電工與電子技術(shù).可編程序控制器

電工與電子技術(shù).可編程序控制器第1頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月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(jiǎn)介§９.3PLC指令及編程方法§９.4應(yīng)用舉例第2頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月§９.1

概述1968年美國(guó)通用汽車公司。1969年美國(guó)DEC公司研制出第一臺(tái)PLC。1971年日本開始生產(chǎn)PLC。1973年歐洲開始生產(chǎn)PLC。1974年我國(guó)開始生產(chǎn)PLC。9.1.1發(fā)展歷史第3頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月9.1.2在工業(yè)自動(dòng)化中的地位可編程控制器82%

過程控制儀表79%

計(jì)算機(jī)43%專用控制器36%

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)27%

能源管理系統(tǒng)24%自動(dòng)材料處理系統(tǒng)23%

分散控制系統(tǒng)22%自動(dòng)檢測(cè)18%數(shù)控15%

材料供應(yīng)計(jì)劃系統(tǒng)14%

傳送機(jī)械9%CAD/CAM8%

機(jī)器人、機(jī)器手6%第4頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月９.1.3什么是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。第5頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，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)算等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入輸出控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。PC及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。用軟件方式來實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的。第6頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月中央處理單元存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器輸出接口地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線編程單元照明電磁裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)。。。。電源地址總線控制總線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)９.1.4結(jié)構(gòu)及工作原理1.PLC結(jié)構(gòu)示意圖第7頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2.各組成部分的作用

存儲(chǔ)器：

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。CPU：(1)將各種輸入信號(hào)取入存儲(chǔ)器。(2)編譯、執(zhí)行指令。(3)把結(jié)果送到輸出端。(4)響應(yīng)各種外部設(shè)備的請(qǐng)求。第8頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

輸入、輸出接口：輸入接口接受輸入設(shè)備的控制信號(hào)；輸出接口時(shí)將經(jīng)主機(jī)及處理過的結(jié)果通過輸出電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備。一般采用光電隔離，以減小電磁干擾。這是提高PLC可靠性的重要措施之一。

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--高速小功率電源：PLC的電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配備的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源。第9頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月各種接口、高功能模塊：便于擴(kuò)展。用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元連接在一起。

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。編程器：它是一種重要的外部設(shè)備，用于手持編程。用戶可以用它輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或用它監(jiān)視PLC的工作情況。第10頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月CPU

POWERPCFP1-C16小型機(jī)：中、大型機(jī)：第11頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月９.1.5工作方式微機(jī)：等待命令。PLC：順序掃描、不斷循環(huán)。

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)。分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，并進(jìn)行周期性循環(huán)。一個(gè)掃描周期

O刷新

I刷新執(zhí)行指令I(lǐng)/O刷新這種工作方式有什么好處？答：對(duì)慢速響應(yīng)系統(tǒng)，增強(qiáng)了抗干擾能力。第12頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1.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。９.1.6主要技術(shù)性能第13頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1.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(jiǎn)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(cè)控系統(tǒng)。6.與傳統(tǒng)的控制方式比較，線路簡(jiǎn)單。９.1.7優(yōu)點(diǎn)第14頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1.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)。９.1.8應(yīng)用第15頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月§９.2基本概念和編程語言簡(jiǎn)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(duì)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。第16頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月以I/O區(qū)為例：寄存器是一個(gè)16位二進(jìn)制單元，16位中的每一位是一個(gè)接點(diǎn)，對(duì)應(yīng)外部的一個(gè)輸入/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：十進(jìn)制數(shù)，寄存器編號(hào)n：16進(jìn)制數(shù)(0~F),寄存器的第n位FEDCBA9876543210寄存器第17頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月例：若X3為“ON”，則WX0的第三位為“1”

若WY1=7，則表明Y９、Y11、Y12三個(gè)接點(diǎn)“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X0為例：若X0的邏輯賦值為“1”，則X0X0接通斷開第18頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月I/O區(qū)：可以以接點(diǎn)和寄存器的方式對(duì)其進(jìn)行操作。內(nèi)部輔助寄存器區(qū)：可以以接點(diǎn)和寄存器的方式對(duì)其操作。（Rmn、WRm）數(shù)據(jù)區(qū)：只能以寄存器的方式進(jìn)行操作。（DTm）實(shí)際輸入端子：X0~XF實(shí)際輸出端子：Y0~Y7其他的I/O區(qū)可作為輔助寄存器用。不同型號(hào)的PLC，其內(nèi)存分配有所不同。如：松下電工的FP1-24I區(qū)：X0~X12F(WX0~WX12)O區(qū)：Y0~Y12F(WY0~WY12)第19頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月專用寄存器(FP1機(jī)：WR900~WR903)。常用的如下：R900A:“>”標(biāo)志R900B:“=”標(biāo)志

R900C:“>”標(biāo)志

R90９:常ON繼電器R9011:

