[信息与通信]第九章 可编程序控制器改.ppt

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1、了解PLC的基本结构和基本工作过程搞清楚PLC内部等效继电器电路的等效思想熟悉PLC的指令系统掌握PLC的编程方法和开发步骤,第九章 可编程序控制器PLC,基本要求：,重点：掌握指令系统与编程方法；,难点：1、PLC的梯形图 2、各指令的使用场合和注意点 3、现场器件的常闭触点在梯形图中的使用,第九章 可编程序控制器PLC,9.1可编程序控制器的基本结构、工作原理和主要特点,9.1.1 PLC的基本结构,中央处理单元CPU（如图9.1所示）,主要作用：,1、接收从编程器输入的用户程序，并存入程序存储器中。,2、用扫描方式采集现场输入状态和数据，并存入相应的数据寄存器中。,3、执行用户程序，从程

2、序存储器中逐条取出用户程序，经过解释程序解释后逐条执行。,4、通过故障自诊断程序，诊断PLC的各种运行错误。,9.1.1 PLC的基本结构,9.1.1 PLC的基本结构,存储器,1、系统程序存储器（区）存入系统程序，包括监控程序，解释程序，故障自诊断程序，标准子程序库及其他各种管理程序等，一般固化在ROM或EPROM中，用户不能直接存取；,2、用户程序存储器（区）存入用户程序，存储器采用RAM；,3、变量（数据）存储器（区）存放PLC的内部逻辑变量，如内部继电器，I/O寄存器，定时器/计数器中逻辑变量的现行值等，变量存储器采用RAM。,9.1.1 PLC的基本结构,9.1.1 PLC的基本结构

3、,输入输出接口（简称I/O）,输入输出接口是CPU与工业现场装置之间的连接部件，是PLC的重要组成部分，是按强电要求设计的。,每个I/O点都接有指示灯，某点接通时，相应的指示灯发光。,1、输入接口,功能：采集现场各种开关接点的状态信号，并将其转换成标准的逻辑电平送给CPU处理。,9.1.1 PLC的基本结构,一般的输入信号多为开关量信号，接口电路常有直流和交流两种。,图9.2是一种直流开关量的输入接口电路，其中COM为输入公共端，24V直流电源为PLC内部专供输入接口用的电源，K0K7为现场外接的开关。通常将输入继电器的数量称为PLC的输入点数。例如图9.2所示的电路为一8点输入接口电路。,9

4、.1.1 PLC的基本结构,9.1.1 PLC的基本结构,9.1.1 PLC的基本结构,1、实现现场与PLC主机的电气隔离，以提高抗干扰性。,光电耦合器的作用：,2、避免外电路和出故障时，外部强电侵入主机而损坏主机。,3、电平变换，现场开关信号可能有各种电平，光电耦合器将它们变换成PLC主机要求的标准逻辑电平。,9.1.1 PLC的基本结构,2、输出接口,常用的输出接口有：1晶体管输出方式：用于直流负载；2晶闸管输出方式：用于交流负载；3继电器输出方式：可用于直流负载，也可 用于交流负载。,图9.3为继电器输出接口电路。,9.1.1 PLC的基本结构,通常将输出继电器的数量称为PLC的输出点数

5、。,9.1.1 PLC的基本结构,编程器,编程器是PLC中一种主要的外部设备，它是开发、维护PLC控制系统的必备设备。编程器用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视，还可以通过其键盘去调用与显示PLC的一些内部状态和系统参数。如下图。,9.1.2 PLC的基本工作原理,PLC的基本工作过程如下：,1、输入现场信息,在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点，读入各输入点的状态；,2、执行程序,顺次扫描用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑运算；,3、输出控制信号,根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器（储存器）向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。,9.1.2 PL

