1、(10-1),第十章 可編程序控制器 （PLC）,(10-2),第十章 可編程序控制器,10.1 概述 10.2 基本概念和編程語言簡介 10.3 PLC指令及編程方法 10.4 應用舉例,(10-3),10.1.1 什么是PLC ?,PLC 是一種專門用于工業(yè)控制的計算機。, 早期的PLC是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要 用于順序控制，只能實現(xiàn)邏輯運算。因此，被稱為可編程邏輯控制器（Programmable logic controller，略寫 PLC ), 隨著電子技術、計算機技術的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠遠超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器（Programmable

2、 controller，略寫PC)。為區(qū)別于Personal Computer (PC)，故沿用PLC 這個略寫。,10.1 概述,(10-4),中 央 處 理 單 元,存 儲 器,數(shù) 據(jù) 存 儲 器,輸 出 接 口,地址總線 控制總線,數(shù)據(jù)總線,編程 單元,照明,電磁裝置,執(zhí)行機構(gòu),。,電源,地址總線 控制總線,輸 入 接 口,模擬量輸入,行程開關,繼電器接點,各種開關,10.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理,一、 PLC結(jié)構(gòu)示意圖,(10-5),二、各組成部分的作用,2. 存儲器,1. CPU,(1) 將各種輸入信號取入存儲器。 (2) 編譯、執(zhí)行指令。 (3) 把結(jié)果送到輸出端。 (4)

3、響應各種外部設備的請求。,RAM：存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào) 試的程序。 ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。,(10-6),3. 輸入、輸出接口：采用光電隔離，實現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。,輸出接口作用：將主機向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離。,輸出三種形式：繼電器 - 低速大功率 可控硅 - 高速大功率 晶體管 - 高速小功率,輸入接口作用：將按鈕、行程開關或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機。,(10-7),（1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強

4、電干擾。,COM,光電三極管,發(fā)光二極管,直流輸入,光-電器件,輸入端子,(10-8),COM,Yn,繼電器輸出,AC250V/DC24V(max),（2）輸出接口電路：均采用模塊式。,以繼電器形式為例：,(10-9),4. 各種接口、高功能模塊：便于擴展。 小型機：一體機。有接口可擴展。 中、大型機：模塊式?？筛鶕?jù)需要在主板上隨意組合。,(10-10),(10-11),編程設備可以是專用的手持式的編程器；也可以是安裝了專門的編程通訊軟件的個人計算機。,5. 編程設備,用戶可以通過鍵盤輸入和調(diào)試程序；另外在運行時，還可以對整個控制過程進行監(jiān)控。,(10-12),10.1.3 工作方式,微機：等

5、待命令。,PLC：循環(huán)掃描。 CPU從第一條指令開始執(zhí)行，遇到結(jié)束符又 返回第一條，不斷循環(huán)。,這種工作方式 有什么好處？,答：對慢速響應系統(tǒng)， 增強了抗干擾能力。,(10-13),1. 輸入/輸出點數(shù) ( I/O點數(shù) )。 2. 掃描速度。 單位： ms /1000步 或 s /步 3. 內(nèi)存容量。 4. 指令條數(shù)。 5. 內(nèi)部寄存器數(shù)目。 6. 高功能模塊。,10.1.4 主要技術性能,(10-14),1. 抗干擾、可靠性高。 2. 模塊化組合式結(jié)構(gòu)，使用靈活方便。 3. 編程簡單，便于普及。 4. 可進行在線修改。 5. 網(wǎng)絡通訊功能，便于實現(xiàn)分散式測控系統(tǒng)。 6. 與傳統(tǒng)的控制方式比較

6、，線路簡單。,10.1.5 優(yōu)點,(10-15),1. 用于開關邏輯控制。 2. 用于機加工數(shù)字控制。 3. 用于閉環(huán)過程控制。 4 用于組成多級控制系統(tǒng)。,10. 1. 6 應用,(10-16),10.2 基本概念和編程語言簡介,PLC的內(nèi)存除存放用戶和系統(tǒng)的程序外，還有四個區(qū)： I/O區(qū)：可直接與外部輸入、輸出端子傳遞信息 內(nèi)部輔助寄存器區(qū)：存放中間變量 數(shù)據(jù)區(qū)：存放中間結(jié)果 專用寄存器區(qū)：定時時鐘、標志、系統(tǒng)內(nèi)部的命令,10. 2. 1 寄存器和接點的概念,用戶在對這四個區(qū)進行操作時，可以以寄存器和/或接點的方式進行。,(10-17),以I/O區(qū)為例：寄存器是一個16位二進制單元，16位

7、中的每一位是一個接點，對應外部的一個輸入/輸出端子。,輸入寄存器 WXm 輸出寄存器 WYm,輸入端子Xmn 輸出端子Ymn,m ：十進制數(shù)，寄存器編號 n：16進制數(shù)(0F),寄存器的第n位,(10-18),例：若X3 為“ON”，則 WX0 的第三位為 “1” 若 WY1=7，則表明Y10、Y11、Y12三個接點 “ON”,接點通斷情況與接點的賦值有關：（以 X0為例： 若 X0的邏輯賦值為“1”，則,(10-19),I/O區(qū)：可以以接點和寄存器的方式對其進行操作。 內(nèi)部輔助寄存器區(qū)：可以以接點和寄存器的方式 對其操作。（ Rmn 、WRm） 數(shù)據(jù)區(qū)：只能以寄存器的方式進行操作。 （DTm

