教学课件·PLC综合应用技术.ppt

1、 PLC综合应用技术综合应用技术 项目项目1 PLC概述概述任务任务1 三菱三菱FX2N系列系列PLC的硬件构成的硬件构成学习任务学习任务1了解了解FX2N系列系列PLC面板上各部分的功能。面板上各部分的功能。2了解了解PLC的硬件构成。的硬件构成。3熟悉熟悉FX2N系列系列PLC的内部资源。的内部资源。相关知识相关知识1PLC的定义的定义 可编程序控制器一直在发展中，所以至今尚未对其下最后的定义。国可编程序控制器一直在发展中，所以至今尚未对其下最后的定义。国际电工学会（际电工学会（IEC）曾先后于）曾先后于1982.11；1985.1和和1987.2发布了可编程序控发布了可编程序控制器标准草

2、案的第一，二，三稿。在第三稿中，对制器标准草案的第一，二，三稿。在第三稿中，对PLC作了如下定义：作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

3、可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计的原则设计”。2三菱系列三菱系列PLC的外观的外观 日本三菱公司生产的日本三菱公司生产的PLC有多种型号。从点数上区分有大型机、中型机、小型有多种型号。从点数上区分有大型机、中型机、小型机。机。FX2N系列系列PLC属于小型机，与属于小型机，与FX2N系列系列PLC类似的机型还有：类似的机型还有：FX1N系列系列PLC、FX1S系列系列PLC，中型机如：，中型机如：A系列系列PLC、Q系列系列PLC。其外观如图。其外观如图1-1所示。所

4、示。FX1N系列系列 FX1S系列系列 FX2N系列系列 A系列系列 Q系列系列图图1-1 三菱系列三菱系列PLC外观图外观图相关知识相关知识3FX2N-64MR PLC主机面板介绍主机面板介绍所指示的为所指示的为PLC安装孔，安装孔，4个（个（4.5）。）。所指为供电电源、辅助电所指为供电电源、辅助电源、输入信号用的装卸式端源、输入信号用的装卸式端子台子台 所指示的为所指示的为PLC的面盖板。的面盖板。所指示的为所指示的为PLC的外围设备接线插的外围设备接线插座（如连接编程座（如连接编程器）。器）。所指示的为所指示的为PLC的输出信号用的装卸式端子的输出信号用的装卸式端子台。台。COM1是是

5、Y0Y3的公共端。的公共端。COM2是是Y4Y7的公共端。的公共端。COM3是是Y10Y13的公共端。的公共端。COM4是是Y14Y17的公共端。的公共端。COM5是是Y20Y37的公的公共端。共端。“”端子为空端子，不能使用；端子为空端子，不能使用；所指示的为所指示的为PLC的的输入动作指示灯。输入动作指示灯。所指示的为所指示的为PLC的的输出动作指示灯。输出动作指示灯。所指示的为所指示的为PLC的运行状的运行状态指示灯：态指示灯：POWER：电源：电源指示。指示。RUN：运行指：运行指示灯。示灯。BATT.V：锂电：锂电池电压下降指池电压下降指示。示。PROG-E：出错：出错指示闪烁（程指

6、示闪烁（程序出错）。序出错）。CPU-E：出错：出错指示亮灯指示亮灯（CPU出错）。出错）。图图1-2 FX2N-64MR PLC的外形的外形相关知识相关知识4PLC的硬件构成的硬件构成 PLC一般由中央处理单元（一般由中央处理单元（CPU）、存储器（）、存储器（ROM/RAM）、输入）、输入/输出单元输出单元（I/O 单元）、编程器、电源等主要部件组成，如图单元）、编程器、电源等主要部件组成，如图1-3所示。所示。图图1-3 可编程控制器基本结构框图可编程控制器基本结构框图相关知识相关知识l 中央处理器中央处理器(CPU)CPU是可编程控制器的核心，它按系统程序赋予的功能指挥可编程控制器有是