常OFF繼電器R9013:僅在第一個(gè)掃秒周期ON，其他時(shí)候均為OFFR9014:僅在第一個(gè)掃秒周期OFF，其他時(shí)候均為ONR9018~R901D:周期分別為0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,2s的時(shí)鐘脈沖繼電器專用數(shù)據(jù)寄存器(FP1機(jī)：DT9000~DT9069)設(shè)置日期時(shí)間、高速計(jì)數(shù)器、步進(jìn)等指令有關(guān)。第20頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月 指令表（助記符）語言 梯形圖語言 流程圖語言 布爾代數(shù)語言常用助記符語言：類似于微機(jī)中的匯編語言。梯形圖語言：沿襲了傳統(tǒng)的控制圖。直觀明了，易于掌握。９.2.2編程語言一.PLC的編程語言有：第21頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月二、兩個(gè)基本概念：軟繼電器：PC的梯形圖設(shè)計(jì)，主要是利用軟繼電器“線圈”的“吸—放”功能以及觸點(diǎn)的“通—斷”功能來進(jìn)行的。實(shí)際上PC內(nèi)部并沒有繼電器那樣的實(shí)體，只有內(nèi)部寄存器中每位觸發(fā)器。對(duì)軟繼電器的線圈定義只能有一個(gè)，而對(duì)它的接點(diǎn)狀態(tài)，可作無數(shù)次的讀出，既可常開又可常閉。能流：假想在梯形圖中有“電流”流動(dòng)——能流。能流在梯形圖中只能作為單方向流動(dòng)——從左至右，從上至下。第22頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月三、梯形圖的規(guī)則：（1）梯形圖的左邊為起始母線，右邊為結(jié)束母線。梯形圖按從左到右、從上到下的順序書寫。（2）梯形圖中的接點(diǎn)（對(duì)應(yīng)觸頭）有兩種： 常開（）和常閉（）（3）輸出用[]表示，如--[R0]、--[Y0]。一個(gè)輸出變量只能輸出一次。輸出前面必須有接點(diǎn)。（4）梯形圖中，接點(diǎn)可串可并，但輸出只能并不能串。（5）程序結(jié)束時(shí)有結(jié)束符---（ED）。第23頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月§９.3PLC指令及編程方法各個(gè)廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品的指令系統(tǒng)大同小異。編程方法也類似。以下介紹以松下電工的PLC產(chǎn)品為例。９.3.1、指令的分類鍵盤指令、非鍵盤指令、高級(jí)指令一.按編程器輸入指令的方式分類第24頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREAD

OTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC

(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMT

SVACLRENTBAFEDC

98

3

2

1

0

7

6

5

4(DELT)CLR鍵盤指令：可從鍵盤上直接鍵入的指令擴(kuò)展功能指令：用F鍵加功能號(hào)方可鍵入的指令。非鍵盤指令：用指令代碼方可輸入的指令。SCSC指令代碼第25頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

基本指令

數(shù)據(jù)傳送指令

算術(shù)運(yùn)算指令

位移指令

位操作指令

數(shù)據(jù)變換指令

轉(zhuǎn)移控制指令

特殊控制指令二.按指令的功能分類按指令的功能可分為：第26頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月ST：（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。使用的元件為X,Y,R,T,C.

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。使用的元件為Y,Ｒ．ED：（End）表示程序無條件結(jié)束。CNED：（Conditionend）程序有條件結(jié)束。NOP：（No-operation)

空操作指令。９.3.2、基本指令第27頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月邏輯關(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”。Y0X0X1Y0X0第28頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：與、或、非運(yùn)算均是對(duì)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：第29頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月邏輯關(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ANDSTACK區(qū)塊或ORSTACK當(dāng)“X0

與X1”或“X2

與X3非”

“ON”時(shí)，則輸出Y0

“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3第30頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月PSHS,RDS,POPS（棧指令）Y0X0Y1R30X2X1X2STX0PSHSANX2OTY0RDSANX1OTY1POPSAN/X2OTR30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)并清空堆棧第31頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月DF,DF/：微分指令(DF)R30(DF/)R31X0X1STX0DFOTR30STX1DF/OTR31X0接通瞬間（上升沿），R30接點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期。X1斷開瞬間（下降沿），R31接點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期。功能解釋指令使用當(dāng)只需要信號(hào)的上升或下降沿時(shí)使用。例：?jiǎn)?dòng)或停車按鈕信號(hào)。第32頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：直接啟動(dòng)停車控制控制電路圖SB1SB2KMKMI/O分配：

X0：?jiǎn)?dòng)

X1：停車

Y0：KMX1X0COMY0COM~KMSB2

SB1PLC外部接線圖(ED)Y0X1Y0X0程序：第33頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：

