可编程控制器(plc)

（PLC）一、定义：一、定义： 可编程控制器是一种数字运算的电子操作系可编程控制器是一种数字运算的电子操作系统装置，专为工业现场应用而设计的，它采用可统装置，专为工业现场应用而设计的，它采用可编程序的存储器，用于其内部存储执行逻辑运算、编程序的存储器，用于其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时顺序控制、定时/计数和算术运算等操作的指令，计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备都应按易于与工业控制器系统联成一个整体设备都应按易于与工业控制器系统联成一个整体和易于扩充其功能的原则进行设计。和易于扩充其功能的原则进行设计。： 它的起源可以追溯到它的起源可以追溯到60年代，美国通用汽车公司年代，美国通用汽车公司为了适应汽车型号不断翻新的需要，对生产线上的为了适应汽车型号不断翻新的需要，对生产线上的控制设备提出了新的要求，为此研制了第一台可编控制设备提出了新的要求，为此研制了第一台可编程控制器用于生产线上，通过改变存储在里面的指程控制器用于生产线上，通过改变存储在里面的指令的方法来改变生产线的控制流程，从而提供了继令的方法来改变生产线的控制流程，从而提供了继电器控制系统无法比拟的灵活性。但这一时期它主电器控制系统无法比拟的灵活性。但这一时期它主要是代替继电器系统完成顺序控制，虽然也采用了要是代替继电器系统完成顺序控制，虽然也采用了计算机的设计思想，实际只能进行逻辑运算，故称计算机的设计思想，实际只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器为可编程逻辑控制器 简称简称PLC（Programmable Logical Controller）。 进入进入80年代，随着微电子技术和计算机技术年代，随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程控制器的功能已远远超出逻辑控的发展，可编程控制器的功能已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，可以进行模拟量控制、位制、顺序控制的范围，可以进行模拟量控制、位置控制，特别是远程通讯功能的实现，易于实现置控制，特别是远程通讯功能的实现，易于实现柔性加工和制造系统，因此将其称为可编程控制柔性加工和制造系统，因此将其称为可编程控制器器简称简称PC ,但为但为了与个人电脑了与个人电脑PC相区别，仍将其称为相区别，仍将其称为PLC。PLC已被称为现代工业控制的三大支柱已被称为现代工业控制的三大支柱之一。之一。 目前目前PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，加速了机电一体化的进程。工等领域，加速了机电一体化的进程。(1) 可靠性高，抗干扰能力强。可靠性高，抗干扰能力强。由于采用大规模集成由于采用大规模集成电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬件的设计和制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰件的设计和制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适应恶劣的工作环境，具有很高的可靠措施，使它能适应恶劣的工作环境，具有很高的可靠性。性。PLC硬件采用模硬件采用模块化结构，可以灵活地组态以适应不同的控制对象，块化结构，可以灵活地组态以适应不同的控制对象，控制规模和控制功能的要求。且可通过修改软件，来控制规模和控制功能的要求。且可通过修改软件，来实现在线修改的能力，因此其功能易于扩展，具有广实现在线修改的能力，因此其功能易于扩展，具有广泛的工业通用性。泛的工业通用性。目前目前PLC产品朝着系列化、标准化方向发展，只需根据产品朝着系列化、标准化方向发展，只需根据控制系统的要求，选用相应的模块进行组合设计，控制系统的要求，选用相应的模块进行组合设计，同时用软件编程代替了继电控制的硬连线，大大减同时用软件编程代替了继电控制的硬连线，大大减轻了接线工作，同时轻了接线工作，同时PLC还具有故障检测和显示功还具有故障检测和显示功能，使故障处理时间缩短。能，使故障处理时间缩短。四、功能：四、功能： 顺序控制、逻辑控制、定时顺序控制、逻辑控制、定时/计数等各计数等各种功能，高档种功能，高档PLC还具有数字运算、逻辑还具有数字运算、逻辑运算、数据处理、模拟量调节以及联网通运算、数据处理、模拟量调节以及联网通信等等功能。信等等功能。1、按、按 IO点数分类点数分类（1）小型小型PLC：I/O256点，用户存储器容量点，用户存储器容量2K字节字节（2）中型中型PLC：I/O在在2562048点之间，用户存储点之间，用户存储器容量器容量28K字节字节（3）大型大型PLC：I/O2048点，用户存储器容量点，用户存储器容量8K字节字节 以上划分不包括模拟量以上划分不包括模拟量I0点数，且划分界限点数，且划分界限不是固定不变的。