1、1,可編程控制器概述,2,PLC,為一體,3,4,PLC 的 產(chǎn)生與發(fā)展,第一代：從第一臺PLC誕生到上個世紀(jì)70年代初。,第二代： 70年代初至70年代末。, CPU使用中小規(guī)模集成電路，采用磁芯存儲器。, CPU使用微處理器，采用半導(dǎo)體存儲器EPROM。, 可靠性較差，略強(qiáng)于繼電器控制。, 機(jī)種單一，沒形成系列。, 有了計算機(jī)接口和模擬量控制功能。, 可靠性提高。, 整機(jī)功能向系列化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，并由專用向通用方向過渡。, 功能簡單（只有計數(shù)/定時功能）。, 功能增強(qiáng)（增加邏輯/數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、自診斷等功能）。,5,第三代：70年代末到80年代中期。, CPU使用8或16位微處理器甚至

2、多微處理器，采用半導(dǎo)體存儲器EPROM、CMOSRAM等。, 增加浮點數(shù)運(yùn)算，平方、三角函數(shù)等運(yùn)算。, 增加查表、列表功能。, 自診斷及容錯技術(shù)提高。, 梯形圖語言及語句表成熟。, 小型PLC體積減小、可靠性提高、成本下降。, 大型PLC向模塊化、多功能方向發(fā)展。,6,第四代：80年代中期到90年代中期。,第五代： 90年代中期之后。, 增加高速計數(shù)、中斷、A/D、D/A、PID等功能。, 處理速度進(jìn)一步提高（1s/步）。, 連網(wǎng)功能增強(qiáng)。, 編程語言進(jìn)一步完善，開發(fā)了編程軟件。, CPU使用16位或32位微處理器。, PLC的I/O點增加，最多可達(dá)32K個I/O點。, 處理速度進(jìn)一步提高（1

3、ns/步）。, PLC都可以與計算機(jī)通信。, 具有強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、大批量數(shù)據(jù)處理的功能。, 開發(fā)了大量的特殊功能模塊。, 編程軟件功能更強(qiáng)大。, 不斷開發(fā)出功能強(qiáng)大可編程終端。,7,PLC及其控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,PLC的性能,對小型PLC,對大中型PLC,向著更大容量、更高速度、更多的功能、更高的可靠性、易于連絡(luò)通信的方向發(fā)展。使之更利于對大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)的控制。,向著體積更小、速度更高、功能增強(qiáng)、價格低廉的方向發(fā)展。使之更利于取代繼電器控制。,8, I/O模塊將直接安裝在現(xiàn)場，CPU與現(xiàn)場I/O通過數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)控制，使系統(tǒng)控制更有效、可靠性更高；, 進(jìn)一步應(yīng)用計算機(jī)的信息處理技術(shù)、

4、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)，使系統(tǒng)的產(chǎn)生控制功能與信息管理功能一體化。,PLC控制系統(tǒng)的性能, 隨著硬件冗余技術(shù)的應(yīng)用，各種單元、甚至整個系統(tǒng)都可應(yīng)用冗余技術(shù)，使系統(tǒng)具有更高的可靠性；,9,10,通用性和靈活性強(qiáng)；,2. 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；,3. 編程語言簡單易學(xué)；,4. 與外部設(shè)備的連線簡單、使用方便；,5. 功能強(qiáng)、功能的擴(kuò)展能力強(qiáng)；,6. 控制系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試周期短；,7. 體積小、重量輕、易于機(jī)電一體化；,8. PLC控制系統(tǒng)的故障少、維修方便。,11,12,整體式,組合式,PLC的基本分類,小型機(jī)常采用整體式,中、大型機(jī)常采用組合式,13,14,CQM1,15,C200HE,16

