可編程控制器(plc)

（PLC）一、定義：一、定義： 可編程控制器是一種數字運算的電子操作系可編程控制器是一種數字運算的電子操作系統(tǒng)裝置，專為工業(yè)現場應用而設計的，它采用可統(tǒng)裝置，專為工業(yè)現場應用而設計的，它采用可編程序的存儲器，用于其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、編程序的存儲器，用于其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時順序控制、定時/計數和算術運算等操作的指令，計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種并通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P設備都應按易于與工業(yè)控制器系統(tǒng)聯(lián)成一個整體設備都應按易于與工業(yè)控制器系統(tǒng)聯(lián)成一個整體和易于擴充其功能的原則進行設計。和易于擴充其功能的原則進行設計。： 它的起源可以追溯到它的起源可以追溯到60年代，美國通用汽車公司年代，美國通用汽車公司為了適應汽車型號不斷翻新的需要，對生產線上的為了適應汽車型號不斷翻新的需要，對生產線上的控制設備提出了新的要求，為此研制了第一臺可編控制設備提出了新的要求，為此研制了第一臺可編程控制器用于生產線上，通過改變存儲在里面的指程控制器用于生產線上，通過改變存儲在里面的指令的方法來改變生產線的控制流程，從而提供了繼令的方法來改變生產線的控制流程，從而提供了繼電器控制系統(tǒng)無法比擬的靈活性。但這一時期它主電器控制系統(tǒng)無法比擬的靈活性。但這一時期它主要是代替繼電器系統(tǒng)完成順序控制，雖然也采用了要是代替繼電器系統(tǒng)完成順序控制，雖然也采用了計算機的設計思想，實際只能進行邏輯運算，故稱計算機的設計思想，實際只能進行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器為可編程邏輯控制器 簡稱簡稱PLC（Programmable Logical Controller）。 進入進入80年代，隨著微電子技術和計算機技術年代，隨著微電子技術和計算機技術的發(fā)展，可編程控制器的功能已遠遠超出邏輯控的發(fā)展，可編程控制器的功能已遠遠超出邏輯控制、順序控制的范圍，可以進行模擬量控制、位制、順序控制的范圍，可以進行模擬量控制、位置控制，特別是遠程通訊功能的實現，易于實現置控制，特別是遠程通訊功能的實現，易于實現柔性加工和制造系統(tǒng)，因此將其稱為可編程控制柔性加工和制造系統(tǒng)，因此將其稱為可編程控制器器簡稱簡稱PC ,但為但為了與個人電腦了與個人電腦PC相區(qū)別，仍將其稱為相區(qū)別，仍將其稱為PLC。PLC已被稱為現代工業(yè)控制的三大支柱已被稱為現代工業(yè)控制的三大支柱之一。之一。 目前目前PLC已廣泛應用于冶金、礦業(yè)、機械、輕已廣泛應用于冶金、礦業(yè)、機械、輕工等領域，加速了機電一體化的進程。工等領域，加速了機電一體化的進程。(1) 可靠性高，抗干擾能力強?？煽啃愿?，抗干擾能力強。由于采用大規(guī)模集成由于采用大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數大大減少，并且在硬電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數大大減少，并且在硬件的設計和制造的過程中采取了一系列隔離和抗干擾件的設計和制造的過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應惡劣的工作環(huán)境，具有很高的可靠措施，使它能適應惡劣的工作環(huán)境，具有很高的可靠性。性。PLC硬件采用模硬件采用模塊化結構，可以靈活地組態(tài)以適應不同的控制對象，塊化結構，可以靈活地組態(tài)以適應不同的控制對象，控制規(guī)模和控制功能的要求。且可通過修改軟件，來控制規(guī)模和控制功能的要求。且可通過修改軟件，來實現在線修改的能力，因此其功能易于擴展，具有廣實現在線修改的能力，因此其功能易于擴展，具有廣泛的工業(yè)通用性。泛的工業(yè)通用性。目前目前PLC產品朝著系列化、標準化方向發(fā)展，只需根據產品朝著系列化、標準化方向發(fā)展，只需根據控制系統(tǒng)的要求，選用相應的模塊進行組合設計，控制系統(tǒng)的要求，選用相應的模塊進行組合設計，同時用軟件編程代替了繼電控制的硬連線，大大減同時用軟件編程代替了繼電控制的硬連線，大大減輕了接線工作，同時輕了接線工作，同時PLC還具有故障檢測和顯示功還具有故障檢測和顯示功能，使故障處理時間縮短。能，使故障處理時間縮短。四、功能：四、功能： 順序控制、邏輯控制、定時順序控制、邏輯控制、定時/計數等各計數等各種功能，高檔種功能，高檔PLC還具有數字運算、邏輯還具有數字運算、邏輯運算、數據處理、模擬量調節(jié)以及聯(lián)網通運算、數據處理、模擬量調節(jié)以及聯(lián)網通信等等功能。信等等功能。