控制儀表及裝置第五章

控制儀表及裝置第五章第1頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一可編程控制器

第一節(jié)概述第二節(jié)FX系列可編程控制器第三節(jié)S7系列可編程控制器第2頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一概述–

可編程控制器(ProgrammableLogicController)

是在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中廣泛使用的通用數(shù)字式

控制裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。

–

按照IEC的定義，該裝置專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)

用而設(shè)計(jì)，它將邏輯運(yùn)算、順序控制、算術(shù)運(yùn)

算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能存儲(chǔ)在可編程存儲(chǔ)器中，

通過(guò)數(shù)字量或模擬量的輸入和輸出，控制各種

設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程。第3頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

PLC的特點(diǎn)

–

可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

能適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)

境，無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)十萬(wàn)小時(shí)。

–

功能完善，性?xún)r(jià)比高

能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量、模擬量

控制，完成復(fù)雜控制任務(wù)。–

通用性強(qiáng)，組合靈活

產(chǎn)品系列化、模塊化、

標(biāo)準(zhǔn)化,有多種系列化產(chǎn)品和模塊供用戶(hù)選擇。

–

編程簡(jiǎn)單、直觀

有多種編程語(yǔ)言，形象直觀,

容易掌握，使用者不需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)知識(shí)。

–

體積小、維護(hù)方便

易于安裝，具有自診斷、

故障報(bào)警功能，便于操作者檢查維修。第4頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一PLC的工作過(guò)程輸入端子控制部件輸入設(shè)備輸出設(shè)備…..輸入寄存器輸出寄存器輸出端子…..輸入采樣

PLC以?huà)呙璺绞巾樞蜃x入輸入端的通斷狀態(tài)，并存入輸入寄存器。程序執(zhí)行

讀出寄存器的通斷狀態(tài)，進(jìn)行邏輯、算術(shù)運(yùn)算，將結(jié)果存入輸出寄存器。輸出刷新

將輸出寄存器的通斷狀態(tài)(即控制信號(hào))輸至輸出設(shè)備。第5頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一編程語(yǔ)言指令表

與匯編語(yǔ)言類(lèi)似的助記符,一條指令執(zhí)行一項(xiàng)命令。PLC的編程語(yǔ)言由IEC

61131-3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

梯形圖

是布爾變量(觸點(diǎn)與線(xiàn)圈)的連接圖，類(lèi)似于繼電器控制邏輯圖。功能塊圖

是算術(shù)運(yùn)算、布爾變量等功能元素和功能塊的連接圖。順序功能圖

將控制任務(wù)分割為可按順序執(zhí)行的連接圖。結(jié)構(gòu)化文本

是類(lèi)似于PASCAL的高級(jí)語(yǔ)言，可完成復(fù)雜的計(jì)算和控制任務(wù)。第6頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一FX系列可編程控制器

–FX型可編程控制器包括FX1S、FX1N、FX1NC、

FX2N、FX2NC等多種系列產(chǎn)品，其基本功能類(lèi)

似。本節(jié)介紹廣泛使用的FX2N。

–

功能指標(biāo)：I/O點(diǎn)數(shù)為10~256，基本指令27條，

步進(jìn)指令兩條，功能指令85~128種，執(zhí)行時(shí)間

0.08~0.7μs/基本指令，程序容量2000~16000步，

中斷源6~15。第7頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一FX2N系統(tǒng)組成FX2N包括基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、特殊功能模塊及編程設(shè)備。FX2N開(kāi)關(guān)量輸入輸出電路輸入電路以直流輸入為主，其輸入器件可為無(wú)源觸點(diǎn)或傳感器的集電極開(kāi)路晶體管。輸出電路有三種形式：繼電器輸出型、晶體管輸出型和雙向晶閘管輸出型。第8頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一編程元件PLC的編程元件包括觸點(diǎn)、繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等：

輸入觸點(diǎn)、繼電器(X0~X177)用來(lái)接收外部開(kāi)關(guān)信號(hào)。輸出觸點(diǎn)、繼電器(Y0~Y177)用來(lái)傳送信號(hào)到外部負(fù)載。COMX0COMY0線(xiàn)圈~負(fù)載端子端子輸入信號(hào)外部電源第9頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一輔助觸點(diǎn)、繼電器(M0~M499等)相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)的中間繼電器,但這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。常數(shù)(K/H)十進(jìn)制常數(shù)用K表示，十六進(jìn)制常數(shù)用H表示。定時(shí)器(T0~T255)定時(shí)時(shí)間由時(shí)間脈沖累積計(jì)時(shí)確定，時(shí)鐘脈沖有1ms、10ms、100ms，當(dāng)所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。定時(shí)時(shí)間常數(shù)一般由常數(shù)K設(shè)定。計(jì)數(shù)器(C0~C255)分為加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器等，計(jì)數(shù)脈沖從端子輸入,當(dāng)所計(jì)數(shù)等于設(shè)定值時(shí),其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。計(jì)數(shù)常數(shù)也由常數(shù)K設(shè)定。第10頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一PLC指令和編程方法FX系列PLC的指令包括基本指令、步進(jìn)指令和功能指令，以下例舉常用的基本指令（用梯形圖和指令表描述）：