不是固定不变的。五、分类五、分类2、按结构形式分类、按结构形式分类（1）整体式）整体式PLC： 又称单元式或箱体式。整体式又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、是将电源、CPU、I0部件都集中装在一个机部件都集中装在一个机箱内。一般小型箱内。一般小型PLC采用这种结构。采用这种结构。（2）模块式）模块式PLC：将将PLC各部分分成若干个单独的各部分分成若干个单独的模块，如模块，如 CPU模块、模块、I0模块、电源模块和各种模块、电源模块和各种功能模块。模块式功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构，采用模块式结构，有的小型有的小型PLC也采用这种结构。也采用这种结构。 有的有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。五、分类五、分类模块式模块式Power in a Small Package!电源模块电源模块CPU模块模块IO模块模块底底 板板 各种各种PLC的具体结构虽然多种多样，但其结的具体结构虽然多种多样，但其结构和工作原理大同小异，都是以微处理器为核心构和工作原理大同小异，都是以微处理器为核心的电子电气系统。的电子电气系统。PLC各种功能的实现，不仅基各种功能的实现，不仅基于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。 PLC内部主要由内部主要由主机主机、输入输入 /输出接口输出接口、电源电源、编程器编程器、扩展接口扩展接口和外部设备接口和外部设备接口等几部分组成。等几部分组成。模拟量输入模拟量输入行程开关行程开关继电器触点继电器触点各种开关各种开关传感器传感器CPUROM、RAM电源部件电源部件输输出出接接口口输输入入接接口口外设接口外设接口照明照明电磁装置电磁装置执行机构执行机构采用光电采用光电隔离装置隔离装置继电器、可控硅、继电器、可控硅、晶体管电路晶体管电路编程器编程器打印机打印机计算机计算机采用光电采用光电隔离装置隔离装置 图图4-1 PLC4-1 PLC结构示意图结构示意图 CPU（1 1）接收从编程器输入的用户程序，并存入程序存）接收从编程器输入的用户程序，并存入程序存储器中；储器中；用扫描方式采集现场输入状态和数据，并存入相用扫描方式采集现场输入状态和数据，并存入相应的数据寄存器中；应的数据寄存器中；执行用户程序，从程序存储器中逐条取出用户程执行用户程序，从程序存储器中逐条取出用户程序，经过解释程序解释后逐条执行，完成程序规定的序，经过解释程序解释后逐条执行，完成程序规定的逻辑和算术运算，产生相应的控制信号去控制输出电逻辑和算术运算，产生相应的控制信号去控制输出电路，实现程序规定的各种操作；路，实现程序规定的各种操作；（4 4）通过故障自诊断程序，诊断）通过故障自诊断程序，诊断PLCPLC的各种运行错误。的各种运行错误。因此，因此，CPU的性能对的性能对PLC的整机性能有着决定性影响。的整机性能有着决定性影响。CPU是是PLC的核心，其主要作用是：的核心，其主要作用是： 有两类：一类是系统程序存储器，有两类：一类是系统程序存储器，另一类是用户程序及数据存储器另一类是用户程序及数据存储器 电源电源是整机的能源供给中心。是整机的能源供给中心。PLC的工作电源有的工作电源有的采用交流，有的采用直流供电。交流一般采用单的采用交流，有的采用直流供电。交流一般采用单相交流相交流220V，直流一般采用，直流一般采用24V。是是PLC很重要的外部设备，它主要由很重要的外部设备，它主要由键盘、显示器组成。编程器分简易型和智能型两键盘、显示器组成。编程器分简易型和智能型两类。小型类。小型PLC常用简易编程器，大、中型常用简易编程器，大、中型PLC多多用智能编程器。编程器的作用是编制用户程序并用智能编程器。编程器的作用是编制用户程序并送入送入PLC程序存储器。利用编程器可检查、修改、程序存储器。利用编程器可检查、修改、调试用户程序和在线监视调试用户程序和在线监视PLC工作状况。现在许工作状况。现在许多多PLC采用和计算机联接，并利用专用的工具软采用和计算机联接，并利用专用的工具软件进行编程或监控。件进行编程或监控。 I/O扩展接口扩展接口用于将扩充外部输入用于将扩充外部输入/输出端子数扩输出端子数扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。展单元与基本单元（即主机）联接在一起。 此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。外部设备与主机相连。 PLC的工作过程是在系统软件的控制下顺序扫描的工作过程是在系统软件的控制下顺序扫描工作的过程。工作的过程。 