5、,CVM1,底版,17,整體式 PLC的基本組成框圖,18,組合式 PLC的基本組成框圖,組合式PLC的基本組成框圖,19,20, 輸入并存儲用戶程序、顯示輸入內(nèi)容和地址；,CPU指揮PLC完成各種預(yù)定的功能, 檢查、校驗用戶程序，發(fā)現(xiàn)錯誤即報警；, 執(zhí)行用戶程序、驅(qū)動外部輸出設(shè)備動作；, 診斷故障、記憶故障信息并報警。,1. CPU單元,CPU單元,21,存儲器盒艙 可根據(jù)用戶要求安裝任選的存儲卡。前四個為EEPROM,可直接寫數(shù)據(jù)且不需后備電池支持。后一種為EPROM，需借助PROM寫入器才能將程序?qū)懭?，?shù)據(jù)不能存儲。 外設(shè)端口 主要用于連接外圍設(shè)備，如手持編程器。 RS232端口 也叫上

6、位鏈接端口，主要用于連接支持RS232接口的外圍設(shè)備，如個人計算機(jī)。 通信板艙 主要用于安裝通信板。增加通信端口。做為總線口或連接網(wǎng)絡(luò)時使用。包含有RS232C口和RS422/485端口。通信板的型號不同包含的端口內(nèi)型也不同。,CPU單元,22,內(nèi)部繼電器區(qū)（IR）,特殊輔助繼電器區(qū)（SR）,暫存繼電器區(qū)（TR）,保持繼電器區(qū)（HR）,輔助記憶繼電器區(qū)（AR）,鏈接繼電器區(qū)（LR）,定時器/計數(shù)器區(qū)（TC）,數(shù)據(jù)存儲區(qū)（DM）,2.繼電器區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū),23,內(nèi)部繼電器區(qū) （IR）,輸入/輸出繼電器區(qū);內(nèi)部輔助繼電器區(qū);沒被使用的IR通道，可作為內(nèi)部輔助繼電器使用,特殊輔助繼電器區(qū)（SR）,1、沒

7、作表中指定功能時，可作內(nèi)輔助繼電器用;2、只能按表中的功能使用，不能另作他用;3、用于存儲工作狀態(tài)、產(chǎn)生脈沖信號等;,暫存繼電器區(qū) （TR）,用于存儲梯形圖中分之點之前的 ON/OFF 狀態(tài)。同一程序中，某一編號的TR繼電器不可重復(fù)使用。,保持繼電器區(qū) （HR）,保持繼電器具有掉電保持功能；該區(qū)繼電器可以通道或位為單位使用。,輔助記憶繼電器區(qū)（AR）,AR區(qū)繼電器具有掉電保持功能；AR區(qū)繼電器用于保存PLC的各種工作狀態(tài)。 根據(jù)該區(qū)某些繼電器的狀態(tài)，可了解PLC的工作狀況。,鏈接繼電器區(qū) （LR）,與本系列或本公司其他PLC進(jìn)行1：1鏈接通信時，要用使用LR區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接。不作1：1鏈接通信時

8、，LR區(qū)可作內(nèi)部輔助繼電器用。,定時器/計數(shù)器區(qū)（TR）,計數(shù)器有掉電保持功能，定時器沒有此功能。同一程序中，計數(shù)器和定時器不能使用同一編號。,24,繼電器區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū),25,PLC由開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電，體積小，效率高，重量輕，輸入電壓范圍寬，有的PLC能向外部提供24V的直流電源，可作為輸入單元連接的外部設(shè)備的電源。,3. 電源單元,26,PLC與外部設(shè)備聯(lián)系的橋梁,開關(guān)量輸入單元,開關(guān)量輸出單元,4. 輸入/輸出單元,27,直流輸入電路,光電耦合,外部開關(guān),輸入點的狀態(tài)顯示,輸入點,公共端,28,交流輸入電路,光電耦合,輸入點的狀態(tài)顯示,外部開關(guān),輸入點,29,晶體管輸出電路,光電

