儲用戶創(chuàng)建的應(yīng)用程序和各種臨時數(shù)據(jù)、中間結(jié)果。2 .用于接收輸入設(shè)備(按鈕、行程開關(guān)、傳感器等)控制信號的輸入輸出(I/O )接口。 輸出接口用于在輸出回路中驅(qū)動輸出設(shè)備(:接觸器、電磁閥、燈等)的主體處理結(jié)果。 3 .電源、電源是指CPU、內(nèi)存、I/O接口等內(nèi)部電子電路動作中搭載的直流開關(guān)穩(wěn)壓器電源，4 .手持編程器是PLC的重要外部設(shè)備，主要由鍵盤、顯示器構(gòu)成在編程箱中有簡易型和智能型兩種。 小型PLC經(jīng)常使用簡易編程箱，大中型PLC多使

7、用智能編程箱。 手持編程器的作用是制作用戶程序，發(fā)送至PLC程序存儲器。 利用手持編程器，可進(jìn)行用戶程序的檢查、修正、調(diào)試、PLC的運行狀況的在線監(jiān)視。 現(xiàn)在，很多PLC與計算機(jī)連接，用專用的工具軟件進(jìn)行編程和監(jiān)視。6.外部設(shè)備接口、I/O擴(kuò)展接口用于擴(kuò)展外部輸入輸出端子數(shù)擴(kuò)展單元和基本單元(主機(jī))。 5 .能夠?qū)⑹殖志幊毯?、打印機(jī)、條形碼掃描儀等外部設(shè)備連接到主體上的輸入輸出擴(kuò)展接口。1.1.3可編程控制器的工作原理，PLC采用“依次掃描、持續(xù)循環(huán)”的工作方式，該過程被分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出更新三個階段，掃描整個過程掃描一次執(zhí)行所需的時間輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出更新、1 .輸入采樣階段

8、，PLC在輸入采樣階段，以掃描方式依次讀入所有輸入端子的on/off狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)，將該狀態(tài)轉(zhuǎn)換為輸入狀態(tài)寄存器，即輸入更新接下來進(jìn)入程序執(zhí)行階段。 程序執(zhí)行中，即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不變化，只能在下一掃描周期的輸入處理階段進(jìn)行讀取。 2 .程序執(zhí)行階段，PLC在執(zhí)行階段，按照前后左右、前后的順序執(zhí)行程序指令。 該過程從輸入狀態(tài)寄存器和其他器件狀態(tài)寄存器讀出相關(guān)器件的開/關(guān)狀態(tài)，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運算，并將運算結(jié)果存儲在相關(guān)的狀態(tài)寄存器中。 3 .輸出更新階段，在所有指令的執(zhí)行結(jié)束后，將與各物理繼電器對應(yīng)的輸出狀態(tài)寄存器的on/off狀態(tài)在輸出更新階段寫入輸出寄存器，控

9、制各物理繼電器的on/off，這是PLC的實際輸出。 從PLC的動作過程可以看出，即使在PLC的程序執(zhí)行階段輸入發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會立即變化，直到下一個周期輸入處理階段也不會變化。 對于暫時存儲在輸出狀態(tài)寄存器中的輸出信號，CPU在一個周期結(jié)束之前，集中輸出這些輸出信號到輸出鎖存器中，直到輸出信號成為實際的CPU輸出。 因此，在所有輸入輸出狀態(tài)的變化中保持一個掃描周期，換言之，輸入輸出的狀態(tài)保持一個掃描周期。1.1.3可編程控制器的主要技術(shù)性能、2 .用戶程序的存儲容量用于測量PLC可存儲的用戶程序的數(shù)量。 3 .以ms/千步為單位指定掃描速度、1000步的用戶程序的掃描時間。

10、4 .指令系統(tǒng)根數(shù)是指PLC具有的基本指令和上位指令的種類和數(shù)量。 種類越多，軟件功能越強(qiáng)。5 .編程元件的種類和數(shù)量、編程元件是指輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、計時器、計數(shù)器、通用“字”寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、特殊功能繼電器等。 其種類和數(shù)量是測量PLC的指標(biāo)之一。 FP1-C24編程元件的顯示形式和編號范圍、1.2可編程控制器的程序編制、1.2.1可編程控制器的編程語言，與其他計算機(jī)裝置一樣，PLC的操作用程序語言來表現(xiàn)，表現(xiàn)方法多種多樣，不同制造商、機(jī)種、 繼承了與繼電器接點、線圈、串聯(lián)、并聯(lián)等術(shù)語相似的圖形符號，具有形象、直觀、實用特征，無需學(xué)習(xí)計算機(jī)專業(yè)知識，電氣技術(shù)人員最容易使用

11、。例：將電機(jī)起?？刂齐娐?、繼電器接觸控制圖.(1) PLC系統(tǒng)圖、啟動按鈕、停止按鈕、SB0設(shè)為on時，與X0存儲單元對應(yīng)的位為“1”，相反為“0”。 用.常閉接點、(2)梯形圖生成控制程序、Y0、X0、X1后，按下SB0后，X0存儲單元為“1”時常開接點閉合，線圈通電，電機(jī)旋轉(zhuǎn)。 注意：這些接點和線圈不是實際的物理繼電器接點和線圈，而是軟件編程中使用的編程元件，各個編程元件對應(yīng)于存儲器中的一個存儲單元，在該存儲單元為“1”時，用梯形總是開關(guān)，總是按、Y0、SB1，X1的存儲器單元變?yōu)椤?”，常閉接點斷開，線圈斷開，電機(jī)停止。 輸出繼電器(線圈)，常開接點，梯形圖和助記符號語言是PLC中最常用

