PLC基礎(chǔ)知識講義(正)

生技部MD課曾小村可編程控制器根底講座PLC根底知識根本內(nèi)容：PLC簡介、根本功能、特點、應(yīng)用范圍、工作方式。難點：

工作方式、掃描時間。

重點：定義、根本功能、工作方式。一、PLC的產(chǎn)生與歷史世界上第一臺PLC1969年由美國數(shù)字設(shè)備公司〔DEC〕根據(jù)美國通用汽車公司〔GE〕的要求研制成功。背景：1968年美國通用汽車公司〔GE〕，為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低本錢，縮短周期。三菱PLC外形圖2006-3-34

Q系列PLCFX2N系列PLCFX1N系列PLCFX1S系列PLC歐姆龍PLC外形圖C200H系列PLCCPM1A、CPM2A系列PLCPLC應(yīng)用于步進電機控制傳感器旋轉(zhuǎn)編碼器變頻器等計數(shù)輸入輸入復(fù)位0000000001000022、FX2N系列PLC外部結(jié)構(gòu)FX2N-64MR的主機外形圖采用繼電器輸出，輸出側(cè)左端4個點公用一個COM端，右邊多輸出點公用一個COM端。輸出的COM比輸入端要多，主要考慮負(fù)載電源種類較多，而輸入電源的類型相對較少。對于晶體管輸出其公用端子更多。·端子為空端子，在外部配線工作中作中繼端子使用。I/O端子編號PLC內(nèi)部有許多具有不同功能的元件，實際上這些元件是由電子電路和存儲器組成的。軟元件是指PLC內(nèi)部存儲器的每一個存儲單元，與PLC的監(jiān)控程序、用戶的應(yīng)用程序合作，會產(chǎn)生或模擬出不同的功能。它不是物理意義上的實物器件，而是一定的存儲單元與程序的結(jié)合產(chǎn)物。4.3

軟元件介紹1、FX2N系列PLC編程元件分類和編號編程元件的編號分為兩個局部：X0功能字母數(shù)字第一局部代表繼電器功能的字母；第二局部為數(shù)字，數(shù)字為該類器件的序號。(1)輸入繼電器〔X〕輸入繼電器是PLC中用來專門存儲系統(tǒng)輸入信號的內(nèi)部虛擬繼電器。它又被稱為輸入的映像區(qū)，它可以有無數(shù)個動合觸點和動斷觸點，在PLC編程中可以隨意使用。這類繼電器的狀態(tài)不能用程序驅(qū)動，只能用輸入信號驅(qū)動。輸入接口的一個接線點對應(yīng)一個輸入繼電器。FX系列PLC的輸入繼電器采用八進制編號。FX2N系列PLC帶擴展時，輸入繼電器最多可達184點，其編號為X0～X7、X10～X17…X260～X267。2、FX2N系列PLC主要編程元件(2)輸出繼電器〔Y〕輸出繼電器是PLC中專門用來將運算結(jié)果信號經(jīng)輸出接口電路及輸出端子送達并控制外部負(fù)載的虛擬繼電器。它在PLC內(nèi)部直接與輸出接口電路相連，它有無數(shù)個動合觸點與動斷觸點，這些動合與動斷觸點可在PLC編程時隨意使用。外部信號無法直接驅(qū)動輸出繼電器，它只能用程序驅(qū)動。FX系列PLC的輸出繼電器采用八進制編號。FX2N系列PLC帶擴展時，輸出繼電器最多可達184點，其編號為Y0～Y267。(3)內(nèi)部輔助繼電器〔M〕輔助繼電器按照其功能分成以下三類：a.通用輔助繼電器M0～M499〔500點〕PLC內(nèi)有很多通用輔助繼電器，只能由程序驅(qū)動，每個輔助繼電器也有無數(shù)對常開、常閉接點供編程使用。其作用相當(dāng)于繼電器控制線路中的中間繼電器。輔助繼電器的接點在PLC內(nèi)部編程時可以任意使用，但它不能直接驅(qū)動負(fù)載，外部負(fù)載必須由輸出繼電器的輸出接點來驅(qū)動。b.掉電保持輔助繼電器M500～M1023〔524點〕掉電保持是指在PLC外部電源停電后，由機內(nèi)電池為某些特殊工作單元供電，可以記憶它們在掉電前的狀態(tài)。c.特殊輔助繼電器M8000～M8255〔256點〕具有特殊功能的輔助繼電器。①只能利用其接點的特殊輔助繼電器。線圈由PLC自動驅(qū)動，用戶只可以利用其接點。例如：M8000為運行監(jiān)控用，PLC運行時M8000接通。M8002為初始脈沖，在PLC開始運行的第一個掃描周期接通M8012為100mS時鐘脈沖，M8013為1S時鐘脈沖。②可驅(qū)動線圈型特殊輔助繼電器。用戶鼓勵線圈后，PLC作特定動作。例如：M8033為PLC停止時輸出保持特殊輔助繼電器。M8034為禁止全部輸出特殊輔助繼電器。M8039為定時掃描特殊輔助繼電器。(4)定時器定時器在PLC中相當(dāng)于一個時間繼電器，由設(shè)定值存放器、當(dāng)前值存放器和定時器觸點組成。在其當(dāng)前值存放器的值等于設(shè)定值存放器的值時，定時器觸點動作。定時器是對PLC內(nèi)的1ms，10ms，100ms等不同規(guī)格時鐘脈沖累計計時，當(dāng)?shù)竭_所定的設(shè)定值時，輸出接點動作。定時器設(shè)定值可以直接用常數(shù)K或間接用數(shù)據(jù)存放器D的內(nèi)容作為設(shè)定值。定時器的定時時間為：T=K〔定時器的設(shè)定值〕×計時單位。例：T10〔為100ms的定時器〕，設(shè)定值為10，那么實際定時時間為：T＝100＊10＝1000ms

