第11章可编程序控制器PLC

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,(5-,*,),(5-,1,),第,11,章,可编程序控制器及其应用,(5-,2,),第,11,章 可编程序控制器（,PLC,）,11-1,概述,11-2 PLC,的组成和工作原理,11-3 PLC,指令及编程方法,11-4 PLC,应用举例,及其应用,(5-,3,),一、什么是,PLC,?,PLC,是一种专门用于工业控制的计算机。,早期的,PLC,是用来替代继电器、接触器控制的。能实现逻辑运算。因此，,被称为可编程逻辑控制器,（,Programmable logic,controller,，简称,PLC,),。,随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器功能已远远超出了逻辑运算范围。应被称,为,可编程控制器,（,Programmable controller,，简称,PC),。,但,为区别,Personal Computer,沿用,PLC,简称。,11-1,概述,(5-,4,),1.,抗干扰能力强、可靠性很高、功耗低。,2.,模块化组合式结构，使用灵活方便。,3.,编制程序简单，便于普及。,4.,可进行在线修改。,5.,网络通讯功能，便于实现分散式测控系统。,二、,PLC,的优点,综上所述，,PLC,是实现机电一体化的重要手段,(5-,5,),中,央,处,理,单,元,存,储,器,数,据,存,储,器,输,出,接,口,地址总线 控制总线,数据总线,编程,单元,照明,电磁装置,执行机构,。,电源单元,输,入,接,口,模拟量输入,行程开关,继电器接点,各种按钮,11-2,PLC,的组成和工作原理,一、,PLC,的结构,(5-,6,),二、各组成部分的作用,2,、,存储器：,RAM,：,存储各种暂存数据、中间结果、用户正调,试的程序。,ROM,：,存放监控程序和用户已调试好的程序。,1,、,CPU,：,(1),将各种输入信号取入存储器。,(2),编译、执行指令。,(3),把结果送到输出端。,(4),响应各种外部设备的请求。,(5-,7,),4,、各种接口、高功能模块：,便于扩展。,小型机：,一体机。有接口可扩展。,中、大型机：,模块式。可根据需要在主板上随意组合,。,3,、编程器：,是,PLC,的人机对话工具，它由键盘、显示器和工作方式选择开关等组成。,5,、输入形式：,直流、交流,输出三种形式：,继电器,-,低速大功率,可控硅,-,高速大功率,晶体管,-,高速小功率,(5-,8,),PLC,输入电路（直流输入型）,LED1,LED2,光电隔离措施,6,、,输入、输出接口（,I/O,）：,采用光电隔离，减小了电磁干扰。,(5-,9,),CPU,POWER,PC,FP1-C16,小型机：,中、大型机：,(5-,10,),西门子,S7-200,系列,CPU224,外形,外接输入设备,外接输出设备,通信接口,方式选择开关,(5-,11,),三、工作方式,PLC,：,循环扫描。,CPU,从第一条指令开始执行，遇到结束符又,返回第一条，不断循环。,这种工作方式,有什么好处？,答：对慢速响应系统，增强了抗干扰能力。,一个扫描周期,O,刷新,I,刷新,执行程序,输入采样,输出刷新,(5-,12,),1.,输入,/,输出点数,(I/O,点数,),。,2.,扫描速度。,单位：,ms,/1000,步 或,s,/,步,3.,内存容量。,4.,指令条数。,5.,内部寄存器数目。,6.,高功能模块。,四、主要,技术性能,五、应用,1.,用于开关逻辑控制。,2.,用于机加工数字控制。,3.,用于闭环过程控制。,4.,用于组成多级控制系统。,(5-,13,),六、控制原理,处理由输入部分所取得的信息，并根据用户程序的要求，使输出达到控制结果。,收集被控设备的各种开关信息或操作命令。,驱动被控设备按程序要求动作。