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文檔簡介

1、.專業(yè) .專注 .第一章可編程控制器簡介可編程序控制器 ,英文稱 ProgrammableController,簡稱 PC。 但由于 PC 容易和個(gè)人計(jì)算機(jī) ( Personal Computer )混淆 ,故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC 作為可編程序控制器的縮寫。 它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置,專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì) ,它采用可編程序的存儲(chǔ)器 ,用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制 、定時(shí) /計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令 ,并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口 ,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程 。 PLC 是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)

2、中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低 、功耗高 、通用性和靈活性差的缺點(diǎn),充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn) ,又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣,特別是 PLC 的程序編制 ,不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識(shí),而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式 ,使用戶程序編制形象、直觀 、方便易學(xué) ;調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的 PLC 后,只需按說明書的提示 ,做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作,就可靈活方便地將 PLC 應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐 。一、 PLC 的結(jié)構(gòu)及各部分的作用PLC 的類型繁多 ,功能和指令系統(tǒng)也不盡相同,但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異,通常由主機(jī) 、輸入 / 輸出接口 、電源

3、擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示 :可編程序控制器接觸器按鈕輸輸選擇開關(guān)入CPU出電磁閥限位開關(guān)模模塊模指示燈塊塊電源電 源編程裝置圖 1-1-11、主機(jī)主機(jī)部分包括中央處理器( CPU)、 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 CPU是 PLC 的核心 ,它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入 / 輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ,即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作,將結(jié)果送到輸出端,并響應(yīng)外部設(shè)備 (如電腦 、打印機(jī)等 )的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。 PLC 的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類,.word 可編輯.專業(yè) .專注 .一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器

4、,主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序作編譯處理的程序,系統(tǒng)程序已由廠家固定,用戶不能更改;另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。2、輸入 / 輸出( I/O )接口I/O 接口是 PLC 與輸入 / 輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備(如按鈕 、傳感器、觸點(diǎn) 、行程開關(guān)等 )的控制信號(hào) 。 輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備(如接觸器 、電磁閥 、指示燈等 )。 I/O接口一般采用光電耦合電路,以減少電磁干擾 ,從而提高了可靠性。 I/O點(diǎn)數(shù)即輸入 / 輸出端子數(shù)是PLC 的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo),通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn),中型

5、機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn),大型機(jī)將超過千點(diǎn)。3、電源圖中電源是指為CPU、存儲(chǔ)器 、 I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源 ,通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。4、編程編程是 PLC 利用外部設(shè)備,用戶用來輸入 、檢查、修改 、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC 的工作情況 。 通過專用的PC/PPI 電纜線將PLC 與電腦聯(lián)接 ,并利用專用的軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。5、輸入 / 輸出擴(kuò)展單元I/O 擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/ 輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元(即主機(jī) )連接在一起 。6、外部設(shè)備接口此接口可將打印機(jī)、條碼掃描儀 ,變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián),以完成相應(yīng)的操作。實(shí)驗(yàn)裝置提供的主機(jī)型號(hào)有西門子

6、S7-200 系列的 CPU224(AC/DC/RELAY) 。 輸入點(diǎn)數(shù)為 14 ,輸出點(diǎn)數(shù)為 10 ; CPU226(AC/DC/RELAY) ,輸入點(diǎn)數(shù)為 26,輸出點(diǎn)數(shù)為 14。二、 PLC 的工作原理PLC 是采用 “順序掃描 ,不斷循環(huán) ”的方式進(jìn)行工作的。即在 PLC 運(yùn)行時(shí) ,CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序,按指令步序號(hào)(或地址號(hào) )作周期性循環(huán)掃描 ,如無跳轉(zhuǎn)指令,則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序,直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令,開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中,還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC 的一個(gè)掃描周期

7、必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。PLC 在輸入采樣階段:首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入,并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中,即刷新輸入 。 隨即關(guān)閉輸入端口 ,進(jìn)入程序執(zhí)行階段。.word 可編輯.專業(yè) .專注 .PLC 在程序執(zhí)行階段:按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令,經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后,其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中,輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變 。輸出刷新階段:當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢,輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中,并通過一定的方式(繼電器 、晶體管或晶閘管)輸出 ,驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)

