1、1,海南風(fēng)光,第九章 可編程序控制器（1） （FP1型PLC）,清華大學(xué)電機(jī)系電工學(xué)教研室 唐慶玉 編,2,第九章 可編程序控制器,9.1 概述 9.2 基本概念和編程語言簡介 9.3 PLC指令及編程方法 9.4 應(yīng)用舉例 9.5 實(shí)驗,3,9.1.1 什么是PLC ?,PLC 是一種專門用于工業(yè)控制的計算機(jī)。, 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(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)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(shù)、計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為

2、可編程控制器（Programmable controller，略寫PC)。為區(qū)別于Personal Computer (PC)，故沿用PLC 這個略寫。,9.1 概述,4,9.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理,一、 PLC結(jié)構(gòu)示意圖,5,二、各組成部分的作用,2. 存儲器,1. CPU,(1)從程序存儲器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令。 (2)將各種輸入信號取入。 (3) 把運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。 (4) 響應(yīng)各種外部設(shè)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。,6,3. 輸入、輸出接口：采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部

3、電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。,輸出接口作用：將主機(jī)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(jī)與外部強(qiáng)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(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機(jī)。,7,（1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強(qiáng)電干擾。,COM,光電三極管,發(fā)光二極管,直流電源,輸入端子,PLC,8,繼電器輸出,（2）輸出接口電路：均采用模塊式。,以繼電器形式為例：,PLC,9,4. 各種接口、高功能模塊：便于擴(kuò)展。 小型機(jī)：一體機(jī)。有接口

4、可擴(kuò)展。 中、大型機(jī)：模塊式?？筛鶕?jù)需要在主板上隨意組合。,10,11,編程設(shè)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(jī)。,5. 編程設(shè)備,用戶可以通過鍵盤輸入和調(diào)試程序；另外在運(yùn)行時，還可以對整個控制過程進(jìn)行監(jiān)控。,12,9.1.3 工作方式,CPU：等待命令。,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)。,13,1. 輸入/輸出點(diǎn)數(shù) ( I/O點(diǎn)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。,9.1.4 主要技術(shù)性能,

5、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(jìn)行在線修改。 5. 網(wǎng)絡(luò)通訊功能，便于實(shí)現(xiàn)分散式測控系統(tǒng)。 6. 與傳統(tǒng)的控制方式比較，線路簡單。,9.1.5 優(yōu)點(diǎn),15,1. 用于開關(guān)邏輯控制。 2. 用于機(jī)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)。,9. 1. 6 應(yīng)用,16,9.2 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(biāo)志、系統(tǒng)內(nèi)部的命令,

6、9. 2. 1 寄存器和接點(diǎn)的概念,用戶在對這四個區(qū)進(jìn)行操作時，可以以寄存器和/或接點(diǎn)的方式進(jìn)行。,17,PLC的寄存器（以FP1為例）一覽,字輸入寄存器 WX0WX12 位輸入寄存器 X0X12F 字輸出寄存器 WY0WY12 位輸出寄存器 Y0Y12F 通用字寄存器 WR0WR62F 通用位寄存器 R0R62F 專用字寄存器 WR900WR903 專用位寄存器 R900R903F 定時器 TM0TM99 計數(shù)器 C100C143,通用數(shù)據(jù)寄存器DT0DT8999 專用數(shù)據(jù)寄存器DT9000DT9069 設(shè)定值寄存器 SV0SV143 經(jīng)過值寄存器 EV0EV143 索引寄存器 IX，IY

7、十進(jìn)制常數(shù)寄存器 K 十六進(jìn)制常數(shù)寄存器 H,18,PLC的寄存器（以FP1為例）,1. 輸入輸出(I/O)寄存器,輸入寄存器: 功能:存放外部輸入的信號 輸入寄存器編號:WX0WX12, 共13個寄存器，每個 寄存器16位 輸入位編號:X0X12F，共1613=208位,輸出寄存器: 功能:向輸出接口輸出信號 輸出寄存器編號:WY0WY12, 共13個寄存器，每個 寄存器16位 輸出位編號:Y0Y12F，共16 13=208位,19,寄存器：是一個16位二進(jìn)制單元 位（觸點(diǎn)）：16位中的每一位是一個“觸點(diǎn)”，對應(yīng)外部的一個輸入或者輸出端子。,輸入寄存器 WXm 輸出寄存器 WYm,輸入端子X

8、mn 輸出端子Ymn,m ：寄存器編號，用十進(jìn)制數(shù)編號： m=012，共13個,n,n：寄存器的第n位，用16進(jìn)制數(shù) 編號：n= 0F，共16位,20,例：若X0為“ON”，則 WX0 的第0位為 “1” 若X4 為“OFF”，則 WX0 的第4位為 “0” 若 WY1=7，則表明Y10、Y11、Y12三個接點(diǎn) 為“ON”,接點(diǎn)通斷情況與接點(diǎn)的賦值有關(guān)：（以 Y0為例： 若 Y0的邏輯賦值為“1”，則,21,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(diǎn)開始 ST/：以常閉接點(diǎn)開始,OT：（Output） 表示輸出一個變量。,ED：（