,输入部分,：,逻辑部分,：,输出部分,：,(5-,14,),输入部分,输出部分,逻辑部分,(5-,15,),七、,PLC,的主要逻辑部件,PLC,存储器中有许多个存储单元，可以把这些存储单元理解为,继电器,，每个存储单元对应于一个继电器。,为了和传统的物理继电器相区别，,这里的继电器称为,软继电器,。,1,、继电器逻辑,软继电器,有两类触点，即：,常开触点,和,常闭触点,，,符号分别为：,(5-,16,),西门子,S7-200,系列,CPU224 PLC,中提供的继电器逻辑有：,输入寄存器,I0.0-I0.7,，,I1.0-I 1.5,共,14,点,接受外部输入设备信号,输出寄存器,Q0.0-Q0.7,，,Q1.0-1.1,共,10,点,输出程序执行结果驱动外部设备,辅助继电器,M0.0-M31.7,共,256,个,程序内部使用，不提供输出,(5-,17,),定时器,T0,，,T64,共,2,个,通电延时，保持型，,1ms,T1 T4,，,T65 T68,共,8,个,通电延时，保持型，,10ms,T5 T31,，,T69 T95,共,54,个,通电延时，保持型，,100ms,T32,，,T96,共,2,个,通电,/,断电延时，,1ms,T33 T36,，,T97 T100,共,8,个,通电,/,断电延时，,10ms,T37 T63,，,T101 T255,共,182,个,通电,/,断电延时，,100ms,计数器,C0 C255,共,256,个,累加计数,2,、定时器,/,计数器,西门子,S7-200,系列,CPU224 PLC,中提供的有：,(5-,18,),3,、其他寄存器,高速计数器,HC0 HC5,共,6,个,用来累计比,CPU,速率更快的脉冲,顺序控制器,S0.031.7,共,256,个,提供控制程序的逻辑分段,变量存储器,VB0.0VB5119.7,共,40960,个,数据处理用的数值存储元件,局部存储器,LB0.0LB63.7,共,512,个,暂时寄存器,特殊存储器,SM0.0 SM549.7,共,4400,个,用于,CPU,与用户交换信息,（只读）特殊存储器,SM0.0 SM29.7,共,240,个,CPU,执行时标志位的状态,累加器,AC0 AC3,共,4,个,用来存放计算中间值,西门子,S7-200,系列,CPU224 PLC,中提供的有：,(5-,19,),指令表（助记符）语言,梯形图语言,流程图语言,布尔代数语言,常用,助记符语言：,类似于微机中的汇编语言。,梯形图语言：,沿袭了传统的控制图。直观明了，易于掌握。,PLC,的编程语言有：,11-3 PLC,指令及编程方法,(5-,20,),一、编程指令介绍,S7-200,系列,PLC,的基本指令共有,42,条，其中逻辑指令,27,条、控制指令,15,条。,指令代码,（指令名称）,图形符号,含义,LD,（取指令）,表示某个继电器的常开触点，并且对应的逻辑行从这个指令开始。,LDN,（取非指令）,表示某个继电器的常闭触点，并且对应的逻辑行从这个指令开始。,=,（输出指令）,输出逻辑结果，驱动一个指定的继电器。可用于输出继电器、辅助继电器，但不能用于输入继电器。,(5-,21,),梯形图,Q0.7,=,0003,I0.1,LDN,0002,Q0.0,=,0001,I0.0,LD,0000,数据,指令,地 址,指令语句表,例,I0.0,Q0.0,I0.1,Q0.7,(),(),(5-,22,),指令代码,（指令名称）,图形符号,含义,A,（与指令）,串联一个常开触点。,AN,（与非指令）,串联一个常闭触点。,(5-,23,),梯形图,I0.4,AN,0004,I0.2,A,0001,Q0.1,=,0005,I0.3,LD,0003,Q0.0,=,0002,I0.0,LD,0000,数据,指令,地 址,指令语句表,例,I0.0,I0.3,Q0.0,Q0.1,I0.2,I0.4,(),(),(5-,24,),指令代码,（指令名称）,图形符号,含义,O,（或指令）,并联一个常开触点。