软件分为：软件分为： 系统软件系统软件 应用软件应用软件 PLC的工作过程就是在系统软件的控制下顺的工作过程就是在系统软件的控制下顺次扫描各输入点的状态，执行并按用户程序的次扫描各输入点的状态，执行并按用户程序的要求解算控制逻辑，然后向各输出点发出相应要求解算控制逻辑，然后向各输出点发出相应的控制信号的过程。的控制信号的过程。 具体工作过程如下：具体工作过程如下：1输入现场信息输入现场信息 在系统软件控制下，顺序扫描各输入点，读入在系统软件控制下，顺序扫描各输入点，读入各点状态，寄存在输入状态寄存器中。各点状态，寄存在输入状态寄存器中。2执行用户程序执行用户程序 顺次扫描用户程序中的各条指令顺次扫描用户程序中的各条指令(即执行程序即执行程序)，根据指令内容和输入状态进行逻辑运算，把输根据指令内容和输入状态进行逻辑运算，把输出点的运算结果寄存在输出状态寄存器中。出点的运算结果寄存在输出状态寄存器中。3输出控制信号输出控制信号 执行用户程序结束后，各输出点同时发出相应的开门信号，执行用户程序结束后，各输出点同时发出相应的开门信号，把输出状态寄存器的值输出，通过输出模块控制相应的执行把输出状态寄存器的值输出，通过输出模块控制相应的执行机构，实现所要求的逻辑控制功能。机构，实现所要求的逻辑控制功能。 为提高可靠性，及时接收外来控制命令，为提高可靠性，及时接收外来控制命令，PLC在每次扫描在每次扫描之前都之前都要经过自诊断、与编程器及外设通信要经过自诊断、与编程器及外设通信这二步。这二步。 自诊断自诊断过程中如发现有故障、程序执行有错误或超时，则过程中如发现有故障、程序执行有错误或超时，则PLC立即启动相应保护程序，保留现行工作状态，关断所立即启动相应保护程序，保留现行工作状态，关断所有输出点，然后停机。有输出点，然后停机。 自检正常完成后，则自检正常完成后，则检查是否有编程器等外部设备的通信检查是否有编程器等外部设备的通信请求请求。处理完通信后，。处理完通信后，PLC才开始继续往下扫描输入点的才开始继续往下扫描输入点的状态。状态。 所以整个所以整个PLC完整的工作过程应该有五个部分组成。完整的工作过程应该有五个部分组成。 如下图所示如下图所示开始自诊断与编程器通信读入现场信号执行用户程序输出结果图 PLC扫描过程 扫描周期扫描周期：重复执行上述五步过程，每执行一：重复执行上述五步过程，每执行一遍所需的时间称为扫描周期。遍所需的时间称为扫描周期。 影响扫描周期因素很多：影响扫描周期因素很多：CPU速度、速度、I/O点数、点数、用户程序长短等。用户程序长短等。 输入扫描和输出刷新的时间一般为输入扫描和输出刷新的时间一般为4ms，程，程序执行时间因程序长短不同，所以序执行时间因程序长短不同，所以PLC的扫描的扫描周期通常为周期通常为40100毫秒。毫秒。第二次课 用来衡量用来衡量PLC所能存储用户程序的多少。所能存储用户程序的多少。 指扫描指扫描1000步用户程序所需的时间，以步用户程序所需的时间，以ms/千步为千步为单位。单位。 指指PLC具有的基本指令和高级指令的种类和数具有的基本指令和高级指令的种类和数量。种类数量越多，软件功能越强。量。种类数量越多，软件功能越强。 编程元件指：输入继电器、输出继电器、辅助编程元件指：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、状态器、定时器、计数器、通用继电器、状态器、定时器、计数器、通用“字字”寄寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等。其种类和存器、数据寄存器及特殊功能继电器等。其种类和数量是衡量数量是衡量PLC的一个指标。的一个指标。 输入继电器输入继电器 输出继电器输出继电器 辅助继电器辅助继电器 定时器定时器 计数器计数器 XYMTC状态元件状态元件S 同其它电脑装置一样，同其它电脑装置一样，PLC的操作是依其程序的操作是依其程序操作进行的，而程序是用程序语言表达的，并且表操作进行的，而程序是用程序语言表达的，并且表达的方式多种多样，不同的生产厂家，不同的机种，达的方式多种多样，不同的生产厂家，不同的机种，采用的表达方式不同，但基本上可归纳为：采用的表达方式不同，但基本上可归纳为：目前常用目前常用 是在继电控制系统电气原理图基础上开发出是在继电控制系统电气原理图基础上开发出来的一种图形语言。它继承了继电器接点、线圈、来的一种图形语言。它继承了继电器接点、线圈、串联、并联等术语和类似的图形符号，串联、并联等术语和类似的图形符号，具有形象、具有形象、直观、实用的特点直观、实用的特点，不需学习计算机专业知识，不需学习计算机专业知识，电气技术人员使用最方便。电气技术人员使用最方便。3M.常闭接点常闭接点 Y0 X0 X1 Y0常开接点常开接点梯形图特点：梯形图特点： (1) (1)梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。