1 第九章 可编程序控制器 PLC 2 第九章 可编程序控制器 9 1 概述 9 2 基本概念和编程语言简介 9 3 PLC指令及编程方法 9 4 应用举例 9 5 实验 3 9 1 1 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 它主要 用于顺序控制 只能实现逻辑运算 因此 被称为可编程逻辑控制器 Programmable logic controller 略写 PLC 随着电子技术 计算机技术的迅速发展 可编程 控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围 被称 为可编程控制器 Programmable controller 略写 PC 为区别于Personal Computer PC 故沿用 PLC 这个略写 9 1 概述 4 9 1 2 PLC的结构和工作原理 一 PLC结构示意图 中 央 处 理 单 元 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 灯光指示 电磁阀门 接触器 电源 输 入 接 口 模拟量输入 行程开关 继电器接点 各种开关 程序存储器 警报器 电机 5 二 各组成部分的作用 2 存储器 1 CPU 1 从程序存储器读取程序指令 编译 执行指令 2 将各种输入信号取入 3 把运算结果送到输出端 4 响应各种外部设备的请求 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 6 3 输入 输出接口 采用光电隔离 实现了PLC的内 部电路与外部电路的电气隔离 减小了电磁干扰 输出接口作用 将主机向外输出的信号转换成可 以驱动外部执行电路的信号 以便控制接触 器线圈等电器通断电 另外输出电路也使计 算机与外部强电隔离 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 输入接口作用 将按钮 行程开关或传感器等产 生的信号 转换成数字信号送入主机 7 1 输入接口电路 采用光电耦合器 防止强电干扰 COM 光电三极管 发光二极管 直流电源 输入端子 内 部 电 路 3 3k 1000PF 470 PLC Xn 24V 8 继电器输出 2 输出接口电路 均采用模块式 以继电器形式为例 PLC 内 部 电 路 内 部 电 路 J Y COM 交流电源或 直流电源 9 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 PC FP1 C16 小型机 10 CPU POWER 中 大型机 11 编程设备可以是专用 的手持式的编程器 也可 以是安装了专门的编程通 讯软件的个人计算机 5 编程设备 用户可以通过键盘输 入和调试程序 另外在运 行时 还可以对整个控制 过程进行监控 PC FP PROGRAMMER HELP CLR WRT FN P FL STK IX IY NOT DT Ld READ OT L WL OR R WR AN Y WY ST X WX SRC OP BIN K H SC CT C EV TM T SV ACLR ENT BA FEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4 DELT CLR 手持式的编程器 12 9 1 3 工作方式 CPU 等待命令 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 一个扫描周期 O 刷新 I 刷新 执行指令 I O刷新 13 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 9 1 4 主要技术性能 14 1 抗干扰 可靠性高 2 模块化组合式结构 使用灵活方便 3 编程简单 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 6 与传统的控制方式比较 线路简单 9 1 5 优点 15 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 9 1 6 应用 16 9 2 基本概念和编程语言简介 PLC的内存除存放用户和系统的程序外 还有四个区 I O区 可直接与外部输入 输出端子传递信息 内部辅助寄存器区 存放中间变量 数据区 存放中间结果 专用寄存器区 定时时钟 标志 系统内部的命令 9 2 1 寄存器和接点的概念 用户在对这四个区进行操作时 可以以寄存器 和 或接点的方式进行 17 PLC的寄存器 以FP1为例 一览 字输入寄存器 WX0 WX12 位输入寄存器 X0 X12F 字输出寄存器 WY0 WY12 位输出寄存器 Y0 Y12F 通用字寄存器 WR0 WR62F 通用位寄存器 R0 R62F 专用字寄存器 WR900 WR903 专用位寄存器 R900 R903F 定时器 TM0 TM99 计数器 C100 C143 通用数据寄存器DT0 DT8999 专用数据寄存器DT9000 DT9069 设定值寄存器 SV0 SV143 经过值寄存器 EV0 EV143 索引寄存器 IX IY 十进制常数寄存器 K 十六进制常数寄存器 H 18 PLC的寄存器 以FP1为例 1 输入输出 I O 寄存器 输入寄存器 功能 存放外部输入的信号 输入寄存器编号 WX0 WX12 共13个寄存器 每个 寄存器16位 输入位编号 X0 X12F 共16 13 208位 输出寄存器 功能 向输出接口输出信号 输出寄存器编号 WY0 WY12 共13个寄存器 每个 寄存器16位 输出位编号 Y0 Y12F 共16 13 208位 19 寄存器 是一个16位二进制单元 位 触点 16位中的每一位是一个 触点 对 应外部的一个输入或者输出端子 输入寄存器 WXm 输出寄存器 WYm 输入端子 Xmn 输出端子 Ymn m 寄存器编号 用十进制数编号 m 0 