可編程序邏輯控制器

1、第一章 可編程序邏輯控制器概述 1.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用：n 測(cè)量自動(dòng)化：智能化的測(cè)量手段單扳機(jī)、單片機(jī) n 制造自動(dòng)化：離散過(guò)程自動(dòng)控制可編程序控制器 PLC-Programmable Logical Controller I/O 開(kāi)關(guān)量為主，模擬量為輔 功能分散、邏輯可靠n 過(guò)程自動(dòng)化：連續(xù)過(guò)程自動(dòng)控制分散控制系統(tǒng) DCS-Distributed Control System I/O 模擬量為主，開(kāi)關(guān)量為輔 信息統(tǒng)一管理、友好的人機(jī)對(duì)話(huà)1.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展 1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一套可編程序邏輯控制器PLC ，應(yīng)用于GM公司的汽車(chē)

2、自動(dòng)裝配線(xiàn)上,取代繼電器接觸器控制。 1985年國(guó)際電工委員會(huì)IEC制定了可編程序邏輯控制器的標(biāo)準(zhǔn)，并給其作了如下定義： “可編程序控制器是一種專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，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)算等操作命令，通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?1.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展 硬件組成 編程語(yǔ)言 工作過(guò)程世界上代表性的PLC廠(chǎng)家

3、美國(guó)的A-B公司（RockwellRockwell ），GE公司（GE FanucGE Fanuc） ，日本的三菱電機(jī)公司（MitsubishiMitsubishi），歐姆龍公司（OmronOmron），松下公司（FPI），法國(guó)的施奈德(Schneider)公司，德國(guó)的西門(mén)子公司（SiemensSiemens）等。 我國(guó)也有一些PLC制造單位，如南瑞繼保等.1.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展PLC最初只具備邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，主要用于取代繼電器接觸器控制PLC系統(tǒng)的發(fā)展：p 人機(jī)接口主要采用觸摸屏、編程器以及通過(guò)編程電纜或網(wǎng)絡(luò)連接的PC監(jiān)控機(jī)p 模擬量控制算法的豐富 USB(12M bps)Q

4、nHCPUPLC的發(fā)展趨勢(shì) 體積的小型化 微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果 性能的提高 CPU性能 基本性能 ：運(yùn)算速度、容量、指令等 邏輯運(yùn)算 ：邏輯運(yùn)算、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等 數(shù)據(jù)處理 ：四則運(yùn)算、比較、函數(shù)運(yùn)算等 可靠性提高： 冗余CPU、容錯(cuò)系統(tǒng) 控制與管理功能一體化控制與管理功能一體化PLC組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)MELSECNET/H控制層控制層(25M/10Mbps)設(shè)備層設(shè)備層(10Mbps)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CC-LinkMELSECNET/H 遠(yuǎn)程網(wǎng)變頻器遠(yuǎn)程端子人機(jī)界面機(jī)械手第三方產(chǎn)品信息層信息層(100M/10Mbps)EthernetMELSECNET/H控制層控制層(25M/10Mbps)

5、設(shè)備層設(shè)備層(10Mbps)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CC-LinkMELSECNET/H 遠(yuǎn)程網(wǎng)變頻器遠(yuǎn)程端子人機(jī)界面機(jī)械手第三方產(chǎn)品信息層信息層(100M/10Mbps)EthernetPLC的標(biāo)準(zhǔn)化IEC標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)際電工委員會(huì)) 由5部分組成（IEC1131-15) Part1:基本信息 明確PLC的功能與特點(diǎn) Part2:設(shè)備特性 PLC的使用環(huán)境、電氣機(jī)械特性 Part3:編程語(yǔ)言 明確了5種PLC編程語(yǔ)言 Part4:用戶(hù)準(zhǔn)則 用戶(hù)選型、安裝要求等 Part5:服務(wù)指南 PLC符號(hào)、名詞解釋?zhuān)琍LC之間的通信協(xié)議等1.2 PLC的特點(diǎn) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) MTBF(mean time be

