掌握PLC的編程語(yǔ)言和編程方法

掌握PLC的編程語(yǔ)言和編程方法PLC編程語(yǔ)言概述基本指令與編程方法高級(jí)指令與編程技巧順序控制設(shè)計(jì)法及應(yīng)用結(jié)構(gòu)化文本（ST）編程方法PLC編程實(shí)踐項(xiàng)目案例contents目錄PLC編程語(yǔ)言概述CATALOGUE01可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。PLC定義它采用一種可編程的存儲(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)算等操作的指令，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。PLC作用PLC定義及作用梯形圖（LadderDiagram，LD）：以圖形方式表達(dá)程序，直觀易懂，類(lèi)似于傳統(tǒng)電氣控制圖。適用于初學(xué)者和簡(jiǎn)單邏輯控制。指令表（InstructionList，IL）：采用助記符形式的編程語(yǔ)言，類(lèi)似于匯編語(yǔ)言。適用于復(fù)雜邏輯控制和高級(jí)功能實(shí)現(xiàn)。順序功能圖（SequentialFunctionChart，SFC）：以圖形方式描述順序控制過(guò)程，易于理解和設(shè)計(jì)復(fù)雜的順序控制系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)化文本（StructuredText，ST）：采用高級(jí)編程語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)化形式，易于編寫(xiě)復(fù)雜的算法和數(shù)據(jù)處理程序。功能塊圖（FunctionBlockDiagram，F(xiàn)BD）：以圖形方式表達(dá)程序，類(lèi)似于數(shù)字邏輯電路圖。適用于復(fù)雜數(shù)據(jù)處理和算法實(shí)現(xiàn)。0102030405編程語(yǔ)言分類(lèi)與特點(diǎn)常見(jiàn)PLC廠商及其編程語(yǔ)言西門(mén)子（Siemens）使用S7系列PLC，主要編程語(yǔ)言為T(mén)IAPortal中的SCL（StructuredControlLanguage）和GRAPH。羅克韋爾（RockwellAutoma…使用ControlLogix和CompactLogix系列PLC，主要編程語(yǔ)言為RSLogix5000和Studio5000中的StructuredText和FunctionBlockDiagram。施耐德（SchneiderElectr…使用Modicon系列PLC，主要編程語(yǔ)言為SoMachine或UnityPro中的StructuredText、LadderDiagram和FunctionBlockDiagram。三菱電機(jī)（MitsubishiElec…使用FX和Q系列PLC，主要編程語(yǔ)言為GXWorks或GXDeveloper中的LadderDiagram、InstructionList和StructuredText。基本指令與編程方法CATALOGUE02取指令，用于將觸點(diǎn)連接到母線上。LD（Load）與指令，用于串聯(lián)觸點(diǎn)。AND或指令，用于并聯(lián)觸點(diǎn)。OR輸出指令，用于驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。OUT邏輯指令定時(shí)器/計(jì)數(shù)器指令TON（On-DelayTimer）通電延時(shí)定時(shí)器，從輸入條件滿足開(kāi)始計(jì)時(shí)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后觸點(diǎn)動(dòng)作。TOF（Off-DelayTimer）斷電延時(shí)定時(shí)器，從輸入條件斷開(kāi)開(kāi)始計(jì)時(shí)，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后觸點(diǎn)動(dòng)作。CTU（UpCounter）增計(jì)數(shù)器，當(dāng)輸入條件滿足時(shí)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值增加。CTD（DownCounter）減計(jì)數(shù)器，當(dāng)輸入條件滿足時(shí)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值減少。ABCD數(shù)據(jù)處理指令CMP（Compare）：比較指令，比較兩個(gè)數(shù)據(jù)值的大小。MOV（Move）：傳送指令，將一個(gè)數(shù)據(jù)值從一個(gè)地址傳送到另一個(gè)地址。SHR（ShiftRight）和SHL（ShiftLeft）：移位指令，將數(shù)據(jù)位向右或向左移動(dòng)。MATH：數(shù)學(xué)運(yùn)算指令，包括加、減、乘、除等運(yùn)算。實(shí)例二交通信號(hào)燈控制程序。利用定時(shí)器指令和邏輯指令實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的時(shí)序控制。實(shí)例四生產(chǎn)線計(jì)數(shù)控制程序。運(yùn)用計(jì)數(shù)器指令和邏輯指令實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上產(chǎn)品的計(jì)數(shù)和控制。實(shí)例三溫度控制程序。結(jié)合數(shù)據(jù)處理指令和比較指令實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。實(shí)例一電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制程序。