第11章可編程控制器及其應(yīng)用

第11章可編程控制器及其應(yīng)用

11.3可編程控制器應(yīng)用舉例11.1可編程控制器的結(jié)構(gòu)與工作方式11.2

可編程控制器的程序編制1.主機(jī)主機(jī)部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。11.1可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作方式第11章11.111.1.1

可編程控制器的結(jié)構(gòu)及各部分作用一類(lèi)是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶(hù)程序作編譯處理的程序；另一類(lèi)是用戶(hù)程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶(hù)編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類(lèi)：2.輸入/輸出（I/O）接口第11章11.13.電源4.編程器5.輸入/輸出擴(kuò)展接口6.外部設(shè)備接口PLC的電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配備的直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。編程器也是PLC的一種重要的外部設(shè)備，用戶(hù)可以用它輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或用它監(jiān)視PLC的工作情況。I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）聯(lián)接在一起。此接口可將編程器、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、條碼掃描儀等外部設(shè)備與主機(jī)相連，以完成相應(yīng)操作。第11章11.11.輸入采樣階段11.1.2

可編程控制器的工作方式I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）聯(lián)接在一起。I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）聯(lián)接在一起。I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）聯(lián)接在一起。2.程序執(zhí)行階段3.輸出刷新階段第11章11.1第11章11.111.1.3

PLC的主要性能通?？捎靡韵赂鞣N指標(biāo)進(jìn)行描述。

1．I／O點(diǎn)數(shù)此指PLC的外部輸入和輸出端子數(shù)。

2．用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量此為衡量PLC所能存儲(chǔ)用戶(hù)程序的多少。在PLC中，程序指令是按“步”存儲(chǔ)的，一“步”占用一個(gè)地址單元，一條指令有的往往不止一“步”。

3．掃描速度此指掃描l000步用戶(hù)程序所需的時(shí)間，以ms／千步為單位。有時(shí)也可用掃描一步指令的時(shí)間計(jì)，如μs／步。

4．指令系統(tǒng)條數(shù)

PLC具有基本指令和高級(jí)指令，指令的種類(lèi)和數(shù)量越多，其軟件功能越強(qiáng)。第11章11.1

5．編程元件的種類(lèi)和數(shù)量

編程元件是指輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用“字”寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能繼電器等，其種類(lèi)和數(shù)量的多少關(guān)系到編程是否方便靈活，也是衡量PLC硬件功能強(qiáng)弱的一個(gè)指標(biāo)。

PLC內(nèi)部這些繼電器的作用和繼電接觸器控制系統(tǒng)中的繼電器十分相似，也有“線(xiàn)圈”和“觸點(diǎn)”。但它們不是“硬”繼電器，而是PLC存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。當(dāng)與入該單元的邏輯狀態(tài)為。1”時(shí)，則表示相應(yīng)繼電器的線(xiàn)圈接通，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。所以，PLC內(nèi)部的繼電器稱(chēng)為“軟”繼電器。

第11章11.1第11章11.111.1.4可編程控制器的主要功能和特點(diǎn)

1．主要功能

(1)開(kāi)關(guān)邏輯控制

(2)定時(shí)／計(jì)數(shù)控制

(3)步進(jìn)控制

(4)數(shù)據(jù)處理

(5)過(guò)程控制

(6)運(yùn)動(dòng)控制

(7)通信聯(lián)網(wǎng)

(8)監(jiān)控

(9)數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)換

2．主要特點(diǎn)

(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

(2)功能完善，編程簡(jiǎn)單，組合靈活，擴(kuò)展方便

(3)體積小，質(zhì)量輕，功耗低第11章11.111.2

可編程控制器的程序編制

11．2．1可編程控制器的編程語(yǔ)言

PLC的編程語(yǔ)言以梯形圖語(yǔ)言和指令語(yǔ)句表語(yǔ)言(或稱(chēng)指令助記符語(yǔ)言)最為常用，并且兩者常常聯(lián)合使用。

1．梯形圖

梯形圖是一種從繼電接觸器控制電路圖演變而來(lái)的圖形語(yǔ)言。梯形圖中通常用、圖形符號(hào)分別表示PLC編程元件的(動(dòng)合)常開(kāi)和(動(dòng)斷)常閉觸點(diǎn)用或表示它們的線(xiàn)圈。梯形圖中編程元件的種類(lèi)用圖形符號(hào)及標(biāo)注的字母或數(shù)字加以區(qū)別。第11章11.2鼠籠式電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的梯形圖。(其繼電接觸器控制電路圖見(jiàn)10.2.2)KMSB1KMSB2KH第11章11.2