6、tween failures)為300000h 硬件 模塊化結(jié)構(gòu)：PLC系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)和擴(kuò)展模塊的使用，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的形成，也有助于故障情況時(shí)的快速修復(fù)。 屏蔽：PLC系統(tǒng)對(duì)電源、內(nèi)部CPU、編程器等主要部件采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界的電磁干擾。 濾波：PLC系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)采用了多種形式的濾波，以消除或抑制高頻干擾。 隔離：PLC系統(tǒng)的處理器和輸入/輸出電路之間一般采用不同的電隔離措施(如光電隔離等)，有效地減少了故障和動(dòng)作次數(shù) 1.2 PLC的特點(diǎn) 軟件 軟件組態(tài)：PLC系統(tǒng)無(wú)一例外地采用軟件組態(tài)技術(shù)(用圖形和表格的方式開(kāi)發(fā)軟件)，減小了系統(tǒng)故障率，提高了軟件可靠性。

7、 信息保護(hù)與恢復(fù)：在PLC系統(tǒng)中發(fā)生某些故障時(shí)，系統(tǒng)將內(nèi)部信息進(jìn)行保護(hù)，免遭破壞，一旦故障消失，信息恢復(fù)，正常工作 循環(huán)掃描工作方式，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行一次性采樣，不會(huì)死鎖 專(zhuān)業(yè)編程語(yǔ)言使編程直觀(guān)、簡(jiǎn)單，并可以自動(dòng)檢查1.2 PLC的特點(diǎn) 綜合措施 時(shí)間監(jiān)視器(WatchDog)：PLC中的時(shí)間監(jiān)視器是一種硬件和軟件相結(jié)合的可靠性措施，它對(duì)周期性的操作進(jìn)行監(jiān)視，一旦超時(shí)立即報(bào)警，這種技術(shù)也應(yīng)用于其它工業(yè)控制系統(tǒng)中。 故障檢測(cè)：PLC系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)，以及正常運(yùn)行時(shí)會(huì)定期的測(cè)試外界環(huán)境和運(yùn)行設(shè)備。如掉電、欠電壓、硬件故障等，發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)警。1.2 PLC的特點(diǎn) 使用簡(jiǎn)便靈活，開(kāi)發(fā)周期短 PLC系統(tǒng)一般

8、直接連線(xiàn)，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，不需要用戶(hù)進(jìn)行電路板的設(shè)計(jì)。 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易，開(kāi)發(fā)周期短，程序易于調(diào)試和修改。 PLC系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的圖形方式和文本方式的組態(tài)軟件，編程簡(jiǎn)單直觀(guān)。 利用PLC網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的分散控制任務(wù)。1.3 PLC分類(lèi)從結(jié)構(gòu)上分整體式:將CPU、電源、部分輸入輸出部件都集中制造在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，構(gòu)成基本單元 固定點(diǎn)數(shù)，有的如FX2N可擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)，小型PLC模塊式:將PLC的各部分分為若干單獨(dú)的模塊 由基板通過(guò)總線(xiàn)連接各模塊，大、中型PLC從規(guī)模上分，按PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù) 小型:小于512點(diǎn) 中型:5122048點(diǎn) 大型: 2048點(diǎn)以上 三菱小型PLC FX系列三菱大中型PL

9、C Q系列1.4 PLC系統(tǒng)的應(yīng)用 開(kāi)關(guān)量邏輯控制 PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，可以實(shí)現(xiàn)各種簡(jiǎn)單和復(fù)雜的邏輯控制。這是PLC最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代了傳統(tǒng)的繼電器-接觸器的控制。模擬量控制 PLC中配有A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，A/D模塊能將現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)變化的模擬量(如溫度、壓力流量、速度等)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，再經(jīng)PLC中的微處理器處理后，經(jīng)過(guò)D/A模塊轉(zhuǎn)換為模擬量去控制被控對(duì)象，這樣實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的控制。過(guò)程控制 在功能完善的PLC系統(tǒng)中一般配備了PID控制模塊和復(fù)雜的專(zhuān)用控制算法，可以進(jìn)行閉環(huán)過(guò)程控制。當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中的被控制量偏離設(shè)定值時(shí)，PLC能按照PID算法算出正確的輸出值，控制生產(chǎn)過(guò)程，保