12、的編程語言，在學(xué)習(xí)中，(1)梯形圖的繼電器不一定是物理繼電器，是PLC存儲器的存儲單元，寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“1”時(2)梯形圖中流過的電流不是物理電流，而是概念電流，是程序執(zhí)行的圖像顯示方式。 (3)梯形圖中的繼電器觸點，在創(chuàng)建用戶程序時(即作為邏輯觸點)，可根據(jù)需要在梯形圖中反復(fù)使用，沒有數(shù)量限制，無論是常開還是常閉都可以使用。 (4)能夠驅(qū)動實際的負(fù)載的只有PLC的物理繼電器，其他的繼電器只能作為一個邏輯使用，因此被稱為“軟繼電器”。 (3)輸入繼電器用于接收外部輸入信號，在PLC內(nèi)部的其他繼電器的觸頭上不能驅(qū)動。2 .語句表語言，此編程語言與匯編語言相似，因制造商不同，語句表也不同。

13、 在此，以松下可編程控制器為例，對上述電機(jī)的啟動、停止控制進(jìn)行編程(將梯形圖轉(zhuǎn)換為文表語言)。 注意：梯子請按從左到右、從上到下的順序編程。1.2.2可編程控制器的編程原則和方法、1 .編程原則、(1)PLC編程元件的接點在編程中可以無限次使用，每個繼電器的線圈在梯形中只能出現(xiàn)一次，該接點可以使用無數(shù)次。 (2)梯形的邏輯行都從左母線開始，以右母線結(jié)束。 線圈總是在最右邊，不能直接連接左母線。 制作梯子時，請盡量設(shè)置為“上下輕，左右輕”。 (4)兩個以上的線圈既不并聯(lián)也不串聯(lián)。 2 .編程方法，(1)決定I/o點數(shù)和分配，(2)制作梯形和命令文表，(5)程序以END命令結(jié)束，程序的執(zhí)行從最初的

14、地址開始以END命令結(jié)束，調(diào)試時，利用該特征來制作幾個程序2.2.3可編程控制器的指令系統(tǒng)，ST開始指令，ST/開始反指令，OT輸出指令，指令，可使用的編程元件，xrtc，1 .開始指令ST，ST/輸出指令OT，xrtc，Y R T C，功能：常開接點在各邏輯線或程序段的開頭使用ST指令或ST/指令。 功能：讀取指定常閉接點(X1 )的ON/OFF信息。 功能：可驅(qū)動指定了邏輯運算結(jié)果的線圈，并使用輸出指令。 OT指令既不能用于輸入繼電器x，也不能用于左母線。例：輸入接點x0為on時，使輸出繼電器Y0、Y1動作，接點x1為off時，使繼電器Y2動作。 梯形圖對應(yīng)的助記符號程序、功能：該指令是接

15、點串聯(lián)連接指令。 串聯(lián)使用單一可動接點，完成邏輯積運算。 2 .接點串聯(lián)指令A(yù)N，AN/接點并聯(lián)指令OR，OR/，例：輸入條件R0和R1及R2同時ON時輸出Y3的程序。 時序圖、梯形程序，例如：輸入條件R0為ON，R1和R2為OFF時Y3輸出程序。例：輸入條件R0為ON，R1和R2為OFF時，Y3輸出程序。例：輸入條件R0或R1或R2為ON時，Y3輸出到程序中。 梯形程序.例：輸入條件R0為ON，或者R1或R2為OFF時，Y3輸出程序。梯子程序，例1 :通過PLC實現(xiàn)了正反轉(zhuǎn)控制，要求1.sb1按鈕是正轉(zhuǎn)按鈕，SB2按鈕是反轉(zhuǎn)按鈕，SB0按鈕是停止按鈕。 梯形圖程序、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、3 .塊串聯(lián)命

16、令A(yù)NS和塊并聯(lián)命令ORS，命令塊1，命令塊2，文表命令ST X0 OR X2 ST X1 OR/X3 ANS OT Y0，在電路塊和前一個電路塊的串聯(lián)使用，在使用ANS命令之前ANS指令是獨立的指令，沒有組件符號。3 .模塊串聯(lián)指令A(yù)NS和模塊并列指令ORS，指令模塊1，指令模塊2，文表指令stx0an2sx2an/x3ORS0，電路模塊和前面的電路模塊并行使用，在使用ORS指令之前完成電路模塊的內(nèi)部連接。 ORS命令是獨立的命令，沒有組件符號。4 .置位，復(fù)位指令SET，RST，功能：輸入條件ON時，將指定的線圈保持ON狀態(tài)，然后即使輸入OFF，其輸出也保持ON狀態(tài)。 功能：輸入條件ON時，將指定的線圈保持OFF狀態(tài)，之后即使輸入OFF，其輸出也保持OFF狀態(tài)。 另外，用于y和r的位置和復(fù)位的.5 .計時器命令TM，計時器分為以下三種，TMR:的定時單位為0.01s的計時器。 TMX:的計時單位為0.1s的計時器。 另外，TMY:的定時單元是1s的計時器。 定時器是通電延遲型。設(shè)定值、計時器編號、文字表命令ST X0 TMX 2 K 50 ST T2 OT Y0、5 .計時器命令TM、X0、T2，根據(jù)需要構(gòu)成斷開延遲計時器。 Y0，X0，6 .計數(shù)器命令CT，設(shè)定值，計數(shù)器編號，文字表命令st0s