1、按、按 IO點數分類點數分類（1）小型小型PLC：I/O256點，用戶存儲器容量點，用戶存儲器容量2K字節(jié)字節(jié)（2）中型中型PLC：I/O在在2562048點之間，用戶存儲點之間，用戶存儲器容量器容量28K字節(jié)字節(jié)（3）大型大型PLC：I/O2048點，用戶存儲器容量點，用戶存儲器容量8K字節(jié)字節(jié) 以上劃分不包括模擬量以上劃分不包括模擬量I0點數，且劃分界限點數，且劃分界限不是固定不變的。不是固定不變的。五、分類五、分類2、按結構形式分類、按結構形式分類（1）整體式）整體式PLC： 又稱單元式或箱體式。整體式又稱單元式或箱體式。整體式PLC是將電源、是將電源、CPU、I0部件都集中裝在一個機部件都集中裝在一個機箱內。一般小型箱內。一般小型PLC采用這種結構。采用這種結構。（2）模塊式）模塊式PLC：將將PLC各部分分成若干個單獨的各部分分成若干個單獨的模塊，如模塊，如 CPU模塊、模塊、I0模塊、電源模塊和各種模塊、電源模塊和各種功能模塊。模塊式功能模塊。模塊式PLC由框架和各種模塊組成。模由框架和各種模塊組成。模塊插在插座上。一般大、中型塊插在插座上。一般大、中型PLC采用模塊式結構，采用模塊式結構，有的小型有的小型PLC也采用這種結構。也采用這種結構。 有的有的PLC將整體式和模塊式結合起來，稱為疊裝式將整體式和模塊式結合起來，稱為疊裝式PLC。五、分類五、分類模塊式模塊式Power in a Small Package!電源模塊電源模塊CPU模塊模塊IO模塊模塊底底 板板 各種各種PLC的具體結構雖然多種多樣，但其結的具體結構雖然多種多樣，但其結構和工作原理大同小異，都是以微處理器為核心構和工作原理大同小異，都是以微處理器為核心的電子電氣系統(tǒng)。的電子電氣系統(tǒng)。PLC各種功能的實現，不僅基各種功能的實現，不僅基于其硬件的作用，而且要靠其軟件的支持。于其硬件的作用，而且要靠其軟件的支持。 PLC內部主要由內部主要由主機主機、輸入輸入 /輸出接口輸出接口、電源電源、編程器編程器、擴展接口擴展接口和外部設備接口和外部設備接口等幾部分組成。等幾部分組成。模擬量輸入模擬量輸入行程開關行程開關繼電器觸點繼電器觸點各種開關各種開關傳感器傳感器CPUROM、RAM電源部件電源部件輸輸出出接接口口輸輸入入接接口口外設接口外設接口照明照明電磁裝置電磁裝置執(zhí)行機構執(zhí)行機構采用光電采用光電隔離裝置隔離裝置繼電器、可控硅、繼電器、可控硅、晶體管電路晶體管電路編程器編程器打印機打印機計算機計算機采用光電采用光電隔離裝置隔離裝置 圖圖4-1 PLC4-1 PLC結構示意圖結構示意圖 CPU（1 1）接收從編程器輸入的用戶程序，并存入程序存）接收從編程器輸入的用戶程序，并存入程序存儲器中；儲器中；用掃描方式采集現場輸入狀態(tài)和數據，并存入相用掃描方式采集現場輸入狀態(tài)和數據，并存入相應的數據寄存器中；應的數據寄存器中；執(zhí)行用戶程序，從程序存儲器中逐條取出用戶程執(zhí)行用戶程序，從程序存儲器中逐條取出用戶程序，經過解釋程序解釋后逐條執(zhí)行，完成程序規(guī)定的序，經過解釋程序解釋后逐條執(zhí)行，完成程序規(guī)定的邏輯和算術運算，產生相應的控制信號去控制輸出電邏輯和算術運算，產生相應的控制信號去控制輸出電路，實現程序規(guī)定的各種操作；路，實現程序規(guī)定的各種操作；（4 4）通過故障自診斷程序，診斷）通過故障自診斷程序，診斷PLCPLC的各種運行錯誤。的各種運行錯誤。因此，因此，CPU的性能對的性能對PLC的整機性能有著決定性影響。的整機性能有著決定性影響。CPU是是PLC的核心，其主要作用是：的核心，其主要作用是： 有兩類：一類是系統(tǒng)程序存儲器，有兩類：一類是系統(tǒng)程序存儲器，另一類是用戶程序及數據存儲器另一類是用戶程序及數據存儲器 電源電源是整機的能源供給中心。是整機的能源供給中心。PLC的工作電源有的工作電源有的采用交流，有的采用直流供電。交流一般采用單的采用交流，有的采用直流供電。交流一般采用單相交流相交流220V，直流一般采用，直流一般采用24V。是是PLC很重要的外部設備，它主要由很重要的外部設備，它主要由鍵盤、顯示器組成。編程器分簡易型和智能型兩鍵盤、顯示器組成。編程器分簡易型和智能型兩類。小型類。小型PLC常用簡易編程器，大、中型常用簡易編程器，大、中型PLC多多用智能編程器。編程器的作用是編制用戶程序并用智能編程器。編程器的作用是編制用戶程序并送入送入PLC程序存儲器。利用編程器可檢查、修改、程序存儲器。利用編程器可檢查、修改、調試用戶程序和在線監(jiān)視調試用戶程序和在線監(jiān)視PLC工作狀況?，F在許工作狀況?，F在許多多PLC采用和計算機聯(lián)接，并利用專用的工具軟采用和計算機聯(lián)接，并利用專用的工具軟件進行編程或監(jiān)控。件進行編程或監(jiān)控。 I/O擴展接口擴展接口用于將擴充外部輸入用于將擴充外部輸入/輸出端子數擴輸出端子數擴展單元與基本單元（即主機）聯(lián)接在一起。展單元與基本單元（即主機）聯(lián)接在一起。 此接口可將編程器、打印機、條形碼掃描儀等此接口可將編程器、打印機、條形碼掃描儀等外部設備與主機相連。