10、證被控對(duì)象的正常運(yùn)行。有的PLC中配備了一些高級(jí)的智能控高級(jí)的智能控制功能制功能，能滿(mǎn)足某些特殊的控制要求。1.4 PLC系統(tǒng)的應(yīng)用定時(shí)和計(jì)數(shù)控制 PLC具有強(qiáng)大的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，它可以為用戶(hù)提供幾十、上百甚至上千個(gè)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。其計(jì)時(shí)的時(shí)間和計(jì)數(shù)的值可以由用戶(hù)在編寫(xiě)應(yīng)用程序時(shí)自行設(shè)置，或由操作人員在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)人工設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)控制。如果用戶(hù)需要對(duì)頻率較高的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，則可以選擇高速計(jì)算模塊。順序控制 在工業(yè)控制中可利用PLC步進(jìn)指令編程或用位移寄存器編程來(lái)實(shí)現(xiàn)順序控制和程序控制。數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的PLC系統(tǒng)不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算，還能進(jìn)行比較復(fù)雜的數(shù)值運(yùn)算，包括數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)鏈

11、接、排序、查找等操作，而且還能進(jìn)行比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)顯示和打印等較為強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。第二講 可編程序控制器編程基礎(chǔ)第二章 PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理 21 PLC的基本結(jié)構(gòu) 22 PLC的工作原理 23 PLC的編程語(yǔ)言21 PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC主要由CPU模塊、輸入模塊/輸出模塊(特殊功能模塊)、通信模塊、電源模塊、編程設(shè)備等組成。 21 .1 CPU模塊內(nèi)部控制模塊 CPU模塊主要由微處理器(uP)芯片、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口和通信接口組成。 微處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)與存儲(chǔ)器及各種輸入/輸出接口相連。微處理器執(zhí)行程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理； 存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)

12、據(jù)和程序； 輸入/輸出接口與輸入/輸出模塊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換； 通信接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，組成更為完善的系統(tǒng)。CPU模塊上一般帶有串行通信接口，可與編程設(shè)備交換信息。 可編程控制器的基本組成Programmable Logic Controller 是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，能快速、可靠地構(gòu)建控制系統(tǒng)，作為工業(yè)控制器得到了廣泛的應(yīng)用 基本組成和普通計(jì)算機(jī)相同，有CPU、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器、I/O接口和接口和系統(tǒng)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)四大部分 PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC是一種智能化的控制系統(tǒng)，其工作原理也與微機(jī)相似，但在應(yīng)用時(shí)，可不必用計(jì)算機(jī)的概念去做深入的了解，往往把PLC等效成輸入、輸出和內(nèi)部控制電路

13、三部分。 在PLC的CPU模件存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一個(gè)區(qū)域，用來(lái)存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，它們分別稱(chēng)為輸入映象寄存器和輸出映象寄存器，也稱(chēng)為軟元件。內(nèi)部控制電路只需將它看成是由普通的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器等完成計(jì)算處理的裝置。2.1.2 輸入部分輸入部分輸入部分 作用：作用： 接受被控設(shè)備的信息或操作命令等外部輸入接受被控設(shè)備的信息或操作命令等外部輸入信息。信息。 說(shuō)明：說(shuō)明： 輸入過(guò)程是將所有外部輸入電路的接通輸入過(guò)程是將所有外部輸入電路的接通/斷開(kāi)斷開(kāi)狀態(tài)讀入輸入映象寄存器，稱(chēng)為輸入刷新。狀態(tài)讀入輸入映象寄存器，稱(chēng)為輸入刷新。 2.1.3 輸出部分輸出部分輸出部分 作用：作用： 驅(qū)

