1、第九章可编程序控制器 （PLC）,第九章 可编程序控制器,.1 概述 .2 基本概念和编程语言简介 .3 PLC指令及编程方法 .4 应用举例,.1 概述,1968年美国通用汽车公司。 1969年美国DEC公司研制出第一台PLC。 1971年日本开始生产PLC。 1973年欧洲开始生产PLC。 1974年我国开始生产PLC。,9.1.1 发展历史,9.1.2 在工业自动化中的地位,可编程控制器82% 过程控制仪表79% 计算机 43% 专用控制器 36% 数据采集系统 27% 能源管理系统 24% 自动材料处理系统 23% 分散控制系统 22%自动检测 18% 数控 15% 材料供应计划系统
2、14% 传送机械 9%CAD/CAM 8% 机器人、机器手 6%,.1.3 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。,PLC是一种数字运算操作的
3、电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入输出控制各类机械或生产过程。PC及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。用软件方式来实现“可编程”的目的。,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,地址总线 控制总线,输 入 接 口,模拟量输入,行程开关,继电器接点,各种开关,.1.4 结构及工作原理,1.PLC结构示意图,2.
4、各组成部分的作用, 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。, 输入、输出接口：输入接口接受输入设备的控制信号；输出接口时将经主机及处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备。一般采用光电隔离，以减小电磁干扰。这是提高PLC可靠性的重要措施之一。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,电源：PLC的电源是指为CPU、存储器、I/O接口等 内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源。,各种接口、高功能模块：便于扩展。用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元连接在一起。小型机：一体机。有
5、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。,编程器：它是一种重要的外部设备，用于手持编程。 用户可以用它输入、检查、修改、调试程序或用它监 视PLC的工作情况。,小型机：,中、大型机：,.1.5 工作方式,微机：等待命令。,PLC：顺序扫描、不断循环。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。分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，并进行周期性循环。,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。,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
6、。 5. 内部寄存器数目。 6. 高功能模块。,.1.6 主要技术性能,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。,.1.7 优点,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。,. 1. 8 应用,.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
7、存器区：定时时钟、标志、系统内部的命令,. 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。,以I/O区为例：寄存器是一个16位二进制单元，16位中的每一位是一个接点，对应外部的一个输入/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 ：十进制数，寄存器编号 n：16进制数(0F),寄存器的第n位,例：若X3 为“ON”，则 WX0 的第三位为 “1”若 WY1=7，则表明Y、Y11、Y12三个接点“ON”,接点通断情况与接点的赋值有关：（以 X0为例： 若 X0的逻辑赋值为“1”，则,I/O区：可以以接点
8、和寄存器的方式对其进行操作。 内部辅助寄存器区：可以以接点和寄存器的方式对其操作。（ Rmn 、WRm） 数据区：只能以寄存器的方式进行操作。 （DTm）,实际输入端子：X0XF 实际输出端子：Y0Y7 其他的I/O区可作为辅助寄存器用。,不同型号的PLC，其内存分配有 所不同。如：松下电工的FP1-24I 区：X0X12F (WX0WX12)O区：Y0Y12F (WY0WY12),专用寄存器(FP1机：WR900WR903)。常用的如下：,R900A : “”标志 R900B: “=”标志 R900C: “”标志 R90: 常ON继电器 R9011: 常OFF继电器 R9013: 仅在第一个
9、扫秒周期ON，其他时候均为OFF R9014: 仅在第一个扫秒周期OFF，其他时候均为ON R9018R901D: 周期分别为 0.01s, 002s, 0.1s, 0.2, 1s, 2s的时钟脉冲继电器,专用数据寄存器(FP1机： DT9000DT9069),设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。,指令表（助记符）语言梯形图语言流程图语言布尔代数语言,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。,. 2. 2 编程语言,一. PLC 的编程语言有：,二、两个基本概念：软继电器：PC的梯形图设计，主要是利用软继电器“线圈”的“吸放”功能以及触点
10、的“通断”功能来进行的。实际上PC内部并没有继电器那样的实体，只有内部寄存器中每位触发器。对软继电器的线圈定义只能有一个，而对它的接点状态，可作无数次的读出，既可常开又可常闭。能流：假想在梯形图中有“电流”流动能流。能流在梯形图中只能作为单方向流动从左至右，从上至下。,三、 梯形图的规则：,.3 PLC指令及编程方法,各个厂家生产的 PLC 产品的指令系统大同小异。编程方法也类似。 以下介绍以松下电工的PLC产品为例。,. 3. 1、指令的分类,键盘指令、非键盘指令、高级指令,一. 按编程器输入指令的方式分类,键盘指令：可从键盘上 直接键入的指令,扩展功能指令：用F键加功 能号方可键入的指令。