梯形图梯形图由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个梯级由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个梯级有多条支路，每个梯级代表一个逻辑方程有多条支路，每个梯级代表一个逻辑方程. .（2 2）梯形图中的继电器并）梯形图中的继电器并不是物理继电器不是物理继电器，每个继电器，每个继电器或输入接点各为存储器中的一位，相应位为或输入接点各为存储器中的一位，相应位为“1”1”态，表态，表示继电器线圈通电或常开触头闭合，或常闭触头断开。示继电器线圈通电或常开触头闭合，或常闭触头断开。（3）梯形图中的）梯形图中的继电器触点继电器触点在编写用户程序时（即作在编写用户程序时（即作为逻辑接点）为逻辑接点）可可根据需要在梯形图中根据需要在梯形图中反复使用反复使用，没有，没有数量限制，既可用常开也可用常闭，数量限制，既可用常开也可用常闭，线圈输出只能是线圈输出只能是一次一次。（7）PLC在解算用户逻辑时按照梯形图在解算用户逻辑时按照梯形图从上到下、从上到下、从左到右的先后顺序进行处理，从左到右的先后顺序进行处理，即按扫描方式顺序执即按扫描方式顺序执行程序。行程序。（4）梯形图中流过的电流不是物理电流，）梯形图中流过的电流不是物理电流，而是而是“概念概念电流电流”，是程序执行的形象表示方式是程序执行的形象表示方式，只能从左向右，只能从左向右流。流。（5）输入继电器用于接收）输入继电器用于接收PLC的外部输入信号，而不的外部输入信号，而不能由内部其它继电器的触点驱动。因此，梯形图中能由内部其它继电器的触点驱动。因此，梯形图中只只出现输入继电器的触点而不出现输入继电器的线圈。出现输入继电器的触点而不出现输入继电器的线圈。（6）输出线圈不能直接驱动现场的执行元件，通过）输出线圈不能直接驱动现场的执行元件，通过I/O模模 块上的块上的功率器件来驱动功率器件来驱动。 这种编程语言与汇编语言类似，不同的厂家其语句这种编程语言与汇编语言类似，不同的厂家其语句表有所不同，这里以日本三菱表有所不同，这里以日本三菱FX2N可编程控制器为例，可编程控制器为例，对上述电机起、停控制进行编程（即将梯形图转换成对上述电机起、停控制进行编程（即将梯形图转换成语句表语言）。语句表语言）。LD X0OR Y0ANI X1OUT Y0注意：按梯形图从左到右，从上到下的顺序编程。注意：按梯形图从左到右，从上到下的顺序编程。 Y0 X0 X1Y0（1）PLC编程元件的编程元件的触点在编程过程中可以无限次触点在编程过程中可以无限次使用使用，每个继电器的，每个继电器的线圈在梯形图中只能出现一次，线圈在梯形图中只能出现一次，它的触点可以使用无数次。它的触点可以使用无数次。（2）梯形图的每一逻辑行皆起始于左母线，终止）梯形图的每一逻辑行皆起始于左母线，终止于右母线。于右母线。线圈总是处于最右边，且不能直接与线圈总是处于最右边，且不能直接与左边母线相连。左边母线相连。（3）编制梯形图时，应尽量做到）编制梯形图时，应尽量做到“上重下轻、左上重下轻、左重右轻重右轻”。不合理不合理合理合理（4）两个或两个以上的线圈可以并联，但不可以）两个或两个以上的线圈可以并联，但不可以串联串联。 X0 Y0 Y1 (1)确定确定I/O点数及分配点数及分配 (2)编制梯形图和指令语句表编制梯形图和指令语句表(5) 程序以程序以END指令结束，程序的执行是从第一个指令结束，程序的执行是从第一个地址到地址到END指令结束指令结束.LD 加载加载LDI 加载非加载非OUT 输出输出指指 令令可使用区域可使用区域X Y M S T C功能：功能：常开触点逻辑运算起始。常开触点逻辑运算起始。在每一条逻辑线在每一条逻辑线或一个程序段的开始都要使用或一个程序段的开始都要使用LD指令或指令或LDI指令。指令。LD X0LDI X0功能：常闭触点逻辑运算起始。功能：常闭触点逻辑运算起始。 功能：功能：把输出指令之前的运算结果输出到指定的把输出指令之前的运算结果输出到指定的接点，接点，输出指令可并列使用输出指令可并列使用。OUT Y0X0Y0X0Y0Y0X0例：当输入接点例：当输入接点X0 ON时，使输出继电器时，使输出继电器Y0、Y1动作，当接点动作，当接点X1 OFF时，使继电器时，使继电器Y2动作。动作。 LD X0OUT Y0OUT Y1LDI X1OUT Y2Y0 X0 Y2 X1Y1AND X1功能：功能：常开触点串联连接。常开触点串联连接。AND 与与ANI 与非与非OR 或或指指 令令可使用区域可使用区域X Y M S T CORI 或非或非X1X0Y0 LD X0 AND X1 AND X2 OUT Y3 X0X1X2Y3 X1 X0 X2Y3ANI X1常闭触点串联连接。常闭触点串联连接。X1X0Y0例：当输入条件例：当输入条件X0为为ON，X1和和X2为为OFF时，时，Y3被输出程序。被输出程序。X0X1X2Y3 LD X0 ANI X1 ANI X2 OUT Y3 X1 X0 X2 Y3OR X1功能：功能：常开触点并联连接。