7、可编程控制器的核心，它按系统程序赋予的功能指挥可编程控制器有条不紊地进行工作，其主要任务是：条不紊地进行工作，其主要任务是：1）接收、存储用户程序和数据，并通过显示器显示出程序的内容和存储地址。）接收、存储用户程序和数据，并通过显示器显示出程序的内容和存储地址。2）检查、校验用户程序。对输入的用户程序进行检查，发现语法错误立即报警，）检查、校验用户程序。对输入的用户程序进行检查，发现语法错误立即报警，并停止输出；在程序运行过程中若发现错误，则立即报警和停止程序的执行。并停止输出；在程序运行过程中若发现错误，则立即报警和停止程序的执行。3）接收、调用现场信息。将接收到现场输入的数据保存起来，在需

8、要数据的时）接收、调用现场信息。将接收到现场输入的数据保存起来，在需要数据的时候将其调出、并送到需要该数据的地方。候将其调出、并送到需要该数据的地方。4）执行用户程序。）执行用户程序。PLC进入运行状态后，进入运行状态后，CPU 根据用户程序存放的先后顺序，逐根据用户程序存放的先后顺序，逐条读取、解释并执行程序，完成用户程序中规定的各种操作，并将程序执行的条读取、解释并执行程序，完成用户程序中规定的各种操作，并将程序执行的结果送至输出端口，以驱动可编程控制器的外部负载。结果送至输出端口，以驱动可编程控制器的外部负载。5）故障诊断。诊断电源、可编程控制器内部电路的故障，根据故障或错误的类）故障诊

9、断。诊断电源、可编程控制器内部电路的故障，根据故障或错误的类型，通过显示器显示出相应的信息，以提示用户及时排除故障或纠正错误。型，通过显示器显示出相应的信息，以提示用户及时排除故障或纠正错误。相关知识相关知识l 存储器存储器 可编程控制器的存储器可以分为系统程序存储器、用户程序存储器及可编程控制器的存储器可以分为系统程序存储器、用户程序存储器及工作数据存储器等三种。工作数据存储器等三种。1）系统程序存储器。系统程序存储器用来存放由可编程控制器生产厂家编写的）系统程序存储器。系统程序存储器用来存放由可编程控制器生产厂家编写的系统程序，并固化在系统程序，并固化在 ROM 内，用户不能直接更改。它使

10、可编程控制器具有基本内，用户不能直接更改。它使可编程控制器具有基本的智能。能够完成可编程控制器设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏，的智能。能够完成可编程控制器设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏，很大程度上决定了很大程度上决定了 PLC 的性能。的性能。2）用户程序存储器。根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。用户程序）用户程序存储器。根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务，用规定的可编程控制器编程语言编写存储器用来存放用户针对具体控制任务，用规定的可编程控制器编程语言编写的各种用户程序。的各种用户程序。3）工作数据存储器）工作数据存

11、储器。工作数据存储器用来存储工作数据，即用户程序中使用。工作数据存储器用来存储工作数据，即用户程序中使用的的 ON/OFF 状态、数值数据等。状态、数值数据等。相关知识相关知识l 输入输入/输出接口输出接口 输入输入/输出接口是输出接口是PLC 与外界连接的接口。与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、选择输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开关量输入信号。另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模开关量

12、输入信号。另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模拟量输入信号。拟量输入信号。输入回路的连接如图输入回路的连接如图1-4所示。输入回路的实现是将所示。输入回路的实现是将COM通过输入元件通过输入元件（如按钮、转换开关、行程开关、继电器的触点、传感器等）连接到对应（如按钮、转换开关、行程开关、继电器的触点、传感器等）连接到对应的输入点上，再通过输入点的输入点上，再通过输入点X将信息送到将信息送到PLC内部。一旦某个输入元件状态内部。一旦某个输入元件状态发生变化，对应输入继电器发生变化，对应输入继电器X的状态也就随之变化，的状态也就随之变化，PLC在输入采样阶段即在输入采样阶段即可获取这些

13、信息。可获取这些信息。图图 1-4 输入回路的连接输入回路的连接相关知识相关知识 输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。输出回路就是输出回路就是PLC的负载驱动回路，输出回路的连接如图的负载驱动回路，输出回路的连接如图1-5所示。通过所示。通过输出点，将负载和负载电源连接成一个回路，这样负载就由输出点，将负载和负载电源连接成一个回路，这样负载就由PLC输出点的输出点的ON/OFF进行控制，输出点动作负载得到驱动。负载电源的