11、, 基本指令 数据传送指令 算术运算指令 位移指令 位操作指令 数据变换指令 转移控制指令 特殊控制指令,二. 按指令的功能分类,按指令的功能可分为：,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。使用的元件为X,Y,R,T,C.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。使用的元件为Y,ED：（End）表示程序无条件结束。 CNED：（Condition end）程序有条件结束。,NOP：（No-operation) 空操作指令。,. 3. 2、基本指令,逻辑关系 梯形图 助记符,ST X0 AN X1 OT Y
12、0,ST X0 OR X1 OT Y0,ST / X0 OT Y0,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”。,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。,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。,逻辑关系 梯形图 助记符,ST X0 OR X1 ST X2 OR X3 ANS OT Y0,ST X0 AN X1 ST X2 AN / X3 ORS OT Y0,当 “X0 或 X1”与
13、“X2 或X3”都 “ON” 时， 则输出 Y0 “ON”。,当 “X0 与 X1”或“X2 与 X3非” “ON” 时，则输 出 Y0 “ON”。,PSHS, RDS,POPS （栈指令）,ST X0 PSHS AN X2 OT Y0 RDS AN X1 OT Y1 POPS AN/ X2 OT R30,DF, DF/：微分指令,ST X0 DF OT R30 ST X1 DF/ OT R31,例1：直接启动停车控制,控制电路图,I/O分配：X0：启动X1：停车Y0：KM,X1,X0,COM,Y0,COM,KM,SB2,SB1,PLC外部接线图,(ED),Y0,X1,Y0,X0,程序：,KM
14、R,X0,X2,X1,Y1,X0,Y0,Y0,Y1,I/O分配：SB1X0SBF X1SBR X2KMF Y0KMR Y1,例2：三相异步电动机的正反转控制,ST X1 OR Y0 AN / X0 AN / Y1 OT Y1 ST X2 OR Y1 AN / X0 AN / Y0 OT Y0 ED,编程中应注意的几个问题,1.用电路变换简化程序(减少指令的条数）,2.逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重),编程中应注意的几个问题,3.避免出现无法编程的梯形图,编程中应注意的几个问题,KP：（Keep）,ST X0 ST X1 KP R0,说明： （1）在置位信号接通的瞬间，R0置1。以后无论置位信
15、号状态如何，只要复位信号断开，R0的状态均为1。 （2）在复位信号接通的瞬间，R0置0。 （3）在复位信号和置位信号同时接通时，复位优先。,SET、 RST（Reset）,这两条指令的功能类似于KP指令，但使用比KP 指令灵活。,ST X0 SET Y0 ST R20 RST R30,TM:（定时指令）,输入接点,定时器号码 （FP1:099）,时间常数: 132767,动作说明： 当Y0闭合后，定时器TM5开始计时。经过300.1=3s后，Y1闭合，Y2断开。,Y0,ST Y0 TMX 5 K 30 ST T5 OT Y1 ST/ T5 OT Y2,例：定时器应用举例,与定时器有关的两个寄存
16、器：EVn 和SVn(n为寄存器编号,该编号与定时器编号对应),EVn：存储定时器TMn的过程值。,SVn：存储定时器TMn的设置值。,计数器初始值： 132767,计数器编号 (FP1机：0143),计数脉冲,复位信号,（1）复位信号接通时，计数器复位，装入初始值。 （2）复位信号断开时，每来一个计数脉冲减1，直到减为0，计数器的常开接点接通，常闭接点断开。,CT:（计数器）,说明：,与计数器有关的两个寄存器：EVn 和SVn(n为寄存器编号,该编号与计数器编号对应),EVn：存储计数器 CTn 的过程值。,SVn：存储计数器 CTn 的设置值。,SR:（左移指令),（1）SR指令只能对WR
17、型寄存器进行移位。 （2）IN：串行输入端（补位），接点通，补1，接点断，补0。 （3）CP：移位脉冲 （4）CLR：复位清零。,说明：,例：设计一个顺序控制电路: 启动时，电机D1先启动， 3s后电机D2启动，再过 5s后电机D3启动。,I/O分配： X0：启动按钮 X1：停车按钮 Y0：电机D1 Y1：电机D2 Y2：电机D3,2,1,0,5,3,4,SW2,SW3,SW1,MV,SW1:检测有无次品 SW2:检测凸轮的突起 SW3:检测有无次品落下,SW1,SW2,SW3为光电传感器:,凸轮每转一圈发出一个脉冲，且每个脉冲过一个物品。当次品移到4号位时，电磁阀MV打开，次品落入次品箱内。
18、无次品则自动掉入正品箱内。有一复位按钮SB实现手动复位。,I/O分配： X0: SW1 X1: SW2 X2: SW3 X3: SB Y0: MV,例：,I/O分配： X0: SW1 检测有无次品 X1: SW2检测凸轮的突起 X2: SW3检测有无次品落下 X3: SB 复位 Y0: MV,例一：冲压机控制程序,.4 应用举例,例二：楼宇电梯自动控制,顺序控制,例三：电机变速及精密位置控制,其他信号有：启动、 停车、 紧急停车、运动方向控制等等,例四：在智能建筑技术中的应用,智能建筑的七个层次 （7）楼宇专用信息 （6）楼宇共用信息处理 （5）楼宇运营管理 （4）楼宇设备自动控制 （3）楼宇
19、通讯 （2）智能建筑环境 （1）一般建筑,PLC在其中的应用： （1）防盗、防火系统 （2）供热、供气、空调、照明系统,（一）办公自动化 （二）楼宇自动化网络,楼宇自动化： （1）保安 （2）设备管理,例五：在大型车库管理中的应用,管理分为三级：,（2）管理级：由总出入口的PLC和各分库的 PLC 构成。可监控全库车辆的进出情况，同时显示各分库是否有空车位。,（3）现场监控级：每个分库的PLC用远程I/O单元检测车辆的出入情况。,（1）中央监控级：一台PC及其外围设备。,例六：养鱼场管理中的应用,对鱼池中的水质、水温、流量等进行监测及控制，以实现科学养殖,例七：24小时环境监测,PLC进行现场检测：传感器检测的各种信号经A/D转换后，送至上位PLC及数据采集用的PC机。经数据处理后送中央监控级，再由中央机发出命令，送到管理用的PC机进行处理。,系统分三级：中央监控级、数据采集及管理级、现场检测级。,可编程序控制器 （PLC）,结束,
