第九章可編程控制器

第九章可編程控制器第一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四2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實驗第二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四39.1.1什么是PLC?PLC是一種專門用于工業(yè)控制的計算機。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，只能實現(xiàn)邏輯運算。因此，被稱為可編程邏輯控制器（Programmablelogiccontroller，略寫PLC)隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠遠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

這個略寫?！?.1概述第三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四49.1.2PLC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)繼電器接點各種開關(guān)程序存儲器警報器電機第四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四5二、各組成部分的作用2.存儲器1.CPU(1)從程序存儲器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令。(2)將各種輸入信號取入。(3)把運算結(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。第五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四63.輸入、輸出接口：采用光電隔離，實現(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：將主機向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離。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，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機。第六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四7（1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強電干擾。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–第七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四8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第八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四94.各種接口、高功能模塊：便于擴展。

小型機：一體機。有接口可擴展。

中、大型機：模塊式。可根據(jù)需要在主板上隨意組合。PCFP1-C16小型機第九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四10CPUPOWER中、大型機第十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四11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人計算機。5.編程設(shè)備用戶可以通過鍵盤輸入和調(diào)試程序；另外在運行時，還可以對整個控制過程進行監(jiān)控。PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR手持式的編程器第十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四129.1.3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)。一個掃描周期O刷新I刷新執(zhí)行指令I(lǐng)/O刷新第十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四131.輸入/輸出點數(shù)(I/O點數(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)性能第十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四141.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.可進行在線修改。5.網(wǎng)絡(luò)通訊功能，便于實現(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)點第十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四151.用于開關(guān)邏輯控制。2.用于機加工數(shù)字控制。3.用于閉環(huán)過程控制。4用于組成多級控制系統(tǒng)。9.1.6應(yīng)用第十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四16§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)：定時時鐘、標志、系統(tǒng)內(nèi)部的命令9.2.1寄存器和接點的概念用戶在對這四個區(qū)進行操作時，可以以寄存器和/或接點的方式進行。第十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四17PLC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定時器TM0~TM99計數(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十進制常數(shù)寄存器K十六進制常數(shù)寄存器H第十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四18PLC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輸入寄存器編號:WX0~WX12,共13個寄存器，每個寄存器16位輸入位編號:X0~X12F，共1613=208位輸出寄存器:

功能:向輸出接口輸出信號輸出寄存器編號:WY0~WY12,共13個寄存器，每個寄存器16位輸出位編號:Y0~Y12F，共1613=208位第十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四19寄存器：是一個16位二進制單元位（觸點）：16位中的每一位是一個“觸點”，對應(yīng)外部的一個輸入或者輸出端子。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，用十進制數(shù)編號：

m=0~12，共13個FEDCBA9876543210寄存器mnn：寄存器的第n位，用16進制數(shù)編號：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)定第十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四20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、Y12三個接點為“ON”PLC中有兩類“接點”：常開接點和常閉接點。符號分別為：接點通斷情況與接點的賦值有關(guān)：（以Y0為例：若Y0的邏輯賦值為“1”，則Y0Y0接通斷開第二十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四21ST：（Start）從母線開始一個新邏輯行時，或開始一個邏輯塊時，輸入的第一條指令。

ST：以常開接點開始ST/：以常閉接點開始OT：（Output）表示輸出一個變量。ED：（End）表示程序無條件結(jié)束可編程控制器FP1基本指令第二十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四22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X0

與X1

都“ON”時，則輸出Y0

“ON”。當X0

或X1

“ON”時，則輸出Y0

“ON”。當X0

“OFF”時，則輸出Y0

“ON”。Y0X0X1Y0X0第二十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四23注意：與、或、非運算均是對從該指令前面的ST

指令到該指令的前一個指令處的結(jié)果進行運算。AX2是與圖中A點處的結(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：第二十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四24邏輯關(guān)系梯形圖助記符ST X0OR X1ST X2OR X3ANSOT Y0ST X0AN X1ST X2AN/X3ORSOT Y0當“X0

或X1”與“X2

或X3”

都“ON”時，則輸出Y0

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

與X1”或“X2

與X3非”

“ON”時，則輸出Y0

“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3第二十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四25例1：直接啟動停車控制繼電器控制電路圖SB1SB2KMKMI/O分配：

X0：停車

X1：啟動

Y0：KM(ED)Y0X0Y0X1梯形圖：助記符語句表STX1ORY0ANX0OTY0EDX1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24V第二十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四26操作及動作過程(ED)Y0X0Y0X1梯形圖：M3~ABCKMFUQSFRFP1型PLC控制器：實際輸入端子：X0~XF實際輸出端子：Y0~Y7助記符語句表STX1ORY0ANX0OTY0EDX1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24V第二十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四27KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：

SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1例2：三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制第二十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四28Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1ST X1OR Y0ANX0AN/Y1OT Y0ST X2OR Y1ANX0AN/Y0OT Y1EDY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1左重右輕編程第二十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四29I/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第二十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四30(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起動停止電機的起動停止控制第三十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四31編程中應(yīng)注意的幾個問題(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y0一、用電路變換簡化程序(減少指令的條數(shù)）第三十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四32二、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、X9三個輸入開關(guān)應(yīng)采用何種接法？用常開？用常閉？第三十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四33三、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、X4二個輸入開關(guān)應(yīng)采用何種接法？用常開？用常閉？STX1ANX5ORX3AN/X4OTY2ED第三十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四342.定時器及定時器指令輸入接點定時器號碼（0～99）時間常數(shù):1~32767類型R：時鐘周期為0.01秒X：時鐘周期為0.1秒Y：時鐘周期為1秒（1）時間常數(shù)與類型一起確定了定時時間=時鐘周期時間常數(shù)。（2）定時器為減計數(shù)。當輸入接點X接通時，每來一個時鐘脈沖減1，直到減為0。這時，定時器的常開接點閉合，常閉接點斷開。（3）當輸入接點X斷開時，定時器復(fù)位，定時器的常開接點斷開，常閉接點閉合。說明：XTMn第三十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四35動作說明：當Y0閉合后，定時器TM5開始計時。經(jīng)過30×0.1=3s后，Y1閉合，Y2斷開。Y0TMX305Y1TM5Y2TM5例：STY0TMX5K30STT5OTY1ST/T5OTY2用定時器指令編寫的助記符語句表第三十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四36例3：定時器應(yīng)用舉例(高頻加熱時間控制）QSFU1KMKTKTKMSB1SB2KMKM分配I/O：X0SB1X1SB2Y0KMTMX0KTTMX1000Y0T0EDX0X1Y0Y0X0第三十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四37TMX1000Y0TM0EDX0X1Y0Y0X0梯形圖X1X0COMY0COM~KMSB2SB1220V24VPLC端子接線圖STX1ORY0ANX0AN/T0OTY0STY0ANX0TMX0K100ED編程第三十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四38PSHS,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:第三十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四39例4：定時器應(yīng)用舉例：用PLC控制三相異步電動機的Y-起動。Y－起動繼電器控制電路KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/O分配：SB1X0SB2X1KM0Y0KM1Y1KM2Y2KTTMX1時間常數(shù)K=150延時0.1×150=15秒第三十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四40用PLC控制三相異步電動機的Y-起動KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/O分配：SB1X0SB2X1KM0Y0KM1Y1KM2Y2KTTMX1梯形圖TMX1501Y0EDX0X1Y0X0X1Y0Y2Y1TM1Y2Y2TM1Y1Y2第四十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四41用PLC控制三相異步電動機的Y-起動I/O分配：SB1—X0SB2—X1KM0—Y0KM1—Y1KM2—Y2KT—TMX1PLC接線圖X1X0COMY0COM~KM0SB2SB1220V24VY1KM1FRY2KM2第四十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四42用PLC控制三相異步電動機的Y-起動TMX1501Y0EDX0X1Y0X0X1Y0Y2Y1TM1Y2Y2TM1Y1Y2根據(jù)梯形圖和接線進行編程STX1ORY0ANX0OTY0STX1ORY0ANX0PSHSAN/Y2TMX1K150RDSAN/T1AN/Y2OTY1POPSSTT1ORY2ANSAN/Y1OTY2ED第四十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四計數(shù)器初始值：1~32767計數(shù)器編號(FP1機：100~143)計數(shù)脈沖復(fù)位信號（1）復(fù)位信號接通時，計數(shù)器復(fù)位，裝入初始值。（2）復(fù)位信號斷開時，每來一個計數(shù)脈沖減1，直到減為0，計數(shù)器的“常開接點接通，常閉接點斷開”。說明：4.計數(shù)器及計數(shù)器指令（CT指令）CT指令梯形圖格式：CPRCTn第四十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四1235049X1CT100RCT指令梯形圖與時序圖CT100X1X2CPR50STX1STX2CT100K50助記符編程第四十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四PLC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定時器TM0~TM99計數(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十進制常數(shù)寄存器K十六進制常數(shù)寄存器H第四十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四微分指令：DF,DF/(DF)R0(DF/)R1X0X1STX0DFOTR0STX1DF/OTR1X0接通瞬間（上升沿），R0接點接通一個掃描周期T。X1斷開瞬間（下降沿），R1接點接通一個掃描周期T。功能解釋R0X0TX1R1T第四十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四例5.計數(shù)器應(yīng)用舉例：產(chǎn)品數(shù)量檢測產(chǎn)品通過檢測器PH機械手KM1KM2傳送帶電機PLC的I/O分配：X0—傳送帶停機按鈕X1—傳送帶起動按鈕X2—產(chǎn)品通過檢測器PHY0—傳送帶電機KM1Y1—機械手KM2TMY2—定時器,定時2秒CT100—計數(shù)器，初始值24（每24個產(chǎn)品機械手動作1次）第四十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四電機起動后，R1產(chǎn)生寬度為一個掃描周期的正脈沖，使CT100和TM1復(fù)位起、停傳送帶電機計數(shù)器應(yīng)用舉例：產(chǎn)品數(shù)量檢測TMY21Y0EDX0X1Y0Y0Y1R1DFCT24100TM1R1X2Y0R1CT100TM1CT100RCP每檢測到一個產(chǎn)品，X2產(chǎn)生一個正脈沖，使CT100計一個數(shù)CT100每計24個數(shù)，機械手動作一次機械手動作后，延時2秒，將機械手電磁鐵切斷，同時將CT100復(fù)位。CT100