常开触点并联连接。X1X0Y0 LD X0 OR X1 OR X2 OUT Y3 时序图时序图X0X1X2Y3 X1 X0 X2 Y3例：当输入条件例：当输入条件为为ON时时被输出程序。被输出程序。例：当输入条件例：当输入条件X0为为ON，或或X1或或X2为为时时被输出程序。被输出程序。ORI X1功能：功能：常闭触点并联连接。常闭触点并联连接。X1X0Y0 LD X0 ORI X1 ORI X2 OUT Y3 X0X1X2Y3 X1 X0 X2 Y3指令块指令块1指令块指令块2指令块指令块1指令块指令块2 LD X0 OR X2 LD X1 ORI X3 ANB OUT Y0 LD X0 AND X1 LD X2 ANI X3 ORB OUT Y0X0X1X2X3Y0 X0X1X2X3Y0ORB说明：说明：1、2个以上的触点串联连接的电路称之为串联电个以上的触点串联连接的电路称之为串联电路块。串联电路块并联连接时，分支的开始用路块。串联电路块并联连接时，分支的开始用LD、LDI指令，分支的结束用指令，分支的结束用ORB指令。指令。2、。ANB说明：说明：1、分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，、分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用使用ANB指令。指令。 分支的开始用分支的开始用LD、LDI指令。并联电路块结束指令。并联电路块结束后，使用后，使用ANB指令与前面电路串联。指令与前面电路串联。 练习：练习： X1X2 X4 X5 X3X0X6X3Y7SET 功能：置位，令元件自保持功能：置位，令元件自保持ON。当输入条件变当输入条件变为为ON时，使指定输出接点保持时，使指定输出接点保持此后即此后即使输入变为使输入变为，该输出仍保持，该输出仍保持。RST功能：复位，令元件自保持功能：复位，令元件自保持OFF，清数据寄存器。，清数据寄存器。用于计数器、移位寄存器的复位。使计数器的当前用于计数器、移位寄存器的复位。使计数器的当前值回复到设定值或使移位寄存器清零。值回复到设定值或使移位寄存器清零。当输入条件当输入条件变为变为时，使指定输出接点保持时，使指定输出接点保持，此后即，此后即使输入变为使输入变为，该输出仍保持，该输出仍保持。Y0 Y0X0X1Y0例：例： X0X1 Y0 Y0SET Y0RST Y0T2 K200X0T2Y0 LD X0 OUT T2 K 200 LD T2OUT Y0tX1X0C100Y0X0X1Y0C100K4RST C100NOP指令的使用对程序运行的结果没有任何影响，指令的使用对程序运行的结果没有任何影响，一般为了方便阅读。一般为了方便阅读。 NOP Y0X0语句表指令语句表指令 LD X0 AND X1 AND X2 OUT Y0 X1 Y0X0 X2Y0X0语句表指令语句表指令 LD X0 NOP NOP OUT Y0语句表指令语句表指令 LD X0 OR X1 LDI X2 OR X3 ANB OUT Y0语句表指令语句表指令 NOP NOP LDI X2 OR X3 NOP OUT Y0 X1 Y0X0 X2 X3 X2Y0 X3语句表指令语句表指令 LD X0 AND X2 LD X1 AND X3 ORB OUT Y0语句表指令语句表指令 NOP NOP LD X1 AND X3 NOP OUT Y0 X1 Y0X0 X2 X3 Y0X1 X3 第四次课用于压入堆栈，用于压入堆栈，用于读出堆栈，用于读出堆栈，M用于用于弹出堆栈。弹出堆栈。语句表指令语句表指令 LD X0 MPS AND X1 OUT Y0 MRD AND X2 OUT Y1 MPP AND X3 OUT Y2 X1X2 X3 Y1 Y0 Y2X0（push）：进栈，）：进栈，（read）：读栈，）：读栈，M（pop）:出栈。出栈。9 9、主控母线指令、主控母线指令MCMC：主控开始指令：主控开始指令MCRMCR：主控返回指令：主控返回指令在逻辑电路中经常会遇到几个线圈同时受一个触在逻辑电路中经常会遇到几个线圈同时受一个触点或一组触点的控制即受到公共逻辑条件的控制，点或一组触点的控制即受到公共逻辑条件的控制，在在PLCPLC编程中称之为主控。编程中称之为主控。借用代表公共逻辑的辅助继电器来控制一条分支借用代表公共逻辑的辅助继电器来控制一条分支母线，可以缩短程序，节约程序空间。主控指令母线，可以缩短程序，节约程序空间。主控指令MCMC后面的由后面的由LDLD或或LDILDI指令开始，用指令开始，用MCRMCR指令返回指令返回。 X1X2 X3 Y1 Y0 Y2X0X4X5Y3 X1X2 X3 Y1 Y0 Y2X0X4X5Y3 X1X0 X1X0a）b）X2 X3 Y1 Y0 Y2X4X5Y3 X1X0 MC N0 M100 N0 M100 MCR N0语句表指令语句表指令LD X0AND X1MC N0 SP M100LD X2OUT Y0LD X3OUT Y1LD X4 OUT Y2MCR N0LD X5OUT Y3 c）说明：说明：（1 1）输入）输入X0X0接通时，执行接通时，执行MCMC与与MCRMCR之间的指令。