外部設備與主機相連。 PLC的工作過程是在系統(tǒng)軟件的控制下順序掃描的工作過程是在系統(tǒng)軟件的控制下順序掃描工作的過程。工作的過程。 軟件分為：軟件分為： 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 應用軟件應用軟件 PLC的工作過程就是在系統(tǒng)軟件的控制下順的工作過程就是在系統(tǒng)軟件的控制下順次掃描各輸入點的狀態(tài)，執(zhí)行并按用戶程序的次掃描各輸入點的狀態(tài)，執(zhí)行并按用戶程序的要求解算控制邏輯，然后向各輸出點發(fā)出相應要求解算控制邏輯，然后向各輸出點發(fā)出相應的控制信號的過程。的控制信號的過程。 具體工作過程如下：具體工作過程如下：1輸入現場信息輸入現場信息 在系統(tǒng)軟件控制下，順序掃描各輸入點，讀入在系統(tǒng)軟件控制下，順序掃描各輸入點，讀入各點狀態(tài)，寄存在輸入狀態(tài)寄存器中。各點狀態(tài)，寄存在輸入狀態(tài)寄存器中。2執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程序 順次掃描用戶程序中的各條指令順次掃描用戶程序中的各條指令(即執(zhí)行程序即執(zhí)行程序)，根據指令內容和輸入狀態(tài)進行邏輯運算，把輸根據指令內容和輸入狀態(tài)進行邏輯運算，把輸出點的運算結果寄存在輸出狀態(tài)寄存器中。出點的運算結果寄存在輸出狀態(tài)寄存器中。3輸出控制信號輸出控制信號 執(zhí)行用戶程序結束后，各輸出點同時發(fā)出相應的開門信號，執(zhí)行用戶程序結束后，各輸出點同時發(fā)出相應的開門信號，把輸出狀態(tài)寄存器的值輸出，通過輸出模塊控制相應的執(zhí)行把輸出狀態(tài)寄存器的值輸出，通過輸出模塊控制相應的執(zhí)行機構，實現所要求的邏輯控制功能。機構，實現所要求的邏輯控制功能。 為提高可靠性，及時接收外來控制命令，為提高可靠性，及時接收外來控制命令，PLC在每次掃描在每次掃描之前都之前都要經過自診斷、與編程器及外設通信要經過自診斷、與編程器及外設通信這二步。這二步。 自診斷自診斷過程中如發(fā)現有故障、程序執(zhí)行有錯誤或超時，則過程中如發(fā)現有故障、程序執(zhí)行有錯誤或超時，則PLC立即啟動相應保護程序，保留現行工作狀態(tài)，關斷所立即啟動相應保護程序，保留現行工作狀態(tài)，關斷所有輸出點，然后停機。有輸出點，然后停機。 自檢正常完成后，則自檢正常完成后，則檢查是否有編程器等外部設備的通信檢查是否有編程器等外部設備的通信請求請求。處理完通信后，。處理完通信后，PLC才開始繼續(xù)往下掃描輸入點的才開始繼續(xù)往下掃描輸入點的狀態(tài)。狀態(tài)。 所以整個所以整個PLC完整的工作過程應該有五個部分組成。完整的工作過程應該有五個部分組成。 如下圖所示如下圖所示開始自診斷與編程器通信讀入現場信號執(zhí)行用戶程序輸出結果圖 PLC掃描過程 掃描周期掃描周期：重復執(zhí)行上述五步過程，每執(zhí)行一：重復執(zhí)行上述五步過程，每執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期。遍所需的時間稱為掃描周期。 影響掃描周期因素很多：影響掃描周期因素很多：CPU速度、速度、I/O點數、點數、用戶程序長短等。用戶程序長短等。 輸入掃描和輸出刷新的時間一般為輸入掃描和輸出刷新的時間一般為4ms，程，程序執(zhí)行時間因程序長短不同，所以序執(zhí)行時間因程序長短不同，所以PLC的掃描的掃描周期通常為周期通常為40100毫秒。毫秒。第二次課 用來衡量用來衡量PLC所能存儲用戶程序的多少。所能存儲用戶程序的多少。 指掃描指掃描1000步用戶程序所需的時間，以步用戶程序所需的時間，以ms/千步為千步為單位。單位。 指指PLC具有的基本指令和高級指令的種類和數具有的基本指令和高級指令的種類和數量。種類數量越多，軟件功能越強。量。種類數量越多，軟件功能越強。 編程元件指：輸入繼電器、輸出繼電器、輔助編程元件指：輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)器、定時器、計數器、通用繼電器、狀態(tài)器、定時器、計數器、通用“字字”寄寄存器、數據寄存器及特殊功能繼電器等。其種類和存器、數據寄存器及特殊功能繼電器等。其種類和數量是衡量數量是衡量PLC的一個指標。的一個指標。 輸入繼電器輸入繼電器 輸出繼電器輸出繼電器 輔助繼電器輔助繼電器 定時器定時器 計數器計數器 XYMTC狀態(tài)元件狀態(tài)元件S 同其它電腦裝置一樣，同其它電腦裝置一樣，PLC的操作是依其程序的操作是依其程序操作進行的，而程序是用程序語言表達的，并且表操作進行的，而程序是用程序語言表達的，并且表達的方式多種多樣，不同的生產廠家，不同的機種，達的方式多種多樣，不同的生產廠家，不同的機種，采用的表達方式不同，但基本上可歸納為：采用的表達方式不同，但基本上可歸納為：目前常用目前常用 是在繼電控制系統(tǒng)電氣原理圖基礎上開發(fā)出是在繼電控制系統(tǒng)電氣原理圖基礎上開發(fā)出來的一種圖形語言。