9、耦合,輸出點的狀態(tài)顯示,公共端,輸出點,30,晶閘管輸出電路,光電耦合,輸出點的狀態(tài)顯示,公共端,輸出點,31,繼電器輸出電路,輸出點的狀態(tài)顯示,繼電器,機(jī)械觸點,公共端,輸出點,以C200H型PLC為例開關(guān)量輸入輸出單元,ID,IA,IM,OC,OD,OA,直流輸入,交流輸入,交流直流輸入,繼電器輸出,晶體管輸出,雙向可控硅輸出,32,模擬量輸入單元,8路電壓（max15V） 電流（max30ma）輸入,電壓：010V；-1010V；15V 電流：420ma,33,模擬量輸出單元,電壓：010V；-1010V；15V 電流：420ma,34,5.高速計數(shù)單元-CT模塊,35,6.接線及背面D

10、IP開關(guān),36,普通IO單元,CS1的CPU機(jī)架最多可帶7個擴(kuò)展機(jī)架，未被占用的槽，編號時越過，不預(yù)留空號，組2密度單元與普通單元一樣地址分配，特殊單元首字m=2000+100*n,7.歐姆龍PLC地址分配,37,用于選擇AB相的輸入類型,8. DIP開關(guān)設(shè)定,38,39,計算機(jī)輔助編程,40,41,PLC的編程語言,42,一、 梯形圖編程語言,1. 梯形圖編程語言,兩種梯形圖的繼電器符號圖對照,梯形圖編程語言是一種圖形語言,43,2. 兩種控制的梯形圖比較,線圈,線圈,44,物理繼電器,繼電器需硬接線連接,觸點個數(shù)有限,PLC繼電器,繼電器用程序軟連接,觸點個數(shù)無限,繼電器的接線改變控制功能

11、改變,PLC的用戶程序改變 控制功能改變,3. 兩種控制中繼電器的區(qū)別,45,用PLC控制外部接線不變，改變用戶程序。,用繼電器控制要改變控制電路的實際接線。,繼電器控制接線,PLC控制外部接線,輸出設(shè)備,欲改變控制功能：,例如,46,二、 語句表編程語言,用助記符表示指令的功能,多條指令語句的組合構(gòu)成了語句表 程序,指令語句是PLC用戶程序的基礎(chǔ)元素,LD 00000 OR 01000 AND NOT 00001 OUT 01000,梯形圖程序 語句表程序,47,48,一、 PLC 采用循環(huán)掃描工作方式,掃描工作分為 5 個階段,49,循環(huán)掃描工作流程,PLC,接通電源,初始化,硬件檢查,正

12、常？,異常報警,異常處理,掃描周期監(jiān)視,執(zhí)行用戶程序,程序結(jié)束？,掃描周期檢查,有固定設(shè)置？,等待,掃描周期計算,I/O刷新,外設(shè)端口服務(wù),異常,50,1. PLC掃描工作各環(huán)節(jié)的功能, PLC上電后，首先檢查硬件是否正常。, 按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執(zhí)行。,對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 將結(jié)果存入元件映象寄存器。, 計算掃描周期。,若正常，則進(jìn)行下一步；若不正常，則報警并作處理。,母線, I/O刷新階段。, 外設(shè)端口服務(wù)。,讀輸入點的狀態(tài)并寫入輸入映像寄存器。,將元件映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器、輸出電路送到輸出點。,訪問外設(shè)端口連接的外部設(shè)備。,51,讀,讀,讀,寫,寫,執(zhí)行用戶程序,

13、2. PLC執(zhí)行用戶程序的過程,52,3. PLC控制的原理,等效電路圖,SB1,公共端,公共端,輸出端子,輸入端子,主電路,53,線圈通電,SB1閉合,00000 閉合,接點閉合,觸點閉合,電動機(jī)轉(zhuǎn),觸點閉合,54,線圈斷電,00001 斷開,接點斷開,觸點斷開,電動停轉(zhuǎn),觸點斷開,SB2閉合,55,4. PLC執(zhí)行用戶程序的特點, 按梯形圖自左向右、自上而下逐次執(zhí)行程序, 執(zhí)行程序時所需數(shù)據(jù)取自于：,輸入映像寄存器,元件映像寄存器, 輸入映像寄存器和元件映像寄存器中的數(shù)據(jù),元件映像寄存器：在一個掃描周期中可讀可寫,輸入映像寄存器：在一個掃描周期中保持不變, 每個掃描周期I/O刷新階段集中讀