6、C的基本工作原理,如图9.4所示。,9.1.2 PLC的基本工作原理,上述过程执行完后，又重新开始，反复地执行。每执行一遍所需的时间秒为扫描周期，PLC的扫描周期通常为几十ms。,9.1.3 PLC的主要特点,应用灵活，扩展性好 操作方便 标准化的硬件和软件设计，通用性强 完善的监视和诊断功能 控制功能强 可适应恶劣的工业应用环境 体积小，重量轻，性能/价格比高，省电,9.1.3 PLC的主要特点,低档PLC：一般为小型PLC，输入，输出总点数在256点以内，功能有逻辑运算和控制，计时计数，内部继电器，移位寄存器，步进控制器等功能，适用于开关量控制。,9.1.3 PLC的主要特点,中档PLC：

7、输入，输出总点数为256点2048点，除具有开关量的逻辑运算和控制功能外，还具有数值运算，模拟量输入，输出和控制以及通信联网等功能。,9.1.3 PLC的主要特点,高档PLC：输入，输出总点数一般在2048点以上，具有多功能，高速度的特点。一般采用多CPU，并配置各种智能模块和远程I/O，网络通信功能很强。,9.1.3 PLC的主要特点,9.2 PLC的内部等效继电器电路,表9.2所示是FX1N型PLC的内部等效继电器及地址编号表；地址编号采用三位八进制数表示。PLC的内部等效继电器电路如图9.5所示。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,FX1N内部等效继电器及地址编号,9.2 PLC的内部

8、等效继电器电路,9.2 PLC的内部等效继电器电路,各类等效继电器的功能和使用方法如下：,输入继电器（X）,输入继电器专门用来接收外部开关或传感器等发来的信号，它只能由外部信号所驱动，在梯图中，输入继电器没有线圈，而只提供若干对（无限对）动合触点和动断触点，这些触点表示外部输入信号的状态，仅供编程使用，而不能直接输出去驱动外部负载。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,输出继电器（Y）,输出继电器专门用来将输出信号传送给外部负载。输出继电器由内部的程序指令来控制，每一输出继电器仅有一对外部输出的触点。输出继电器经输出寄存器、输出接口电路与PLC的输出端子相连，用以控制外部负载。,9.2 PLC

9、的内部等效继电器电路,时间继电器（T）,时间继电器又叫定时器，每个定时器的定时值K为0.1s999s（十进制）,功能：当定时器线圈得电时，定时器开始以0.1s（或以0.01s)为单位开始从设定的定时值递减，当定时器中设定的定时值K减到0时，定时器的输出触点就动作，并停止计时。此时若它的线圈断电，则定时器就复位。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,注意：定时器不具有掉电保护的功能。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,计数继电器（C）,计数继电器亦称计数器，它可对外部事件或内部的脉冲进行计数，每个计数器的计数值K为1999个数（十进制），如图9.7所示。,功能：计数器C0开始工作前，要使计数器

10、复位，即从复位输入端输入一个脉冲，使计数器置入设定值K；以后当从计数输入端每来一个脉冲，计数值减1，到设定的计数值K减到0,9.2 PLC的内部等效继电器电路,时，计数器的输出触头就动作。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,计数器也可作定时器使用，如图9.8所示，由计数器C1组成的60s定时器。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,注意：计数器具有掉电保护功能，若在运行中断电引起计数器中断计数时，当前的计数值仍保持着，在电源再次接通后，计数器将在此值上继续计数；若不需要电源中断时保存计数值的场合，则可用初始化脉冲M8002（见后面的特殊继电器）进行复位。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,

11、辅助继电器（M）,辅助继电器只能由程序指令控制，专供内部编程使用，其触点（无限对）不可直接驱动外部负载。辅助继电器又分为通用辅助继电器和具有断电保护的保持辅助继电器。,辅助继电器还可作移位寄存器使用：通常由同一单元的8位（或16位）辅助继电器组成一个移位寄存器，某单元一经选作移位寄存器就不能再作它用，利用移位寄存器可进行顺序控制。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,9.2 PLC的内部等效继电器电路,特殊的辅助继电器（M）,1、M8000：监测运行。PLC运行时，M8000触点常接一指示灯，用来指示PLC是否还在运行。,2、M8002：产生初始化脉冲。PLC运行后M8000接通，在第一个扫描