SB1X0SBFX1SBRX2KMFY0KMRY1例2：三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制第34頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1ST X1OR Y0AN/X0AN/Y1OT Y1ST X2OR Y1AN/X0AN/Y0OT Y0ED第35頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月編程中應(yīng)注意的幾個(gè)問題(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y01.用電路變換簡(jiǎn)化程序(減少指令的條數(shù)）第36頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2.邏輯關(guān)系應(yīng)盡量清楚(避免左輕右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2編程中應(yīng)注意的幾個(gè)問題第37頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.避免出現(xiàn)無法編程的梯形圖X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5編程中應(yīng)注意的幾個(gè)問題第38頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月KP：（Keep）置位信號(hào)：例X0復(fù)位信號(hào)：例X1KPR0STX0STX1KPR0說明：（1）在置位信號(hào)接通的瞬間，R0置1。以后無論置位信號(hào)狀態(tài)如何，只要復(fù)位信號(hào)斷開，R0的狀態(tài)均為1。（2）在復(fù)位信號(hào)接通的瞬間，R0置0。（3）在復(fù)位信號(hào)和置位信號(hào)同時(shí)接通時(shí)，復(fù)位優(yōu)先。第39頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月SET、RST（Reset）這兩條指令的功能類似于KP指令，但使用比KP指令靈活。<SETY0><RSTR30>例：X0R20STX0SETY0STR20RSTR30第40頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月TM:（定時(shí)指令）XTn輸入接點(diǎn)定時(shí)器號(hào)碼（FP1:0～99）時(shí)間常數(shù):1~32767類型R：時(shí)鐘為0.01秒X：時(shí)鐘為0.1秒Y：時(shí)鐘為1秒（1）時(shí)間常數(shù)與類型一起確定了定時(shí)的時(shí)間。（2）定時(shí)器為減計(jì)數(shù)。當(dāng)輸入接點(diǎn)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。當(dāng)輸入接點(diǎn)斷開時(shí)，定時(shí)器復(fù)位。說明：第41頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月動(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。Y0TXK305Y1T5Y2T5STY0TMX5K30STT5OTY1ST/T5OTY2例：定時(shí)器應(yīng)用舉例第42頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月與定時(shí)器有關(guān)的兩個(gè)寄存器：EVn和SVn(n為寄存器編號(hào),該編號(hào)與定時(shí)器編號(hào)對(duì)應(yīng))EVn：存儲(chǔ)定時(shí)器TMn的過程值。SVn：存儲(chǔ)定時(shí)器TMn的設(shè)置值。第43頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月CTn計(jì)數(shù)器初始值：1~32767計(jì)數(shù)器編號(hào)(FP1機(jī)：９0~143)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。CT:（計(jì)數(shù)器）說明：第44頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月與計(jì)數(shù)器有關(guān)的兩個(gè)寄存器：EVn和SVn(n為寄存器編號(hào),該編號(hào)與計(jì)數(shù)器編號(hào)對(duì)應(yīng))EVn：存儲(chǔ)計(jì)數(shù)器CTn的過程值。SVn：存儲(chǔ)計(jì)數(shù)器CTn的設(shè)置值。第45頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

SR:（左移指令)INCPCLRSRWRn（1）SR指令只能對(duì)WR型寄存器進(jìn)行移位。（2）IN：串行輸入端（補(bǔ)位），接點(diǎn)通，補(bǔ)1，接點(diǎn)斷，補(bǔ)0。（3）CP：移位脈沖（4）CLR：復(fù)位清零。INOUT說明：第46頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月例：設(shè)計(jì)一個(gè)順序控制電路:啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)D1先啟動(dòng)，3s后電機(jī)D2啟動(dòng)，再過5s后電機(jī)D3啟動(dòng)。I/O分配：X0：?jiǎn)?dòng)按鈕X1：停車按鈕Y0：電機(jī)D1Y1：電機(jī)D2Y2：電機(jī)D3Y1(DF)TXK300TXK501(ED)Y0X0Y0T0X1Y0Y2T1Y1方案一第47頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月210534SW2SW3SW1MV次品正品SW1:檢測(cè)有無次品SW2:檢測(cè)凸輪的突起SW3:檢測(cè)有無次品落下SW1,SW2,SW3為光電傳感器:凸輪每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出一個(gè)脈沖，且每個(gè)脈沖過一個(gè)物品。當(dāng)次品移到4號(hào)位時(shí)，電磁閥MV打開，次品落入次品箱內(nèi)。無次品則自動(dòng)掉入正品箱內(nèi)。有一復(fù)位按鈕SB實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。I/O分配：X0:SW1X1:SW2X2:SW3X3:SBY0:MV例：第48頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月I/O分配：X0:SW1檢測(cè)有無次品X1:SW2

檢測(cè)凸輪的突起X2:SW3

檢測(cè)有無次品落下X3:SB復(fù)位Y0:MVX1X0R4X3X2(ED)SRWR0KPY0

RFRERDRCRB