它繼承了繼電器接點、線圈、來的一種圖形語言。它繼承了繼電器接點、線圈、串聯(lián)、并聯(lián)等術語和類似的圖形符號，串聯(lián)、并聯(lián)等術語和類似的圖形符號，具有形象、具有形象、直觀、實用的特點直觀、實用的特點，不需學習計算機專業(yè)知識，不需學習計算機專業(yè)知識，電氣技術人員使用最方便。電氣技術人員使用最方便。3M.常閉接點常閉接點 Y0 X0 X1 Y0常開接點常開接點梯形圖特點：梯形圖特點： (1) (1)梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。梯形圖梯形圖由多個梯級組成，每個線圈可構成一個梯級，每個梯級由多個梯級組成，每個線圈可構成一個梯級，每個梯級有多條支路，每個梯級代表一個邏輯方程有多條支路，每個梯級代表一個邏輯方程. .（2 2）梯形圖中的繼電器并）梯形圖中的繼電器并不是物理繼電器不是物理繼電器，每個繼電器，每個繼電器或輸入接點各為存儲器中的一位，相應位為或輸入接點各為存儲器中的一位，相應位為“1”1”態(tài)，表態(tài)，表示繼電器線圈通電或常開觸頭閉合，或常閉觸頭斷開。示繼電器線圈通電或常開觸頭閉合，或常閉觸頭斷開。（3）梯形圖中的）梯形圖中的繼電器觸點繼電器觸點在編寫用戶程序時（即作在編寫用戶程序時（即作為邏輯接點）為邏輯接點）可可根據需要在梯形圖中根據需要在梯形圖中反復使用反復使用，沒有，沒有數量限制，既可用常開也可用常閉，數量限制，既可用常開也可用常閉，線圈輸出只能是線圈輸出只能是一次一次。（7）PLC在解算用戶邏輯時按照梯形圖在解算用戶邏輯時按照梯形圖從上到下、從上到下、從左到右的先后順序進行處理，從左到右的先后順序進行處理，即按掃描方式順序執(zhí)即按掃描方式順序執(zhí)行程序。行程序。（4）梯形圖中流過的電流不是物理電流，）梯形圖中流過的電流不是物理電流，而是而是“概念概念電流電流”，是程序執(zhí)行的形象表示方式是程序執(zhí)行的形象表示方式，只能從左向右，只能從左向右流。流。（5）輸入繼電器用于接收）輸入繼電器用于接收PLC的外部輸入信號，而不的外部輸入信號，而不能由內部其它繼電器的觸點驅動。因此，梯形圖中能由內部其它繼電器的觸點驅動。因此，梯形圖中只只出現輸入繼電器的觸點而不出現輸入繼電器的線圈。出現輸入繼電器的觸點而不出現輸入繼電器的線圈。（6）輸出線圈不能直接驅動現場的執(zhí)行元件，通過）輸出線圈不能直接驅動現場的執(zhí)行元件，通過I/O模模 塊上的塊上的功率器件來驅動功率器件來驅動。 這種編程語言與匯編語言類似，不同的廠家其語句這種編程語言與匯編語言類似，不同的廠家其語句表有所不同，這里以日本三菱表有所不同，這里以日本三菱FX2N可編程控制器為例，可編程控制器為例，對上述電機起、?？刂七M行編程（即將梯形圖轉換成對上述電機起、?？刂七M行編程（即將梯形圖轉換成語句表語言）。語句表語言）。LD X0OR Y0ANI X1OUT Y0注意：按梯形圖從左到右，從上到下的順序編程。注意：按梯形圖從左到右，從上到下的順序編程。 Y0 X0 X1Y0（1）PLC編程元件的編程元件的觸點在編程過程中可以無限次觸點在編程過程中可以無限次使用使用，每個繼電器的，每個繼電器的線圈在梯形圖中只能出現一次，線圈在梯形圖中只能出現一次，它的觸點可以使用無數次。它的觸點可以使用無數次。（2）梯形圖的每一邏輯行皆起始于左母線，終止）梯形圖的每一邏輯行皆起始于左母線，終止于右母線。于右母線。線圈總是處于最右邊，且不能直接與線圈總是處于最右邊，且不能直接與左邊母線相連。左邊母線相連。（3）編制梯形圖時，應盡量做到）編制梯形圖時，應盡量做到“上重下輕、左上重下輕、左重右輕重右輕”。不合理不合理合理合理（4）兩個或兩個以上的線圈可以并聯(lián)，但不可以）兩個或兩個以上的線圈可以并聯(lián)，但不可以串聯(lián)串聯(lián)。 X0 Y0 Y1 (1)確定確定I/O點數及分配點數及分配 (2)編制梯形圖和指令語句表編制梯形圖和指令語句表(5) 程序以程序以END指令結束，程序的執(zhí)行是從第一個指令結束，程序的執(zhí)行是從第一個地址到地址到END指令結束指令結束.LD 加載加載LDI 加載非加載非OUT 輸出輸出指指 令令可使用區(qū)域可使用區(qū)域X Y M S T C功能：功能：常開觸點邏輯運算起始。常開觸點邏輯運算起始。在每一條邏輯線在每一條邏輯線或一個程序段的開始都要使用或一個程序段的開始都要使用LD指令或指令或LDI指令。指令。LD X0LDI X0功能：常閉觸點邏輯運算起始。功能：常閉觸點邏輯運算起始。 功能：功能：把輸出指令之前的運算結果輸出到指定的把輸出指令之前的運算結果輸出到指定的接點，接點，輸出指令可并列使用輸出指令可并列使用。OUT Y0X0Y0X0Y0Y0X0例：當輸入接點例：當輸入接點X0 ON時，使輸出繼電器時，使輸出繼電器Y0、Y1動作，當接點動作，當接點X1 OFF時，使繼電器時，使繼電器Y2動作。動作。 LD X0OUT Y0OUT Y1LDI X1OUT Y2Y0 X0 Y2 X1Y1AND X1功能：功能：常開觸點串聯(lián)連接。常開觸點串聯(lián)連接。