1、第5章 可编程序控制器,一、 概述 1、可编程序控制器的产生和发展可编程序控制器：是一种数字运算电子系统，专为工业环境下运行而设计。它采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等特定功能的用户指令，并通过数字式或模拟式的输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。1969年美国数字设备 (DEC) 公司研制出第一台可编程序控制器PDP14。PLC(Programmable Logic Controller) 的发展方向：其一是向超大型、快速和高性能方向发展，以取代工业计算机的部分功能；其二是向超小型、专用化和低成本方向发展，以真正成为继电器接触器控制系统的替代品。
2、,2、可编程序控制器的特点及应用特点 （1）可靠性高、抗干扰能力强 （2）控制系统结构简单、通用性强 （3）编程简单，使用方便 （4）功能完善，扩充方便 （5）体积小、结构紧凑，是实现机电一体化的理想设备应用广泛地应用于冶金、机械、石油、化工、电力、建筑和交通运输等各行各业。,3、可编程序控制器的基本组成 （1）CPU 是PLC的核心部分，与通用微机的CPU一样，是PLC的运算和控制中心。 PLC中常用的CPU有通用微处理器、单片微处理器和位片式微处理器。 （2）存储器一般有随机存储器RAM和只读存储器EPROM。 （3）输入/输出（I/O）模块 IO模块是CPU与现场输入输出设备之间的连接部
3、件。 （4） 电源模块PLC配有开关式稳压电源，用来对PLC内部电路供电。某些PLC还为外部输入设备提供24V直流电源。,（5） 编程器编程器用于用户程序的输入、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过接口与PLC连接，实现人机对话。 （6）外设I/O接口外设I/O接口的作用是将外设与CPU连接，某些PLC还可以通过通信接口与其他PLC或上位计算机连接，以实现联网功能。 （7）I/O扩展接口当用户所需的IO点数超过基本单元的IO点数时，可用I/O扩展单元来扩展IO点数。,4、PLC的工作原理 CPU对用户存储器的程序进行扫描，在没有跳转指令或中断的情况
4、下，即从第一条指令开始顺序执行用户程序，直到最后一条指令结束，形成一个扫描周期，然后返回第一条指令开始新一轮扫描。扫描周期与用户程序长短和扫描速度有关，通常为1l00ms。（1）内部处理阶段 （2） 通信服务阶段 （3）输入采样阶段 （4） 程序执行阶段 （5） 输出刷新阶段,二、可编程序控制器的程序设计语言,1、梯形图编程梯形图是各种PLC通用的一种图形编程语言，在形式上类似于继电器控制电路。它直观、易懂，是目前应用最多的一种编程语言。 2、语句表编程 语句表又叫做指令表，在形式上类似于计算机汇编语言。它是用指令的助记符来编程， 通常一条指令由步序号、助记符和元件号三部分组成。若干条指令组成
5、的程序称为语句表程序或指令表程序。 3、功能表图 功能表图又称为流程图、状态转移图。它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的表图，是一种通用的技术语言。,三、F1系列PLC程序编制,（一）F1系列PLC各类软继电器 F1系列PLC的软继电器均用字母来表示，常用的有输入继电器X、输出继电器Y、定时器T、计数器C、辅助继电器M、状态器S等。每一个软继电器用相应的字母和一个三位八进制数字表示，其取值范围由具体的机型不同而异。 1、输入继电器X基本单元(36点) 扩展单元（36点） X000X007 X010X013 X014X017 X020X027 X400X407 X410X413 X414X4
6、17 X420X427 X500X507 X510X513 X514X517 X520X527,2、输出继电器基本单元(24点) 扩展单元（24点）Y030Y037 Y040Y047Y430Y437 Y440Y447Y530Y537 Y540Y547 3、辅助继电器M通用型辅助继电器的编号为M100M277，掉电保护型辅助继电器的编号为M300M377。 4、移位寄存器M （1）M100 M100M117 （7）M240 M240M257 （2）M120 M120M137 （8）M260 M260M277 （3）M140 M140M157 （9）M300 M300M317 （4）M160 M1
7、60M177 （10）M320 M320M337 （5）M200 M200M217 （11）M340 M340M357 （6）M220 M220M237 （12）M360 M360M377,5、特殊辅助继电器M （1）M70：运行监视继电器。 （2）M71：初始化脉冲继电器。 （3）M72：100ms脉冲发生器。 （4）M73：10 ms脉冲发生器。 （5）M76：用于锂电池工作状态的指示。 （6）M77：用于禁止所有的硬件输出。 （7）M470：计数方式选择继电器。 （8）M471：计数方向选择继电器。 （9）M472：计数启动继电器。 （10）M473：计数标志信号。 （11）M570：出