14、動(dòng)外部負(fù)載。驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 說(shuō)明：說(shuō)明： CPU將輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過(guò)輸出模將輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過(guò)輸出模塊轉(zhuǎn)換成被控對(duì)象所能接受的電流或電壓信號(hào)，塊轉(zhuǎn)換成被控對(duì)象所能接受的電流或電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備，稱(chēng)為輸出刷新。驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備，稱(chēng)為輸出刷新。 。 21 .4通信模塊 通信模塊實(shí)現(xiàn)PLC站之間或與計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信。三菱電機(jī)的PLC站提供了以太網(wǎng)通信、MELSECNET/H網(wǎng)通信和CCLINK網(wǎng)(現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn))通信幾種通信方式。21 .5電源模塊 電源模塊將交流電(220110V)轉(zhuǎn)換為直流電，向CPU模塊和其它功能模塊供電。21 .6編程設(shè)備 PLC的程序是依靠外界的編程工具完成的，然

15、后再下載到CPU模塊的存儲(chǔ)器中去。常見(jiàn)的編程設(shè)備有傳統(tǒng)的編程器和計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)在的PLC系統(tǒng)，大多用計(jì)算機(jī)中的組態(tài)軟件編程，然后通過(guò)編程電纜，經(jīng)過(guò)PLC的串口下載。21 .6編程設(shè)備22 PLC的工作原理 PLC工作模式 運(yùn)行(RUN)模式 停止模式(STOP) 暫停模式(PAUSE PLC工作過(guò)程，反復(fù)周期性地執(zhí)行程序，來(lái)完成控制功能，直至PLC停機(jī)(STOP)或暫停(PAUSE)模式。 2.2.1掃描工作方式 PLC采用了周期性地循環(huán)執(zhí)行程序的方法，每次循環(huán)要完成5個(gè)階段的工作： 內(nèi)部處理 通信服務(wù) 輸入處理 執(zhí)行程序 輸出處理。因此PLC系統(tǒng)CPU的工作過(guò)程是串行完成的。 2.2.1掃描工作

16、方式 掃描工作方式 2.2.1掃描工作方式 在內(nèi)部處理階段，在內(nèi)部處理階段，CPU檢查內(nèi)部硬件(包括主機(jī)和I/O模件)的狀態(tài)，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，同時(shí)完成一些其它的必要的處理工作。 在通信服務(wù)階段，在通信服務(wù)階段，PLC檢查與之相連的智能模塊的通信需求，完成數(shù)據(jù)通信，在此階段也響應(yīng)編程設(shè)備的輸入命令，更新存儲(chǔ)器內(nèi)容。 在輸入處理階段，在輸入處理階段，CPU把所有外部輸入電路的接通/斷開(kāi)狀態(tài)讀入輸入映象寄存器，稱(chēng)為輸入刷新輸入刷新。 2.2.1掃描工作方式 在執(zhí)行程序階段在執(zhí)行程序階段，CPU執(zhí)行用戶(hù)編寫(xiě)的應(yīng)用程序，從第一條程序指令開(kāi)始順序取指令并執(zhí)行，直到最后一條指令結(jié)束。執(zhí)行指令從映象寄存器中

17、讀取輸入點(diǎn)的狀態(tài)，經(jīng)運(yùn)算處理后，將結(jié)果送到輸出映象寄存器。 在輸出處理階段，在輸出處理階段，CPU將輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過(guò)輸出模塊轉(zhuǎn)換成被控對(duì)象所能接受的電流或電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備，稱(chēng)為輸出刷新輸出刷新。2.2.1掃描工作方式 運(yùn)行模式(RUN)運(yùn)行時(shí)，可以設(shè)置成恒定掃描周期或不恒定掃描周期兩種 掃描周期 PLC在RUN工作模式時(shí)，執(zhí)行一次掃描過(guò)程所需的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期，典型的掃描周期為10100ms。2.1.2 掃描周期 掃描周期 PLC在RUN工作模式時(shí)，執(zhí)行一次掃描過(guò)程所需的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期，典型的掃描周期為10100ms。 為確保系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，PLC中CPU的負(fù)荷率一般6070