AND 與與ANI 與非與非OR 或或指指 令令可使用區(qū)域可使用區(qū)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常閉觸點串聯(lián)連接。常閉觸點串聯(lián)連接。X1X0Y0例：當輸入條件例：當輸入條件X0為為ON，X1和和X2為為OFF時，時，Y3被輸出程序。被輸出程序。X0X1X2Y3 LD X0 ANI X1 ANI X2 OUT Y3 X1 X0 X2 Y3OR X1功能：功能：常開觸點并聯(lián)連接。常開觸點并聯(lián)連接。X1X0Y0 LD X0 OR X1 OR X2 OUT Y3 時序圖時序圖X0X1X2Y3 X1 X0 X2 Y3例：當輸入條件例：當輸入條件為為ON時時被輸出程序。被輸出程序。例：當輸入條件例：當輸入條件X0為為ON，或或X1或或X2為為時時被輸出程序。被輸出程序。ORI X1功能：功能：常閉觸點并聯(lián)連接。常閉觸點并聯(lián)連接。X1X0Y0 LD X0 ORI X1 ORI X2 OUT Y3 X0X1X2Y3 X1 X0 X2 Y3指令塊指令塊1指令塊指令塊2指令塊指令塊1指令塊指令塊2 LD X0 OR X2 LD X1 ORI X3 ANB OUT Y0 LD X0 AND X1 LD X2 ANI X3 ORB OUT Y0X0X1X2X3Y0 X0X1X2X3Y0ORB說明：說明：1、2個以上的觸點串聯(lián)連接的電路稱之為串聯(lián)電個以上的觸點串聯(lián)連接的電路稱之為串聯(lián)電路塊。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，分支的開始用路塊。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，分支的開始用LD、LDI指令，分支的結束用指令，分支的結束用ORB指令。指令。2、。ANB說明：說明：1、分支電路并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時，、分支電路并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時，使用使用ANB指令。指令。 分支的開始用分支的開始用LD、LDI指令。并聯(lián)電路塊結束指令。并聯(lián)電路塊結束后，使用后，使用ANB指令與前面電路串聯(lián)。指令與前面電路串聯(lián)。 練習：練習： 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。當輸入條件變當輸入條件變?yōu)闉镺N時，使指定輸出接點保持時，使指定輸出接點保持此后即此后即使輸入變?yōu)槭馆斎胱優(yōu)?，該輸出仍保持，該輸出仍保持。RST功能：復位，令元件自保持功能：復位，令元件自保持OFF，清數據寄存器。，清數據寄存器。用于計數器、移位寄存器的復位。使計數器的當前用于計數器、移位寄存器的復位。使計數器的當前值回復到設定值或使移位寄存器清零。值回復到設定值或使移位寄存器清零。當輸入條件當輸入條件變?yōu)樽優(yōu)闀r，使指定輸出接點保持時，使指定輸出接點保持，此后即，此后即使輸入變?yōu)槭馆斎胱優(yōu)?，該輸出仍保持，該輸出仍保持。Y0 Y0X0X1Y0例：例： X0X1 Y0 Y0SET Y0RST Y0T2 K200X0T2Y0 LD X0 OUT T2 K 200 LD T2OUT Y0tX1X0C100Y0X0X1Y0C100K4RST C100NOP指令的使用對程序運行的結果沒有任何影響，指令的使用對程序運行的結果沒有任何影響，一般為了方便閱讀。一般為了方便閱讀。 NOP Y0X0語句表指令語句表指令 LD X0 AND X1 AND X2 OUT Y0 X1 Y0X0 X2Y0X0語句表指令語句表指令 LD X0 NOP NOP OUT Y0語句表指令語句表指令 LD X0 OR X1 LDI X2 OR X3 ANB OUT Y0語句表指令語句表指令 NOP NOP LDI X2 OR X3 NOP OUT Y0 X1 Y0X0 X2 X3 X2Y0 X3語句表指令語句表指令 LD X0 AND X2 LD X1 AND X3 ORB OUT Y0語句表指令語句表指令 NOP NOP LD X1 AND X3 NOP OUT Y0 X1 Y0X0 X2 X3 Y0X1 X3 第四次課用于壓入堆棧，用于壓入堆棧，用于讀出堆棧，用于讀出堆棧，M用于用于彈出堆棧。彈出堆棧。語句表指令語句表指令 LD X0 MPS AND X1 OUT Y0 MRD AND X2 OUT Y1 MPP AND X3 OUT Y2 X1X2 X3 Y1 Y0 Y2X0（push）：進棧，）：進棧，（read）：讀棧，）：讀棧，M（pop）:出棧。出棧。9 9、主控母線指令、主控母線指令MCMC：主控開始指令：主控開始指令MCRMCR：主控返回指令：主控返回指令在邏輯電路中經常會遇到幾個線圈同時受一個觸在邏輯電路中經常會遇到幾個線圈同時受一個觸點或一組觸點的控制即受到公共邏輯條件的控制，點或一組觸點的控制即受到公共邏輯條件的控制，在在PLCPLC編程中稱之為主控。