14、入/讀出數(shù)據(jù),56,1. 產(chǎn)生I/O滯后現(xiàn)象的原因,二、 PLC的I/O滯后現(xiàn)象,（1） 由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式。,PLC只在每個掃描周期的I/O刷新階段集中輸入/輸出，導(dǎo)致輸出信號相對輸入信號滯后。,（2） 輸入濾波器對信號的延遲作用。,濾波器時間常數(shù)越大，對輸入信號的延遲作用越強(qiáng)。,有的PLC其輸入電路濾波器的時間常數(shù)可以調(diào)整。,57,輸出ON延時。,（3） 輸出繼電器的動作延遲（繼電器輸出型PLC）。,從輸出鎖存器ON、到輸出觸點ON經(jīng)歷一定時間,（4） 用戶程序的長短及語句編排。,要求有較快響應(yīng)的場合,最好不要使用繼電器輸出型PLC。,I/O滯后現(xiàn)象，對慢速控制系統(tǒng)影響不大。

15、,要求快速響應(yīng)的場合，需要解決I/O速度問題。,58,2. I/O響應(yīng)時間的估算,以20點的繼電器輸出型CPM1A為例。,設(shè)輸入ON延時為8毫秒 公共處理和I/O刷新時間為2毫秒 執(zhí)行用戶程序時間為14毫秒 輸出ON延時為15毫秒,輸入狀態(tài)經(jīng)過一個掃描周期后在輸出得到響應(yīng) 最小I/O響應(yīng)時間,輸入狀態(tài)經(jīng)過兩個掃描周期后在輸出得到響應(yīng) 最大I/O響應(yīng)時間,59,最小I/O響應(yīng)時間的計算,最小I/O響應(yīng)時間 = 輸入ON延時 + （公共處理 + I/O刷新時間） + 執(zhí)行程序時間 + 輸出ON延時 = 8 + 2 + 14 + 15 = 39 ms,輸入觸點,輸入濾波,輸出鎖存,輸出觸點,輸入ON

16、延時,輸出ON延時,I/O響應(yīng)時間,60,輸入ON延時,最大I/O響應(yīng)時間 = 輸入ON延時+ (公共處理+ I/O刷新+執(zhí)行程序)2 + 輸出ON延時 = 8 +（2 +14） 2 + 15 = 55 ms。,最大I/O響應(yīng)時間的計算,輸出ON延時,I/O響應(yīng)時間,61,程序語句安排對I/O響應(yīng)時間的影響舉例,當(dāng)SB閉合，經(jīng)過輸入濾波，設(shè)第一個掃描周期I/O刷新時 00000的映像寄存器 ON。,第一個掃描周期 結(jié)束時，01000為OFF。,01000只能在第二個掃描周期結(jié)束后才能ON。,62,當(dāng)SB閉合，經(jīng)過輸入濾波，設(shè)第一個掃描周期 00000的映像寄存器 ON。,01000 在第一個掃

17、描周期結(jié)束后就能ON 。,續(xù),如果將梯形圖的第一與第二梯級交換，如下圖：,顯然，程序語句的安排對I/O響應(yīng)的影響很大 。,63,64,1. 用戶程序存儲的容量大?。?2. 輸入/輸出點數(shù)的多少；,3. 循環(huán)掃描速度的快慢；,4. 編程指令的種類和條數(shù)的多少；,5. 內(nèi)部器件的種類和數(shù)量的多少；,6. 功能及功能擴(kuò)展的能力；,7. 智能單元數(shù)量的多少；,8. 連網(wǎng)通信能力等。,65,新建工程： 設(shè)備名稱： 設(shè)備類型：PLC的CPU型號 網(wǎng)絡(luò)類型：通訊類型 （1）串口SYSMAC WAY （2）以太網(wǎng) Ethernet,CX-P使用,66,工程Project 程序Program |任務(wù)Task1