定時器可以分為：

常規(guī)定時器T0～T245100ms定時器：T0～T199，200點。計時范圍：0.1～3276.7s；10ms定時器：T200～T245，46點。計時范圍：0.01～327.67s。

積算定時器T246～T2551ms積算定時器：T246～T249，四點。計時范圍0.001s～32.767s；100ms積算定時器：T250～T255，6點，計時范圍0.1s～3276.7s。常規(guī)定時器的動作過程積算定時器的動作過程圖(5)計數(shù)器計數(shù)器是PLC重要內(nèi)部部件，它是在執(zhí)行掃描操作時對內(nèi)部元件X、Y、M、S、T、C的信號進行計數(shù)。當(dāng)計數(shù)到達設(shè)定值時，計數(shù)器觸點動作。計數(shù)器的動合、動斷觸點可以無限使用?？删幊炭刂破鞯挠嫈?shù)器共有兩種：內(nèi)部信號計數(shù)器和外部高速計數(shù)器。內(nèi)部信號計數(shù)器有分為兩種：16位遞加計數(shù)器和32位增減計數(shù)器。16位遞加計數(shù)器設(shè)定值1～32767。通用型：C0～C99，100點斷電保持型：C100～C199，100點。32位增減計數(shù)器設(shè)定值：－2147483648～＋2147483647通用型：C200～C219，20點；斷電保持型：C220～C234。15點。32位雙向計數(shù)器是遞加型還是遞減型計數(shù)由特殊輔助繼電器M8200～M8234設(shè)定。特殊輔助繼電器接通時〔置1〕時，為遞減計數(shù)；特殊輔助繼電器斷開〔置0〕時，為遞加計數(shù)。設(shè)定值可直接用常數(shù)K或間接用數(shù)據(jù)存放器D的內(nèi)容。32位增減計數(shù)器工作圖間接設(shè)定時，要用器件號緊連在一起的兩個數(shù)據(jù)存放器。如圖，用X14作為計數(shù)輸入，驅(qū)動C200計數(shù)器線圈進行計數(shù)操作。當(dāng)計數(shù)器的當(dāng)前值由－4到－3〔增大〕時，其接點接通〔置1〕；當(dāng)計數(shù)器的當(dāng)前值由－3到－4〔減小〕時，其接點斷開〔置0〕。

〔六〕狀態(tài)存放器〔S〕作用：用于編制順序控制程序的狀態(tài)標(biāo)志。1〕初始化用：S0~S9這10個狀態(tài)存放器作為步進程序中的初始狀態(tài)用。2〕通用：S10~S127這118個狀態(tài)存放器作為步進程序中的普通狀態(tài)用。注：不使用步進指令時，狀態(tài)存放器也可當(dāng)作輔助繼電器使用。

