電工技術(shù)電子技術(shù)-可編程序控制器PLC-清華

海南風(fēng)光第38－39講第九章可編程序控制器（PLC）1第九章可編程序控制器§9.1概述§9.2基本概念和編程語言簡介§9.3PLC指令及編程方法§9.4應(yīng)用舉例§9.5實(shí)驗(yàn)29.1.1什么是PLC?PLC是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。

早期的PLC是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要用于順序控制，只能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。因此，被稱為可編程邏輯控制器（Programmablelogiccontroller，略寫PLC)

隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器（Programmablecontroller，略寫PC)。為區(qū)別于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC這個(gè)略寫。§9.1概述39.1.2PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理一、PLC結(jié)構(gòu)示意圖中央處理單元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器輸出接口地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線編程單元燈光指示電磁閥門接觸器電源輸入接口模擬量輸入行程開關(guān)繼電器接點(diǎn)各種開關(guān)程序存儲(chǔ)器警報(bào)器電機(jī)4二、各組成部分的作用2.存儲(chǔ)器1.CPU(1)從程序存儲(chǔ)器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令。(2)將各種輸入信號(hào)取入。(3)把運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。(4)響應(yīng)各種外部設(shè)備的請求。RAM：存儲(chǔ)各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào)試的程序。ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。53.輸入、輸出接口：采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。輸出三種形式：繼電器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶體管--高速小功率輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。6（1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強(qiáng)電干擾。COM光電三極管發(fā)光二極管直流電源輸入端子+–內(nèi)部電路3.3k1000PF470PLCXn+24V–7繼電器輸出（2）輸出接口電路：均采用模塊式。以繼電器形式為例：PLC內(nèi)部電路內(nèi)部電路JYCOM+-交流電源或直流電源84.各種接口、高功能模塊：便于擴(kuò)展。

小型機(jī)：一體機(jī)。有接口可擴(kuò)展。

中、大型機(jī)：模塊式。可根據(jù)需要在主板上隨意組合。PCFP1-C16小型機(jī)9CPUPOWER中、大型機(jī)10編程設(shè)備可以是專用的手持式的編程器；也可以是安裝了專門的編程通訊軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)。5.編程設(shè)備用戶可以通過鍵盤輸入和調(diào)試程序；另外在運(yùn)行時(shí)，還可以對整個(gè)控制過程進(jìn)行監(jiān)控。PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREAD

OTL

WLORR

WRANY

WYSTX

WXSRC

(-)OP(BIN)K/HSCCTC

EVTMT

SVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR手持式的編程器119.1.3工作方式CPU：等待命令。PLC：循環(huán)掃描。 CPU從第一條指令開始執(zhí)行，遇到結(jié)束符又返回第一條，不斷循環(huán)。一個(gè)掃描周期O刷新I刷新執(zhí)行指令I(lǐng)/O刷新121.輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(I/O點(diǎn)數(shù))。2.掃描速度。單位：ms

/1000步或s

/步3.內(nèi)存容量。4.指令條數(shù)。5.內(nèi)部寄存器數(shù)目。6.高功能模塊。9.1.4主要技術(shù)性能131.抗干擾、可靠性高。2.模塊化組合式結(jié)構(gòu)，使用靈活方便。3.編程簡單，便于普及。4.可進(jìn)行在線修改。5.網(wǎng)絡(luò)通訊功能，便于實(shí)現(xiàn)分散式測控系統(tǒng)。6.與傳統(tǒng)的控制方式比較，線路簡單。9.1.5優(yōu)點(diǎn)141.用于開關(guān)邏輯控制。2.用于機(jī)加工數(shù)字控制。3.用于閉環(huán)過程控制。4用于組成多級(jí)控制系統(tǒng)。9.1.6應(yīng)用15§9.2基本概念和編程語言簡介PLC的內(nèi)存除存放用戶和系統(tǒng)的程序外，還有四個(gè)區(qū)：