邏輯取及線(xiàn)圈驅(qū)動(dòng)

分別為邏輯取LD、邏輯取反LDI和輸出OUT。0LDX01

OUTY02LDIX13

OUTM14

OUT

Y1X0X1Y0M1Y1第11頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一觸點(diǎn)串聯(lián)

分別為邏輯與AND和邏輯與非ANI。0LD

X01

ANDX22

OUTY33

ANI

X34

OUT

M15

OUT

T0K196LDT07

OUTY1X0X3Y3M1T0X2Y3K19Y1T0第12頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一觸點(diǎn)并聯(lián)

分別為邏輯或OR和邏輯或非ORI。0LD

X41

ORX62

ORI

M23

OUTY54LDIY55

ANDX76

OR

M37

ANI

X108

ORM109

OUTM3X4Y5X7X6M2M3Y5M3M10X10第13頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一串聯(lián)電路塊的并聯(lián)（ORB）0LD

X01

ANDX12

LD

X23

AND

X34

ORB

5

LDI

X46AND

X57ORB8OUTY3X0X3Y3X1X2串聯(lián)電路塊X5X4第14頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一并聯(lián)電路塊的串聯(lián)（ANB）0LD

X01

ORX12

LD

X23

AND

X34LDI

X45

ANDX56

ORB

7

ORX68

ANB

9

OR

X310

OUTY3X2Y3X3X1并聯(lián)電路塊X6X3X0X4X5第15頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一自保持與解除（SET/RST）0LDX01

SETY02

LD

X13

RSTY04

LD

X25

SETM06

LD

X37

RST

M08

LDX49

SET

S010LD

X511RST

S0X0SETX1X2X3Y0RSTY0SETM0RSTM0X4X5SETS0RSTS0X0X1Y0第16頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一脈沖輸出（PLS/PLF）0LDX01

PLSM03

LD

M04

SET

Y05

LD

X16

PLFM18

LD

M19

RST

Y0X0PLSM0X1M1M0SETY0PLFM1RSTY0X0X1Y0M0M1空操作（NOP）

該指令使此程序步作空操作。程序結(jié)束（END）該指令表示程序結(jié)束。第17頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一編程注意的問(wèn)題–

合適的編程順序

在設(shè)計(jì)并聯(lián)電路時(shí)，串聯(lián)觸

點(diǎn)多的電路應(yīng)盡量放在上部；在設(shè)計(jì)串聯(lián)電路

時(shí),并聯(lián)觸點(diǎn)多的電路應(yīng)盡量放在左邊。X0X2Y0X14.ORB1.LD2.LD3.AND5.OUTX0X2Y0X1不需要ORB指令3.OR1.LD2.AND4.OUT第18頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一–

重新排列不能編程的電路

有些電路較復(fù)雜，如橋路,不能直接編程，必須重新排列，然后再進(jìn)行編程。12Y03Y04553251413第19頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一常用電路編程舉例瞬時(shí)接通延時(shí)斷開(kāi)電路0LD

X01

ORY02

ANI

T03

OUT

Y04

LD

Y05ANI

X06

OUT

T07K30X0Y0T0T0Y0K30Y0X0X0Y03s第20頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一延時(shí)接通延時(shí)斷開(kāi)電路0LD

X01

OUT

T02

K303LD

Y14ANI

X05OUT

T16

K60

7LD

T08

OR

Y19

ANI

T110

OUT

Y1X0T0Y1X0Y1K60T0T1X0Y13sT1K30Y16s第21頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一多諧振蕩電路0LD

X11

ANI

T22OUT

T13

K30

4LD

T15

OUT

T26

K107

OUT

Y2X1T1Y2K10T1T2X1Y23sT2K301s第22頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一定時(shí)器的擴(kuò)展0LD

X01

ANI

T02OUT

T03

K304LD

T05OUT

C06

K1000

7LD

C08

OUT

Y4X0T0C0T0K1000T0X0Y45000sK50C0Y4T0觸點(diǎn)5s第23頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一步進(jìn)指令概述FX2N有兩條步進(jìn)指令STL和RET，可編制類(lèi)似于SFC語(yǔ)言的程序。STL用于步進(jìn)開(kāi)始，RET為步進(jìn)結(jié)束。

以下為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、梯形圖和指令表。狀態(tài)S22有效時(shí)輸出Y2接通,當(dāng)X2接通,狀態(tài)由S22轉(zhuǎn)到S23，Y2斷開(kāi)。S22S22X2Y2S22Y2RSTS0X2S23STLS22OUTY2

