第六章可编程序控制器课件.ppt

1,第六章 可编程序控制器,6.1 概述6.2 基本概念和编程语言简介6.3 PLC指令及编程方法6.4 应用举例,2,6.1.1 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。,6.1 概述,3,中央处理单元,存储器,数据存储器,输出接口,地址总线 控制总线,数据总线,编程单元,照明,电磁装置,执行机构,。,电源,地址总线控制总线,输入接口,模拟量输入,行程开关,继电器接点,各种开关,6.1.2 PLC的结构和工作原理,一、PLC结构示意图,4,二、各组成部分的作用,2.存储器,1.CPU,(1)将各种输入信号取入存储器。(2)编译、执行指令。(3)把结果送到输出端。(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。,5,3.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。,6,（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,直流输入,光-电器件,输入端子,7,COM,Yn,继电器输出,AC250V/DC24V(max),（2）输出接口电路：均采用模块式。,以继电器形式为例：,8,4.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。,9,10,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。,11,6.1.3 工作方式,微机：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。,这种工作方式有什么好处？,答：对慢速响应系统，增强了抗干扰能力。,12,1.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。,6.1.4 主要技术性能,13,1.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。,6.1.5 优点,14,1.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。,6.1.6 应用,15,6.2 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,6.2.1 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。,16,以I/O区为例：寄存器是一个16位二进制单元，16位中的每一位是一个接点，对应外部的一个输入/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：十进制数，寄存器编号n：16进制数(0F),寄存器的第n位,17,例：若X3 为“ON”，则 WX0 的第三位为“1”若 WY1=7，则表明Y10、Y11、Y12三个接点“ON”,接点通断情况与接点的赋值有关：（以 X0为例：若 X0的逻辑赋值为“1”，则,18,I/O区：可以以接点和寄存器的方式对其进行操作。内部辅助寄存器区：可以以接点和寄存器的方式 对其操作。（Rmn、WRm）数据区：只能以寄存器的方式进行操作。（DTm）,实际输入端子：X0XF实际输出端子：Y0Y7其他的I/O区可作为辅助寄存器用。,不同型号的PLC，其内存分配有所不同。如：松下电工的FP1-24 I 区：X0X12F(WX0WX12)O区：Y0Y12F(WY0WY12),19,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ONR9018R901D:周期分别为 0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,2s的时钟 脉冲继电器,专用数据寄存器(FP1机：DT9000DT9069),设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。,20,指令表（助记符）语言梯形图语言流程图语言布尔代数语言,助记符语言：类似于微机中的汇编语言。梯形图语言：沿袭了传统的控制图。直观明了，易于掌握。,6.2.2 编程语言,一、PLC 的编程语言有：,21,二、梯形图的规则：,22,6.3 PLC指令及编程方法,各个厂家生产的 PLC 产品的指令系统大同小异。编程方法也类似。以下介绍以松下电工的PLC产品为例。,6.3.1 指令的分类,键盘指令、非键盘指令、高级指令,一、按编程器输入指令的方式分类,23,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。,24,基本指令 数据传送指令 算术运算指令 位移指令 位操作指令 数据变换指令 转移控制指令 特殊控制指令,二.按指令的功能分类,按指令的功能可分为：,25,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。CNED：（Condition end）程序有条件结束。,NOP：（No-operation)空操作指令。,6.3.2 基本指令,26,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”。,27,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。,28,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”。,29,PSHS,RDS,POPS（栈指令）,ST X0PSHSAN X2OT Y0RDSAN X1OT Y1POPSAN/X2OT R30,30,DF,DF/：微分指令,ST X0DFOT R30ST X1DF/OT R31,31,例1：直接启动停车控制,控制电路图,I/O分配：X0：启动 X1：停车 Y0：KM,Why?,32,KMR,I/O分配：STX0 SSF X1 SSR X2 KMF Y0 KMR Y1,例2：三相异步电动机的正反转控制,33,STX1ORY0AN/X0AN/Y1OTY1STX2ORY1AN/X0AN/Y0OTY0ED,34,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）,35,二、逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重),36,三、避免出现无法编程的梯形图,37,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。,38,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 R30,39,TM:（定时指令）,输入接点,定时器号码（FP1:099）,时间常数:132767,40,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,ST Y0TMX 5K 30ST T5OT Y1ST/T5OT Y2,例：定时器应用举例,41,与定时器有关的两个寄存器：EVn 和SVn(n为寄存器编号,该编号与定时器编号对应),EVn：存储定时器TMn的过程值。,SVn：存储定时器TMn的设置值。,42,计数器初始值：132767,计数器编号(FP1机：100143),计数脉冲,复位信号,（1）复位信号接通时，计数器复位，装入初始值。（2）复位信号断开时，每来一个计数脉冲减1，直 到减为0，计数器的常开接点接通，常闭接点 断开。,CT:（计数器）,说明：,43,与计数器有关的两个寄存器：EVn 和SVn(n为寄存器编号,该编号与计数器编号对应),EVn：存储计数器 CTn 的过程值。,SVn：存储计数器 CTn 的设置值。,44,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,45,一、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。,6.3.3 其他常用指令简介,46,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,47,二、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。,48,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D3,49,50,三、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：,51,2,1,0,5,3,4,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：,52,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,53,(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,54,例一：冲压机控制程序,6.4 应用举例,55,例二：楼宇电梯自动控制,顺序控制,56,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,57,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,58,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。,59,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。,