18、 2.1.3 PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間 I/O響應(yīng)時(shí)間 從某一輸入信號(hào)變化開(kāi)始，到系統(tǒng)輸出端信號(hào)的改變所需要的時(shí)間。 PLC系統(tǒng)輸入/輸出滯后現(xiàn)象 2.3 PLC的編程語(yǔ)言 編程語(yǔ)言(IEC1131-3)2.3.1 圖形編程語(yǔ)言 功能塊圖 (FBDFunction Block Diagram) 梯形圖 (LDLadder Diagram) 順序功能圖 (SFCSequential Function Chart) 2.3.1 文本編程語(yǔ)言 指令表 (ILInstruction List) 結(jié)構(gòu)化文本 (STStructured Text) 2.3.1 圖形編程語(yǔ)言功能圖塊 用功能塊圖進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)時(shí)

19、，具體動(dòng)作用一種預(yù)先編號(hào)的軟件模塊(功能塊)來(lái)描述，再用連線(xiàn)將它們連接，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的功能。PLC系統(tǒng)的功能塊較多，幾乎涵蓋了所有的監(jiān)控需求，它既可以描述開(kāi)關(guān)量動(dòng)作過(guò)程，也可以描述模擬量的處理過(guò)程。用功能塊圖定義的功能類(lèi)似過(guò)程控制中常見(jiàn)的SAMA圖，因而被工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛使用，特別在模擬量控制較多的場(chǎng)合。2.3.1 圖形編程語(yǔ)言功能圖塊流量控制系統(tǒng)2.3.1 圖形編程語(yǔ)言梯形圖 早期的梯形圖旨在用梯形邏輯替代繼電器的工作過(guò)程，主要針對(duì)開(kāi)關(guān)量的動(dòng)作過(guò)程。隨著PLC的發(fā)展，梯形圖完成的功能逐漸擴(kuò)大，現(xiàn)在已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)模擬量運(yùn)算(包括比較復(fù)雜的控制算法)、算術(shù)運(yùn)算等功能。目前用梯形圖來(lái)定義系統(tǒng)完成的功

20、能，已是PLC系統(tǒng)中最常用的描述手段。2.3.1 圖形編程語(yǔ)言梯形圖左母線(xiàn)右母線(xiàn)電源線(xiàn)電器元件編程元件執(zhí)行過(guò)程：從左到右，從上到下執(zhí)行過(guò)程：從左到右，從上到下 2.3.1 圖形編程語(yǔ)言梯形圖 梯形圖編程規(guī)則： 1梯形圖編程時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)左邊的垂直線(xiàn)稱(chēng)為左母線(xiàn)，右邊的垂直線(xiàn)為右母線(xiàn)。信息從左流向右，所以左側(cè)放置輸入元件，右側(cè)放置輸出元件。 2梯形圖中每一行是一個(gè)動(dòng)作過(guò)程，當(dāng)執(zhí)行一個(gè)以上動(dòng)作過(guò)程時(shí)，可以用多行來(lái)表示，執(zhí)行的次序是從左到右，從上到下。 在梯形圖中用 表示輸入常開(kāi)觸點(diǎn)，用 表示輸入常閉觸點(diǎn)，用 表示輸出線(xiàn)圈。2.3.1 圖形編程語(yǔ)言梯形圖梯形圖實(shí)例梯形圖實(shí)例 一個(gè)三中取二的保護(hù)控制邏輯一個(gè)

21、三中取二的保護(hù)控制邏輯2.3.1 圖形編程語(yǔ)言順序功能圖 順序功能圖是用來(lái)描述順序操作的圖形化語(yǔ)言，在順序功能圖中可以用別的語(yǔ)言嵌套編程。步、動(dòng)作和轉(zhuǎn)換是順序功能圖的主要組成部分。步用來(lái)說(shuō)明操作，動(dòng)作用來(lái)描述每步的具體功能，轉(zhuǎn)換則是步與步之間過(guò)渡的條件。2.3.1 圖形編程語(yǔ)言順序功能圖2.3.2 文本編程語(yǔ)言 文本編程方式 指令表(ILInstruction List)是一種類(lèi)似匯編語(yǔ)言的描述方法，它的優(yōu)缺點(diǎn)與匯編語(yǔ)言雷同。其編程相對(duì)比較復(fù)雜繁瑣，不易描述系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和編制較大的程序，但指令表具有很大的靈活性和較高的透明度，常常用它來(lái)描述一些標(biāo)準(zhǔn)圖形編程方式難以表達(dá)的特殊算法。常作為輔助的