12、周期M8002得电，产生一个输出脉冲，以后便失电。编程中，常用这个信号来给计数器或移位寄存器复位。,9.2 PLC的内部等效继电器电路,3、M8012：产生脉冲间隔为100ms的时钟脉冲。PLC运行后，可提供周期为100ms的连续脉冲输出。,4、M8034：禁止全部输出。M8034得电时，全部输出继电器Y的输出自动断开。常用它作为设备的总停控制用。,除M8034外，其他特殊继电器都不能通过编程使它们动作。,9.3 PLC的编程和指令系统,9.3.1 PLC的编程方法与一般规则,目前常用的PLC表达方式：,1、继电器梯形图,与传统的继电器控制原理电路图相似，比较直观、形象，易于接受。多适用于比较

13、简单的控制功能的编程；,2、逻辑功能图,9.3.1 PLC的编程方法与一般规则,3、功能流程图,4、逻辑代数表达式,5、指令语句表,FX1N系列主要采用继电器梯形图与指令语句表编程，一般是先按控制要求画出梯形图，再根据梯形图写出相应的指令程序。,PLC编程的一般规则：,梯形图按自上而下，从左到右的顺序排列，每一个逻辑行起始于左母线，最后是线圈与右母线相连，整个图形呈阶梯形；,梯形图是PLC形象化的编程方式，其左右两侧母线并不接任何电源，图中流过的电流是“概念”电流，只能从左向右流动；,9.3.1 PLC的编程方法与一般规则,梯形图中的继电器是变量存储器中的位触发器，因此，称为“软继电器”，相应

14、某位触发器为“1”态，表示该继电器线圈通电，其动合触点闭合，动断触点打开；,9.3.1 PLC的编程方法与一般规则,梯形图中，信息流程从左到右，继电器线圈的右边不能有触头，而左边必须有触头。,继电器线圈在一个程序中不能重复使用；而继电器的触头，编程中可以重复使用，且使用次数不受限制。,由梯形图编写指令程序时，应遵循从上到下，从左到右的顺序，梯形图中的每个符号对应于一条指令，一条指令为一个步序，在时间继电器、计数器的OUT指令后，必须紧跟常数K；,9.3.1 PLC的编程方法与一般规则,输出线圈只对应输出寄存器的相应位，不能用该线圈直接驱动现场机构，该位的状态必须通过I/O输出接口上对应的输出单

15、元才能驱动现场执行机构。,9.3.1 PLC的编程方法与一般规则,9.3.2 PLC的指令系统,注意：编程时各条指令所对应的等效继电器及地址号一定要按表中的规定，绝不允许乱编，否则出错。,指令语句由：指令（操作码或助记符）+地址号（操作数或数据）,格式：如：LDI X000,9.3.2 PLC的指令系统,输入、输出指令,LD：取指令。用于与左母线连接的动合触点。,LDI：取反指令。用于与母线连接的动断触点。,以上两指令还可以与ANB、ORB和MC指令配合，用于分支电路的开始点。,OUT：输出指令。不能用于驱动输入继电器。并列的OUT指令能多次连续使用。如图9.10所示。,9.3.2 PLC的指

16、令系统,9.3.2 PLC的指令系统,逻辑指令,与指令,AND：与指令。动合触点串联连接指令。ANI：与非指令。动断触点串联连接指令。,注意：这两条指令只能用于一个触点与前面接点电路的串联。,如图9.11所示。,9.3.2 PLC的指令系统,图9.11AND、ANI指令的使用,9.3.2 PLC的指令系统,或指令,OR：或指令。用于动合触点的并联。ORI：或非指令。用于动断触点的并联。,注意：这两条指令只能用于一个触点与前面接点电路的并联。,如图9.13所示。,9.3.2 PLC的指令系统,图9.13OR、ORI指令的使用,9.3.2 PLC的指令系统,LDP、ANDP、ORP指令是进行上升沿