18、| |段Section1 | |段Section2 |任務(wù)Task2 段Section1 段Section2,CX-P程序結(jié)構(gòu),67,仿真器：CX-Simulator（模擬PLC的行為）。,CX-P仿真,68,數(shù)據(jù)監(jiān)控： 邏輯中直接監(jiān)控 數(shù)據(jù)區(qū)整體監(jiān)控和設(shè)定 重點數(shù)據(jù)監(jiān)控和設(shè)定,CX-P數(shù)據(jù)監(jiān)控,69,編程模式：程序停止運(yùn)行 監(jiān)視模式：程序運(yùn)行中，能在線修改數(shù)據(jù)和程序 運(yùn)行模式：程序運(yùn)行中，不能修改數(shù)據(jù)和程序,OMRON PLC工作方式,70,OMRON PLC指令集,71,1、LD（?。?2、OUT（輸出） OUT NOT(取反輸出) 3、AND（與）：串聯(lián) 4、OR（或）：并聯(lián) 5、AND

19、-NOT（與非） 6、OR-NOT （或非） 7、LD-NOT（取非） 8、 AND-LD（與塊） 9、 OR-LD（或塊）,基本指令,72,功能： LD指令表示常開觸點與左側(cè)母線連接； LD NOT指令表示常閉觸點與左側(cè)母線連接。,基本指令,1LD和LD NOT 指令,73,功能： OUT指令輸出運(yùn)算結(jié)果； OUT NOT指令將運(yùn)算結(jié)果取反后再輸出。 應(yīng)用-,2OUT和OUT NOT指令,OUT和OUT NOT指令應(yīng)用,75,功能: AND指令表示常開觸點與前面的觸點電路相串聯(lián); AND NOT指令表示常閉觸點與前面的觸點電路相串聯(lián)。 應(yīng)用-,3AND和AND NOT指令,3AND和AND

20、NOT指令應(yīng)用,連續(xù)輸出次序顛倒,AND和AND NOT, 連續(xù)輸出,78,功能： OR指令表示常開觸點與前面的觸點電路相并聯(lián)； OR NOT指令表示常閉觸點與前面的觸點電路相并聯(lián)。 應(yīng)用,4OR和OR NOT指令,79,OR和OR NOT指令應(yīng)用,80,AND LD指令的使用,功能：AND LD指令用于邏輯塊的串聯(lián)連接，即對邏輯塊進(jìn)行邏輯“與”的操作。,5AND LD指令,81,方法 方法2 LD00000LD00000 AND00001AND00001 OR NOT00002 OR NOT00002 LD00003 LD00003 OR00004OR00004 AND LDLD00005

21、LD00005OR NOT00006 OR NOT00006 AND LD AND LDAND LD OUT20000OUT20000 在方法2中，AND LD指令之前的邏輯塊數(shù)應(yīng)小于等于8，而方法1對此沒有限制。,AND LD指令,82,功能：OR LD指令用于邏輯塊的并聯(lián)連接，即對邏輯塊進(jìn)行邏輯 “或”的操作。復(fù)雜梯形圖-,6OR LD指令,83,OR LD指令復(fù)雜梯形圖,84,功能： 當(dāng)SET指令的執(zhí)行條件為ON時，使指定繼電器置位為ON，當(dāng)執(zhí)行條件為OFF時，SET指令不改變指定繼電器的狀態(tài)。,當(dāng)RESET指令的執(zhí)行條件為ON時，使指定繼電器復(fù)位為OFF，當(dāng)執(zhí)行條件為OFF時，RESE