復(fù)位后，Y1和TM1也復(fù)位 第四十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四計數(shù)器應(yīng)用舉例：產(chǎn)品數(shù)量檢測TMY21Y0EDX0X1Y0Y0Y1R1DFCT24100TM1R1X2Y0R1CT100TM1CT100RCP地址指令數(shù)據(jù)

0STX11ORY02ANX03OTY04STY05DF6OTR17STX28ANY09STR1地址指令數(shù)據(jù)10ORTM111CT10012K2413STCT10014AN/TM115OTY116STCT10017AN/R118TMY119K220ED第四十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四置位指令與復(fù)位指令（SET，RST）SRX1X2Y1Y1STX1SETY1STX2RSTY1X1=1時，Y1=1X1=0時，Y1仍=1X2=1時，Y1=0X2X1Y1第五十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四數(shù)據(jù)傳送指令（共11條）16位數(shù)據(jù)傳送指令梯形圖格式目的寄存器源寄存器或常數(shù)K助記符（Move）指令代號F0MVX1F0MVWR0WY0例：STX1F0WR0WY0若X1=1，則將WR0的數(shù)據(jù)傳送到WY0第五十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四移位指令（共12條）16位數(shù)左移指令：SRSRX0X1CPINWR1X2RX0=0，輸入數(shù)據(jù)=0X0=1，輸入數(shù)據(jù)=1X1通斷一次，輸入一個計數(shù)脈沖X2通斷一次，輸入一個清0脈沖，使WR1=0FEDCBA9876543210寄存器WR1清00000000000000000X0=1CP111001第五十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四例6.傳送指令、移位指令舉例要求:X2開關(guān)通斷一次，用于WR1清0。

X0開關(guān)用于設(shè)置輸入數(shù)據(jù)。

X1開關(guān)通斷一次，輸入一個移位脈沖。若X0開關(guān)合上，則串入數(shù)據(jù)為1，每輸入一個移位脈沖，輸出指示燈依次點亮。若X0打開，則串入數(shù)據(jù)為0。X0X1Y0Y1Y2Y7Y3Y4Y5Y6X2輸入指示燈輸出指示燈輸入開關(guān)FP1型PLC控制器內(nèi)部電源SRX0X1CPINWR1X2R第五十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四X0X1Y0Y1Y2Y7Y3Y4Y5Y6X2FP1型PLC控制器SRX0X1CPINWR1X2RF0MVWR1WY0ED0STX01STX12STX23SRWR14F05WR16WY07ED第五十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四例7.傳送指令、移位指令舉例:節(jié)日彩燈控制設(shè)計要求:開機后輸出指示燈Y0~Y7全滅，每隔1秒從Y0至Y7依次點亮1個；8個燈全亮持續(xù)5秒，然后每隔1秒從Y0至Y7依次熄滅1個；8個燈全滅，然后再從Y0至Y7依次點亮。如此重復(fù)進行，直至停機為止。X0X1Y0Y1Y2Y7Y3Y4Y5Y6FP1型PLC控制器停機開機內(nèi)部電源第五十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期四專用寄存器(FP1機：WR900~WR903)。常用的如下：R900A:“>”標志R900B:“=”標志

R900C:“＜”標志

R9010:常ON繼電器R9011:

常OFF繼電器R9013:僅在第一個掃秒周期ON，其他時候均為OFFR9014:僅在第一個掃秒周期OFF，其他時候均為ON時鐘脈沖發(fā)生器R9018周期0.01sR901B周期0.2sR9019周期0.02sR901