清华大学唐庆玉电工技术与电子技术ppt课件.ppt

,海南风光,第16-17讲,第12章可编程序控制器（PLC）,第12章 可编程序控制器,12.1 概述12.2 基本概念和编程语言简介12.3 PLC指令及编程方法12.4 应用举例12.5 实验,12.1.1 什么是PLC?,PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。,早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要 用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmable logic controller，略写 PLC),随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器（Programmable controller，略写PC)。为区别于Personal Computer(PC)，故沿用PLC 这个略写。,12.1 概述,12.1.2 PLC的结构和工作原理,一、PLC结构示意图,二、各组成部分的作用,2.存储器,1.CPU,(1)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令。(2)将各种输入信号取入。(3)把运算结果送到输出端。(4)响应各种外部设备的请求。,RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调 试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。,3.输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。,输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。,输出三种形式：继电器-低速大功率 可控硅-高速大功率 晶体管-高速小功率,输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。,（1）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。,COM,光电三极管,发光二极管,直流电源,输入端子,PLC,继电器输出,（2）输出接口电路：均采用模块式。,以继电器形式为例：,PLC,4.各种接口、高功能模块：便于扩展。小型机：一体机。有接口可扩展。中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。,编程设备可以是专用的手持式的编程器；也可以是安装了专门的编程通讯软件的个人计算机。,5.编程设备,用户可以通过键盘输入和调试程序；另外在运行时，还可以对整个控制过程进行监控。,12.1.3 工作方式,CPU：等待命令。,PLC：循环扫描。CPU从第一条指令开始执行，遇到结束符又 返回第一条，不断循环。,1.输入/输出点数(I/O点数)。2.扫描速度。单位：ms/1000步 或 s/步3.内存容量。4.指令条数。5.内部寄存器数目。6.高功能模块。,12.1.4 主要技术性能,1.抗干扰、可靠性高。2.模块化组合式结构，使用灵活方便。3.编程简单，便于普及。4.可进行在线修改。5.网络通讯功能，便于实现分散式测控系统。6.与传统的控制方式比较，线路简单。,12.1.5 优点,1.用于开关逻辑控制。2.用于机加工数字控制。3.用于闭环过程控制。4 用于组成多级控制系统。,12.1.6 应用,12.2 基本概念和编程语言简介,PLC的内存除存放用户和系统的程序外，还有四个区：I/O区：可直接与外部输入、输出端子传递信息 内部辅助寄存器区：存放中间变量 数据区：存放中间结果 专用寄存器区：定时时钟、标志、系统内部的命令,12.2.1 寄存器和接点的概念,用户在对这四个区进行操作时，可以以寄存器和/或接点的方式进行。