9、End）表示程序無條件結(jié)束,可編程控制器FP1基本指令,22,邏輯關(guān)系 梯形圖 助記符,STX0 ANX1 OTY0,STX0 ORX1 OTY0,ST / X0 OTY0,當(dāng) X0 與 X1 都 “ON” 時， 則輸出 Y0 “ON”。,當(dāng) X0 或 X1 “ON” 時， 則輸出 Y0 “ON”。,當(dāng) X0 “OFF” 時， 則輸出 Y0 “ON”。,23,注意：與、或、非運(yùn)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(jìn)行 運(yùn)算。,X2是與圖中A點(diǎn)處的結(jié)果（即X0與X1的結(jié)果）相或，而不是與X1相或。,24,邏輯關(guān)系 梯形圖 助記符,STX0 ORX1 STX2 ORX3 A

10、NS OTY0,STX0 ANX1 STX2 AN / X3 ORS OTY0,當(dāng) “X0 或 X1”與“X2 或X3” 都 “ON” 時， 則輸出 Y0 “ON”。,當(dāng) “X0 與 X1”或“X2 與 X3非” “ON” 時，則輸 出 Y0 “ON”。,25,例1：直接啟動停車控制,繼電器控制電路圖,I/O分配： X0：停車 X1：啟動 Y0：KM,助記符語句表 ST X1 OR Y0 AN X0 OT Y0 ED,26,操作及動作過程,FP1型PLC控制器： 實(shí)際輸入端子：X0XF 實(shí)際輸出端子：Y0Y7,助記符語句表 ST X1 OR Y0 AN X0 OT Y0 ED,27,I/O分配

11、： SB1X0 SBF X1 SBR X2 KMF Y0 KMR Y1,例2：三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制,28,ST X1 OR Y0 AN X0 AN / Y1 OT Y0 ST X2 OR Y1 AN X0 AN / Y0 OT Y1 ED,左重右輕,編程,29,I/O分配： SB1X0 SBF X1 SBR X2 KMF Y0 KMR Y1,I/O分配決定PLC的端子接線圖,PLC的端子接線方式又決定編程語言,30,輸入按鍵的接線方式?jīng)Q定輸入的編程語句,停止鍵為常閉 ST X1 OR Y0 AN X0 OT Y0 ED,停止鍵為常開 ST X1 OR Y0 AN/ X0 OT Y0 ED

12、,電機(jī)的起動停止控制,31,編程中應(yīng)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)）,32,二、邏輯關(guān)系應(yīng)盡量清楚(避免左輕右重),ST X2 AN X3 AN X4 ST X2 AN X5 AN X6 AN X7,ST X2 AN X5 AN X6 AN X8 AN X9 ORS OT Y0 ED,根據(jù)該梯形圖和編程，X3、X6、X9 三個輸入開關(guān)應(yīng)采用何種接法？ 用常開？ 用常閉？,33,三、避免出現(xiàn)無法編程的梯形圖,ST X3 AN X5 OR X1 AN/ X2 OT Y1,根據(jù)該梯形圖和編程，X2、X4 二個輸入開關(guān)應(yīng)采用何種接法？ 用常開？ 用常閉？,ST X1 AN X5

13、 OR X3 AN/ X4 OT Y2 ED,34,2. 定時器及定時器指令,輸入接點(diǎn),定時器號碼 （099）,時間常數(shù): 132767,35,動作說明： 當(dāng)Y0閉合后，定時器TM5開始計時。 經(jīng)過300.1=3s后，Y1閉合，Y2斷開。,Y0,例：,36,例3：定時器應(yīng)用舉例(書上P461高頻加熱時間控制）,分配I/O： X0 SB1 X1 SB2 Y0 KM TMX0 KT,37,38,PSHS, RDS,POPS,ST X0 PSHS AN X2 OT Y0 RDS AN X1 OT Y1 POPS AN X2 OT Y3,3.堆棧及堆棧操作指令:,39,例4：定時器應(yīng)用舉例：用PLC控制三相異步電動機(jī) 的Y-起動。,Y 起動繼電器控制電路,I/O分配： SB1 X0 SB2 X1 KM0 Y0 KM1 Y1 KM2 Y2 KT TMX1,時間常數(shù)K=150 延時0.1 150 =15秒,40,用PLC控制三相異步電動機(jī)的Y-起動,I/O分配： SB1 X0 SB2 X1 KM0 Y0 KM1 Y1 KM2 Y2 KT TMX1,梯形圖,41,用PLC控制三相異步電動機(jī)的Y-起動,I/O