8、備工作 。三、 PLC 的程序編制1、 編程元件PLC 是采用軟件編制程序來實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時(shí)要使用到各種編程元件,它們可提供無數(shù)個(gè)動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn)。編程元件是指輸入寄存器、輸出寄存器、位存儲(chǔ)器 、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器 、通用寄存器 、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲(chǔ)器等。PLC 內(nèi)部這些存儲(chǔ)器的作用和繼電接觸控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似,也有 “線圈”與 “觸點(diǎn) ”,但它們不是 “硬 ”繼電器 ,而是PLC 存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為 “1”時(shí) ,則表示相應(yīng)繼電器線圈得電,其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。所以 ,內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟 ”繼電器 。S7-200 系列 CPU224 、

9、 CPU226 部分編程元件的編號(hào)范圍與功能說明如下表所示表 1-1-1元件名稱符號(hào)輸入寄存器I輸出寄存器Q位存儲(chǔ)器M256(T定時(shí)器0 t255)計(jì)數(shù)器C高速計(jì)數(shù)器HC順控繼電器S變量存儲(chǔ)器V局部存儲(chǔ)器L特殊存儲(chǔ)器SM編號(hào)范圍功能說明I0.0 I1.5 共 14 點(diǎn)接受外部輸入設(shè)備的信號(hào)Q0.0 Q1.1 共 10點(diǎn)輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備M0.0 M31.7在程序內(nèi)部使用,不能提供外部輸出T0,T64保持型通電延時(shí)1msT1 T4,T65 T68保持型通電延時(shí)10msT5 T31,T69 T95保持型通電延時(shí)100msT32,T96ON/OFF 延時(shí) ,1msT33 T36,T97O

10、N/OFF 延時(shí) ,10msT100T37 T63,T101 ON/OFF 延時(shí) ,100msT255C0 C255加法計(jì)數(shù)器 ,觸點(diǎn)在程序內(nèi)部使用HC0 HC5用來累計(jì)比 CPU 掃描速率更快的事件S0.0 S31.7提供控制程序的邏輯分段VB0.0 VB5119.7數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲(chǔ)元件LB0.0 LB63.7使用臨時(shí)的寄存器,作為暫時(shí)存儲(chǔ)器SM0.0 SM549.7CPU 與用戶之間交換信息.word 可編輯.專業(yè) .專注 .特殊存儲(chǔ)器SM(只SM0.0 SM29.7接受外部信號(hào)讀)累加寄存器ACAC0 AC3用來存放計(jì)算的中間值2、編程語言所謂程序編制 ,就是用戶根據(jù)控制對(duì)象的要求,

11、利用 PLC 廠家提供的程序編制語言,將一個(gè)控制要求描述出來的過程。 PLC 最常用的編程語言是梯形圖語言和指令語句表語言,且兩者常常聯(lián)合使用。1)梯形圖 (語言)梯形圖是一種從繼電接觸控制電路圖演變而來的圖形語言。它是借助類似于繼電器的動(dòng)合 、動(dòng)斷觸點(diǎn) 、線圈以及串 、并聯(lián)等術(shù)語和符號(hào),根據(jù)控制要求聯(lián)接而成的表示PLC 輸入和輸出之間邏輯關(guān)系的圖形,直觀易懂 。梯形圖中常用圖形符號(hào)分別表示PLC 編程元件的動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn);用 ( ) 表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號(hào)及標(biāo)注的字母或數(shù)加以區(qū)別。 觸點(diǎn)和線圈等組成的獨(dú)立電路稱為網(wǎng)絡(luò),用編程軟件生成的梯形圖和語句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號(hào)