,PLC的寄存器（以FP1为例）一览,字输入寄存器 WX0WX12位输入寄存器 X0X12F字输出寄存器 WY0WY12位输出寄存器 Y0Y12F通用字寄存器 WR0WR62F通用位寄存器 R0R62F专用字寄存器 WR900WR903专用位寄存器 R900R903F定时器 TM0TM99计数器 C100C143,通用数据寄存器DT0DT8999专用数据寄存器DT9000DT9069设定值寄存器 SV0SV143经过值寄存器 EV0EV143索引寄存器 IX，IY十进制常数寄存器 K十六进制常数寄存器 H,PLC的寄存器（以FP1为例）,1.输入输出(I/O)寄存器,输入寄存器:功能:存放外部输入的信号 输入寄存器编号:WX0WX12,共13个寄存器，每个 寄存器16位 输入位编号:X0X12F，共1613=208位,输出寄存器:功能:向输出接口输出信号 输出寄存器编号:WY0WY12,共13个寄存器，每个 寄存器16位 输出位编号:Y0Y12F，共16 13=208位,寄存器：是一个16位二进制单元位（触点）：16位中的每一位是一个“触点”，对应外部的一个输入或者输出端子。,输入寄存器 WXm输出寄存器 WYm,输入端子Xmn输出端子Ymn,m：寄存器编号，用十进制数编号：m=012，共13个,n,n：寄存器的第n位，用16进制数 编号：n=0F，共16位,例：若X0为“ON”，则 WX0 的第0位为“1”若X4 为“OFF”，则 WX0 的第4位为“0”若 WY1=7，则表明Y10、Y11、Y12三个接点 为“ON”,接点通断情况与接点的赋值有关：（以 Y0为例：若 Y0的逻辑赋值为“1”，则,ST：（Start）从母线开始一个新逻辑行时，或开始一个逻辑块时，输入的第一条指令。ST：以常开接点开始 ST/：以常闭接点开始,OT：（Output）表示输出一个变量。,ED：（End）表示程序无条件结束,可编程控制器FP1基本指令,逻辑关系 梯形图 助记符,STX0ANX1OTY0,STX0ORX1OTY0,ST/X0OTY0,当 X0 与 X1 都“ON”时，则输出 Y0“ON”。,当 X0 或 X1“ON”时，则输出 Y0“ON”。,当 X0“OFF”时，则输出 Y0“ON”。,注意：与、或、非运算均是对从该指令前面的ST 指令到该指令的前一个指令处的结果进行 运算。,X2是与图中A点处的结果（即X0与X1的结果）相或，而不是与X1相或。,逻辑关系 梯形图 助记符,STX0ORX1STX2ORX3ANSOTY0,STX0ANX1STX2AN/X3ORSOTY0,当“X0 或 X1”与“X2 或X3”都“ON”时，则输出 Y0“ON”。,当“X0 与 X1”或“X2 与X3非”“ON”时，则输出 Y0“ON”。,例1：直接启动停车控制,继电器控制电路图,I/O分配：X0：停车 X1：启动 Y0：KM,助记符语句表ST X1OR Y0AN X0OT Y0ED,操作及动作过程,FP1型PLC控制器：实际输入端子：X0XF实际输出端子：Y0Y7,助记符语句表ST X1OR Y0AN X0OT Y0ED,I/O分配：SB1X0 SBF X1 SBR X2 KMF Y0 KMR Y1,例2：三相异步电动机的正反转控制,ST X1OR Y0AN X0AN/Y1OT Y0ST X2OR Y1AN X0AN/Y0OT Y1ED,左重右轻,编程,I/O分配：SB1X0 SBF X1 SBR X2 KMF Y0 KMR Y1,I/O分配决定PLC的端子接线图,PLC的端子接线方式又决定编程语言,输入按键的接线方式决定输入的编程语句,停止键为常闭ST X1OR Y0AN X0OT Y0ED,停止键为常开ST X1OR Y0AN/X0OT Y0ED,电机的起动停止控制,编程中应注意的几个问题,一、用电路变换简化程序(减少指令的条数）,二、逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重),ST X2AN X3AN X4ST X2AN X5AN X6AN X7,ST X2AN X5AN X6AN X8AN X9ORSOT Y0ED,根据该梯形图和编程，X3、X6、X9三个输入开关应采用何种接法？用常开？用常闭？,三、避免出现无法编程的梯形图,ST X3AN X5OR X1AN/X2OT Y1,根据该梯形图和编程，X2、X4二个输入开关应采用何种接法？用常开？用常闭？