通過(guò)邏輯指令和輸出指令實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。編程實(shí)例分析高級(jí)指令與編程技巧CATALOGUE03允許主程序在執(zhí)行過(guò)程中調(diào)用其他預(yù)先編寫(xiě)好的子程序，實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用和模塊化設(shè)計(jì)。在PLC執(zhí)行過(guò)程中，可以響應(yīng)外部或內(nèi)部事件產(chǎn)生的中斷，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。子程序調(diào)用與中斷處理中斷處理子程序調(diào)用高速計(jì)數(shù)器PLC通常具備高速計(jì)數(shù)器功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部輸入脈沖的高速計(jì)數(shù)，適用于位置控制、速度測(cè)量等應(yīng)用。脈沖輸出功能PLC可以輸出脈沖信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)精確的位置控制和速度控制。高速計(jì)數(shù)器與脈沖輸出功能模擬量輸入PLC可以接收模擬量信號(hào)，如電壓、電流等，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進(jìn)行處理。模擬量輸出PLC可以將內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)輸出，如電壓、電流等，用于驅(qū)動(dòng)模擬量執(zhí)行元件。模擬量輸入/輸出處理通過(guò)子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，簡(jiǎn)化程序結(jié)構(gòu)，提高可讀性。實(shí)例一實(shí)例二實(shí)例三實(shí)例四利用高速計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)位置控制，精確測(cè)量物體的位移和速度。使用模擬量輸入/輸出處理實(shí)現(xiàn)溫度控制，根據(jù)溫度傳感器的輸入信號(hào)調(diào)節(jié)加熱器的輸出功率。綜合運(yùn)用中斷處理、高速計(jì)數(shù)器和模擬量處理等功能，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。編程實(shí)例分析順序控制設(shè)計(jì)法及應(yīng)用CATALOGUE04原理：基于工藝流程或控制要求，將控制任務(wù)劃分為一系列順序相連的控制步驟，每個(gè)步驟對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的控制動(dòng)作或狀態(tài)。順序控制設(shè)計(jì)法原理及步驟步驟分析控制要求，確定輸入輸出信號(hào)；劃分控制步驟，明確各步驟的動(dòng)作和狀態(tài)；順序控制設(shè)計(jì)法原理及步驟將SFC轉(zhuǎn)換為梯形圖（LD）或其他編程語(yǔ)言；進(jìn)行程序調(diào)試和測(cè)試，確保滿足控制要求。繪制順序功能圖（SFC），描述控制流程；順序控制設(shè)計(jì)法原理及步驟用雙線框表示初始步，用單線框表示終止步；確定初始步和終止步根據(jù)控制要求劃分中間步驟，用矩形框表示；劃分中間步用箭頭表示步驟間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，箭頭上標(biāo)明轉(zhuǎn)換條件；繪制有向連線在圖中添加必要的文字說(shuō)明，如輸入輸出信號(hào)、定時(shí)器計(jì)數(shù)器等。添加必要說(shuō)明順序功能圖（SFC）繪制方法01將SFC中的每一步轉(zhuǎn)換為一個(gè)對(duì)應(yīng)的LD程序塊；02將SFC中的轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)D中的邏輯表達(dá)式；03根據(jù)控制要求，添加必要的輔助繼電器和定時(shí)器計(jì)數(shù)器等；04按照一定的邏輯順序?qū)⒏鱾€(gè)程序塊連接起來(lái)，形成完整的LD程序。SFC轉(zhuǎn)換為梯形圖（LD）方法實(shí)例描述控制要求編程實(shí)現(xiàn)調(diào)試與測(cè)試編程實(shí)例分析生產(chǎn)線包括上料、加工、檢測(cè)、下料四個(gè)工序，要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；采用順序控制設(shè)計(jì)法，首先繪制SFC描述控制流程，然后將SFC轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)D進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)；對(duì)編寫(xiě)好的程序進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試，確保滿足生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的要求。以某生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)為例，分析順序控制設(shè)計(jì)法的應(yīng)用；結(jié)構(gòu)化文本（ST）編程方法CATALOGUE0503強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力ST語(yǔ)言支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型和復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，適合處理大量數(shù)據(jù)和復(fù)雜算法。