PLC可編程器概要課件

1、電工技術(shù)基礎2022/8/20第1頁，共44頁。第一章 可編程控制器可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理可編程控制器的指令系統(tǒng)梯形圖的設計原則和經(jīng)驗設計方法能夠用梯形圖語言進行簡單的編程學習要點2022/8/20第2頁，共44頁。1.1 PLC的結(jié)構(gòu)及工作原理1.2 PLC的編程元件及指令系統(tǒng)1.3 梯形圖的設計規(guī)則與設計方法1.4 PLC應用實例第一章 可編程控制器2022/8/20第3頁，共44頁。1.1 PLC的結(jié)構(gòu)及工作原理1.1.1 PLC的結(jié)構(gòu)2022/8/20第4頁，共44頁。PLC主機I/O模塊電源：為CPU、存儲器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配備的直流開關穩(wěn)壓電源。編程器：用于手

2、持編程?？捎盟斎?、檢查、修改、調(diào)試程序，或用它監(jiān)視PLC的工作情況。I/O擴展接口：擴充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴展單元與基本單元（即主機）聯(lián)接在一起。外設接口：將編程器、打印機、條碼掃描儀等外部設備與主機相聯(lián)，以完成相應操作。輸入模塊：接受輸入設備的控制信號。輸出模塊：輸出控制信號。CPU：起總指揮的作用。存儲器：存儲系統(tǒng)及用戶程序和數(shù)據(jù)。2022/8/20第5頁，共44頁。1.1.2 PLC的工作原理1、PLC的繼電器PLC可看成是由普通繼電器、定時器、計數(shù)器等組合而成的電氣控制系統(tǒng)。注意，PLC內(nèi)部的繼電器實際上是指存儲器中的存儲單元，稱為軟繼電器。當輸入到存儲單元的邏輯狀態(tài)為1時，則表

3、示相應繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開；而當輸入到存儲單元的邏輯狀態(tài)為0時，則表示相應繼電器的線圈斷電，其常開觸點斷開，常閉觸點閉合。所以這些軟繼電器體積小、功耗低、無觸點、速度快、壽命長，并且具有無限多的常開、常閉觸點供程序使用。2022/8/20第6頁，共44頁。2、PLC的工作原理直接起動控制電路采用PLC控制，其外部接線及內(nèi)部等效電路如圖所示。可將PLC分成3部分：輸入部分、內(nèi)部控制電路和輸出部分。2022/8/20第7頁，共44頁。輸入部分：由輸入接線端與等效輸入繼電器組成。輸入繼電器由接入輸入端點的外部信號來驅(qū)動，其作用是收集被控制設備的各種信息或操作命令。內(nèi)部控制電

4、路：由大規(guī)模集成電路構(gòu)成的微處理器和存儲器組成的，經(jīng)過制造廠家的開發(fā)，為用戶提供部件。內(nèi)部控制電路的部件包括輸出繼電器、定時器、計數(shù)器、移位寄存器等，這些部件也有許多對常開觸點和常閉觸點供PLC內(nèi)部使用。PLC內(nèi)部控制電路的作用是處理由輸入部分所取得的信息，并根據(jù)用戶程序的要求，使輸出達到預定的控制要求。輸出部分：作用是驅(qū)動被控制的設備按程序的要求動作。對應每一條輸出電路，相當有一個輸出繼電器，此輸出繼電器有一個對外常開觸點與輸出端相連，其余均為供PLC內(nèi)部使用的常開觸點和常閉觸點。當輸出繼電器接通時，對外常開觸點閉合，外部執(zhí)行元件可以通電動作。2022/8/20第8頁，共44頁。梯形圖：實際

5、上就是用戶所編寫的應用程序等效于PLC內(nèi)部的接線圖。當用編程器將梯形圖程序送入PLC內(nèi)，PLC就可以按照預先制定的方案工作。電路工作過程：當起動按鈕SB1閉合，輸入繼電器X400接通，其常開觸點X400閉合，輸出繼電器Y430接通，Y430的常開觸點閉合自鎖，同時外部常開觸點閉合，使接觸器線圈KM通電，電動機連續(xù)運行。停機時按停機按鈕SB2，輸入繼電器X401接通，其常閉觸點斷開，線圈Y430斷開，電動機停止運行。這里要注意，因與停機按鈕相連的輸入繼電器X401采用的是常閉觸點，所以停機按鈕必須采用常開觸點，這與繼電接觸器控制電路不同。2022/8/20第9頁，共44頁。3、PLC的工作方式P