之间的指令。（2)MC2)MC指令后，母线（指令后，母线（LDLD、LDILDI点）移至点）移至MCMC触点之后，触点之后，返回原来母线的指令是返回原来母线的指令是MCRMCR。MCMC指令使用后必定要指令使用后必定要用用MCRMCR指令。指令。（3 3）使用不同的）使用不同的Y Y、M M元件号，可多次使用元件号，可多次使用MCMC指令。指令。但是若用同一软元件号，就与但是若用同一软元件号，就与OUTOUT指令一样成为双指令一样成为双线圈输出。线圈输出。（4 4）在）在MCMC指令内再使用指令内再使用MCMC指令时，嵌套级指令时，嵌套级N N的编号的编号就顺次增大（按程序顺序由小到大）。就顺次增大（按程序顺序由小到大）。 返回时用返回时用MCRMCR指令，就从大的嵌套级开始解除（按指令，就从大的嵌套级开始解除（按程序顺序由大至小）。程序顺序由大至小）。1010程序结束指令程序结束指令ENDENDENDEND指令用于程序结束指令用于程序结束。有效程序结束后，。有效程序结束后，写一条写一条ENDEND指令，可以缩短扫描运算周期。指令，可以缩短扫描运算周期。如如F-40MF-40M型允许程序长度型允许程序长度890890步，用户程序长步，用户程序长度不到度不到890890步时，可在程序结尾加上一条步时，可在程序结尾加上一条ENDEND指令。指令。FENDFEND指令表示主程序结束。指令表示主程序结束。当用户程序中有当用户程序中有子程序和中断服务子程序时，主程序结束用子程序和中断服务子程序时，主程序结束用FENDFEND指令，整个用户程序结束时用指令，整个用户程序结束时用ENDEND指令。指令。四、编程注意事项四、编程注意事项1、程序应按自上而下，从左至右的方式编制。、程序应按自上而下，从左至右的方式编制。2、适当的编程顺序可减少程序步数，如下图：、适当的编程顺序可减少程序步数，如下图：（1）串联多的电路应尽量放在上部。）串联多的电路应尽量放在上部。 （2）LD （1）LD （5）OUT （3）AND （4）ORB （1）LD （4）OUT （2）AND （3）OR不需要不需要ORB指令指令四、编程注意事项四、编程注意事项2、适当的编程顺序可减少程序步数，如下图：、适当的编程顺序可减少程序步数，如下图：（2）并联多的电路应尽量靠近母线。）并联多的电路应尽量靠近母线。 （1）LD （4）OUT （3）AND （2）OR不需要不需要ANB指令指令 （2）LD （1）LD （5）OUT （3）OR （4）ANB四、编程注意事项四、编程注意事项3、重新安排不能编程的电路，如下图：、重新安排不能编程的电路，如下图： 桥式电路桥式电路 A E C B D F A C E B A E D C F(1)将电路改成右图的形式才能编程。将电路改成右图的形式才能编程。四、编程注意事项四、编程注意事项3、重新安排不能编程的电路，如下图：、重新安排不能编程的电路，如下图： 线圈的位置线圈的位置(2)不能将触点画在线圈的右边，只能在触点的右边接线圈。不能将触点画在线圈的右边，只能在触点的右边接线圈。 A C B D E A C B D E第五次课 PLC的程序设计及应用举例的程序设计及应用举例一、一、PLCPLC程序设计基本步骤程序设计基本步骤 （1 1）根据控制要求，）根据控制要求，确定控制的操作方式（手确定控制的操作方式（手动、自动、连续、单步等），应完成的动作动、自动、连续、单步等），应完成的动作（动（动作的顺序和动作条件），以及必须的作的顺序和动作条件），以及必须的保护和联锁保护和联锁；还要确定所有的控制参数，如转步时间、计数长还要确定所有的控制参数，如转步时间、计数长度、模拟量的精度等。度、模拟量的精度等。 （2 2）根据生产设备现场的需要，）根据生产设备现场的需要，把所有的按钮、把所有的按钮、限位开关、接触器、指示灯等配置按照输入、输限位开关、接触器、指示灯等配置按照输入、输出分类；出分类；每一类型设备按顺序每一类型设备按顺序分配输入分配输入/ /输出地址，输出地址，列出列出PLCPLC的的I/OI/O地址分配表地址分配表。每一个输入信号占用每一个输入信号占用一个输入地址，每一个输出地址驱动一个外部负一个输入地址，每一个输出地址驱动一个外部负载。载。 （3）对于较）对于较复杂的控制系统复杂的控制系统，应先，应先绘制出控制流程绘制出控制流程图图，参照流程图进行程序设计。，参照流程图进行程序设计。可以用梯形图语言，可以用梯形图语言，也可以用助记符语言。也可以用助记符语言。 （4）对程序进行模拟调试、修改，直至满意为止。）对程序进行模拟调试、修改，直至满意为止。调试时可采用调试时可采用分段调试分段调试，并利用计算机或编程器进行，并利用计算机或编程器进行监控。监控。 （5）程序设计完成后，应）程序设计完成后，应进行在线统调进行在线统调。