LDX2SETS23

STLS23STLLD第24頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一功能指令概述FX2N有豐富的功能指令，例如：程序流控制：實(shí)現(xiàn)程序轉(zhuǎn)移、調(diào)用、中斷、循環(huán)等功能。傳送和比較：包括比較、傳送、交換、變換等指令。運(yùn)算：實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的功能。數(shù)據(jù)處理：包括區(qū)間復(fù)位、平均值等指令。高速處理：有刷新、脈寬調(diào)制、脈沖輸出等指令。外部I/O處理：有10鍵輸入、16鍵輸入、七段譯碼、讀特殊功能模塊等指令。外部設(shè)備處理：有串行通信、PID控制等指令。第25頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一S7系列可編程控制器

–SIMATICS7系列PLC包括S7-200、300、400等

品種，本節(jié)介紹S7-300。

–

功能指標(biāo)：數(shù)字量I/O通道數(shù)為256~65536,模

擬量I/O通道數(shù)為64~4096,工作存儲(chǔ)器容量為

16~512kB，共有350多條指令，位操作指令執(zhí)

行時(shí)間為0.05~0.2μs。第26頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一S7-300系統(tǒng)組成S7-300包括CPU模塊、接口模塊（IM）、信號(hào)模塊（SM）、功能模塊（FM）、通信處理器（CP）及電源模塊（PS）等。模塊安裝在專(zhuān)用的機(jī)架即導(dǎo)軌（RACK）上，模塊上集成了背板總線(xiàn)，通過(guò)背板總線(xiàn)和總線(xiàn)連接器將各模塊相連接。電源PSCPUIMSMSM……CP第27頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一編程語(yǔ)言S7-300使用STEP7編程語(yǔ)言,有指令表（STL）梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）、結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言（SCL）、順序控制（GRAPH）、狀態(tài)圖（HiGRAPH）及連續(xù)功能圖（CFC）等。通常使用指令表、梯形圖、功能塊圖語(yǔ)言，以下例舉常用的位邏輯、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的指令，及相應(yīng)的梯形圖和功能塊圖的表示法。第28頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一位邏輯“與”和“與非”（A、AN）AI0.0AI1.0ANM1.0=Q3.0I0.0I0.1M0.1Q0.1&=I0.0I0.1M0.1Q3.0“或”和“或非”（O、ON）OI0.0ONI0.1OQ0.1=Q3.0I0.0I0.1Q0.1>=1=I0.0I0.1Q1.0Q3.0Q1.0梯形圖功能塊圖指令表第29頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一“異或”和“異或非（同或）”（X、XN）I1.0I1.0Q4.0I1.1I1.1XI1.0XI1.1=Q3.0I1.0I1.0Q4.0I1.1I1.1XI1.0XNI1.1=Q3.0異或邏輯同或邏輯電路塊的串聯(lián)和并聯(lián)I1.0I1.2Q4.0I1.1I1.3A(OI1.0OI1.1)A(OI1.2OI1.3)ANM1.0=Q4.0先并后串M1.0I1.0I1.2Q4.0I1.1I1.3AI1.0AI1.1OAI1.2AI1.3ONM1.0=Q4.0M1.0先串后并第30頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一置位和復(fù)位AI1.0SQ4.0AI1.1R

Q4.0I1.0I1.1Q4.0Q4.0RSI1.0I1.1Q4.0RS觸發(fā)器I1.0I1.1Q4.0RSSRQM1.0I1.0I1.1Q4.0RSSRQM1.0=AI1.0RM1.0AI1.1S

M1.0AM1.0=

Q4.0梯形圖功能塊圖指令表第31頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一定時(shí)器有脈沖定時(shí)器、擴(kuò)展定時(shí)器、接通延時(shí)定時(shí)器、斷電延時(shí)定時(shí)器等多種形式。定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間由時(shí)基（時(shí)間基準(zhǔn)）和定時(shí)值組成。預(yù)裝定時(shí)時(shí)間的兩種方式：LW#16#wxyzW#16#表示16進(jìn)制字,w為時(shí)基,xyz為時(shí)間值。LS5T#aH_bM_cS_dMSS5T表示SIMATIC時(shí)間,H、M、S、MS分別為小時(shí)、分、秒和毫秒。a,b,c,d為設(shè)置值。第32頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一脈沖定時(shí)器（SP）AI1.1LS5T#2M2SSPT1AI1.2R

T1A

T1=

Q4.0I1.1I1.2T1T1RSPS5T#2M2ST1Q4.0I1.1I1.2Q4.0RSQT1=S5T#2M2STVB1BCDS_PULSEt脈沖定時(shí)器時(shí)序I1.1I1.2Q4.0T1第33頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期一接通延時(shí)定時(shí)器（SD）AI1.1LS5T#2M2SSDT1AI1.2R

T1A

T1=

Q4.0I1.1I1.2T1T1RSPS5T#2