PLC編程入門基礎(chǔ)知識

可編程控制器簡介第一章，簡稱PC。但由于PC容易和個人可編程序控制器，英文稱ProgrammableController計算機(PersonalComputer)混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是微機技術(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)中的機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，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)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，PLC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，就可靈活方便地將應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。一、PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用的類型繁多，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PLC輸出接口、電源擴展器接口和外部設(shè)備接口等幾個主要部分組成。PLC的硬件/主機、輸入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：可編程序控制器鈕接觸器按輸輸CPU出入電磁閥選擇開關(guān)模模塊模指示燈限位開關(guān)塊塊電源電源編程裝置圖1-1-11、主機CPU）、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲CPU是主機部分包括中央處理器器。（PLC的核心，它用以運行用戶程序、監(jiān)控/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處輸入理，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、打印機等）的請求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲器有兩類，一類是系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序存儲器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器，主要存放用戶編制的應(yīng)用已由廠家固定，程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。輸出（/I/O）接口2、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、與輸入/I/O接口是PLC輸出接口是將主機經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放行程開關(guān)等）的控制信號。傳感器、觸點、電路去驅(qū)接口一般采用光電耦合電路，以減少電動輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O的一項主要技術(shù)指標(biāo)，通磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC常小型機有幾十個點，中型機有幾百個點，大型機將超過千點。、電源3接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)、存儲器、I/O圖中電源是指為CPU壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。4、編程的工作情調(diào)試程序或監(jiān)示PLC用戶用來輸入、檢查、修改、編程是PLC利用外部設(shè)備，并利用專用的軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。PLC況。通過專用的PC/PPI電纜線將與電腦聯(lián)接， 輸出擴展單元5、輸入/ 輸出端子數(shù)的擴展單元與基本單元（即主機）連接/擴展接口用于將擴充外部輸I/入。在一起。6、外部設(shè)備接口此接口可將打印機、條碼掃描儀,變頻器等外部設(shè)備與主機相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。 。輸入點數(shù)為S7-200系列的CPU224（AC/DC/RELAY）實驗裝置提供的主機型號有西門子26；14，輸出點數(shù)為10CPU226(AC/DC/RELAY),輸入點數(shù)為，輸出點數(shù)為。14PLC二、的工作原理根據(jù)用CPUPLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運行時，作周期性循環(huán)(或地址號)按指令步序號戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，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。然后重掃描，還要完成對輸入信號的采新返回第一條指令，在每次掃描過程中，開始下一輪新的掃描。樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。PLCPLC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，隨即關(guān)閉并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放經(jīng)相應(yīng)的運的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，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)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。三、PLC的程序編制的。編程時要使用到各種編程元件，它們可提供無數(shù)個動合和動斷觸點。編程元件是指輸入寄存器、輸出寄存器、位存儲器、定時器、計數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲器等。PLC內(nèi)部這些存儲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”，但它們不是“硬”繼電器，而是PLC存儲器的存儲單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“1”時，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電，其動合觸點閉合，動斷觸點斷開。所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。S7-200系列CPU224、CPU226部分編程元件的編號范圍與功能說明如下表所示表1-1-1明能編號范圍符號說功元件名稱II0.0?I1.5共14點輸入寄存器接受外部輸入設(shè)備的信號QQ0.0?Q1.1共10點 輸出寄存器輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動外部設(shè)備在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸MM31.7?M0.0出位存儲器保持型通電延1msT0,T64時保持型通電延 10ms?T68T1?T4,T65時256（T保持型通電延100msT95——T5T31,T69時0 ?