12 共13个 F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 寄存器 m n n 寄存器的第n位 用16进制数 编号 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 特殊规定 20 例 若X0为 ON 则 WX0 的第0位为 1 若X4 为 OFF 则 WX0 的第4位为 0 若 WY1 7 则表明Y10 Y11 Y12三个接点 为 ON PLC中有两类 接点 常开接点和常闭接点 符号分别为 接点通断情况与接点的赋值有关 以 Y0为例 若 Y0的逻辑赋值为 1 则 Y0 Y0 接通 断开 21 ST Start 从母线开始一个新逻辑行时 或开始一个逻辑块时 输入的第一条指令 ST 以常开接点开始 ST 以常闭接点开始 OT Output 表示输出一个变量 ED End 表示程序无条件结束 可编程控制器FP1基本指令 22 逻辑关系 梯形图 助记符 Y0 X0 X1 STX0 ANX1 OTY0 STX0 ORX1 OTY0 ST X0 OTY0 与 或 非 AND OR NOT 当 X0 与 X1 都 ON 时 则输出 Y0 ON 当 X0 或 X1 ON 时 则输出 Y0 ON 当 X0 OFF 时 则输出 Y0 ON Y0 X0 X1 Y0 X0 23 注意 与 或 非运算均是对从该指令前面的ST 指令到该指令的前一个指令处的结果进行 运算 A X2是与图中A点处的结果 即X0与X1的结果 相或 而不是与X1相或 Y0 X0 X2 X1STX0 ANX1 ORX2 OTY0 例 24 逻辑关系 梯形图 助记符 STX0 ORX1 STX2 ORX3 ANS OTY0 STX0 ANX1 STX2 AN X3 ORS OTY0 当 X0 或 X1 与 X2 或X3 都 ON 时 则输出 Y0 ON 区块与 ANS And Stack 区块或ORS Or Stack 当 X0 与 X1 或 X2 与 X3非 ON 时 则输 出 Y0 ON Y0 X0 X1 X2 X3 Y0 X0 X2 X1 X3 25 例1 直接启动停车控制 继电器控制电路图 SB1 SB2 KM KM I O分配 X0 停车 X1 启动 Y0 KM ED Y0 X0 Y0 X1 梯形图 助记符语句表 ST X1 OR Y0 AN X0 OT Y0 ED X1 X0 COM Y0 COM KM SB2 SB1 220V 24V 26 操作及动作过程 ED Y0 X0 Y0 X1 梯形图 M 3 A B C KM FU QS FR FP1型PLC控制器 实际输入端子 X0 XF 实际输出端子 Y0 Y7 助记符语句表 ST X1 OR Y0 AN X0 OT Y0 ED X1 X0 COM Y0 COM KM SB2 SB1 220V 24V 27 KMR M 3 A B C KMF FU QS KH KMF SB1 KMF SBF KH KMR KMR SBR KMR KMF Y0 X0 X2 X1 Y1 X0 Y1 Y0 Y0 Y1 I O分配 SB1 X0 SBF X1 SBR X2 KMF Y0 KMR Y1 例2 三相异步电动机的正反转控制 28 Y0 X0 X2 X1Y1 X0 Y1 Y0 Y0 Y1 ST X1 OR Y0 AN X0 AN Y1 OT Y0 ST X2 OR Y1 AN X0 AN Y0 OT Y1 ED Y0 X0 X2 X1 Y1 X0 Y1 Y0 Y0 Y1 左重右轻 编程 29 I O分配 SB1 X0 SBF X1 SBR X2 KMF Y0 KMR Y1 I O分配决定PLC的端子接线图 X1 X0 COM Y0 COM KMF SBF SB1 220V24V X2 SBR Y1 KMR FR PLC的端子接线方式又决定编程语言 30 ED Y0 X0 Y0 X1 梯形图 输入按键的接线方式决定输入的编程语句 停止键为常闭 ST X1 OR Y0 AN X0 OT Y0 ED 停止键为常开 ST X1 OR Y0 AN X0 OT Y0 ED X0 X1 COM Y0 COM KM SB2 SB1220V 24V 起动 停止 电机的起动停止控制 31 编程中应注意的几个问题 ED X0 Y0 X1 Y0 ED X1 Y0 X0 Y0 一 用电路变换简化程序 减少指令的条数 32 二 逻辑关系应尽量清楚 避免左轻右重 X3X2 X5 X4 X6 X8 X7 Y0 X9 ED X3X2 X5 X4 X6 X8 X7 Y0 X9 ED X5X6 X2 X2 ST X2 AN X3 AN X4 ST X2 AN X5 AN X6 AN X7 ST X2 AN X5 AN X6 AN X8 AN X9 ORS OT Y0 ED 根据该梯形图和编程 X3 X6 X9 三个输入开关应采用何种接法 用常开 用常闭 33 三 避免出现无法编程的梯形图 X5 ED X1 X3 X2 Y1 X4 Y2 X1 ED X3X2 Y1 X5 X3 X1X4 Y2 X5 ST X3 AN X5 OR X1 AN X2 OT Y1 根据该梯形图和编程 X2 X4 二个输入开关应采用何种接法 用常开 用常闭 ST X1 AN X5 OR X3 AN X4 OT Y2 ED 34 2 定时器及定时器指令 输入接点 定时器号码 0 99 时间常数 1 32767 类型 R 时钟周期为0 01秒 X 时钟周期为0 1秒 Y 时钟周期为1秒 1 时间常数与类型一起确定了定时时间 时钟周期 时间 常数 2 定时器为减计数 当输入接点X接通时 每来一个时 钟脉冲减1 直到减为0 这时 定时器的常开接点 闭合 常闭接点断开 3 当输入接点X断开时 定时器复位 定时器的常开接点 断开 常闭接点闭合 说明 X TM n 35 动作说明 当Y0闭合后 定时器TM5开始计时 经过30 0 1 3s后 Y1闭合 Y2断开 Y0 TM X 30 5 Y1 TM5 Y2 TM5 例 ST