6、LC是采用順序掃描、不斷循環(huán)的方式進行工作的。PLC的掃描工作過程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新3個階段，并進行周期性循環(huán)。2022/8/20第10頁，共44頁。1.2 PLC的編程元件與指令系統(tǒng)1.2.1 PLC的編程元件以F40M為例。F40M的元件編號采用8進制。輸入繼電器：24個，編號為X400X407、X410X413、X500X507、X510X513。輸出繼電器：16個，編號為Y430Y437、Y530Y537。輔助繼電器：M100M277，128點為普通型。M300M377，64點為斷電保持型。移位寄存器：由輔助繼電器構(gòu)成?？山M成8位或16位的移位寄存器。移位寄存器的第一個

7、輔助繼電器的代號，就是這個移位寄存器的代號。2022/8/20第11頁，共44頁。圖示是代號為M300的16位移位寄存器。（1）輸入：設置第一個輔助繼電器的狀態(tài)，由接在輸入端的輸入繼電器X400的狀態(tài)所決定，其操作如圖所示。（2）復位：當復位端的信號X402接通（1態(tài)）時，M300M317全部處于復位狀態(tài)（0態(tài)）。因此，當移位寄存器按照移位方式工作時，復位輸入（在此即指X402）應斷開。（3）移位：當移位輸入端的信號X401接通（由0變1）一次，每個輔助繼電器的狀態(tài)（1或0）向右移一位，原M317的信號溢出。2022/8/20第12頁，共44頁。定時器：16個，編號為T450T457，T550

8、T557。每個定時器的定時時間K為0.1999s，在編程中設定。圖示為延時接通定時器。定時值K設定為3s。若輸入繼電器X400接通，則其常開觸點閉合，定時器T450起動，每隔0.1s對K減0.1，直至3s后K減到0，定時器T450輸出，其常開觸點閉合，接通輸出繼電器Y430。若輸入繼電器X400一直接通，定時器T450維持輸出。當輸入繼電器X400斷開，定時器T450復位，其常開觸點斷開，定時值K恢復到設定值。2022/8/20第13頁，共44頁。圖示為延時斷開定時器。定時值K設定為19s。輸入繼電器X400由接通變斷開時，則其常開觸點斷開，常閉觸點閉合。由于輸出繼電器Y430的常開觸點自保持

9、，定時器T450起動，每隔0.1s對K減0.1，直至19s后K減到0，定時器輸出，其常閉觸點T450斷開，使輸出繼電器Y430斷開，同時定時值K恢復到設定值。2022/8/20第14頁，共44頁。計數(shù)器： 16個，編號為C460C467，C560C567。每個計數(shù)器的計數(shù)值K為1999，在編程中設定。每個計數(shù)器均有斷電保持功能。不需要斷電保持時，可用初始化脈沖M71復位。圖示是無電源中斷保持的減法計數(shù)器。運行開始時，M71將計數(shù)器C460復位，計數(shù)值等于設定值19。當復位輸入斷開，計數(shù)開始。X401接通一次（由0變1），計數(shù)值減1，直到減到0為止，此時C460的常開觸點接通，使Y430接通。若

10、再來計數(shù)脈沖，計數(shù)值仍保持為0，C460的常開觸點一直保持接通。直到復位輸入X400接通，C460斷開，計數(shù)值恢復為設定值。2022/8/20第15頁，共44頁。計數(shù)器也可作定時器用。圖示是由計數(shù)器C461組成的60s定時器。X402接通，100ms的時鐘脈沖M72使計數(shù)器C461計數(shù)，當計數(shù)值達到設定值600（即0.1s600=60s）時，計數(shù)器C461的常開觸點閉合，使輸出繼電器Y531接通。輸入繼電器X402斷開時，其常閉觸點閉合，使C461復位，其常開觸點斷開，從而使輸出繼電器Y531斷開。利用此特點，可用計數(shù)器構(gòu)成長延時定時器。2022/8/20第16頁，共44頁。特殊輔助繼電器：M

11、70：運行監(jiān)視。當PLC處于運行狀態(tài)，M70接通。M71：初始化脈沖。當M70接通，第一執(zhí)行周期M71接通，可用作計數(shù)器、移位寄存器的初始化復位。M72：100ms時鐘。產(chǎn)生脈沖間隔為100ms的時鐘。M76：電池電壓監(jiān)視。鋰電池電壓下降到規(guī)定值時接通?？梢杂盟挠|點通過輸出繼電器接通指示燈，提醒操作者更換電池。M77：禁止全部輸出。若M77的線圈接通，全部輸出繼電器的輸出將自動斷開，但輔助繼電器、定時器及計數(shù)器仍繼續(xù)工作。在緊急情況下，可用M77切斷全部輸出。2022/8/20第17頁，共44頁。1.2.1 PLC的指令1輸入、輸出指令LD：取指令。取與左母線相聯(lián)的常開觸點。LDI：取反指令