22、描述方法。2.3.2 文本編程語(yǔ)言 文本編程方式 結(jié)構(gòu)化文本(STStructured Text)是一種特殊的高級(jí)語(yǔ)言?？傮w上看，結(jié)構(gòu)化文本編程原則是一致的，但每種PLC系統(tǒng)都會(huì)有各自的不同之處，相對(duì)而言它的編程過(guò)程簡(jiǎn)單、透明。 第三章 PLC的基本指令 3.1 三菱Q型PLC簡(jiǎn)介 3.2 Q型PLC的內(nèi)部編程元件 3.3 Q型PLC基本指令系統(tǒng) 3.1 三菱Q型PLC簡(jiǎn)介1. 基本型”CPU，基本型QPLC是面向小規(guī)模系統(tǒng)，簡(jiǎn)單對(duì)象而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。其共有Q00JCPU、Q00CPU和Q01CPU三種。 Q00JCPU是電源模塊、主基板一體化的CPU模塊，主基板上具有5個(gè)插槽。擴(kuò)展基板最多可以連

23、接2級(jí)，最多可以安裝16塊輸入/輸出模塊、智能模塊。主基板和擴(kuò)展基板上可以控制256個(gè)輸入輸出點(diǎn)。 Q00CPU、Q01CPU是單獨(dú)的CPU模塊，安裝在主基板上。擴(kuò)展基板最多可連接4級(jí)，最多可以安裝24塊輸入輸出模塊、智能模塊。主基板和擴(kuò)展基板上可以控制1024個(gè)輸入輸出點(diǎn)。3.1 三菱Q型PLC簡(jiǎn)介2.“高性能型”CPU，高性能CPU與基本型CPU相比，具有較高的處理速度和支持大容量的控制系統(tǒng)，單個(gè)CPU可以控制4096個(gè)輸入輸出點(diǎn)(本地)。高性能CPU可組合成多CPU系統(tǒng)，可以控制更大的控制系統(tǒng)。高性能CPU有Q02CPU、Q02HCPU、Q06HCPU、Q12HCPU、Q25HCPU模塊

24、。 多CPU的PLC系統(tǒng)3.1 三菱Q型PLC簡(jiǎn)介 3.“過(guò)程型”CPU，過(guò)程型CPU主要針對(duì)自動(dòng)控制功能而設(shè)計(jì)，它增加了52條過(guò)程控制的指令，具有PID調(diào)節(jié)器的功能，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的PID控制。過(guò)程型CPU除了有完善的功能，同時(shí)性能也得到了提高，支持在線(xiàn)模塊的熱拔插，可在線(xiàn)進(jìn)行模塊更換。過(guò)程型CPU有Q12HCPU、Q25PHCPU模塊。 3.1 三菱Q型PLC簡(jiǎn)介4.“冗余型”CPU，冗余CPU提高了系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)了CPU的冗余配置，當(dāng)運(yùn)行CPU發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換至備用CPU工作，保證系統(tǒng)的正常以運(yùn)行。冗余CPU還支持電源模塊、基板等的冗余配置，使系統(tǒng)性能大大提高。冗余型CPU

25、有Q12PRHCPU、Q25PRHCPU模塊。 表31 基本型CPU的主要性能描述 32 Q型PLC的內(nèi)部編程元件 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元稱(chēng)為編程元件，也稱(chēng)軟元件 Q型PLC的軟元件按使用方式可分為用戶(hù)軟元件和系統(tǒng)軟元件。用戶(hù)軟元件對(duì)用戶(hù)開(kāi)放，用戶(hù)可以在編程中使用。系統(tǒng)軟元件專(zhuān)門(mén)為PLC系統(tǒng)內(nèi)部使用，用戶(hù)可以訪(fǎng)問(wèn)，但不能更改。32 Q型PLC的內(nèi)部編程元件 軟元件根據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以分為位元件和字元件。 位元件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以位為單位；字元件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以字節(jié)(8個(gè)連續(xù)的位)、字(16個(gè)連續(xù)的位)或雙字(32個(gè)連續(xù)的位)為單位。321基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1位元件 只有兩種不同的狀態(tài)，即ON和OFF，可以分別用二進(jìn)制數(shù)