开始时先。开始时先带上输出设备（如接触器、信号指示灯等），带上输出设备（如接触器、信号指示灯等），不带负不带负载进行调试。调试正常后，再带上负载运行载进行调试。调试正常后，再带上负载运行。全部调。全部调试完毕，交付试运行。如果运行正常，可将程序固化试完毕，交付试运行。如果运行正常，可将程序固化到到EPROM中，以防程序丢失。中，以防程序丢失。二、应用程序的设计方法二、应用程序的设计方法 应用程序设计过程中，应正确选择能应用程序设计过程中，应正确选择能反映生产过程的变反映生产过程的变化参数作为控制参量进化参数作为控制参量进行控制；行控制；应正确处理各执行电器、各编程应正确处理各执行电器、各编程元件之间的互相制约、互相配合的关系，元件之间的互相制约、互相配合的关系，即联锁关系即联锁关系。PLCPLC应用程序的设计方法有多应用程序的设计方法有多种，常用的设计方法有种，常用的设计方法有经验设计法经验设计法、顺序顺序功能图法功能图法等。等。 （一）梯形图的经验设计法（一）梯形图的经验设计法 经验设计法是沿用设计继电器电路图的方法来设计经验设计法是沿用设计继电器电路图的方法来设计梯形图。梯形图。即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断修改和完善梯形图。设计无控制系统的具体要求，不断修改和完善梯形图。设计无普遍规律可遵循，设计的质量与设计者的经验有很大关普遍规律可遵循，设计的质量与设计者的经验有很大关系，因而称为经验设计法。它可用于较简单的梯形图设系，因而称为经验设计法。它可用于较简单的梯形图设计，如一些继电器基本控制电路的设计。计，如一些继电器基本控制电路的设计。 继电器接触器控制电路如下图。继电器接触器控制电路如下图。3M.I/O分配：分配： 从上图可见，为满足控制要求，需要有从上图可见，为满足控制要求，需要有2个按个按钮：启动按钮、停止按钮；此外还需要控制电动钮：启动按钮、停止按钮；此外还需要控制电动机的机的1个交流接触器；个交流接触器；一个热继电器作为过载保个热继电器作为过载保护。共需护。共需3个个I/O点，其中点，其中2个输入，个输入，1个输出。个输出。输入信号：输入信号：启动按钮启动按钮 SB0X0； 停止按钮停止按钮 SB1X1；输出信号：输出信号：流接触器流接触器 KMY0。 注意：注意： 在继电在继电器控制系统中，器控制系统中，一般启动使用常一般启动使用常开按钮，停止用开按钮，停止用常闭按钮。用常闭按钮。用PLC控制时控制时，停停止按钮可是动合止按钮可是动合也可用动断触点也可用动断触点，相应梯形图和语相应梯形图和语句表程序亦作不句表程序亦作不同处理。同处理。SB0 PLCCOMCOM220V常闭接点常闭接点 Y0 X0 X1注意：注意：这些接点或线圈并不是真实的物理继电器接点这些接点或线圈并不是真实的物理继电器接点或线圈，而是在软件编程中使用的编程元件，每个编或线圈，而是在软件编程中使用的编程元件，每个编程元件与存储器中的一个存储单元相对应，该存储单程元件与存储器中的一个存储单元相对应，该存储单元为元为 Y0常开接点常开接点 对上述电机起、停控制进行编程（即将梯形图转对上述电机起、停控制进行编程（即将梯形图转换成语句表语言）。换成语句表语言）。LD X0OR Y0ANI X1OUT Y0 Y0 X0 X1 Y01 1控制要求控制要求：电动机可以正向旋转，也：电动机可以正向旋转，也可以反向旋转。为避免改变旋转方向时可以反向旋转。为避免改变旋转方向时由于换相造成电源短路，要求电动机在由于换相造成电源短路，要求电动机在正、反转状态转换前先停转，然后再换正、反转状态转换前先停转，然后再换向启动。电动机正、反转继电器接触器向启动。电动机正、反转继电器接触器控制系统主电路及控制电路如图所示。控制系统主电路及控制电路如图所示。电气电气互锁互锁SB2按钮为正转按钮，按钮为正转按钮，SB3为反转按钮，为反转按钮，SB1为为停止按钮，停止按钮，KM1为正向接触器，为正向接触器，KM2为反向接触器。为反向接触器。正转正转反转反转按钮按钮互锁互锁I/O分配：分配： 从上图可见，为满足控制要求，需要有从上图可见，为满足控制要求，需要有3个按个按钮：正转起动按钮、反转起动按钮和停止按钮。钮：正转起动按钮、反转起动按钮和停止按钮。此外还需要控制电动机正、反转的两个交流接触此外还需要控制电动机正、反转的两个交流接触器，一个热继电器作为过载保护。共需器，一个热继电器作为过载保护。共需5个个I/O点，点，其中其中3个输入，个输入，2个输出。个输出。输入信号：输入信号：停止按钮停止按钮 SB1X0。 正转起动按钮正转起动按钮 SB2X1； 反转起动按钮反转起动按钮 SB3X2； 输出信号：输出信号：正转交流接触器正转交流接触器 KM1Y0； 反转交流接触器反转交流接触器 KM2Y1。3实际接线图实际接线图 在下图的实际接线图中，在下图的实际接线图中，COM为公共端。根据为公共端。