12、。取與左母線相聯(lián)的常閉觸點。以上兩條指令還可與ANB、ORB配合，用于分支電路的開始點OUT：輸出指令。用于驅(qū)動輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器，但不能用于輸入繼電器。對于定時器和計數(shù)器使用OUT指令后，必須設定常數(shù)K，常數(shù)K的設定也作為一條指令。2022/8/20第18頁，共44頁。2與指令AND：常開觸點串聯(lián)聯(lián)接指令。ANI：常閉觸點串聯(lián)聯(lián)接指令。注意：AND指令和ANI指令只能用于一個觸點與前面的觸點串聯(lián)，不能用于兩個及以上觸點并聯(lián)的電路塊與前面的電路串聯(lián)，并聯(lián)電路塊串聯(lián)要使用ANB指令。2022/8/20第19頁，共44頁。3或指令OR：常開觸點并聯(lián)聯(lián)接指令。ORI：常閉觸點并聯(lián)

13、聯(lián)接指令。注意：OR指令和ORI指令只能用于一個觸點與前面的電路并聯(lián)，不能用于兩個及以上觸點串聯(lián)的支路與前面的電路并聯(lián)，串聯(lián)支路并聯(lián)要使用ORB指令。2022/8/20第20頁，共44頁。4電路塊并聯(lián)指令ORB：將兩個及以上觸點串聯(lián)的支路（亦稱串聯(lián)電路塊）與前面支路并聯(lián)。使用ORB指令的原則是：（1）先組塊后并聯(lián)；（2）使用ORB指令對各個支路進行并聯(lián)時，各個支路的起點須使用LD、LDI指令；（3）多個支路組成的并聯(lián)電路，每寫一條并聯(lián)支路后緊跟一條ORB指令，則并聯(lián)電路塊的條數(shù)沒有限制，這種編程方式較好。也可以在所有的支路組成之后，集中寫若干條ORB指令，但這種寫法并聯(lián)支路不能超過8條，是不好

14、的編程方式。2022/8/20第21頁，共44頁。2022/8/20第22頁，共44頁。5電路塊串聯(lián)指令ANB：將多個串聯(lián)電路塊并聯(lián)的電路（亦稱并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)。使用ANB指令的原則是：（1）先組塊后串聯(lián)；（2）在每一電路塊開始時，須使用LD、LDI指令；（3）多個電路塊組成的串聯(lián)電路，在組成一個電路塊后，緊跟一條ANB指令，則串聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制，這種編程方式較好。也可以在所有的電路塊組成之后，集中寫若干條ANB指令，但這種寫法串聯(lián)電路塊不能超過8個，是不好的編程方式。2022/8/20第23頁，共44頁。2022/8/20第24頁，共44頁。6復位指令RST：用于計數(shù)器、移

15、位寄存器的復位。使用RST指令的原則是：（1）復位電路與計數(shù)器的計數(shù)電路及移位寄存器的移位電路是相互獨立的，他們的先后次序可以任意交換；（2）所有的計數(shù)器及一部分移位寄存器具有斷電保持功能。因此，在開始運行之前，通常須用初始化脈沖M71將這些計數(shù)器和移位寄存器復位，以免出錯。2022/8/20第25頁，共44頁。7移位指令SFT：移位寄存器移位輸入指令。OUT M120對移位寄存器的第一位輸入，SFT M120使移位寄存器中每一位的狀態(tài)逐位向右移一位，RST M120使M120M127復位。2022/8/20第26頁，共44頁。8脈沖指令PLS：用于產(chǎn)生脈沖信號。PLS指令只能用于M100M3

16、77。在X400的上升沿（由0變1）M101產(chǎn)生一個寬度為一個工作周期的脈沖。工作周期是從程序執(zhí)行開始到程序執(zhí)行結(jié)束（END）之間所需要的時間。2022/8/20第27頁，共44頁。計數(shù)器和移位寄存器的復位、移位寄存器的移位通常需要這種脈沖。圖示為繼電器脈沖輸出用于計數(shù)器復位的例子。2022/8/20第28頁，共44頁。9空操作指令NOP：使該步為空操作。若在程序中寫入NOP指令，可使變更和增加程序時，步序號變更最小。但需注意，若將程序中的LD、LDI、ANB、ORB等指令改為NOP指令，會引起電路結(jié)構(gòu)的重大變化，如圖所示。因此，NOP指令的使用應慎重。2022/8/20第29頁，共44頁。1