26、1和0來(lái)表示 X：輸入繼電器，用于直接輸入給PLC的物理信號(hào)。 Y：輸出繼電器，用于從PLC直接輸出物理信號(hào)。 M：內(nèi)部繼電器，PLC內(nèi)部的運(yùn)算標(biāo)志。 S：狀態(tài)繼電器，PLC內(nèi)部的狀態(tài)標(biāo)志。 變量2字元件 在PLC中用16個(gè)連續(xù)的”位”組成一個(gè)組成一個(gè)”字”(Word)，32個(gè)連續(xù)的”位”組成一個(gè)”雙字”(Double Word)。 Q系列PLC主要的字軟元件有：定時(shí)器(T)、計(jì)數(shù)器(C)、數(shù)據(jù)寄存器(D)、通信寄存器(W)等。 常量3常數(shù) 在Q型PLC中，常用的數(shù)有十進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)兩種。 十進(jìn)制常數(shù)用K來(lái)表示，如K16，K1785等。16位十進(jìn)制常數(shù)的范圍是32 76832 768，32

27、位十進(jìn)制常數(shù)的范圍是2 147 483 648 2 147 483 648。 十六進(jìn)制常數(shù)用H來(lái)表示，如H16，H1785等。十六進(jìn)制包括09和AF這16個(gè)數(shù)字。16位十六進(jìn)制常數(shù)的范圍是0FFFF，32位十六進(jìn)制常數(shù)的范圍是0FFFFFFFF。 321基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 實(shí)數(shù)(E) 以E.來(lái)指定實(shí)數(shù)，例E1.234 指定范圍：(-)2(-126) (-)2126321基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4字符串 字符串常數(shù)是順控程序中指定字符串的軟元件，用“ ”引起的半角字符的形式指定，例如“ABCD1234” 基本型QCPU區(qū)分大、小寫(xiě)字母 字符串從指定字符開(kāi)始到NUL編碼（00H ）為止計(jì)算字符個(gè)數(shù) 字符串只可在$M

28、OV指令中使用，$MOV指令可以指定的字符串最大不超過(guò)32字符322 內(nèi)部用戶(hù)軟元件（參見(jiàn)PLC參數(shù)設(shè)置） 1輸入/輸出繼電器 輸入繼電器(X)是PLC接受外部輸入開(kāi)關(guān)量信號(hào)的窗口。PLC將外部信號(hào)的狀態(tài)讀入并存儲(chǔ)在輸入映象繼電器內(nèi)，即輸入繼電器(軟元件)中。當(dāng)外部輸入電路接通時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器為ON(“1”狀態(tài))，當(dāng)外部輸入電路斷開(kāi)時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器為OFF(“0”狀態(tài))。在PLC中所說(shuō)的繼電器(軟元件)實(shí)際上不是真正的物理繼電器，而是一個(gè)命名。在PLC中也常用觸點(diǎn)表示輸入，用線(xiàn)圈表示輸出。輸出繼電器(Y)是PLC向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)的窗口。PLC將輸出映象繼電器(輸出繼電器)內(nèi)的信號(hào)

29、傳送給輸出模塊，再由后者驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。2內(nèi)部繼電器(M) PLC中的內(nèi)部寄存器和PLC外部沒(méi)有任何直接的聯(lián)系，內(nèi)部繼電器的值只能由PLC的程序控制。 內(nèi)部繼電器可以無(wú)數(shù)次的使用，但不能直接接受外部信號(hào)，也不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 Q型PLC的內(nèi)部繼電器是不可鎖存的，即不具有停電保持的功能。 需要鎖存時(shí)，用鎖存繼電器L。3鎖存繼電器(L) 鎖存繼電器是PLC中具有鎖存功能(停電保持)的內(nèi)部繼電器。鎖存繼電器即使進(jìn)行以下操作，運(yùn)算結(jié)果也會(huì)保持： 電源從切斷狀態(tài)再打開(kāi)電源； PLC進(jìn)行復(fù)位操作。 鎖存是通過(guò)CPU模塊本體的電池進(jìn)行的。 5 定時(shí)器(T) PLC中的定時(shí)器相當(dāng)于控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器。每