2．指令語(yǔ)句表

指令語(yǔ)句表是一種用指令助記符來(lái)編制PLC程序的語(yǔ)言，它類(lèi)似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言。若干條指令組成的程序就是指令語(yǔ)句表。

ST起始指令〔也稱(chēng)取指令)；從左母線(xiàn)(即輸入公共線(xiàn))開(kāi)始取用常開(kāi)放點(diǎn)作為該邏輯行運(yùn)算的開(kāi)始.OR觸點(diǎn)并聯(lián)指令(也稱(chēng)“或”指令)：用于單個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)的并聯(lián)，

AN／觸點(diǎn)串聯(lián)反指令(也稱(chēng)“與非”指令)；用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)的串聯(lián).OT輸出指令：用于將運(yùn)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)指定線(xiàn)圈。

ED程序結(jié)束指令。第11章11.211．2．2可編程控制器的編程原則和方法

1．編程原則

(1)PLC編程元件的觸點(diǎn)在編制程序時(shí)的使用次數(shù)是無(wú)限制的。

(2)梯形圖的每一邏輯行〔梯級(jí))皆起始于左母線(xiàn)，終止于有母線(xiàn)。第11章11.2

(3)編制梯形圖時(shí)，應(yīng)盡量做到“上重下輕、左重有輕”以符合“從左到有、自上而下”的執(zhí)行程序的順序，并易于編寫(xiě)指令語(yǔ)句表.第11章11.2

(4)在梯形因中皮避免將觸點(diǎn)畫(huà)在垂直線(xiàn)上，這種橋式梯形圖無(wú)法用指令語(yǔ)句編程，應(yīng)改畫(huà)成能夠編程的形式.

(5)應(yīng)避免同一繼電器線(xiàn)圈在程序中重復(fù)輸出，否則將引起誤操作

(6)外部輸入設(shè)備常閉(動(dòng)斷)觸點(diǎn)的處理：第11章11.2第11章11.2

2．編程方法

(1)確定I／O點(diǎn)數(shù)及其分配第11章11.2(2)編制梯形圖和指令語(yǔ)句表第11章11.21.起始指令ST，ST／與輸出指令OT

sT／起始反指令(也稱(chēng)取反指令)：從左母線(xiàn)開(kāi)始取用常閉觸點(diǎn)作為該邏輯行運(yùn)算的開(kāi)始.

指令使用說(shuō)明；

(1)ST、ST／指令的使用元件為x，Y，R

，T，c；oT指令的使用元件為Y，R。

(2)ST，ST／指令除用于與左母線(xiàn)相聯(lián)的觸點(diǎn)外，也可與ANS或oRS塊操作指令配合用于分支回路的起始處。

(3)OT指令不能用于輸入繼電器X，也不能直接用于左母線(xiàn)，OT指令可以連續(xù)使用若干次，這相當(dāng)線(xiàn)圈的并聯(lián)。第11章11.2第11章11.22．觸點(diǎn)串聯(lián)指令A(yù)N，AN／與觸眾并聯(lián)指令()R，0R／

AN為觸點(diǎn)串聯(lián)指令(也稱(chēng)“與”指令)，

AN／為觸點(diǎn)串聯(lián)反指令(也稱(chēng)“與非”指令)。它們分別用于單個(gè)常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)。

OR為觸點(diǎn)并聯(lián)指令(也稱(chēng)“或”指令)，

OR／為觸點(diǎn)并聯(lián)反指令(也稱(chēng)“或非”指令)。它們分別用于單個(gè)常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)。

指令使用說(shuō)明；

(1)AN，AN／，OR，OR／指令的使用元件為X，Y，R，T，C。

(2)AN，AN／單個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)指令可多次連續(xù)串聯(lián)使用；OR，OR／單個(gè)觸點(diǎn)并聯(lián)指令可多次連續(xù)并聯(lián)使用。串聯(lián)或并聯(lián)次數(shù)沒(méi)有限制。第11章11.2第11章11.23．塊串聯(lián)指令A(yù)NS與塊并聯(lián)指令ORS第11章11.2