I/O區(qū)：可直接與外部輸入、輸出端子傳遞信息

內(nèi)部輔助寄存器區(qū)：存放中間變量

數(shù)據(jù)區(qū)：存放中間結(jié)果

專用寄存器區(qū)：定時(shí)時(shí)鐘、標(biāo)志、系統(tǒng)內(nèi)部的命令9.2.1寄存器和接點(diǎn)的概念用戶在對這四個(gè)區(qū)進(jìn)行操作時(shí)，可以以寄存器和/或接點(diǎn)的方式進(jìn)行。16PLC的寄存器（以FP1為例）一覽字輸入寄存器WX0~WX12位輸入寄存器X0~X12F字輸出寄存器WY0~WY12位輸出寄存器Y0~Y12F通用字寄存器WR0~WR62F通用位寄存器R0~R62F專用字寄存器WR900~WR903專用位寄存器R900~R903F定時(shí)器TM0~TM99計(jì)數(shù)器C100~C143通用數(shù)據(jù)寄存器DT0~DT8999專用數(shù)據(jù)寄存器DT9000~DT9069設(shè)定值寄存器SV0~SV143經(jīng)過值寄存器EV0~EV143索引寄存器IX，IY十進(jìn)制常數(shù)寄存器K十六進(jìn)制常數(shù)寄存器H17PLC的寄存器（以FP1為例）1.輸入輸出(I/O)寄存器輸入寄存器:功能:存放外部輸入的信號(hào)輸入寄存器編號(hào):WX0~WX12,共13個(gè)寄存器，每個(gè)寄存器16位輸入位編號(hào):X0~X12F，共16

13=208位輸出寄存器:功能:向輸出接口輸出信號(hào)輸出寄存器編號(hào):WY0~WY12,共13個(gè)寄存器，每個(gè)寄存器16位輸出位編號(hào):Y0~Y12F，共16

13=208位18寄存器：是一個(gè)16位二進(jìn)制單元位（觸點(diǎn)）：16位中的每一位是一個(gè)“觸點(diǎn)”，對應(yīng)外部的一個(gè)輸入或者輸出端子。輸入寄存器

WXm輸出寄存器

WYm輸入端子

Xmn輸出端子

Ymnm：寄存器編號(hào)，用十進(jìn)制數(shù)編號(hào)：m=0~12，共13個(gè)FEDCBA9876543210寄存器mnn：寄存器的第n位，用16進(jìn)制數(shù)編號(hào)：n=0~F，共16位X0~XF代表WX0的第0位~第15位Y0~YF代表WY0的第0位~第15位特殊規(guī)定19例：若X0為“ON”，則WX0的第0位為“1”若X4為“OFF”，則WX0的第4位為“0”若WY1=7，則表明Y10、Y11、Y12三個(gè)接點(diǎn)為“ON”PLC中有兩類“接點(diǎn)”：常開接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)。符號(hào)分別為：接點(diǎn)通斷情況與接點(diǎn)的賦值有關(guān)：（以Y0為例：若Y0的邏輯賦值為“1”，則Y0Y0接通斷開20ST：（Start）從母線開始一個(gè)新邏輯行時(shí)，或開始一個(gè)邏輯塊時(shí)，輸入的第一條指令。

ST：以常開接點(diǎn)開始ST/：以常閉接點(diǎn)開始OT：（Output）表示輸出一個(gè)變量。ED：（End）表示程序無條件結(jié)束可編程控制器FP1基本指令21邏輯關(guān)系梯形圖助記符Y0X0X1ST X0AN X1OT Y0ST X0OR X1OT Y0ST/X0OT Y0與或非ANDORNOT當(dāng)X0

與X1

都“ON”時(shí)，則輸出Y0

“ON”。當(dāng)X0

或X1

“ON”時(shí)，則輸出Y0

“ON”。當(dāng)X0

“OFF”時(shí)，則輸出Y0

“ON”。Y0X0X1Y0X022注意：與、或、非運(yùn)算均是對從該指令前面的ST指令到該指令的前一個(gè)指令處的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算。AX2是與圖中A點(diǎn)處的結(jié)果（即X0與X1的結(jié)果）相或，而不是與X1相或。Y0X0X2X1ST X0AN X1OR X2OT Y0例：23邏輯關(guān)系梯形圖助記符ST X0OR X1ST X2OR X3ANSOT Y0ST X0AN X1ST X2AN/X3ORSOT Y0當(dāng)“X0