8、）,實際輸入端子：X0XF 實際輸出端子：Y0Y7 其他的I/O區(qū)可作為輔助寄存器用。,不同型號的PLC，其內(nèi)存分配有 所不同。 如：松下電工的FP1-24 I 區(qū)：X0X12F (WX0WX12) O區(qū)：Y0Y12F (WY0WY12),(10-20),專用寄存器(FP1機：WR900WR903)。常用的如下：,R900A : “”標志 R900B: “=”標志 R900C: “”標志 R9010: 常ON繼電器 R9011: 常OFF繼電器 R9013: 僅在第一個掃秒周期ON，其他時候均為OFF R9014: 僅在第一個掃秒周期OFF，其他時候均為ON R9018R901D: 周期分別為

9、 0.01s, 002s, 0.1s, 0.2, 1s, 2s的時鐘 脈沖繼電器,專用數(shù)據(jù)寄存器(FP1機： DT9000DT9069),設置日期時間、高速計數(shù)器、步進等指令有關。,(10-21),指令表（助記符）語言 梯形圖語言 流程圖語言 布爾代數(shù)語言,助記符語言：類似于微機中的匯編語言。 梯形圖語言：沿襲了傳統(tǒng)的控制圖。直觀明了，易于掌握。,10. 2. 2 編程語言,一、PLC 的編程語言有：,(10-22),二、梯形圖的規(guī)則：,(10-23),10.3 PLC指令及編程方法,各個廠家生產(chǎn)的 PLC 產(chǎn)品的指令系統(tǒng)大同小異。編程方法也類似。 以下介紹以松下電工的PLC產(chǎn)品為例。,10.

10、 3. 1 指令的分類,鍵盤指令、非鍵盤指令、高級指令,一、按編程器輸入指令的方式分類,(10-24),鍵盤指令：可從鍵盤上 直接鍵入的指令,擴展功能指令：用F鍵加功 能號方可鍵入的指令。,(10-25), 基本指令 數(shù)據(jù)傳送指令 算術運算指令 位移指令 位操作指令 數(shù)據(jù)變換指令 轉(zhuǎn)移控制指令 特殊控制指令,二. 按指令的功能分類,按指令的功能可分為：,(10-26),ST：（Start） 從母線開始一個新邏輯行時，或開始一個邏輯塊時， 輸入的第一條指令。 ST：以常開接點開始 ST/：以常閉接點開始,OT：（Output） 表示輸出一個變量。,ED：（End）表示程序無條件結(jié)束。 CNED：

11、（Condition end）程序有條件結(jié)束。,NOP：（No-operation) 空操作指令。,10. 3. 2 基本指令,(10-27),邏輯關系 梯形圖 助記符,STX0 ANX1 OTY0,STX0 ORX1 OTY0,ST / X0 OTY0,當 X0 與 X1 都 “ON” 時， 則輸出 Y0 “ON”。,當 X0 或 X1 “ON” 時， 則輸出 Y0 “ON”。,當 X0 “OFF” 時， 則輸出 Y0 “ON”。,(10-28),注意：與、或、非運算均是對從該指令前面的ST 指令到該指令的前一個指令處的結(jié)果進行 運算。,X2是與圖中A點處的結(jié)果（即X0與X1的結(jié)果）相或，而

12、不是與X1相或。,(10-29),邏輯關系 梯形圖 助記符,STX0 ORX1 STX2 ORX3 ANS OTY0,STX0 ANX1 STX2 AN / X3 ORS OTY0,當 “X0 或 X1”與“X2 或X3” 都 “ON” 時， 則輸出 Y0 “ON”。,當 “X0 與 X1”或“X2 與 X3非” “ON” 時，則輸 出 Y0 “ON”。,(10-30),PSHS, RDS,POPS （棧指令）,ST X0 PSHS AN X2 OT Y0 RDS AN X1 OT Y1 POPS AN/ X2 OT R30,(10-31),DF, DF/：微分指令,ST X0 DF OT R

13、30 ST X1 DF/ OT R31,(10-32),例1：直接啟動停車控制,控制電路圖,I/O分配： X0：啟動 X1：停車 Y0：KM,Why?,(10-33),KMR,I/O分配： STX0 SSF X1 SSR X2 KMF Y0 KMR Y1,例2：三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制,(10-34),STX1 ORY0 AN / X0 AN / Y1 OTY1 STX2 ORY1 AN / X0 AN / Y0 OTY0 ED,(10-35),編程中應注意的幾個問題,一、用電路變換簡化程序(減少指令的條數(shù)）,(10-36),二、邏輯關系應盡量清楚(避免左輕右重),(10-37),三、避免出