,ON,（或非指令）,并联一个常闭触点。,(5-,25,),梯形图,I0.2,ON,0004,Q0.0,O,0001,Q0.1,=,0005,I0.1,LD,0003,Q0.0,=,0002,I0.0,LD,0000,数据,指令,地 址,指令语句表,例,I0.0,Q0.0,I0.1,Q0.1,Q0.0,I0.2,（）,（）,(5-,26,),电路块：以,LD,或,LD-NOT,构成的一个触点组,指令代码,（指令名称）,图形符号,含义,ALD,（电路块串联指令）,串联联接一个电路块。,OLD,（电路块并联指令）,并联联接一个电路块。,(5-,27,),I0.5,LD,0005,Q0.0,=,0008,-,ALD,0007,I0.6,O,0006,指令语句表,-,ALD,0004,I0.2,ON,0001,I0.4,O,0003,I0.3,LDN,0002,I0.0,LD,0000,数据,指令,地 址,例,梯形图,I0.0,I0.2,Q0.0,I0.3,I0.4,I0.5,I0.6,(),(5-,28,),例,I0.5,LD,0005,Q0.0,=,0008,-,OLD,0007,I0.6,A,0006,指令语句表,-,OLD,0004,I0.2,AN,0001,I0.4,AN,0003,I0.3,LDN,0002,I0.1,LD,0000,数据,指令,地 址,梯形图,I0.1,Q0.0,I0.2,I0.3,I0.4,I0.5,I0.6,（）,(5-,29,),TON,（,/F,）,（通电（,/,断电）延时指令）,实现导通延时操作（相当于通电延时继电器）。当输入端,IN,接通时，定时器,T#,开始计时，当定时器当前值大于、等于预置值（,PT,）时，定时器触点动作，当,IN,断开时，定时器复位。定时器的定时精度分别为,1ms,、,10ms,、,100ms,。,TONR,（保持型通电延时指令）,保持型通电延时继电器实现导通延时操作（同上述通电延时指令,TON,）。当输入端,IN,断开时，定时器暂停计时，但是不复位。,(5-,30,),注释：,定时器的定时精度分别为,1ms,、,10ms,、,100ms,1,、,1ms,定时器由系统每隔,1ms,刷新一次，与扫描周期及程序无关，即采用中断刷新方式。定时最大值,32.767s,。,2,、,10ms,定时器由系统在每个扫描周期开始时自动刷新。定时最大值,327.67s,。,3,、,100ms,定时器则只有在该指令执行时被刷新。定时最大值,3276.7s,。,(5-,31,),梯形图,Q0.0,=,0003,T0,LD,0002,T0,+15000,TON,0001,I0.0,LD,0000,数据,指令,地址,指令语句表,例,时序图,I0.0,T0,T0,Q0.0,15000,1ms,(),15s,I0.0,Q0.0,(5-,32,),CTU,（加计数指令）,进行加法计数操作。计数器的计数范围为,-32768,32768,。,CU,端是计数脉冲输入端，每输入一个计数脉冲，计数值加,1,，,PV,为设定值，当计数值大于、等于设定值,PV,时，计数器,C#ON,。,R,端是复位输入端，当,R,端为,0,时计数、为,1,时恢复为初始计数值,0,。如果,R,端的信号和,CU,端的信号同时到来，,R,端的信号优先起作用。,(5-,33,),CTUD,（加、减计数指令）,进行加法、减法计数操作。计数器的计数范围为,-32768,32768,。,CU,端是加计数脉冲输入端，每输入一个计数脉冲，计数值加,1,，,CD,端是减计数脉冲输入端，每输入一个计数脉冲，计数值减,1,，,PV,为设定值，当计数值大于设定值,PV,时，计数器,C#ON,。,R,端是复位输入端，当,R,端为,0,时计数、为,1,时恢复为初始计数值。,(5-,34,),梯形图,I0.1,LD,1,Q0.0,=,4,C10,LD,3,C10,+3,CTU,2,I0.0,LD,0,数据,指令,地址,指令语句表,例,时序图,Q0.0,I0