12、,允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖加注釋。梯形圖的設(shè)計(jì)應(yīng)注意到以下三點(diǎn): 梯形圖按從左到右、 自上而下地順序排列。每一邏輯行(或稱梯級(jí) )起始于左母線,然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接 ,最后是線圈 。 梯形圖中每個(gè)梯級(jí)流過的不是物理電流,而是 “概念電流 ”,從左流向右 ,其兩端沒有電源 。 這個(gè) “概念電流 ”只是用來形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。 輸入寄存器用于接收外部輸入信號(hào),而不能由PLC 內(nèi)部其它繼電器的觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng)。因此 ,梯形圖中只出現(xiàn)輸入寄存器的觸點(diǎn),而不出現(xiàn)其線圈。輸出寄存器則輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備,當(dāng)梯形圖中的輸出寄存器線圈得電時(shí),就有信號(hào)輸出,但不是直接驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備

13、,而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。輸出寄存器的觸點(diǎn)也可供內(nèi)部編程使用。2)指令語句表指令語句表是一種用指令助記符來編制PLC 程序的語言,它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言,但比匯編語言易懂易學(xué),若干條指令組成的程序就是指令語句表。一條指令語句是由步序 、指令語和作用器件編號(hào)三部分組成。下例為 PLC 實(shí)現(xiàn)三相鼠籠電動(dòng)機(jī)起/ 停控制的兩種編程語言的表示方法:.word 可編輯.專業(yè) .專注 .KMI0.0I0.1 Q0.0步序指令語器件號(hào)SSST0LDI0.0I0.0KMQ0.01OQ0.02ANI0.1(1) 繼電接觸控制線路圖(2)梯形圖3=Q0.04END圖 1-1-2.word

14、 可編輯.專業(yè) .專注 .第二章基本指令簡介S7-200的 SIMATIC 基本指令簡表 :助記符節(jié)點(diǎn)命令功能說明LDN裝載 (開始的常開觸點(diǎn) )LDNN取反后裝載 (開始的常閉觸點(diǎn) )AN與 (串聯(lián)的常開觸點(diǎn) )ANN取反后與 (串聯(lián)的常閉觸點(diǎn) )ON或 (并聯(lián)的常開觸點(diǎn) )ONN取反后或 (并聯(lián)的常閉觸點(diǎn) )EU上升沿檢測(cè)ED下降沿檢測(cè)=N賦值SS_BIT,N置位一個(gè)區(qū)域RS_BIT,N復(fù)位一個(gè)區(qū)域SHRBDATA,S_BIT,N移位寄存器SRBOUT,N字節(jié)右移 N 位SLBOUT,N字節(jié)左移 N 位RRBOUT,N字節(jié)循環(huán)右移N 位RLBOUT,N字節(jié)循環(huán)左移N 位TONTxxx,TP

15、通電延時(shí)定時(shí)器TOFTxxx,TP斷電延時(shí)定時(shí)器CTUCxxx,PV加計(jì)數(shù)器CTDCxxx,PV減計(jì)數(shù)器END程序的條件結(jié)束STOP切換到 STOP 模式JMPN跳到指定的標(biāo)號(hào)ALD電路塊串聯(lián)OLD電路塊并聯(lián)(其他指令見附表)一、標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令LD 動(dòng)合觸點(diǎn)指令 ,表示一個(gè)與輸入母線相連的動(dòng)合觸點(diǎn)指令,即動(dòng)合觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算起.word 可編輯.專業(yè) .專注 .始。LDN 動(dòng)斷觸點(diǎn)指令 ,表示一個(gè)與輸入母線相連的動(dòng)斷觸點(diǎn)指令,即動(dòng)斷觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算起始 。A 與動(dòng)合觸點(diǎn)指令 ,用于單個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)的串聯(lián)。AX 與非動(dòng)斷觸點(diǎn)指令,用于單個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)的串聯(lián)。O 或動(dòng)合觸點(diǎn)指令 ,用于單個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)的并聯(lián)。ON 或非