ANS(塊“與”)和ORS(塊“或’)分別用于指令塊的串聯(lián)和并聯(lián)聯(lián)接。

指令使用說(shuō)明：

(1)每一指令塊均以ST(或者ST／)開(kāi)始。

(2)當(dāng)兩個(gè)以上指令塊串聯(lián)或者并聯(lián)時(shí)，可將前面塊的并聯(lián)或串聯(lián)結(jié)果作為新的“塊”參與運(yùn)算。

(3)

指令塊中各支路的元件個(gè)數(shù)沒(méi)有限制。

(4)ANS和ORS指令不帶使用元件。第11章11.24．反指令／反指令(也稱(chēng)“非”指令)是將該指令所在位置的運(yùn)算結(jié)果取反。第11章11.25．定時(shí)器指令TM

定時(shí)器指令分下列三種類(lèi)型：

TMR：定時(shí)單位為0.01s的定時(shí)器;TMX；定時(shí)單位為0.1s的定時(shí)器；

TMY：定時(shí)單位為1s的定時(shí)器。第11章11.2(a)梯形圖(b)動(dòng)作時(shí)序圖

(c)指令語(yǔ)句表第11章11.2指令使用說(shuō)明：

(1)定時(shí)設(shè)置值為K0－K32767范圍內(nèi)的任意一個(gè)十進(jìn)制常數(shù)。

(2)定時(shí)器為減1計(jì)數(shù)，即每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖C，定時(shí)設(shè)置值逐次減1，直至減為0時(shí)，定時(shí)器動(dòng)作，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。

(3)如果在定時(shí)器工作期間1Xo斷開(kāi)，則運(yùn)行中斷，定時(shí)器復(fù)位，回到原設(shè)置值，同時(shí)其常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)。

(4)程序中每個(gè)定時(shí)器只能使用一次，但其觸點(diǎn)可多次使用。第11章11.26．計(jì)數(shù)器指令CT(a)梯形圖(b)動(dòng)作時(shí)序圖

(c)指令語(yǔ)句表第11章11.2指令使用說(shuō)明：

(1)計(jì)數(shù)設(shè)置值為K0－K32767范圍內(nèi)的任意一個(gè)十進(jìn)制常數(shù)。

(2)計(jì)數(shù)器為減1計(jì)數(shù)，即每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的上升沿，計(jì)數(shù)設(shè)置值逐次減1，直至減為0時(shí)，計(jì)數(shù)器動(dòng)作，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。

(3)如果在計(jì)數(shù)器工作期間，復(fù)位端R因輸入復(fù)位信號(hào)[在上圖(a)中，即Xl閉合]而使計(jì)數(shù)器復(fù)位，則運(yùn)行中斷，回到原設(shè)置值，同時(shí)其常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)。

(4)程序中每個(gè)計(jì)數(shù)器只能使用一次，但其觸點(diǎn)可多次使用。第11章11.27．堆棧指令PSHS，RDS，POPS第11章11.2指令使用說(shuō)明：

(1)堆棧指令常用于梯形圖中多條聯(lián)于同一點(diǎn)的支路要用到同一中間運(yùn)算結(jié)果的場(chǎng)合。

(2)堆棧指令是一種組合指令，不能單獨(dú)使用。PSHS，POPS在堆棧程序中各出現(xiàn)一次(開(kāi)始和結(jié)束時(shí))，而RDS在程序中視連接在同一點(diǎn)的支路數(shù)目的多少可多次使用。

下圖為上圖的等效梯形圖。第11章11.28．微分指令DF，DF／DF：當(dāng)檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)上升沿時(shí)，線(xiàn)圈接通一個(gè)掃描周期。DF／：當(dāng)檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)下降沿時(shí)，線(xiàn)圈接通一個(gè)掃描周期。它們的用法如下圖所示。指令使用說(shuō)明：

(1)DF，DF／指令僅在觸發(fā)信號(hào)接通或斷開(kāi)這一狀態(tài)變化時(shí)有效。

(2)DF，DF／指令沒(méi)有使用次數(shù)的限制。

(3)如果某一操作只需在觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)時(shí)執(zhí)行一次，可以便用DF或DF／指令。第11章11.2第11章11.29．置位、復(fù)位指令SET，RSTSET：觸發(fā)信號(hào)Xo閉合時(shí)，Yo接通RST：觸發(fā)信號(hào)X1閉合時(shí)，Yo斷開(kāi)它們的用法如下圖所示。指令使用說(shuō)明：