8、错标志。 （12）M571：进位标志。 （13）M572：零标志。 （14）M573：借位标志。 （15）M574：状态转换禁止继电器。 （16）M575：状态转换启动。,6、定时器T 0.1s 999s定时器（最小单位为0.1s）：T050T057，T450T457，T550T557。0.01s99.9s定时器（最小单位为0.01s）：T650T657。7、计数器（1）3位减法计数器（计数范围为1999）C060C067，C460C467，C560C567，C662C667（2）6位加/减法计数器6位加/减法计数器是由两个3位计数器C660和C661共同构成的，计数范围为1999999。8、
9、状态器S状态器的编号为S600S647，均为掉电保护型。,（二）F1系列PLC指令系统及编程方法1、基本逻辑指令 （1）LD、LDI、OUT指令 LD取指令。用于动合触点与母线连接，每一个以动合触点开始的逻辑行都使用这条指令。 LDI取反指令。用于动断触点与母线连接，每一个以动断触点开始的逻辑行都使用这条指令。 OUT输出指令。用于输出逻辑运算的结果，即用逻辑运算的结果去驱动一个指定的线圈。,0 LD X400 1 OUT Y430 2 LDI X401 3 OUT M200 4 OUT T450 5 K 5 6 LD T450 7 OUT Y431,（2）AND、ANI指令 AND与指令。用
10、于单个动合触点与前面的触点或触点块的串联，即完成逻辑“与”运算。 ANI与反指令。用于单个动断触点与前面的触点或触点块的串联，即完成逻辑“与非”运算。 0 LD X400 1 AND X401 2 OUT Y430 3 LD Y430 4 ANI X402 5 OUT M100 6 AND X403 7 OUT Y431,（3）OR、ORI指令 OR或指令。用于单个动合触点与前面的触点或触点块的并联，即完成逻辑“或”运算。 ORI或反指令。用于单个动断触点与前面的触点或触点块的并联，即完成逻辑“或非”运算。 0 LD X400 1 OR X401 2 ORI X402 3 OUT Y430 4
11、 LD X402 5 AND X403 6 OR Y431 7 ANI X404 8 ORI X405 9 OUT Y431,（4）ANB指令 ANB块与指令，用于电路块的串联。 ANB分散用 ANB集中用 0 LD X400 0 LD X400 1 OR X401 1 OR X401 2 LD X402 2 LD X402 3 OR X403 3 OR X403 4 ANB 4 LD X404 5 LD X404 5 OR X405 6 OR X405 6 ANB 7 ANB 7 ANB 8 OUT Y430 8 OUT Y430,（5）ORB指令 ORB块或指令。用于电路块的并联。 ORB
12、分散用 ORB集中用 0 LD X400 0 LD X400 1 AND X401 1 AND X401 2 LD X402 2 LD X402 3 AND X403 3 AND X403 4 ORB 4 LD X404 5 LD X404 5 AND X405 6 AND X405 6 ORB 7 ORB 7 ORB 8 OUT Y430 8 OUT Y430,（6）S/R指令S/R置位/复位指令。用于对输出继电器、辅助继电器（M200M377）、状态器强迫置位和复位。0 LD X4011 S M2002 LD X4023 R M200,（7）RST指令 RST复位指令。用于计数器和移位寄存
13、器的复位。 0 LD X401 1 RST C460 2 LD X402 3 OUT C460 4 K 5 5 LD C460 6 OUT Y430,（8）SFT指令SFT移位指令。用于移位寄存器的移位。0 LD M117 1 OUT M120 2 LD X400 3 SFT M120 4 LD X401 5 RST M120 6 LD X402 7 OUT M100 8 LD X400 9 SFT M100 10 LD X401 11 RST M100,（9）PLS指令 PLS脉冲输出指令，又叫微分输出指令。用于将输入的宽脉冲信号变换为脉宽等于扫描周期的触发脉冲信号，并保持信号周期不变。 0
14、 LD X400 1 PLS M100 2 LD M100 3 RST C460 4 LD X401 5 OUT C460 6 K 5 7 LD C460 8 OUT Y430,（10）MC / MCR指令 MC主控指令。用于与公共串联触点的连接。 MCR主控复位指令。用于对MC指令的复位。 0 LD X400 8 OUT M101 1 OUT M100 9 MC M101 2 MC M100 10 LD X404 3 LD X401 11 OUT Y432 4 OUT Y430 12 LD X405 5 LDI X402 13 ORI X406 6 OUT Y431 14 OUT Y433