(七)數(shù)據(jù)存放器D：用來存儲PLC進行輸入輸出處理、模擬量控制、位置量控制時的數(shù)據(jù)和參數(shù)。數(shù)據(jù)存放器為16位，最高位是符號位。32位數(shù)據(jù)可用兩個數(shù)據(jù)存放器存儲。1、通用數(shù)據(jù)存放器：D0~D127通用數(shù)據(jù)存放器在PLC由RUN→STOP時，其數(shù)據(jù)全部清零。如果將特殊繼電器M8033置1，那么PLC由RUN→STOP時，數(shù)據(jù)可以保持。2、保持?jǐn)?shù)據(jù)存放器：D128~D255保持?jǐn)?shù)據(jù)存放器只要不被改寫，原有數(shù)據(jù)就不會喪失，不管電源接通與否，PLC運行與否，都不會改變存放器的內(nèi)容。3、特殊數(shù)據(jù)存放器：D8000~D82554、文件存放器：D1000~D2499(八)變址用存放器：V、Z是一種特殊用途的數(shù)據(jù)存放器相當(dāng)于微機中的變址存放器，用于改變元件的編號〔變址〕。(九)常數(shù)：K、H十進制常數(shù)用K表示，如常數(shù)123表示為K123十六進制常數(shù)那么用H表示，如常數(shù)345表示為H159(十)指針：P、I1、跳轉(zhuǎn)用指針：P0~P63共64點它作為一種標(biāo)號，用來指定跳轉(zhuǎn)指令或子程序調(diào)用指令等分支指令的跳轉(zhuǎn)目標(biāo)。2、中斷用指針：I00□~I30□共4點作為中斷程序的入口地址標(biāo)號。4.4常用特殊輔助繼電器特點：特殊輔助繼電器是具有某項特定功能的輔助繼電器。分類：觸點利用型和線圈驅(qū)動型。1〕觸點型特殊輔助繼電器：其線圈由PLC自動驅(qū)動，用戶只可以利用其觸點。2〕線圈型特殊輔助繼電器：由用戶驅(qū)動線圈，PLC將作出特定動作。1〕運行監(jiān)視繼電器：M8000——當(dāng)PLC處于RUN時，其線圈一直得電M8001——當(dāng)PLC處于STOP時，其線圈一直得電2〕初始化繼電器：M8002——當(dāng)PLC開始運行的第一個掃描周期其得電M8003——當(dāng)PLC開始運行的第一個掃描周期其失電〔對計數(shù)器、移位存放器、狀態(tài)存放器等進行初始化〕3〕出錯指示繼電器：M8004——當(dāng)PLC有錯誤時，其線圈得電M8005——當(dāng)PLC鋰電池電壓下降至規(guī)定值時，其線圈得電。M8061——PLC硬件出錯D8061〔出錯代碼〕M8064——參數(shù)出錯D8064M8065——語法出錯D8065M8066——電路出錯D8066M8067——運算出錯D8067M8068——當(dāng)線圈得電，鎖存錯誤運算結(jié)果4〕時鐘繼電器：M8011——產(chǎn)生周期為10ms脈沖M8012——產(chǎn)生周期為100ms脈沖M8013——產(chǎn)生周期為1s脈沖M8014——產(chǎn)生周期為1min脈沖5〕標(biāo)志繼電器M8020——零標(biāo)志。當(dāng)運算結(jié)果為0時，其線圈得電。M8021——借位標(biāo)志。減法運算的結(jié)果為負(fù)的最大值以下時，其線圈得電。M8022——進位標(biāo)志。加法運算或移位操作的結(jié)果發(fā)生進位時，其線圈得電。6〕PLC模式繼電器M8034——禁止全部輸出。當(dāng)M8034線圈被接通時，那么PLC的所有輸出自動斷開。M8039——恒定掃描周期方式。當(dāng)M8039線圈被接通時，那么PLC以恒定的掃描方式運行，恒定掃描周期值由D8039決定M8031----非保持型繼電器、存放器狀態(tài)去除M8032----保持型繼電器、存放器狀態(tài)去除M8033----RUN→STOP時，輸出保持RUN前狀態(tài)M8035----強制運行〔RUN〕監(jiān)視M8036----強制運行〔RUN〕M8037----強制停止〔STOP〕3.1根本邏輯指令3.2根本指令編程實例PLC的根本邏輯指令及編程

---三菱3.1根本邏輯指令3.1.1LD、LDI、OUT指令3.1.2AND、ANI指令3.1.3OR、ORI指令3.1.4ORB指令3.1.5ANB指令3.1.6MPS/MRD/MPP指令3.1.7MC/MCR指令3.1.8SET/RST指令3.1.9PLS/PLF指令3.1.10NOP指令3.1.11END指令3.1.1LD、LDI、OUT指令LD〔讀取〕：用于常開接點接到母線上的邏輯運算起始。