編程中稱之為主控。借用代表公共邏輯的輔助繼電器來控制一條分支借用代表公共邏輯的輔助繼電器來控制一條分支母線，可以縮短程序，節(jié)約程序空間。主控指令母線，可以縮短程序，節(jié)約程序空間。主控指令MCMC后面的由后面的由LDLD或或LDILDI指令開始，用指令開始，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語句表指令語句表指令LD X0AND X1MC N0 SP M100LD X2OUT Y0LD X3OUT Y1LD X4 OUT Y2MCR N0LD X5OUT Y3 c）說明：說明：（1 1）輸入）輸入X0X0接通時，執(zhí)行接通時，執(zhí)行MCMC與與MCRMCR之間的指令。之間的指令。（2)MC2)MC指令后，母線（指令后，母線（LDLD、LDILDI點）移至點）移至MCMC觸點之后，觸點之后，返回原來母線的指令是返回原來母線的指令是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元件號，可多次使用元件號，可多次使用MCMC指令。指令。但是若用同一軟元件號，就與但是若用同一軟元件號，就與OUTOUT指令一樣成為雙指令一樣成為雙線圈輸出。線圈輸出。（4 4）在）在MCMC指令內再使用指令內再使用MCMC指令時，嵌套級指令時，嵌套級N N的編號的編號就順次增大（按程序順序由小到大）。就順次增大（按程序順序由小到大）。 返回時用返回時用MCRMCR指令，就從大的嵌套級開始解除（按指令，就從大的嵌套級開始解除（按程序順序由大至?。?。程序順序由大至?。?。1010程序結束指令程序結束指令ENDENDENDEND指令用于程序結束指令用于程序結束。有效程序結束后，。有效程序結束后，寫一條寫一條ENDEND指令，可以縮短掃描運算周期。指令，可以縮短掃描運算周期。如如F-40MF-40M型允許程序長度型允許程序長度890890步，用戶程序長步，用戶程序長度不到度不到890890步時，可在程序結尾加上一條步時，可在程序結尾加上一條ENDEND指令。指令。FENDFEND指令表示主程序結束。指令表示主程序結束。當用戶程序中有當用戶程序中有子程序和中斷服務子程序時，主程序結束用子程序和中斷服務子程序時，主程序結束用FENDFEND指令，整個用戶程序結束時用指令，整個用戶程序結束時用ENDEND指令。指令。四、編程注意事項四、編程注意事項1、程序應按自上而下，從左至右的方式編制。、程序應按自上而下，從左至右的方式編制。2、適當的編程順序可減少程序步數，如下圖：、適當的編程順序可減少程序步數，如下圖：（1）串聯(lián)多的電路應盡量放在上部。）串聯(lián)多的電路應盡量放在上部。 （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、編程注意事項四、編程注意事項2、適當的編程順序可減少程序步數，如下圖：、適當的編程順序可減少程序步數，如下圖：（2）并聯(lián)多的電路應盡量靠近母線。）并聯(lián)多的電路應盡量靠近母線。 （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、編程注意事項四、編程注意事項3、重新安排不能編程的電路，如下圖：、重新安排不能編程的電路，如下圖： 橋式電路橋式電路 A E C B D F A C E B A E D C F(1)將電路改成右圖的形式才能編程。將電路改成右圖的形式才能編程。四、編程注意事項四、編程注意事項3、重新安排不能編程的電路，如下圖：、重新安排不能編程的電路，如下圖： 線圈的位置線圈的位置(2)不能將觸點畫在線圈的右邊，只能在觸點的右邊接線圈。不能將觸點畫在線圈的右邊，只能在觸點的右邊接線圈。 A C B D E A C B D E第五次課 PLC的程序設計及應用舉例的程序設計及應用舉例一、一、PLCPLC程序設計基本步驟程序設計基本步驟 （1 1）根據控制要求，）根據控制要求，確定控制的操作方式（手確定控制的操作方式（手動、自動、連續(xù)、單步等），應完成的動作動、自動、連續(xù)、單步等），應完成的動作（動（動作的順序和動作條件），以及必須的作的順序和動作條件），以及必須的保護和聯(lián)鎖保護和聯(lián)鎖；還要確定所有的控制參數，如轉步時間、計數長還要確定所有的控制參數，如轉步時間、計數長度、模擬量的精度等。度、模擬量的精度等。 （2 2）根據生產設備現場的需要，）根據生產設備現場的需要，把所有的按鈕、把所有的按鈕、限位開關、接觸器、指示燈等配置按照輸入、輸限位開關、接觸器、指示燈等配置按照輸入、輸出分類；出分類；每一類型設備按順序每一類型設備按順序分配輸入分配輸入/ /輸出地址，輸出地址，列出列出PLCPLC的的I/OI/O地址分配表地址分配表。每一個輸入信號占用每一個輸入信號占用一個輸入地址，每一個輸出地址驅動一個外部負一個輸入地址，每一個輸出地址驅動一個外部負載。載。 （3）對于較）對于較復雜的控制系統(tǒng)復雜的控制系統(tǒng)，應先，應先繪制出控制流程繪制出控制流程圖圖，參照流程圖進行程序設計。，參照流程圖進行程序設計?？梢杂锰菪螆D語言，可以用梯形圖語言，也可以用助記符語言。也可以用助記符語言。 （4）對程序進行模擬調試、修改，直至滿意為止。）對程序進行模擬調試、修改，直至滿意為止。調試時可采用調試時可采用分段調試分段調試，并利用計算機或編程器進行，并利用計算機或編程器進行監(jiān)控。監(jiān)控。 （5）程序設計完成后，應）程序設計完成后，應進行在線統(tǒng)調進行在線統(tǒng)調。開始時先。開始時先帶上輸出設備（如接觸器、信號指示燈等），帶上輸出設備（如接觸器、信號指示燈等），不帶負不帶負載進行調試。調試正常后，再帶上負載運行載進行調試。調試正常后，再帶上負載運行。全部調。全部調試完畢，交付試運行。如果運行正常，可將程序固化試完畢，交付試運行。如果運行正常，可將程序固化到到EPROM中，以防程序丟失。中，以防程序丟失。二、應用程序的設計方法二、應用程序的設計方法 應用程序設計過程中，應正確選擇能應用程序設計過程中，應正確選擇能反映生產過程的變反映生產過程的變化參數作為控制參量進化參數作為控制參量進行控制；行控制；應正確處理各執(zhí)行電器、各編程應正確處理各執(zhí)行電器、各編程元件之間的互相制約、互相配合的關系，元件之間的互相制約、互相配合的關系，即聯(lián)鎖關系即聯(lián)鎖關系。PLCPLC應用程序的設計方法有多應用程序的設計方法有多種，常用的設計方法有種，常用的設計方法有經驗設計法經驗設計法、順序順序功能圖法功能圖法等。等。 （一）梯形圖的經驗設計法（一）梯形圖的經驗設計法 經驗設計法是沿用設計繼電器電路圖的方法來設計經驗設計法是沿用設計繼電器電路圖的方法來設計梯形圖。梯形圖。即在一些典型電路的基礎上，根據被控對象對即在一些典型電路的基礎上，根據被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，不斷修改和完善梯形圖。設計無控制系統(tǒng)的具體要求，不斷修改和完善梯形圖。設計無普遍規(guī)律可遵循，設計的質量與設計者的經驗有很大關普遍規(guī)律可遵循，設計的質量與設計者的經驗有很大關系，因而稱為經驗設計法。它可用于較簡單的梯形圖設系，因而稱為經驗設計法。它可用于較簡單的梯形圖設計，如一些繼電器基本控制電路的設計。計，如一些繼電器基本控制電路的設計。 繼電器接觸器控制電路如下圖。繼電器接觸器控制電路如下圖。3M.I/O分配：分配： 從上圖可見，為滿足控制要求，需要有從上圖可見，為滿足控制要求，需要有2個按個按鈕：啟動按鈕、停止按鈕；此外還需要控制電動鈕：啟動按鈕、停止按鈕；此外還需要控制電動機的機的1個交流接觸器；個交流接觸器；一個熱繼電器作為過載保個熱繼電器作為過載保護。共需護。共需3個個I/O點，其中點，其中2個輸入，個輸入，1個輸出。個輸出。輸入信號：輸入信號：啟動按鈕啟動按鈕 SB0X0； 停止按鈕停止按鈕 SB1X1；輸出信號：輸出信號：流接觸器流接觸器 KMY0。 注意：注意： 在繼電在繼電器控制系統(tǒng)中，器控制系統(tǒng)中，一般啟動使用常一般啟動使用常開按鈕，停止用開按鈕，停止用常閉按鈕。用常閉按鈕。用PLC控制時控制時，停停止按鈕可是動合止按鈕可是動合也可用動斷觸點也可用動斷觸點，相應梯形圖和語相應梯形圖和語句表程序亦作不句表程序亦作不同處理。同處理。SB0 PLCCOMCOM220V常閉接點常閉接點 Y0 X0 X1注意：注意：這些接點或線圈并不是真實的物理繼電器接點這些接點或線圈并不是真實的物理繼電器接點或線圈，而是在軟件編程中使用的編程元件，每個編或線圈，而是在軟件編程中使用的編程元件，每個編程元件與存儲器中的一個存儲單元相對應，該存儲單程元件與存儲器中的一個存儲單元相對應，該存儲單元為元為 Y0常開接點常開接點 對上述電機起、?？刂七M行編程（即將梯形圖轉對上述電機起、?？刂七M行編程（即將梯形圖轉換成語句表語言）。換成語句表語言）。LD X0OR Y0ANI X1OUT Y0 Y0 X0 X1 Y01 1控制要求控制要求：電動機可以正向旋轉，也：電動機可以正向旋轉，也可以反向旋轉。為避免改變旋轉方向時可以反向旋轉。為避免改變旋轉方向時由于換相造成電源短路，要求電動機在由于換相造成電源短路，要求電動機在正、反轉狀態(tài)轉換前先停轉，然后再換正、反轉狀態(tài)轉換前先停轉，然后再換向啟動。電動機正、反轉繼電器接觸器向啟動。電動機正、反轉繼電器接觸器控制系統(tǒng)主電路及控制電路如圖所示?？刂葡到y(tǒng)主電路及控制電路如圖所示。電氣電氣互鎖互鎖SB2按鈕為正轉按鈕，按鈕為正轉按鈕，SB3為反轉按鈕，為反轉按鈕，SB1為為停止按鈕，停止按鈕，KM1為正向接觸器，為正向接觸器，KM2為反向接觸器。為反向接觸器。正轉正轉反轉反轉按鈕按鈕互鎖互鎖I/O分配：分配： 從上圖可見，為滿足控制要求，需要有從上圖可見，為滿足控制要求，需要有3個按個按鈕：正轉起動按鈕、反轉起動按鈕和停止按鈕。鈕：正轉起動按鈕、反轉起動按鈕和停止按鈕。此外還需要控制電動機正、反轉的兩個交流接觸此外還需要控制電動機正、反轉的兩個交流接觸器，一個熱繼電器作為過載保護。共需器，一個熱繼電器作為過載保護。共需5個個I/O點，點，其中其中3個輸入，個輸入，2個輸出。個輸出。輸入信號：輸入信號：停止按鈕停止按鈕 SB1X0。 正轉起動按鈕正轉起動按鈕 SB2X1； 反轉起動按鈕反轉起動按鈕 SB3X2； 輸出信號：輸出信號：正轉交流接觸器正轉交流接觸器 KM1Y0； 反轉交流接觸器反轉交流接觸器 KM2Y1。