或X1”與“X2

或X3”

都“ON”時(shí)，則輸出Y0

“ON”。區(qū)塊與ANS（AndStack）區(qū)塊或ORS（OrStack）當(dāng)“X0

與X1”或“X2

與X3非”

“ON”時(shí)，則輸出Y0

“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X324例1：直接啟動(dòng)停車控制繼電器控制電路圖SB1SB2KMKMI/O分配：X0：停車X1：啟動(dòng)Y0：KM(ED)Y0X0Y0X1梯形圖：助記符語句表STX1ORY0ANX0OTY0EDX1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24V25操作及動(dòng)作過程(ED)Y0X0Y0X1梯形圖：M3~ABCKMFUQSFRFP1型PLC控制器：實(shí)際輸入端子：X0~XF實(shí)際輸出端子：Y0~Y7助記符語句表STX1ORY0ANX0OTY0EDX1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24V26KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1例2：三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制27Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1ST X1OR Y0ANX0AN/Y1OT Y0ST X2OR Y1ANX0AN/Y0OT Y1EDY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1左重右輕編程28I/O分配：SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1I/O分配決定PLC的端子接線圖X1X0COMY0COM~KMFSBFSB1220V24VX2SBRY1KMRFRPLC的端子接線方式又決定編程語言29(ED)Y0X0Y0X1梯形圖：輸入按鍵的接線方式?jīng)Q定輸入的編程語句停止鍵為常閉STX1ORY0ANX0OTY0ED停止鍵為常開STX1ORY0AN/X0OTY0EDX0X1COMY0COM~KMSB2SB1220V24V起動(dòng)停止電機(jī)的起動(dòng)停止控制30編程中應(yīng)注意的幾個(gè)問題(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y0一、用電路變換簡化程序(減少指令的條數(shù)）31二、邏輯關(guān)系應(yīng)盡量清楚(避免左輕右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2STX2ANX3ANX4STX2ANX5ANX6ANX7STX2ANX5ANX6ANX8ANX9ORSOTY0ED根據(jù)該梯形圖和編程，X3、X6、X9三個(gè)輸入開關(guān)應(yīng)采用何種接法？用常開？用常閉？32三、避免出現(xiàn)無法編程的梯形圖X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5STX3ANX5ORX1AN/X2OTY1根據(jù)該梯形圖和編程，X2、X4二個(gè)輸入開關(guān)應(yīng)采用何種接法？用常開？用常閉？STX1ANX5ORX3AN/X4OTY2ED332.定時(shí)器及定時(shí)器指令輸入接點(diǎn)定時(shí)器號(hào)碼（0～99）時(shí)間常數(shù):1~32767類型R：時(shí)鐘周期為0.01秒X：時(shí)鐘周期為0.1秒Y：時(shí)鐘周期為1秒（1）時(shí)間常數(shù)與類型一起確定了定時(shí)時(shí)間=時(shí)鐘周期