17、0結(jié)束指令END：程序結(jié)束時寫入END指令。調(diào)試程序時，若在每個程序塊的末尾寫上END指令，檢查每一個程序塊的運行情況時就可以減少調(diào)試時間，檢查完畢后，再將各個END指令刪去。2022/8/20第30頁，共44頁。1.3 梯形圖的設計規(guī)則與設計方法1.3.1 梯形圖的設計規(guī)則梯形圖：是由表示PLC內(nèi)部編程元件的圖形符號所組成的階梯狀圖形。繪制梯形圖時應遵循以下幾條規(guī)則：規(guī)則1：梯形圖按從左到右，自上而下的順序繪制（指令編程亦應從左到右，自上而下）。每個編程元件線圈為一邏輯行。元件線圈與右母線直接相聯(lián)。兩線圈不能串聯(lián)，也不能在線圈與右母線之間接其他元件，線圈一般也不允許直接與左母線相聯(lián)。2022

18、/8/20第31頁，共44頁。規(guī)則2：除有跳轉(zhuǎn)指令外，一般某編號的線圈在梯形圖中只能出現(xiàn)一次。規(guī)則3：在梯形圖中的觸點應畫在水平線上，不應畫在垂直線上，這是因為這種形式的梯形圖無法用指令語句編程，應改畫成能夠編程的形式。2022/8/20第32頁，共44頁。規(guī)則4：繪制梯形圖時，應按照“上重下輕、左重右輕”的原則進行。即當幾條支路并聯(lián)時，串聯(lián)觸點多的應畫在上面；幾個電路塊串聯(lián)時，并聯(lián)觸點多的電路塊應畫在左邊。按照這個原則繪制的梯形圖符合“從左到右、自上而下” 的程序執(zhí)行順序，并易于用指令語句編程。規(guī)則5：輸入繼電器的線圈由輸入端子上的外部信號驅(qū)動，因而輸入繼電器的線圈不應出現(xiàn)在梯形圖中。梯形圖

19、中輸入繼電器觸點的通斷取決于外部信號。2022/8/20第33頁，共44頁。1.3.2 梯形圖的經(jīng)驗設計法經(jīng)驗設計法是沿用設計繼電接觸器控制電路的方法來設計梯形圖，即在一些典型的繼電接觸器控制電路的基礎上，根據(jù)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。經(jīng)驗設計法在設計時無普遍規(guī)律可循，設計的質(zhì)量與設計者的經(jīng)驗有很大的關系。經(jīng)驗設計法可用于較簡單的梯形圖設計，如一些繼電接觸器基本控制電路的設計。2022/8/20第34頁，共44頁。圖示為電動機直接起動控制的梯形圖及輸入輸出波形圖。按下起動按鈕，輸入繼電器X400接通，其常開觸點閉合，輸出繼電器Y430接通，Y430的常開觸點閉合自鎖。

20、按下停機按鈕，輸入繼電器X401接通，其常閉觸點斷開，輸出繼電器Y430斷開。2022/8/20第35頁，共44頁。圖示為電動機正反轉(zhuǎn)控制的PLC端子分配、外部接線及梯形圖。SB1、SB2和SB3分別是正反轉(zhuǎn)起動和停機按鈕。FR是熱繼電器的保護觸點，用它在PLC外端直接通斷正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2的電源更為可靠。X400和X401的常閉觸點用來實現(xiàn)按鈕聯(lián)鎖，Y430和Y431的常閉觸點用來實現(xiàn)Y430和Y431的聯(lián)鎖。為確保在任何情況下兩個接觸器都不會同時接通，除以上的軟件聯(lián)鎖外，還在PLC的外部設置了由KM1和KM2常閉觸點實現(xiàn)的硬件聯(lián)鎖。2022/8/20第36頁，共44頁。在電動機正反轉(zhuǎn)控制梯形圖的基礎上，很容易設計出電動機的正反轉(zhuǎn)控制且能實現(xiàn)Y降壓起動控制的梯形圖，如圖所示。當正反轉(zhuǎn)起動時由Y430和Y431的觸點并聯(lián)接通Y43