3實際接線圖實際接線圖 在下圖的實際接線圖中，在下圖的實際接線圖中，COM為公共端。根據為公共端。根據PLC的的型號不同、型號不同、I/O點數不同，輸入、輸出端子有不同數量的點數不同，輸入、輸出端子有不同數量的COM端。各端。各COM端彼此獨立，可以單獨使用。如果電端彼此獨立，可以單獨使用。如果電源相同，可以共用一個源相同，可以共用一個COM端，但要考慮累積通過的電端，但要考慮累積通過的電流值，應小于通過的數值。流值，應小于通過的數值。SB1SB2SB3KM1KM2PLCX0X1X2COM.COMY0Y1.FR注意：注意： PLC的輸的輸入點較富裕，熱繼入點較富裕，熱繼電器的常閉觸點可電器的常閉觸點可占用占用PLC的輸入點；的輸入點；若輸入點較緊張，若輸入點較緊張，熱繼電器的信號可熱繼電器的信號可不輸入不輸入PLC中，而中，而直接接在直接接在PLC外部外部的控制電路中。的控制電路中。語句表：語句表：LD X1OR Y0ANI X0ANI X2ANI Y1OUT Y0LD X2OR Y1ANI X0ANI X1ANI Y0OUT Y1Y0 X1 X0Y1 Y1 X2 X0Y0 Y1 Y0 X1 X2觸頭互鎖觸頭互鎖SB2按鈕為起動按鈕，按鈕為起動按鈕，SB1按鈕為停止按鈕按鈕為停止按鈕KM1為電動機電源接觸器，為電動機電源接觸器，KM2為三角形運行接觸器，為三角形運行接觸器，KM3為星形啟動接觸器為星形啟動接觸器KM1KM3KM2教材教材P7圖圖1-4I/O分配：分配：輸入信號：輸入信號： X1：停止；：停止； X2：起動；：起動； 輸出信號：輸出信號：Y1：KM1； Y2：KM2； Y3: KM3。X1X4X3X2.SB2Y1Y4Y3Y2.程程 序序 KM3 (Y)接觸器接觸器KM1接觸器接觸器KM2( )接觸器接觸器5.語句表指令語句表指令 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）（ ）第六次課（二）梯形圖的順序控制設計法（二）梯形圖的順序控制設計法 經驗設計法的設計方法不規(guī)范，經驗設計法的設計方法不規(guī)范，沒有一個普沒有一個普遍的規(guī)律可遵循，具有一定的試探性和隨意性遍的規(guī)律可遵循，具有一定的試探性和隨意性。 由于聯(lián)鎖關系復雜，由于聯(lián)鎖關系復雜，用經驗設計法進行設計用經驗設計法進行設計一般難于掌握，且設計周期較長一般難于掌握，且設計周期較長，設計出的，設計出的程序程序可讀性差可讀性差，即使有經驗的工程師閱讀它也很費時。，即使有經驗的工程師閱讀它也很費時。同時，給日后產品的使用、維護帶來諸多不便。同時，給日后產品的使用、維護帶來諸多不便。（1）首先將系統(tǒng)的工作過程劃分為若干步。步是根據）首先將系統(tǒng)的工作過程劃分為若干步。步是根據輸出量（輸出繼電器）的狀態(tài)來劃分的。只要系統(tǒng)某輸出量（輸出繼電器）的狀態(tài)來劃分的。只要系統(tǒng)某一輸出量的通斷發(fā)生了變化，系統(tǒng)就從一步進入了另一輸出量的通斷發(fā)生了變化，系統(tǒng)就從一步進入了另外一步。在每一步內各輸出量的狀態(tài)均應保持不變。外一步。在每一步內各輸出量的狀態(tài)均應保持不變。（2）確定各相鄰步之間的轉換條件。轉換條件成立使）確定各相鄰步之間的轉換條件。轉換條件成立使系統(tǒng)從當前步轉入下一步。通常利用限位開關的通斷，系統(tǒng)從當前步轉入下一步。通常利用限位開關的通斷，定時器或計數器的接通提供轉換條件。轉換條件也可定時器或計數器的接通提供轉換條件。轉換條件也可能是若干個信號的邏輯組合。能是若干個信號的邏輯組合。（3）畫出功能表圖（功能流程圖）畫出功能表圖（功能流程圖）功能表圖又稱為功能流程圖或狀態(tài)轉移圖。它是描述功能表圖又稱為功能流程圖或狀態(tài)轉移圖。它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形?？刂葡到y(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形。（4）根據功能流程圖，采用某種編程方式設計出系統(tǒng)）根據功能流程圖，采用某種編程方式設計出系統(tǒng)的梯形圖程序。的梯形圖程序。3、順序控制設計法的設計步驟、順序控制設計法的設計步驟4、順序功能圖的繪制、順序功能圖的繪制現以送料小車的控制來討論功能流程圖的繪制?，F以送料小車的控制來討論功能流程圖的繪制。 小車在限位開關小車在限位開關X1處裝料，處裝料，10s后裝料結束，開始右行。碰后裝料結束，開始右行。碰到到X2后停止、卸料。后停止、卸料。15s后卸后卸料結束，左行回到料結束，左行回到X1處停下裝處停下裝料。如此循環(huán)工作。小車的起料。如此循環(huán)工作。小車的起動按鈕是動按鈕是X0.功能流程圖功能流程圖3 3）轉換條件）轉換條件 可用文字語言、可用文字語言、布爾代數表達式布爾代數表達式或圖形符號標注或圖形符號標注在表示轉換的短在表示轉換的短橫線旁。橫線旁。51268egf161279hkj11181214prqb18171315d分支分支合并合并