14、現(xiàn)無法編程的梯形圖,(10-38),KP：（Keep）,ST X0 ST X1 KP R0,說明： （1）在置位信號接通的瞬間，R0置1。以后無論置位 信號狀態(tài)如何，只要復位信號斷開，R0的狀態(tài) 均為1。 （2）在復位信號接通的瞬間，R0置0。 （3）在復位信號和置位信號同時接通時，復位優(yōu)先。,(10-39),SET、 RST（Reset）,這兩條指令的功能類似于KP指令，但使用比KP 指令靈活。,ST X0 SET Y0 ST R20 RST R30,(10-40),TM:（定時指令）,輸入接點,定時器號碼 （FP1:099）,時間常數(shù): 132767,(10-41),動作說明： 當Y0閉合

15、后，定時器TM5開始計時。經(jīng)過300.1=3s后，Y1閉合，Y2斷開。,Y0,ST Y0 TMX 5 K 30 ST T5 OT Y1 ST/ T5 OT Y2,例：定時器應用舉例,(10-42),與定時器有關的兩個寄存器：EVn 和SVn (n為寄存器編號,該編號與定時器編號對應),EVn：存儲定時器TMn的過程值。,SVn：存儲定時器TMn的設置值。,(10-43),計數(shù)器初始值： 132767,計數(shù)器編號 (FP1機：100143),計數(shù)脈沖,復位信號,（1）復位信號接通時，計數(shù)器復位，裝入初始值。 （2）復位信號斷開時，每來一個計數(shù)脈沖減1，直 到減為0，計數(shù)器的常開接點接通，常閉接點

16、 斷開。,CT:（計數(shù)器）,說明：,(10-44),與計數(shù)器有關的兩個寄存器：EVn 和SVn (n為寄存器編號,該編號與計數(shù)器編號對應),EVn：存儲計數(shù)器 CTn 的過程值。,SVn：存儲計數(shù)器 CTn 的設置值。,(10-45),UDC:（可逆計數(shù)）,加減計數(shù)信號 例：設為 X0,計數(shù)脈沖 例：設為X1,復位信號： 例：設為X2,初值或存放 初值的寄存器,作為加減計數(shù) 器的寄存器,ST X0 ST X1 ST X2 F118(UDC) S D,(10-46),一、 數(shù)據(jù)傳送指令,F0(MV) 、F1(MV/),功能說明：S為常數(shù)或寄存器，D 為寄存器。當條件滿足時，S或S的內(nèi)容傳送到D。

17、,F0(MV)：把 S 或 S 的內(nèi)容傳送到D。 F1(MV/)：把 S 或 S 的內(nèi)容求反后傳送到D。,10. 3. 3 其他常用指令簡介,(10-47),其他傳送指令常用的有：F10(BKMV)， F11(COPY)等等。,例：某控制控制系統(tǒng)，若出現(xiàn)嚴重故障信號，則所有的動作全停，故障指示顯示。,I/O分配： X0：故障信號 Y0：故障指示 其他輸出端：Y1YF,(10-48),二、 算術指令,F60(CMP),其它的算術運算指令，如算術運算、BCD碼運算、比較指令等等。,功能說明：當R10接通時，比較EV0和100， 若EV0100，則Y0接通；若EV0=100，則Y1接通； 若EV01

18、00，則Y2接通。,(10-49),例：設計一個順序控制電路: 啟動時，電機D1先啟動， 3s后電機D2啟動，再過 5s后電機D3啟動。,I/O分配： X0：啟動按鈕 X1：停車按鈕 Y0：電機D1 Y1：電機D2 Y2：電機D3,(10-50),(10-51),三、 移位指令,(1) 左移指令 SR,（1）SR指令只能對WR型寄存器進行移位。 （2）IN：串行輸入端（補位），接點通，補1， 接點斷，補0。 （3）CP：移位脈沖 （4）CLR：復位清零。,說明：,(10-52),2,1,0,5,3,4,SW2,SW3,SW1,MV,SW1:檢測有無次品 SW2:檢測凸輪的突起 SW3:檢測有無

19、次品落下,SW1,SW2,SW3為光電傳感器:,凸輪每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出一個脈沖，且每個脈沖過一個物品。當次品移到4號位時，電磁閥MV打開，次品落入次品箱內(nèi)。無次品則自動掉入正品箱內(nèi)。有一復位按鈕SB實現(xiàn)手動復位。,I/O分配： X0: SW1 X1: SW2 X2: SW3 X3: SB Y0: MV,例：,(10-53),I/O分配： X0: SW1 檢測有無次品 X1: SW2 檢測凸輪的突起 X2: SW3 檢測有無次品落下 X3: SB 復位 Y0: MV,(10-54),(2) 雙向移位指令 LRSR,DIR：移位方向。 ON:左移 OFF:右移 IN：串行輸入端 CP：移位脈沖 CLR：復位清零,說明：D1，D2為移位區(qū)的首址和末址?？墒褂玫?寄存器有： WY, WR, SV, EV, DT,