16、動(dòng)斷觸點(diǎn)指令,用于單個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)的并聯(lián)。LD、 LDN 、A 、AN 、 O、 ON 觸點(diǎn)指令中變量的數(shù)據(jù)類型為布爾(BOOC) 型。 LD、 LDN兩條指令用于將接點(diǎn)接到母線上, A、 AN 、O、 ON 指令均可多次重復(fù)使用 ,但當(dāng)需要對(duì)兩個(gè)以上接點(diǎn)串聯(lián)連接電路塊的并聯(lián)連接時(shí),要用后述的 OLD 指令 。例子 :I 0.0I 0.1I 0.3Q0.3()I0.2Q0.4()I0.4I 0.5Q0.6()步序指令器件號(hào)步序指令器件號(hào)0LDI0.05=Q0.31ANI0.16=Q0.42OI0.27ANI0.53AI0.38=Q0.54ONI0.4二、串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令OLD兩個(gè)或兩個(gè)以上

17、的接點(diǎn)串聯(lián)連接的電路叫串聯(lián)電路塊。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí),分支開始用 LD、 LDN 指令,分支結(jié)束用OLD 指令 。 OLD 指令與后述的ALD 指令均為無目標(biāo)元件指令 ,而兩條無目標(biāo)元件指令的步長都為一個(gè)程序步。 OLD 有時(shí)也簡稱或塊指令。三、并聯(lián)電路的串聯(lián)連接指令A(yù)LD兩個(gè)或兩個(gè)以上接點(diǎn)并聯(lián)電路稱為并聯(lián)電路塊,分支電路并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時(shí) ,使用 ALD 指令 。分支的起點(diǎn)用LD、 LDN 指令 ,并聯(lián)電路結(jié)束后,使用 ALD 指令與前面電路串聯(lián)。 ALD 指令也簡稱與塊指令, ALD 也是無操作目標(biāo)元件,是一個(gè)程序步指令。.word 可編輯.專業(yè) .專注 .四、輸出指令 =1

18、 、 = 輸出指令是將繼電器、定時(shí)器 、計(jì)數(shù)器等的線圈與梯形圖右邊的母線直接連接,線圈的右邊不允許有觸點(diǎn),在編程中 ,觸點(diǎn)以重復(fù)使用 ,且類型和數(shù)量不受限制。五、置位與復(fù)位指令 S、 RS 為置位指令 ,使動(dòng)作保持 ; R 為復(fù)位指令 ,使操作保持復(fù)位 。 從指定的位置開始的 N個(gè)點(diǎn)的寄存器都被置位或復(fù)位,N=1 255如果被指定復(fù)位的是定時(shí)器位或計(jì)數(shù)器位,將清除定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。六、跳變觸點(diǎn) EU,ED正跳變觸點(diǎn)檢測(cè)到一次正跳變(觸點(diǎn)的入信號(hào)由 0到1) 時(shí),或負(fù)跳變觸點(diǎn)檢測(cè)到一次負(fù)跳變 (觸點(diǎn)的入信號(hào)由 1到 0)時(shí) ,觸點(diǎn)接通到一個(gè)掃描周期.正 / 負(fù)跳變的符號(hào)為 EU 和 ED,

19、他們沒有操作數(shù) ,觸點(diǎn)符號(hào)中間的 ”P”和 ”N ”分別表示正跳變和負(fù)跳變七、空操作指令 NOPNOP 指令是一條無動(dòng)作、無目標(biāo)元件的一個(gè)序步指令。空操作指令使該步序?yàn)榭詹僮?。?NOP 指令可替代已寫入指令 ,可以改變電路 。 在程序中加入NOP 指令 ,在改動(dòng)或追加程序時(shí)可以減少步序號(hào)的改變。八、程序結(jié)束指令 ENDEND 是一條無目標(biāo)元件的一序步指令。 PLC 反復(fù)進(jìn)行輸入處理、程序運(yùn)算 、輸出處理,在程序的最后寫入END 指令 ,表示程序結(jié)束 ,直接進(jìn)行輸出處理 。 在程序調(diào)試過程中,可以按段插入 END 指令,可以按順序擴(kuò)大對(duì)各程序段動(dòng)作的檢查。采用 END 指令將程序劃分為若干段 ,在確認(rèn)處于前面電路塊的動(dòng)作正確無誤之后,依次刪去 END 指令 。 要注意的是在執(zhí)行 END 指令時(shí) ,也刷新監(jiān)視時(shí)鐘 。第三章可編程控制器梯形圖編程規(guī)則一、編程的幾個(gè)步驟

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