根据PLC的的型号不同、型号不同、I/O点数不同，输入、输出端子有不同数量的点数不同，输入、输出端子有不同数量的COM端。各端。各COM端彼此独立，可以单独使用。如果电端彼此独立，可以单独使用。如果电源相同，可以共用一个源相同，可以共用一个COM端，但要考虑累积通过的电端，但要考虑累积通过的电流值，应小于通过的数值。流值，应小于通过的数值。SB1SB2SB3KM1KM2PLCX0X1X2COM.COMY0Y1.FR注意：注意： PLC的输的输入点较富裕，热继入点较富裕，热继电器的常闭触点可电器的常闭触点可占用占用PLC的输入点；的输入点；若输入点较紧张，若输入点较紧张，热继电器的信号可热继电器的信号可不输入不输入PLC中，而中，而直接接在直接接在PLC外部外部的控制电路中。的控制电路中。语句表：语句表：LD X1OR Y0ANI X0ANI X2ANI Y1OUT Y0LD X2OR Y1ANI X0ANI X1ANI Y0OUT Y1Y0 X1 X0Y1 Y1 X2 X0Y0 Y1 Y0 X1 X2触头互锁触头互锁SB2按钮为起动按钮，按钮为起动按钮，SB1按钮为停止按钮按钮为停止按钮KM1为电动机电源接触器，为电动机电源接触器，KM2为三角形运行接触器，为三角形运行接触器，KM3为星形启动接触器为星形启动接触器KM1KM3KM2教材教材P7图图1-4I/O分配：分配：输入信号：输入信号： X1：停止；：停止； X2：起动；：起动； 输出信号：输出信号：Y1：KM1； Y2：KM2； Y3: KM3。X1X4X3X2.SB2Y1Y4Y3Y2.程程 序序 KM3 (Y)接触器接触器KM1接触器接触器KM2( )接触器接触器5.语句表指令语句表指令 LD X2 OR Y1 ANI X1 OUT Y1 LD Y1 ANI Y2 OUT T0 K 50 LD Y1 ANI Y2 ANI T0 OUT Y3LD T0OR Y2AND Y1ANI Y3OUT Y2Y1Y3T0Y2X2Y1X1Y1T0Y3Y2K50Y1Y2T0Y1Y2（Y）（ ）Y1Y3T0Y2X2Y1X1Y1T0Y3Y2K50Y1Y2T0Y1Y2（Y）（ ）第六次课（二）梯形图的顺序控制设计法（二）梯形图的顺序控制设计法 经验设计法的设计方法不规范，经验设计法的设计方法不规范，没有一个普没有一个普遍的规律可遵循，具有一定的试探性和随意性遍的规律可遵循，具有一定的试探性和随意性。 由于联锁关系复杂，由于联锁关系复杂，用经验设计法进行设计用经验设计法进行设计一般难于掌握，且设计周期较长一般难于掌握，且设计周期较长，设计出的，设计出的程序程序可读性差可读性差，即使有经验的工程师阅读它也很费时。，即使有经验的工程师阅读它也很费时。同时，给日后产品的使用、维护带来诸多不便。同时，给日后产品的使用、维护带来诸多不便。（1）首先将系统的工作过程划分为若干步。步是根据）首先将系统的工作过程划分为若干步。步是根据输出量（输出继电器）的状态来划分的。只要系统某输出量（输出继电器）的状态来划分的。只要系统某一输出量的通断发生了变化，系统就从一步进入了另一输出量的通断发生了变化，系统就从一步进入了另外一步。在每一步内各输出量的状态均应保持不变。外一步。在每一步内各输出量的状态均应保持不变。（2）确定各相邻步之间的转换条件。转换条件成立使）确定各相邻步之间的转换条件。转换条件成立使系统从当前步转入下一步。通常利用限位开关的通断，系统从当前步转入下一步。通常利用限位开关的通断，定时器或计数器的接通提供转换条件。转换条件也可定时器或计数器的接通提供转换条件。转换条件也可能是若干个信号的逻辑组合。能是若干个信号的逻辑组合。（3）画出功能表图（功能流程图）画出功能表图（功能流程图）功能表图又称为功能流程图或状态转移图。它是描述功能表图又称为功能流程图或状态转移图。它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形。控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形。（4）根据功能流程图，采用某种编程方式设计出系统）根据功能流程图，采用某种编程方式设计出系统的梯形图程序。的梯形图程序。3、顺序控制设计法的设计步骤、顺序控制设计法的设计步骤4、顺序功能图的绘制、顺序功能图的绘制现以送料小车的控制来讨论功能流程图的绘制。现以送料小车的控制来讨论功能流程图的绘制。 小车在限位开关小车在限位开关X1处装料，处装料，10s后装料结束，开始右行。碰后装料结束，开始右行。碰到到X2后停止、卸料。后停止、卸料。15s后卸后卸料结束，左行回到料结束，左行回到X1处停下装处停下装料。如此循环工作。小车的起料。如此循环工作。小车的起动按钮是动按钮是X0.功能流程图功能流程图3 3）转换条件）转换条件 可用文字语言、可用文字语言、布尔代数表达式布尔代数表达式或图形符号标注或图形符号标注在表示转换的短在表示转换的短横线旁。横线旁。51268egf161279hkj11181214prqb18171315d分支分支合并合并