,ST X1AN X5OR X3AN/X4OT Y2ED,2.定时器及定时器指令,输入接点,定时器号码（099）,时间常数:132767,动作说明：当Y0闭合后，定时器TM5开始计时。经过300.1=3s后，Y1闭合，Y2断开。,Y0,例：,例3：定时器应用举例(书上P461高频加热时间控制）,分配I/O：X0 SB1X1 SB2Y0 KMTMX0 KT,PSHS,RDS,POPS,ST X0PSHSAN X2OT Y0RDSAN X1OT Y1POPSAN X2OT Y3,3.堆栈及堆栈操作指令:,例4：定时器应用举例：用PLC控制三相异步电动机 的Y-起动。,Y 起动继电器控制电路,I/O分配：SB1 X0SB2 X1KM0 Y0KM1 Y1KM2 Y2KT TMX1,时间常数K=150延时0.1 150=15秒,用PLC控制三相异步电动机的Y-起动,I/O分配：SB1 X0SB2 X1KM0 Y0KM1 Y1KM2 Y2KT TMX1,梯形图,用PLC控制三相异步电动机的Y-起动,I/O分配：SB1 X0SB2 X1KM0 Y0KM1 Y1KM2 Y2KT TMX1,PLC接线图,用PLC控制三相异步电动机的Y-起动,根据梯形图和接线进行编程,ST X1OR Y0AN X0OT Y0ST X1OR Y0AN X0PSHSAN/Y2TM X1K 150,RDSAN/T1AN/Y2OT Y1POPSST T1OR Y2ANSAN/Y1OT Y2ED,计数器初始值：132767,计数器编号(FP1机：100143),计数脉冲,复位信号,4.计数器及计数器指令（CT指令）,CT指令梯形图格式：,CT指令梯形图与时序图,PLC的寄存器（以FP1为例）一览,字输入寄存器 WX0WX12位输入寄存器 X0X12F字输出寄存器 WY0WY12位输出寄存器 Y0Y12F通用字寄存器 WR0WR62通用位寄存器 R0R62F专用字寄存器 WR900WR903专用位寄存器 R900R903F定时器 TM0TM99计数器 C100C143,通用数据寄存器DT0DT8999专用数据寄存器DT9000DT9069设定值寄存器 SV0SV143经过值寄存器 EV0EV143索引寄存器 IX，IY十进制常数寄存器 K十六进制常数寄存器 H,微分指令：DF,DF/,ST X0DFOT R0ST X1DF/OT R1,例5.计数器应用举例：产品数量检测（教材P509例9-3）,（每24个产品机械手动作1次）,电机起动后，R1产生宽度为一个扫描周期的正脉冲，使CT100和TM1复位,起、停传送带电机,计数器应用举例：产品数量检测,每检测到一个产品，X2产生一个正脉冲，使CT100计一个数,CT100每计24个数，机械手动作一次,机械手动作后，延时2秒，将机械手 电磁铁切断，同时将CT100复位。CT100 复位后，Y1和TM1也复位,计数器应用举例：产品数量检测,地址 指令 数据 0 ST X1 1 OR Y0 2 AN X0 3 OT Y0 4 ST Y0 5 DF 6 OT R1 7 ST X2 8 AN Y0 9 ST R1,地址 指令 数据10 OR TM111 CT 10012 K 2413 ST CT10014 AN/TM115 OT Y116 ST CT10017 AN/R118 TM Y119 K 220 ED,置位指令与复位指令（SET，RST）,ST X1SET Y1ST X2RST Y1,X1=1时，Y1=1,X1=0时，Y1仍=1,X2=1时，Y1=0,数据传送指令（共11条）,16位数据传送指令,若X1=1，则将WR0的数据传送到WY0,移位指令（共12条）,16位数左移指令：SR,X0=0，输入数据=0X0=1，输入数据=1,X1通断一次，输入一个计数脉冲,X2通断一次，输入一个清0脉冲，使WR1=0,清0,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,X0=1,1,1,1,0,例6.传送指令、移位指令举例,要求:X2开关通断一次，用于WR1清0。X0开关用于设置输入数据。X1开关通断一次，输入一个移位脉冲。若X0开关合上，则串入数据为1，每输入一个移位脉冲，输出指示灯 依次点亮。若X0打开，则串入数据为0。