15、7 AND X403 15 MCR M101,（11）CJP/EJP指令 CJP条件跳转指令。用于跳转开始。 EJP跳转结束指令。用于指示跳转结束，即跳转的终点。（12）NOP指令 NOP空操作指令，又称空处理指令。用于程序的修改。 （13）END指令 END程序结束指令。表示程序结束，它是无元件号的独立操作指令。,2、步进梯形指令 STL步进梯形指令。用于步进触点的驱动。 RET步进返回指令。 0 LD X400 1 S S601 2 STL S601 3 OUT Y430 4 LD X401 5 S S602 6 STL S602,3、编程举例 （1）长延时电路定时器与定时器串级使用定时器
16、与计数器串级使用,（2）电动机的启动/停止控制例：利用PLC控制实现 三台电动机A、B、C的顺 序启动/停止，要求按电 动机A电动机B电动机 C的顺序，每隔10s 顺序 启动；按电动机C电动机 B电动机A的顺序，每隔 20s顺序停 止。,四、FANUC PLC指令系统,（一）基本指令 1、RD：读指令信号的状态，并写入ST0中。在一个梯级开始的触点是动合触点时使用； 2、RD.NOT：将信号的“非”状态读出，送入ST0中，在一个梯级开始的触点是动断触点时使用； 3、WRT：输出运算结果（ST0的状态）到指定地址； 4、WRT.NOT：输出运算结果（ST0的状态）的“非”状态到指定地址； 5、A
17、ND：将ST0的状态与指定地址的信号状态相“与”后，再置于ST0中；,6、AND.NOT：将ST0的状态与指定地址的信号的“非”状态相“与”后，再置于ST0中； 7、OR：将指定地址的状态与ST0相“或”后，再置于ST0中； 8、OR.NOT：将指定地址的“非”状态与ST0相“或”后，再置于ST0中； 9、RD.STK：堆栈寄存器左移一位，并把指定地址的状态置于ST0中； 10、RD.NOT.STK：堆栈寄存器左移一位，并把指定地址的状态取“非”后再置于ST0中； 11、AND.STK：将ST0和ST1的内容执行逻辑“与”，结果存于ST0，堆栈寄存器右移一位； 12、OR.STK：将ST0和S
18、T1的内容执行逻辑“或”，结果存于ST0，堆栈寄存器右移一位。,（二）功能指令1、功能指令的格式包括：控制条件、指令、参数和输出几个部分。 RD.NOT 1.0 AND 1.1 RD.STK 2.4 AND.NOT 3.1 RD.STK 5.7 RD.STK 7.1 SUB （指令） PRM （参数1） PRM （参数2） PRM （参数3） PRM （参数4） WRT 10.1,2、部分功能指令说明,（1）顺序程序结束指令（END1、END2）END1：高级顺序程序结束指令。END2：低级顺序程序结束指令。,（2）定时器指令（TMR、TMRB）TMR定时器TMR为设定时间可更改的定时器 RD
19、 .TMR WRT . TMRB定时器 TMRB为设定时间固定的定时器。,（3）译码指令（DEC） 工作原是：当控制条件 ACT=0时，不译码，译 码结果继电器R1断开； 当控制条件ACT=1时， 执行译码，当指定译 码信号地址中的代码 与译码规格数据相同 时，输出R1=1，否则R1=0。译码输出R1的地址由编程 人员确定。,（4）旋转指令（ROT） RD . RNO RD.STK. BYT RD.STK. DIR RD.STK. POS RD.STK. INC RD.STK. ACT SUB 6 ROT PRM （参数1） PRM （参数2） PRM （参数3） PRM （参数4） WRT
20、. 旋转方向输出,（5）逻辑“与”后传输指令（MOVE）该指令的作用是把比较数据（梯形图中写入的）和处理数据（数据地址中存放的）进行逻辑“与”运算，并将结果传输到指定地址。,（6）符合检查指令（COIN）该指令用来检查参考值与比较值是否一致，可用于检查刀库、转台等旋转体是否到达目标位置等。,五、PLC在数控机床控制中的应用 （一）数控机床上PLC的控制对象 1、数控机床上PLC的控制对象“NC侧”包括CNC系统的硬件和软件以及与CNC系统连接的外围设备。“MT侧”包括机床机械部分及其液压、气压、冷却、润滑、排屑等辅助装置，机床操作面板，继电器电路，机床强电电路等。对CNC装置而言，由MT向CN
21、C传送的信号称为输入信号，由CNC向MT传送的信号称为输出信号。PLC处于CNC和MT之间，对NC侧和MT侧的输入、输出信号进行处理。,2、PLC在数控机床中的配置PLC在数控机床中有三种不同的配置方式 ：（1）PLC在机床侧 （2）PLC在CNC侧 （3）I/O接口在机床侧3、数控机床中PLC的信息交换 PLC与CNC装置之间的信息交换 PLC与机床间的信息交换,（二）数控机床上PLC的形式,1、内装型PLC内装型PLC从属于CNC装置，PLC与NC间的信号传送在CNC装置内部即可实现。PLC与MT间则通过CNC输入输出接口电路实现信号传送， 2、独立型PLC独立型PLC又称通用型PLC。独立型PLC独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务。（三）输入/输出与通信接口 1、数控装置的输入/输出接口2、数控系统的通信接口,（四）PLC在数控机床控制中的应用,主轴定向控制主轴定向控制又称主轴准停控制。加工中心在进行加工时，自动交换刀具或精镗孔时要用到主轴定向功能。,