LDI(讀取反)：用于常閉接點接到母線上的邏輯運算起始。

指令格式：LD

元件號；LDI

元件號其操作元件包括X、Y、M、S、T、C。程序步為1另外，與后續(xù)的ANB指令組合，在分支點處也可使用。OUT(輸出)：輸出驅(qū)動各種驅(qū)動線圈指令格式：OUT

元件號其操作元件包括Y、M、S、T、CY、M：程序步為1特M：程序步為2

T：程序步為3C：16bit，程序步為332bit，程序步為5對輸入繼電器不能使用，并行輸出可屢次使用OUTLD、LDI、OUT指令的使用說明X0Y0LDOUTX1M0LDIT0K10Y1T0母線步序指令數(shù)據(jù)1234OUTLDIOUTOUTK10LDOUT78Y0X1M0T0T0Y1驅(qū)動定時器設(shè)定常數(shù)SP0LDX03步3.1.2AND、ANI指令A(yù)ND，與指令，用于單個常開接點的串聯(lián)ANI，與非指令，用于單個常閉接點的串聯(lián)AND與ANI這兩條指令可以屢次重復(fù)使用指令格式：AND

元件號；ANI

元件號其操作元件包括X、Y、M、S、T、C程序步為1

AND、ANI指令的使用說明X1Y0ANDX2M0ANIY1(a)(b)步序指令數(shù)據(jù)01234LDANDOUTLDANIOUTANDOUT67X0X1Y0X2M0T0Y15Y0串聯(lián)常開觸點縱接輸出串聯(lián)常閉觸點串聯(lián)常開觸點X0Y0T0AND母線3.1.3OR、ORI指令OR，或指令，用于單個常開接點的并聯(lián)ORI，或非指令，用于單個常閉接點的并聯(lián)(1)OR、ORI指令用于單個觸點的并聯(lián)連接指令(2)兩個以上接點串聯(lián)連接電路塊并聯(lián)連接時，要用后述的ORB指令(3)OR、ORI是從該指令的當(dāng)前步開始，對前面的LD、LDI指令并聯(lián)連接的,并聯(lián)的次數(shù)無限制說明：指令格式：OR

元件號；ORI

元件號其操作元件包括

X、Y、M、S、T、C程序步為1OR、ORI指令的使用說明X3Y2X4Y3X16步序指令數(shù)據(jù)01234LDORORIOUTLDIANDANIOR78X3X4X1Y2Y2X16X7M10并聯(lián)常開觸點56OUT9Y3M0OR并聯(lián)常開觸點并聯(lián)常閉觸點X7Y2X1M0M10ORORIOR母線OR3.1.4ORB指令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。對串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，有：(1)分支開始用LD、LDI指令，分支終點用ORB指令。ORB指令為無目標(biāo)元件，它不表示觸點。(3)可以看成電路塊之間的一段連接線。指令格式：ORB無操作元件程序步為1ORB指令的使用X3Y4X6步序指令數(shù)據(jù)01234LDANDLDANDORBOUTANDOUT78X4X5X6X7Y4X11Y5串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接56M2LDX5X7Y5M2X11串聯(lián)電路塊ORB母線ORB指令相當(dāng)一段連線一種是在要并聯(lián)的每個串聯(lián)電路塊后加ORB指令，分散使用ORB指令時，并聯(lián)電路的個數(shù)沒有限制。另一種是集中使用ORB指令〔如以下圖所示〕，集中使用ORB指令時，這種電路塊并聯(lián)的個數(shù)不能超過8個(即重復(fù)使用LD、LDI指令的次數(shù)限制在8次以下)。ORB指令的使用方法X0X2推薦01234LDANILDANDORBORBOUT78X0X156ANDX1X3X4X5LDIX2X3X4X5Y5不推薦01234LDANILDANDORBOUT78X0X156ANDLDIX2X3X4X5Y5ORBY5步序指令數(shù)據(jù)步序指令數(shù)據(jù)分散使用ORB集中使用ORB串聯(lián)電路塊1串聯(lián)電路塊2先集中做塊再集中連接ORBORB做一塊連一塊

兩個或兩個以上接點并聯(lián)的電路稱為并聯(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，應(yīng)使用ANB指令。指令格式：ANB無操作元件程序步為13.1.5ANB指令分支的起點用LD、LDI指令，并聯(lián)電路塊結(jié)束后，使用ANB指令與前面電路串聯(lián)。ANB指令簡稱與塊指令X0X101234LDORLDIORANBX0X156OUTX2X3X4ORX2X3X4Y0Y0步序指令數(shù)據(jù)ANB指令的使用說明并聯(lián)塊串接是單個元件并聯(lián)用OR指令3.1.6MPS/MRD/MPP指令