,0 ST X01 ST X12 ST X23 SR WR14 F 05 WR16 WY07 ED,例7.传送指令、移位指令举例:节日彩灯控制,设计要求:开机后输出指示灯Y0Y7全灭，每隔1秒从Y0至Y7依次点亮1个；8个灯全亮持续5秒，然后每隔1秒从Y0至Y7依次熄灭1个；8个灯全灭，然后再从Y0至Y7依次点亮。如此重复进行，直至停机为止。（教材P515例9-4）,专用寄存器(FP1机：WR900WR903)。常用的如下：,R900A:“”标志 R900B:“=”标志 R900C:“”标志 R9010:常ON继电器 R9011:常OFF继电器 R9013:仅在第一个扫秒周期ON，其他时候均为OFFR9014:仅在第一个扫秒周期OFF，其他时候均为ON,时钟脉冲发生器R9018 周期 0.01s R901B 周期0.2sR9019 周期0.02s R901C 周期1sR901A 周期0.1s R901D 周期2s用于给定时器和移位提供一个内部时钟,SR WR0,R901C,R7（WR0的第7位）=1（8个灯全亮）时，起动定时器，定时5秒，使灯全亮5秒。时间到TM0反=0，给WR0输入0，使灯逐个熄灭。,R10=0（关机）时，将常数0传送给WY0，8个灯全灭,R10=1（开机）时，将WR0传送给WY0，输出,TM0反=1时，给WR0输入1，使灯逐个点亮 R10=1时，R901C产生周期1秒的移位时钟 R11信号将WR0清0,X1信号的上升沿求微分，在R11产生一个正脉冲，用于WR0清0,X1通断一次起动，R10=1；X0通断一次停机，R10=0,节日彩灯控制梯形图,功能解释（编程见教材P517）,基本指令 数据传送指令 算术运算指令 移位指令 位操作指令 数据变换指令 转移控制指令 特殊控制指令,FP1指令分类（共128条）,按指令的功能可分为：,（1）ST（2）ST/（3）OT（4）AN（5）AN/（6）OR（7）OR/（8）ANS（9）ORS（10）CT（11）TMR（12）TMX（13）TMY,键盘指令,（14）DF（15）SR（16）PSHS（17）RDS（18）POPS（19）SET（21）RST,非键盘指令,键盘指令由FP1键盘直接输入（阅读教材P524533）,非键盘指令用SC键和指令的功能码输入（阅读教材P534536）,功能扩展指令用Fn键和指令的功能码输入（阅读教材P537538）,Fn,0,ENT,ORR.WR,0,WRT,ANY.WY,0,WRT,1.你能否设计一个用PLC控制十字路口红绿黄交通灯的程序?2.你能否设计一个用PLC控制四层楼的电梯程序?3.你能否设计一个用PLC控制一台彩印机的程序?4.你能否设计一个用PLC控制室内安全防盗报警的程序?5.你能否设计一个用PLC控制一台龙门刨床的程序?,PLC实际应用设计题目,第二部分 上机操作练习 实验一 键盘及编辑命令练习 实验二 基本指令练习第四部分 综合练习 补充1 三相异步电机正反转控制 补充2 延时自动往复行程控制 补充3 三相异步电机Y-起动 实验一 运料小车控制,实验内容,实验一人一组，要认真预习！,习题9-8,梯形图的规则：,键盘指令：可从键盘上直接键入的指令,扩展功能指令：用F键加功能号方可键入的指令。,KP：（Keep）,ST X0ST X1KP R0,说明：（1）在置位信号接通的瞬间，R0置1。以后无论置位 信号状态如何，只要复位信号断开，R0的状态 均为1。（2）在复位信号接通的瞬间，R0置0。（3）在复位信号和置位信号同时接通时，复位优先。,SET、RST（Reset）,这两条指令的功能类似于KP指令，但使用比KP指令灵活。,ST X0SET Y0ST R20RST R30,UDC:（可逆计数）,加减计数信号例：设为 X0,计数脉冲例：设为X1,复位信号：例：设为X2,初值或存放初值的寄存器,作为加减计数器的寄存器,ST X0ST X1ST X2F118(UDC)S D,一、数据传送指令,F0(MV)、F1(MV/),功能说明：S为常数或寄存器，D 为寄存器。当条件满足时，S或S的内容传送到D。,F0(MV)：把 S 或 S 的内容传送到D。F1(MV/)：把 S 或 S 的内容求反后传送到D。,10.3.3 其他常用指令简介,其他传送指令常用的有：F10(BKMV)，F11(COPY)等等。