17、检出的触点指令，仅在指定位软元件的上升沿时（OFFON变化时）接通一个扫描周期。,LDF、ANDF、ORF指令是进行下降沿检出的触点指令，仅在指定位软元件的下降沿时（ON OFF变化时）接通一个扫描周期。,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,电路块连接指令,1ORB：电路块或指令；用于两个以上触点串联的支路与前面支路并联连接的情况。,如图9.14所示，各个支路的起点应使用LD或LDI指令，多个支路并联的电路，每写一条并联支路，紧跟一条ORB指令，将该支路并联到前面的电路上，并联支路的数目没有限制。,9.3.2 PLC的指令系统,图9.14O

18、RB指令的使用,9.3.2 PLC的指令系统,1ANB：电路块与指令；用于并联电路块与前面接点电路或并联电路块的串联。,如图9.15所示。,注意：先组块后串联；在每一电路块开始时，须使用LD或LDI指令；在许多电路块串联时，每写完一个电路块的指令后，紧跟一个ANB指令，将该电路块与前面电路串联起来，串联的电路块数不受限制。,9.3.2 PLC的指令系统,图9.15 ANB指令的使用,9.3.2 PLC的指令系统,MPS、MRD、MPP指令,9.3.2 PLC的指令系统,MPS、MRD、MPP指令是分支多重输出回路编程用的方便指令。,使用MPS指令，就将此时刻的运算结果送入栈的第一段存储。再使用

19、MPS指令，又将该时刻的运算结果送入栈的第一段存储，而将先前送入存储的数据依次移到栈的下一段。,9.3.2 PLC的指令系统,MRD是读出最上端所存的最新数据的专用指令，栈内的数据不发生移动。,使用MPP指令，各数据接顺序向上移动，将最上端的数据读出，同时该数据就从栈中消失。,MPS指令可重复使用，MPS指令与MPP指令的数量差额少于11，但最终二者的指令数要一样。,9.3.2 PLC的指令系统,例,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,置位SET、复位

20、RST指令,SET置位：动作保持RST复位：消除动作保持，当前值及寄存器清零。,RST指令用于计数器或移位寄存器的复位。一般复位输入端使用脉冲触发信号对计数或移位寄存器进行复位。注意：在RST有输入的情况下，计数器不接受输入（计数输入端）数据。,9.3.2 PLC的指令系统,对于同一软元件，SET、RST可多次使用，顺序也可随意，但最后执行者有效。,9.3.2 PLC的指令系统,脉冲输出指令PLS、PLF,功能：PLS、PLF也称为微分输出指令。它将脉宽较宽的输入信号变成脉宽等于PLC扫描周期的触发脉冲信号。,9.3.2 PLC的指令系统,PLS指令：上升沿微分输出，仅在驱动输入为ON后的一个

21、扫描周期内，软元件Y、M动作。,PLF指令：下降沿微分输出，仅在驱动输入为OFF后的一个扫描周期内，软元件Y、M动作。,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,PLS、PLF指令使用：计数器或移位寄存器需外触发信号复位和移位寄存器移位时，通常需要使用这种脉冲。如图9.19所示。,图9.19PLS指令用于计数器,9.3.2 PLC的指令系统,移位寄存器及移位指令SFTR、SFTL,9.3.2 PLC的指令系统,1、右移位指令SFTR,SFTR指令把以源数S为首址的n2位位元件的内容存放到长度为n1的位栈中，位栈右移n2位，最低n2位溢出。,9.3

22、.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,2、左移位指令SFTL,SFTR指令格式基本和右移位指令一样，只是移动方向相反，是从左到右。,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,程序结束指令END,功能：1、END指令用于程序结束，即表示程序终了。2、当有效程序结束后，写一条END指令，可以缩短扫描运算周期。3、如果将END指令插入各程序段之后，可以方便地调试检查各段程序的动作，各段动作确认无误后，再依次清除END指令。,9.3.2 PLC的指令系统,空操作指令NOP,功能：NOP指令用于修改程序，便于调