定時器T32,T96ON/OFF延時，1mst255）,10ms延時ON/OFFT36,T97T33 T100,100ms?ON/OFF延時T63,T101T37?T255CC255C0?計數(shù)器加法計數(shù)器，觸點在程序內(nèi)部使用用來累計比CPU掃描速率更快的事HC件HC5?HC0高速計數(shù)器SS31.7S0.0?提供控制程序的邏輯分段順控繼電器VVB5119.7?VB0.0 變量存儲器數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲元件使用臨時的寄存器，作為暫時存儲LLB63.7?LB0.0局部存儲器器SMSM549.7SM0.0CPU與用戶之間交換信息?特殊存儲器SM0.0?SM29.7特殊存儲器接受外部信號只SM()讀累加寄存器ACAC0?AC3用來存放計算的中間值2、編程語言所謂程序編制，就是用戶根據(jù)控制對象的要求，利用PLC廠家提供的程序編制語言，將一個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合、動斷觸點、線圈以及串、并聯(lián)等術(shù)語和符號，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分別表示PLC編程元件的動合和動斷觸點；用（）表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號及標(biāo)注的字母或數(shù)加以區(qū)別。觸點和線圈等組成的獨立電路稱為網(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，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位給梯形圖加注釋。梯形圖的設(shè)計應(yīng)注意到以下三點：①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）起始于左母線，然后是觸點的串、并聯(lián)接，最后是線圈。②梯形圖中每個梯級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“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。③輸入寄存器用于接收外部輸入信號，而不能由PLC內(nèi)部其它繼電器的觸點來驅(qū)動。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入寄存器的觸點，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，就有信號輸出，但不是直接驅(qū)動輸出設(shè)備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現(xiàn)。輸出寄存器的觸點也可供內(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，它類似于計算機的匯編語言，但比匯編語言易懂易學(xué)，若干3 =3 =Q0.0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三部分組成。 下例為PLC實現(xiàn)三相鼠籠電動機起/?？刂频膬煞N編程語言的表示方法：器件KM號指令語步序I0.0I0.1Q0.0SSSTI0.00LDI0.0OQ0.0KMQ0.0AN I0.1(2)

（1）繼電接觸控制線路圖梯形圖4END1-1-2圖第二章基本指令簡介S7-200的SIMATIC基本指令簡表：功能說明助記符節(jié)點命令NLD裝載（開始的常開觸點）取反后裝載（開始的常閉觸NLDN點）NA與（串聯(lián)的常開觸點）NAN取反后與（串聯(lián)的常閉觸點）NO或（并聯(lián)的常開觸點）NON取反后或（并聯(lián)的常閉觸點）EU上升沿檢測ED下降沿檢測N=賦值SS_BIT,N置位一個區(qū)域RS_BIT,N復(fù)位一個區(qū)域SHRBDATA,S_BIT,N移位寄存器SRBOUT,NN字節(jié)右移位OUT,NSLBN位字節(jié)左移OUT,NRRBN位字節(jié)循環(huán)右移OUT,NRLBN位字節(jié)循環(huán)左移通電延時定時TONTxxx,TP器斷電延時定時Txxx,TPTOF器CTUCxxx,PV加計數(shù)器CTDCxxx,PV減計數(shù)器程序的條件結(jié)END束STOP切換到STOP模式跳到指定的標(biāo)NJMP號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)觸點指令LD動合觸點指令，表示一個與輸入母線相連的動合觸點指令，即動合觸點邏輯運算起始。LDN動斷觸點指令，表示一個與輸入母線相連的動斷觸點指令，即動斷觸點邏輯運算起I0.4II0.4I0.5Q0.6始。A與動合觸點指令，用于單個動合觸點的串聯(lián)。AX與非動斷觸點指令，用于單個動斷觸點的串聯(lián)。O或動合觸點指令，用于單個動合觸點的并聯(lián)。ON或非動斷觸點指令，用于單個動斷觸點的并聯(lián)。LD、LDN、A、AN、O、ON觸點指令中變量的數(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)需要對兩個以上接點串聯(lián)連接電路塊的并聯(lián)連接時，要用后述的OLD指令。例子：I0.3I0.0I0.1Q0.3（）I0.2Q0.4（）（）器件號指令器件號步序步序指令=I0.0LD05Q0.3=I0.11Q0.4AN6ANO72I0.5I0.283Q0.5AI0.3I0.4ON4二、串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令OLD兩個或兩個以上的接點串聯(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，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程序步。OLD有時也簡稱或塊指令。三、并聯(lián)電路的串聯(lián)連接指令A(yù)LD兩個或兩個以上接點并聯(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，使用ALD指令。分支的起點用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，是一個程序步指令。四、輸出指令1、=輸出指令是將繼電器、定時器、計數(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，在編程中，觸點以重復(fù)使用，且類型和數(shù)量不受限制。S、R五、置位與復(fù)位指令為復(fù)位指令，使操作保持復(fù)位。從指定的位置開始R為置位指令，使動作保持；SN的，N=1?，將清除如果被指定復(fù)位的是定時器位或計數(shù)個點的寄存器都被置位或復(fù)255器位位定時器或計數(shù)器的當(dāng)前值。六、跳變觸EU,ED點1）（觸點的入信號0到時,或負(fù)跳變觸點檢測到一次負(fù)正跳變觸點檢測到一次正跳由變他和ED,/.正負(fù)跳變的符號為EU到跳變（觸點的入信號由10）時，觸點接通到一個掃描周期 N”分別表示正跳變和負(fù)跳變們沒有操作數(shù)，觸點符號中間的"P"和"NOP七、空操作指令NOP指令是一條無動作、無目標(biāo)元件的一個序步指令?？詹僮髦噶钍乖摬叫驗榭詹僮髟诟膭踊蜃芳釉诔绦蛑屑尤隢OP指令，NOP用指令可替代已寫入指令，可以改變電路。程序時可以減少步序號的改變。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，可以按順序擴大對各程序段動作的檢查。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作正確無誤之后，依次刪去END指令。要注意的是在執(zhí)行指令時，也刷新監(jiān)視時鐘。END第三章可編程控制器梯形圖編程規(guī)則一、編