(1)SET，RST指令的使用元件為Y，R。

(2)當(dāng)觸發(fā)信號(hào)一接通，即執(zhí)行SET(RST)指令。不管觸發(fā)信號(hào)如何變化，線(xiàn)圈將接通(斷開(kāi))并保持。

(3)對(duì)同一繼電器Y(或R)，可以便用多次SET和RST指令，次數(shù)不限。

(4)當(dāng)使用SET和RST指令時(shí)，輸出線(xiàn)圈的狀態(tài)隨程序運(yùn)行過(guò)程中每一階段的執(zhí)行結(jié)果而變化。

(5)當(dāng)輸出刷新時(shí)，外部輸出的狀態(tài)取決于最大地址處的運(yùn)行結(jié)果。第11章11.2第11章11.210．保持指令KP

KP指令的用法如下圖所示。

指令使用說(shuō)明：

(1)KP指令的使用元件為Y，R。

(2)置位觸發(fā)信號(hào)一旦將指定的繼電器接通，則無(wú)論置位觸發(fā)信號(hào)隨后是接通狀態(tài)還是斷開(kāi)狀態(tài)，指定的繼電器都保持接通，直到復(fù)位觸發(fā)信號(hào)接通。

(3)如果置位、復(fù)位觸發(fā)信號(hào)同時(shí)接通，則復(fù)位觸發(fā)信號(hào)優(yōu)先。

(4)當(dāng)PLC電源斷開(kāi)時(shí)，KP指令的狀態(tài)不再保持。

(5)對(duì)同一繼電器Y(或R)一般只能使用一次KP指令。第11章11.2第11章11.211．空操作指令NOPNOP：指令不完成任何操作，即空操作，其用法如下圖所示。指令使用說(shuō)明：

(1)NOP指令占一步，當(dāng)插入NOP指令時(shí)，程哼容量將有所增加，但對(duì)運(yùn)算結(jié)果沒(méi)有影響。

(2)插入NOP指令可使程序在檢查或修改時(shí)容易閱讀。第11章11.212．移位指令SR

SR：實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部移位寄存器WR中的數(shù)據(jù)移位，其用法如下圖所示。第11章11.2指令使用說(shuō)明：

(1)SR指令的使用元件的WR?？芍付▋?nèi)部通用“字”寄存器中任意一個(gè)作移位寄存器用。

(2)用SR指令時(shí)，必須有數(shù)據(jù)輸入、移位脈沖輸入和復(fù)位信號(hào)輸入，而其中以復(fù)位信號(hào)優(yōu)先。下面13－15不用學(xué)。第11章11.211.3可編程控制器應(yīng)用舉例第11章11.3PLC應(yīng)用控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程框圖第11章11.31．確定控制對(duì)象及控制內(nèi)容

(1)深入了解和詳細(xì)分析被控對(duì)象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程)的工作原理及工藝流程，畫(huà)出工作流程固；

(2)列出該控制系統(tǒng)應(yīng)具備的全部功能和控制范圍；

(3)擬定控制方案使之能最大限度地滿(mǎn)足控制要求，并保證系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠。2．PLC機(jī)型選擇

機(jī)型選擇的基本原則是在滿(mǎn)足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)及使用維護(hù)方便。一般須考慮以下幾方面問(wèn)題。

(1)確定I／0點(diǎn)數(shù)

(2)確定用戶(hù)程序存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量

(3)響應(yīng)速度

(4)輸入輸出方式及負(fù)載能力

第11章11.33、硬件設(shè)計(jì)確定各種輸入設(shè)備及被控對(duì)象與P比的連接方式，設(shè)計(jì)外圍輔助電路及操作控制盤(pán)，畫(huà)出輸入輸出端子接線(xiàn)圖，并實(shí)施具體安裝和聯(lián)接。4．軟件設(shè)計(jì)

(1)根據(jù)輸入輸出變量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)PLC的I／0端進(jìn)行分配和定義。

(2)根據(jù)PLC掃描工作方式的特點(diǎn)，按照被控系統(tǒng)的控制流程及各步動(dòng)作的邏輯關(guān)系，合理劃分程序模塊，畫(huà)出梯形圖。5、系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)第11章11.311．3．1三相異步電動(dòng)機(jī)Y—Δ換接起動(dòng)控制

本例的繼電器控制電路如下圖所