23、试程序。在编程时预先在程序中插入一些NOP指令，使这些步序不起作用。可在调试程序过程中需要更改程序或增加指令时，使步序号的更改较小。,9.3.2 PLC的指令系统,主控母线指令,MC：主控指令。该指令引出一条分支母线。MCR：主控复位指令。该指令使分支线路结束并回到原来（前面）的母线上。,如下图所示。,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.2 PLC的指令系统,使用主控母线指令时应注意：,1、MC，MCR指令必须成对出现，编程时不要漏掉MCR指令，否则程序将出错；,2、主控指令MC之后，又出现一个新的分支母线，挂在分支母线上的每条逻辑行电路编程时，都要由LD或LDI开头；,3、在梯形图中可以多

24、次使用主控指令，并可嵌套使用，但最多不能超过8次。,9.3.2 PLC的指令系统,INV取反指令,INV指令是将INV指令执行之前的运算结果反转的指令，不需要指定软元件号。,9.3.2 PLC的指令系统,9.3.3 常用的编程技巧,对一些较复杂的串并联电路，一般说来，有两个基本原则（如图9.23、9.24）：1、对于并联电路，串联触点多的支路写在上面；2、在串联电路中，并联触点多的电路写在左边。,一、对一些常见电路的处理,9.3.3 常用的编程技巧,（）（）图9.23（）不合理的连接（）合理的连接,9.3.3 常用的编程技巧,(a)(b)图9.24并联触点多的放在梯形图的左面(a)不合理的连接

25、(b)合理的连接,9.3.3 常用的编程技巧,在继电器接触器控制线路中，有些连接是可以实现的，但在PLC中是不可能实现的，必须要作一些改动，如下图所示。,9.3.3 常用的编程技巧,9.3.3 常用的编程技巧,二、定时器及计数器的应用实例,1、通电延时：即输入接通，延迟一段时间后输出才接通。如图9.30所示。,定时器用作时间继电器,图9.30通电延时,9.3.3 常用的编程技巧,2、断电延时：即输入断开，延迟一段时间后输出才接通。如图9.31所示。,图9.31断电延时,9.3.3 常用的编程技巧,用定时器产生周期脉冲信号，如图9.32。,图9.32周期脉冲信号发生器,9.3.3 常用的编程技巧

26、,计数器作时间继电器使用，如图9.33。,图9.33计数器作定时器用,9.3.3 常用的编程技巧,实现长时间延时的方法，如图9.34。,图9.34长时间延时的实现,9.4 可编程序控制器的应用,第九章 可编程序控制器PLC,用于开关量逻辑控制用于闭环过程控制PLC配合数字控制用于工业机器人控制用于组成多级控制系统,9.4.1 电动机常用控制线路举例,1、三相异步电动机的启、停控制,2 三相异步电动机的正、反转控制,画工艺流程图和动作顺序表选择PLC编制I/O分配对照表画出PLC与现场器件的实际连线图（安装图）画出梯形图,9.4.3 PLC控制系统的开发步骤,按照梯形图编写指令程序将指令程序通过

27、编程送入PLC进行系统模拟调试和完善程序进行硬件系统的安装,9.4.3 PLC控制系统的开发步骤,9.4.4 钻孔动力头的控制,1、工艺流程图与动作顺序表,9.4.4 钻孔动力头的控制,表9.7钻孔动力头的动作顺序表,9.4.4 钻孔动力头的控制,2、现场器件与PLC内部等效继电器地址编号的对照表,9.4.4 钻孔动力头的控制,3、PLC与现场器件的实际连接图（安装图）,9.4.4 钻孔动力头的控制,4、梯形图,1YA动作条件：1STSB 停止条件：3ST2YA动作条件：2ST 停止条件：3ST3YA动作条件：3STKT 停止条件：1STKT动作条件：3ST 停止条件：3YA动根据以上条件可得梯形图。,9.4.4 钻孔动力头的控制,5、指令程序,动力头工进,