01高級(jí)語(yǔ)言特性ST語(yǔ)言采用類(lèi)似于高級(jí)編程語(yǔ)言的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，易于理解和編寫(xiě)復(fù)雜的控制邏輯。02跨平臺(tái)兼容性ST語(yǔ)言編寫(xiě)的程序具有良好的可移植性，可在不同廠商的PLC上運(yùn)行。ST語(yǔ)言特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)使用關(guān)鍵字定義變量類(lèi)型，如INT、REAL等，并指定變量名。變量定義使用等號(hào)（=）進(jìn)行賦值操作，將右側(cè)表達(dá)式的值賦給左側(cè)變量。賦值語(yǔ)句支持條件語(yǔ)句（IF-THEN-ELSE）、循環(huán)語(yǔ)句（FOR、WHILE）等控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)程序流程控制?？刂平Y(jié)構(gòu)通過(guò)函數(shù)名及參數(shù)列表調(diào)用函數(shù)，執(zhí)行特定功能。函數(shù)調(diào)用ST語(yǔ)言基本語(yǔ)法規(guī)則ST語(yǔ)言程序由主程序、子程序和中斷程序等組成，實(shí)現(xiàn)不同功能的模塊化設(shè)計(jì)。程序結(jié)構(gòu)采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，先設(shè)計(jì)主程序框架，再逐步細(xì)化各功能模塊。設(shè)計(jì)方法將復(fù)雜任務(wù)分解為多個(gè)獨(dú)立的子任務(wù)，分別編寫(xiě)子程序?qū)崿F(xiàn)，提高程序的可讀性和可維護(hù)性。模塊化編程ST語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法交通信號(hào)燈控制。通過(guò)ST語(yǔ)言編寫(xiě)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈按照特定規(guī)則進(jìn)行亮滅控制。實(shí)例一電機(jī)速度控制。利用ST語(yǔ)言強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，根據(jù)輸入信號(hào)實(shí)時(shí)計(jì)算電機(jī)速度，并通過(guò)輸出信號(hào)控制電機(jī)運(yùn)行。實(shí)例二溫度控制系統(tǒng)。結(jié)合傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)，使用ST語(yǔ)言編寫(xiě)控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制。實(shí)例三編程實(shí)例分析PLC編程實(shí)踐項(xiàng)目案例CATALOGUE06隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，PLC（可編程邏輯控制器）在生產(chǎn)線控制、機(jī)器人控制等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。掌握PLC編程語(yǔ)言和編程方法對(duì)于從事自動(dòng)化行業(yè)的人員來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。項(xiàng)目背景本項(xiàng)目旨在通過(guò)實(shí)踐案例，幫助學(xué)員掌握PLC編程語(yǔ)言和編程方法，包括基本指令、功能指令、數(shù)據(jù)處理等方面的內(nèi)容，以及實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和調(diào)試過(guò)程中的注意事項(xiàng)和技巧。需求分析項(xiàng)目背景介紹及需求分析硬件選型與配置方案設(shè)計(jì)硬件選型根據(jù)項(xiàng)目需求和預(yù)算，選擇合適的PLC型號(hào)和擴(kuò)展模塊，如CPU模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊等。同時(shí)，還需考慮電源、通信接口等輔助設(shè)備的選擇。配置方案設(shè)計(jì)根據(jù)選定的硬件設(shè)備和項(xiàng)目需求，設(shè)計(jì)合理的硬件配置方案，包括電源分配、信號(hào)接線、通信連接等方面的內(nèi)容。確保硬件系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，滿足項(xiàng)目要求。編程語(yǔ)言選擇根據(jù)項(xiàng)目需求和PLC型號(hào)，選擇合適的編程語(yǔ)言，如梯形圖（LD）、指令表（IL）、順序功能圖（SFC）等。對(duì)于復(fù)雜項(xiàng)目，可能需要使用多種編程語(yǔ)言進(jìn)行組合編程。編程實(shí)現(xiàn)根據(jù)項(xiàng)目需求和編程語(yǔ)言選擇，編寫(xiě)相應(yīng)的PLC程序。包括基本指令的編寫(xiě)、功能指令的調(diào)用、數(shù)據(jù)處理的實(shí)現(xiàn)等方面的內(nèi)容。在編程過(guò)程中，需要注意程序的可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。程序調(diào)試在編寫(xiě)完程序后，需要進(jìn)行程序調(diào)試，確保程序能夠正確運(yùn)行并滿足項(xiàng)目要求。調(diào)試過(guò)程中可以使用仿真軟件或?qū)嶋H硬件進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修改和完善程序。軟件編程實(shí)現(xiàn)過(guò)程詳解項(xiàng)目測(cè)試在項(xiàng)目完成后，需要進(jìn)行全面的測(cè)試，包括功能測(cè)試