,例：某控制控制系统，若出现严重故障信号，则所有的动作全停，故障指示显示。,I/O分配：X0：故障信号 Y0：故障指示 其他输出端：Y1YF,二、算术指令,F60(CMP),其它的算术运算指令，如算术运算、BCD码运算、比较指令等等。,功能说明：当R10接通时，比较EV0和100，若EV0100，则Y0接通；若EV0=100，则Y1接通；若EV0100，则Y2接通。,例：设计一个顺序控制电路:启动时，电机D1先启动，3s后电机D2启动，再过5s后电机D3启动。,I/O分配：X0：启动按钮X1：停车按钮Y0：电机D1Y1：电机D2Y2：电机D3,三、移位指令,(1)左移指令 SR,（1）SR指令只能对WR型寄存器进行移位。（2）IN：串行输入端（补位），接点通，补1，接点断，补0。（3）CP：移位脉冲（4）CLR：复位清零。,说明：,2,1,0,5,3,4,SW2,SW3,SW1,MV,SW1:检测有无次品SW2:检测凸轮的突起SW3:检测有无次品落下,SW1,SW2,SW3为光电传感器:,凸轮每转一圈发出一个脉冲，且每个脉冲过一个物品。当次品移到4号位时，电磁阀MV打开，次品落入次品箱内。无次品则自动掉入正品箱内。有一复位按钮SB实现手动复位。,I/O分配：X0:SW1X1:SW2X2:SW3X3:SBY0:MV,例：,I/O分配：X0:SW1 检测有无次品X1:SW2 检测凸轮的突起X2:SW3 检测有无次品落下X3:SB 复位Y0:MV,(2)双向移位指令 LRSR,DIR：移位方向。ON:左移 OFF:右移IN：串行输入端CP：移位脉冲CLR：复位清零,说明：D1，D2为移位区的首址和末址。可使用的 寄存器有：WY,WR,SV,EV,DT,例一：冲压机控制程序,10.4 应用举例,例二：楼宇电梯自动控制,顺序控制,例三：电机变速及精密位置控制,其他信号有：启动、停车、紧急停车、运动方向控制等等,例四：在智能建筑技术中的应用,智能建筑的七个层次（7）楼宇专用信息（6）楼宇共用信息处理（5）楼宇运营管理（4）楼宇设备自动控制（3）楼宇通讯（2）智能建筑环境（1）一般建筑,PLC在其中的应用：（1）防盗、防火系统（2）供热、供气、空调、照明系统,（一）办公自动化（二）楼宇自动化网络,楼宇自动化：（1）保安（2）设备管理,例五：在大型车库管理中的应用,管理分为三级：,（2）管理级：由总出入口的PLC和各分库 的 PLC 构成。可监控全库车辆的进出 情况，同时显示各分库是否有空车位。,（3）现场监控级：每个分库的PLC用远程 I/O单元检测车辆的出入情况。,（1）中央监控级：一台PC及其外围设备。,例六：养鱼场管理中的应用,对鱼池中的水质、水温、流量等进行监测及控制，以实现科学养殖,例七：24小时环境监测,PLC进行现场检测：传感器检测的各种信号经A/D转换后，送至上位PLC及数据采集用的PC机。经数据处理后送中央监控级，再由中央机发出命令，送到管理用的PC机进行处理。,系统分三级：中央监控级、数据采集及管理级、现 场检测级。,10.5.1 PLC的三种工作方式 program,remote,run,编程时，把开关拨到 PROG.处。运行时，把开关拨到 RUN 处。与PC机通讯时，开关拨至 REMOTE 处。,若开关在 RUN 处就试图修改程序，则蜂鸣器响。这时，按 ACLR 键 或 CLR 键，然后把开关拨到正确位置。,10.5 实验,10.5.2 指令输入,键盘指令：可从键盘上直接键入,编程步骤：,（1）清除老程序：,（2）开始编程：,（3）输入程序：（例）,（4）输入结束行：,(DELT)INST,SC,END,READ,0,显示：,0 NOP,END,WRT,SC,0,1,SC,ST X 1,WRT,1,STXWX,STXWX,OR Y 0,WRT,0,ANYWY,ORRWR,0,STXWX,BINK/H,5,ENT,WRT,0,3,TM X5,K 30,实验预习要求:,1.指令的输入方法 键盘指令 非键盘指令 扩展功能指令2.如何查找相关内容 查看某一地址的指令内容 查找某接点或寄存器 查找某条指令的地址3.如何修改程序 检查程序 删除指令 修改指令 插入指令 4.如何调试程序 查看接点的通断情况 查看和/或更改寄存器的内容,