30、個(gè)定時(shí)器有一個(gè)設(shè)定值寄存器、一個(gè)當(dāng)前值寄存器、一個(gè)描述定時(shí)器狀態(tài)的線(xiàn)圈和一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)其輸出觸點(diǎn)狀態(tài)的映象寄存器(位寄存器)，這四個(gè)存儲(chǔ)單元使用同一個(gè)元件號(hào)。 定時(shí)器是加法式的，外界條件滿(mǎn)足后，定時(shí)器線(xiàn)圈接通，當(dāng)前值寄存器開(kāi)始以一個(gè)設(shè)定的周期計(jì)數(shù)，當(dāng)前值寄存器的值等于或超出設(shè)定值寄存器的值時(shí)，存儲(chǔ)輸出觸點(diǎn)狀態(tài)的映象寄存器立即接通。 OUT T0指定T0為低速定時(shí)器；OUTH T0指定T0為高速定時(shí)器。OUT ST0指定T0為低速保持定時(shí)器；OUTH ST0指定T0為高速保持定時(shí)器 低速定時(shí)器的默認(rèn)計(jì)數(shù)周期為100ms，計(jì)測(cè)單位可以在11000ms的范圍內(nèi)以1ms單位變化。 高速定時(shí)器的默認(rèn)計(jì)數(shù)周

31、期為10ms，其計(jì)測(cè)單位可以在0.1100ms的范圍內(nèi)以0.1ms單位變化。 定時(shí)器舉例保持定時(shí)器舉例當(dāng)前值的清除和觸點(diǎn)的復(fù)位可用RST T指令軟時(shí)鐘舉例 數(shù)據(jù)寄存器(D) 數(shù)據(jù)寄存器在模擬量測(cè)控及位置控制等場(chǎng)合用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和參數(shù)。 每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器為16位存儲(chǔ)單元，最高位為符號(hào)位，該位為0時(shí)數(shù)據(jù)為正數(shù)，該位為1時(shí)數(shù)據(jù)為負(fù)數(shù)。 兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)寄存器可以合并起來(lái)存放32位的雙字?jǐn)?shù)據(jù)。通過(guò)32位指令使用數(shù)據(jù)寄存器時(shí)，Dn與Dn+1 為處理對(duì)象，其中Dn存放32位數(shù)據(jù)的低16位，Dn+1存放高16位。 每個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的范圍是3276832767，每個(gè)雙字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的范圍是21474836

32、482147483647。 圖3.5 雙字?jǐn)?shù)據(jù)寄存器示意圖 323 內(nèi)部系統(tǒng)軟元件 功能軟元件包括FX功能輸入元件(位軟元件)、FY功能輸出元件(位軟元件)和FD功能寄存器(字軟元件)。功能軟元件是指在帶變量的子程序中使用的軟元件，在程序運(yùn)行中進(jìn)行形式參數(shù)和實(shí)際參數(shù)的信息交換。 功能輸入用于將ON/OFF的狀態(tài)數(shù)據(jù)從主程序傳送至子程序；功能輸出用于將子程序中的運(yùn)算結(jié)果ON/OFF傳送回主程序；功能寄存器將用于主程序和子程序之間字、雙字等信息的交換。 特殊繼電器(SM)是位軟元件，用來(lái)表明CPU的狀態(tài)，可以被用戶(hù)程序訪(fǎng)問(wèn)使用。特殊繼電器的用途如下： SM0 SM99 故障診斷用 SM100 SM129 串行通信用 SM200 SM399 系統(tǒng)信息 SM400 SM499 系統(tǒng)時(shí)鐘/系統(tǒng)計(jì)數(shù)器 SM500 SM599 掃描信息 SM600 SM699 存儲(chǔ)卡信息 SM700 SM7