22、T指令不改變指定繼電器的狀態(tài)。 指令的應(yīng)用,7置位和復(fù)位指令,SET和RESET,85,SET和RESET指令的應(yīng)用,86,功能： 根據(jù)兩個執(zhí)行條件，KEEP用來保持指定繼電器的ON狀態(tài)或OFF狀態(tài)。 具有斷電保持功能。 KEEP指令的用法,8保持指令-KEEP,87,與普通繼電器電路比較,KEEP指令的用法 啟保停電路,88,兩圖中的程序功能完全相同，但用KEEP指令編程可以少用一條指令。 具有斷電保持功能,KEEP指令啟保停電路與普通繼電器電路,89,功能： 當(dāng)執(zhí)行條件由OFF變?yōu)镺N時，上升沿微分DIFU使指定繼電器在一個掃描周期內(nèi)為ON；,當(dāng)執(zhí)行條件由ON變?yōu)镺FF時，下降沿微分指令D

23、IFD使指定繼電器在一個掃描周期內(nèi)為ON。 指令的應(yīng)用,9.上升沿微分和下降沿微分指令 DIFU（13）和DIFD（14）,90,DIFU和DIFD指令的應(yīng)用,91,注：修改程序時，使用NOP指令， 可使步序號變更較少，便于調(diào)試程序 。,10.空操作指令 NOP（00）,NOP指令的應(yīng)用,92,功能：END指令表示程序結(jié)束。,11結(jié)束指令一END（01）,93,OMRON編程每條梯形圖前都必須有一個取。（除了程序控制指令和子程序等外）。 編寫程序前要先定義輸入輸出地址；,編程注意事項,94,0.01,0.02,100.03,0.04,0.01,0.02,0.04,100.03,正確,0.01,

24、0.02,100.03,0.04,錯誤,編制梯形圖應(yīng)注意的問題,（1）梯形圖的每個梯級都是從左母線開始，以繼電器線圈或功能指令結(jié)束。,95,0.01,0.02,100.03,100.04,0.01,0.02,100.03,100.04,錯誤,正確,編制梯形圖應(yīng)注意的問題,（2） 兩個或兩個以上的繼電器線圈不能串聯(lián)使用，但可以并聯(lián)使用。,96,100.00,P_On,100.00,常通標(biāo)志,編制梯形圖應(yīng)注意的問題,（3）繼電器線圈必須通過觸點與左母線相連,97,編制梯形圖應(yīng)注意的問題,（4）觸點不能畫在垂直路徑上,98,-同一個程序中，同一元件的線圈使用了兩次或多次，稱為雙線圈輸出。,雙線圈引起

25、邏輯關(guān)系混亂,復(fù)雜梯形圖下頁,編制梯形圖應(yīng)注意的問題,（5）盡量避免出現(xiàn)雙線圈輸出,99,梯形圖等效變換,編制梯形圖應(yīng)注意的問題,（6）編程時，對于邏輯關(guān)系復(fù)雜的程序段，應(yīng)按照先復(fù)雜后簡單的原則編程。,100,0.01,0.02,1.00,W1.00,錯誤,0.01,0.02,正確,編制梯形圖應(yīng)注意的問題,（7）輸入繼電器不能作內(nèi)部輔助繼電器用，所有的輸出繼電器都可用作內(nèi)部輔助繼電器，且觸點使用次數(shù)是無限的。,101,程序舉例：PLC控制電機(jī)的直接啟動,102,LD 0.00 OR 2.00 ANDNOT 0.01 ANDNOT 0.02 OUT 2.00,梯形圖,語句表,概念：線圈 觸點 常開觸點 常閉觸點,程序舉例：電機(jī)的直接啟動,103,程序舉例：PLC實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制,104,105,工作時錯誤,電源指示燈,工作正常,ERR/ALM指示器亮,CX連接,致命錯誤,運(yùn)行指示燈,檢查供電電源,ERR/ALM閃爍,連接PC檢查,非致命錯誤,檢查IO及環(huán)境,CPU錯誤,檢查是否連接電源