MPS(Push)為進棧指令，就是將運算中間結(jié)果存入棧存儲器。

使用一次MPS指令，該時刻的運算結(jié)果就壓入棧存儲器第一級，再使用一次MPS指令時，當(dāng)時的運算結(jié)果壓入棧的第一級，先壓入的數(shù)據(jù)依次向棧的下一級推移。

MPP〔POP〕為出棧指令，使用出棧MPP指令就是將存入棧存儲器的各數(shù)據(jù)依次上移，最上級數(shù)據(jù)讀出后就從棧內(nèi)消失。MRD〔READ〕讀棧指令，讀出存入棧存儲器的最上級的最新數(shù)據(jù)，棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生上、下移。3.1.6MPS/MRD/MPP指令

MPS、MRD、MPP這組指令都是沒有操作元件號，可將觸點先存儲，因此用于多重輸出電路。MRDMPSMPP123…n指令功能圖解MPS/MRD/MPP指令的使用X001234LDANDMPSANDOUT56OUTMPPY078910LDMPSANDOUT111213MPPANDOUTX0X1X2Y0Y1X3X4Y2X5Y31415161718LDMPSANDOUTMRD1920OUTAND21222324MRDANDOUTMPP2526ANDOUTX6X7Y4X10Y5X11X12Y6Y7Y1X1X2X3X4Y2X5Y3MPPX6X7MPSY4X10Y5MRDX11Y6X12Y7MRD步序指令數(shù)據(jù)MPSMPPMPS母線MPP小結(jié)LD、LDI用于接點接到主母線〔或分支〕的邏輯運算起始OUT輸出驅(qū)動各種驅(qū)動線圈〔不能驅(qū)動X〕AND、ANI用于單個接點的串聯(lián)OR、ORI用于單個接點的并聯(lián)ORB對串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接〔無操作元件〕

ANB指令用于并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)MPS/MRD/MPP指令用于保存、恢復(fù)、讀出接點的狀態(tài)MC為主控指令，用于公共串聯(lián)接點的連接。3.1.7MC/MCR指令MCR叫主控復(fù)位指令，即MC的復(fù)位指令。

遇到多個線圈同時受一個或一組接點控制的情況。如果在每個線圈的控制電路中都串入同樣的接點，那么將多占用存儲單元，應(yīng)用主控指令可以解決這一問題。使用主控指令的接點稱為主控接點，是與母線相連的常開接點，是控制一組電路的總開關(guān)。MC、MCR指令的使用X0(a)01456LDMCSPLDOUT78OUTLD1011LDOUTX0X1X2N0(b)X1Y2M100MCRN0M100Y0Y1X3MCR為2步指令MC為3步指令M100N0MCN0Y0Y1X2N0MCRY2X3步序指令數(shù)據(jù)

MC指令是3程序步，MCR指令是2程序步，兩條指令的操作目標(biāo)元件是Y、M，不允許使用特殊輔助繼電器M。

當(dāng)X0接通時，執(zhí)行MC與MCR之間的指令；

當(dāng)輸入條件斷開時，不執(zhí)行MC與MCR之間的指令。

非積算定時器和用OUT指令驅(qū)動的元件復(fù)位，積算定時器、計數(shù)器、用SET/RST指令驅(qū)動的元件保持當(dāng)前的狀態(tài)。

MC、MCR指令的使用

使用MC指令后，母線移到主控接點的后面，與主控接點相連的接點必須用LD或LDI指令。

MCR使母線回到原來的位置。在MC指令區(qū)內(nèi)使用MC指令稱為嵌套，嵌套級N的編號(0-7)順次增大，返回時用MCR指令，從大的嵌套級開始解除MC、MCR指令的使用(b)(a)Y0SETX0Y0RSTX1M0SETX2M0RSTX3S0SETX4S0RSTX5D0RSTX6(c)SET、RST指令的使用012345678911121415LDSETLDRSTLDSETLDRSTLDSETLDRSTLDRSTX0Y0X1Y0X2M0X3M0X4S0X5S0X6D0步序指令數(shù)據(jù)X0X1Y03.1.9PLS/PLF指令

PLS指令在輸入信號上升沿產(chǎn)生脈沖輸出，PLF在輸入信號下降沿產(chǎn)生脈沖輸出，它們的目標(biāo)元件是Y和M，