時(shí)間常數(shù)。（2）定時(shí)器為減計(jì)數(shù)。當(dāng)輸入接點(diǎn)X接通時(shí)，每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖減1，直到減為0。這時(shí)，定時(shí)器的常開接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)斷開。（3）當(dāng)輸入接點(diǎn)X斷開時(shí)，定時(shí)器復(fù)位，定時(shí)器的常開接點(diǎn)斷開，常閉接點(diǎn)閉合。說明：XTMn34動(dòng)作說明：當(dāng)Y0閉合后，定時(shí)器TM5開始計(jì)時(shí)。經(jīng)過30×0.1=3s后，Y1閉合，Y2斷開。Y0TMX305Y1TM5Y2TM5例：STY0TMX5K30STT5OTY1ST/T5OTY2用定時(shí)器指令編寫的助記符語句表35例3：定時(shí)器應(yīng)用舉例(書上P461高頻加熱時(shí)間控制）QSFU1KMKTKTKMSB1SB2KMKM分配I/O：X0SB1X1SB2Y0KMTMX0KTTMX1000Y0T0EDX0X1Y0Y0X036TMX1000Y0TM0EDX0X1Y0Y0X0梯形圖X1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24VPLC端子接線圖STX1ORY0ANX0AN/T0OTY0STY0ANX0TMX0K100ED編程37PSHS,RDS,POPSY0X0Y1Y3X2X1X2STX0PSHSANX2OTY0RDSANX1OTY1POPSANX2OTY3功能解釋PSHS(PushStack)：將結(jié)果存入堆棧RDS(ReadStack)：從堆棧讀數(shù)POPS(PopStack)：從堆棧讀數(shù)并清空堆棧3.堆棧及堆棧操作指令:38例4：定時(shí)器應(yīng)用舉例：用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)。Y－起動(dòng)繼電器控制電路KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/O分配：SB1X0SB2X1KM0Y0KM1Y1KM2Y2KTTMX1時(shí)間常數(shù)K=150延時(shí)0.1×150=15秒39用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/O分配：SB1X0SB2X1KM0Y0KM1Y1KM2Y2KTTMX1梯形圖TMX1501Y0EDX0X1Y0X0X1Y0Y2Y1TM1Y2Y2TM1Y1Y240用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)I/O分配：SB1—X0SB2—X1KM0—Y0KM1—Y1KM2—Y2KT—TMX1PLC接線圖X1X0COMY0COM~KM0SB2SB1220V24VY1KM1FRY2KM241用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)TMX1501Y0EDX0X1Y0X0X1Y0Y2Y1TM1Y2Y2TM1Y1Y2根據(jù)梯形圖和接線進(jìn)行編程STX1ORY0ANX0OTY0STX1ORY0ANX0PSHSAN/Y2TMX1K150RDSAN/T1AN/Y2OTY1POPSSTT1ORY2ANSAN/Y1OTY2ED42計(jì)數(shù)器初始值：1~32767計(jì)數(shù)器編號(hào)(FP1機(jī)：100~143)計(jì)數(shù)脈沖復(fù)位信號(hào)（1）復(fù)位信號(hào)接通時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，裝入初始值。（2）復(fù)位信號(hào)斷開時(shí)，每來一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖減1，直到減為0，計(jì)數(shù)器的“常開接點(diǎn)接通，常閉接點(diǎn)斷開”。說明：4.計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)器指令（CT指令）CT指令梯形圖格式：CPRCTn431235049X1CT100RCT指令梯形圖與時(shí)序圖CT100X1X2CPR50STX1STX2CT100K50助記符編程44PLC的寄存器（以FP1為例）一覽字輸入寄存器WX0~WX12位輸入寄存器X0~X12F字輸出寄存器WY0~WY12位輸出寄存器Y0~Y12F通用字寄存器WR0~WR62通用位寄存器R0~R62F專用字寄存器WR900~WR903專用位寄存器R900~R903F定時(shí)器TM0~TM99計(jì)數(shù)器C100~C143通用數(shù)據(jù)寄存器DT0~DT8999專用數(shù)據(jù)寄存器DT9000~DT9069設(shè)定值寄存器SV0~SV143經(jīng)過值寄存器EV0~EV143索引寄存器IX，IY十進(jìn)制常數(shù)寄存器K十六進(jìn)制常數(shù)寄存器H45微分指令：DF,DF/(DF)R0(DF/)R1X0X1STX0DFOTR0STX1DF/OTR1X0接通瞬間（上升沿），R0接點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期T。X1斷開瞬間（下降沿），R1接點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期T。功能解釋R0X0TX1R1T46例5.計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例：產(chǎn)品數(shù)量檢測（教材P509例9-3）產(chǎn)品通過檢測器PH機(jī)械手KM1KM2傳送帶電機(jī)PLC的I/O分配：X0—傳送帶停機(jī)按鈕X1—傳送帶起動(dòng)按鈕X2—產(chǎn)品通過檢測器PHY0—傳送帶電機(jī)KM1Y1—機(jī)械手KM2TMY2—定時(shí)器,定時(shí)2秒CT100—計(jì)數(shù)器，初始值24（每2