14、规格应根据负载进行控制，输出点动作负载得到驱动。负载电源的规格应根据负载的需要和输出点的技术规格进行选择。的需要和输出点的技术规格进行选择。图图1-5 输出回路的连接输出回路的连接相关知识相关知识l 电源电源 小型整体式可编程控制器内部有一个开关式稳压电源。电源一方面可为小型整体式可编程控制器内部有一个开关式稳压电源。电源一方面可为 CPU 板，板，I/O 板及扩展单元提供工作电源（板及扩展单元提供工作电源（5VDC），另一方面可为外部输入），另一方面可为外部输入元件提供元件提供24VDC（200mA）电源。）电源。l 扩展接口扩展接口 扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连扩展接口用于将扩展单

15、元与基本单元相连,使使 PLC 的配置更加灵活。的配置更加灵活。l 编程器编程器 它的作用是供用户进行程序的编制，编辑，调试和监视。它的作用是供用户进行程序的编制，编辑，调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往需编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符（指令表）后，才能输入。它一般由简易要将梯形图转化为机器语言助记符（指令表）后，才能输入。它一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。智能型的编程器又称图形编程器。键盘和发光二极管或其他显示器件组成。智能型的编程器又称图形编程器。它可以联机，也可以脱机编程

16、，具有它可以联机，也可以脱机编程，具有 LCD 或或 CRT 图形显示功能，可以直接输图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。入梯形图和通过屏幕对话。相关知识相关知识5FX2N系列系列PLC的型号名称体系的型号名称体系l 基本单元型号名称基本单元型号名称 FX2N系列系列PLC基本单元的名称为：基本单元的名称为：FX2NM。其中：。其中：1）FX2N为系列名称。为系列名称。2）为输入输出点数和。为输入输出点数和。3）M表示基本单元。表示基本单元。4）第一个第一个“”表示表示PLC的输出形式。其中的输出形式。其中R表示继电器输出（有接点，交流、直流负载两用）。表示继电器输出（有接点，交流

17、、直流负载两用）。T表示晶体管输出（无接点，直流负载用）。表示晶体管输出（无接点，直流负载用）。S表示三端双向可控硅开关元件输出（无接点，交流负载用）。表示三端双向可控硅开关元件输出（无接点，交流负载用）。5）第二个第二个“”表示表示PLC的使用地区。的使用地区。001表示中国地区。表示中国地区。相关知识相关知识l扩展单元型号名称扩展单元型号名称FX2N系列系列PLC扩展单元的名称为：扩展单元的名称为：FX2NE。其中：。其中：1）FX2N为系列名称。为系列名称。2）为输入输出点数和。为输入输出点数和。3）E表示扩展单元。表示扩展单元。4）第一个第一个“”表示表示PLC的输出形式。其中的输出形

18、式。其中R表示继电器输出（有接点，交流、直流负载两用）。表示继电器输出（有接点，交流、直流负载两用）。T表示晶体管输出（无接点，直流负载用）。表示晶体管输出（无接点，直流负载用）。S表示三端双向可控硅开关元件输出（无接点，交流负载用）。表示三端双向可控硅开关元件输出（无接点，交流负载用）。5）第二个第二个“”表示表示PLC的使用地区。的使用地区。001表示中国地区。表示中国地区。相关知识相关知识完完 PLC综合应用技术综合应用技术 童克波童克波 项目项目1 PLC概述概述任务任务2 PLC的软件构成的软件构成学习任务学习任务1了解了解PLC系统管理程序的功能。系统管理程序的功能。2熟悉熟悉PL

19、C的工作原理。的工作原理。相关知识相关知识1PLC的软件构成的软件构成 PLC的软件既是的软件既是PLC的系统程序，又称系统监控程序，是由的系统程序，又称系统监控程序，是由PLC制造者设制造者设计的，用于计的，用于PLC的运行管理。系统监控程序分系统管理程序、用户指令解的运行管理。系统监控程序分系统管理程序、用户指令解释程序和专用标准程序块等。释程序和专用标准程序块等。l系统管理程序系统管理程序系统管理程序用于整个系统管理程序用于整个PLC的运行管理，管理程序又分为三部分：的运行管理，管理程序又分为三部分：1）运行管理。控制可编程控制器何时输入、何时输出、何时运算、何时）运行管理。控制可编程控

20、制器何时输入、何时输出、何时运算、何时自检、何时通讯等等，进行时间上的分配管理。自检、何时通讯等等，进行时间上的分配管理。2）进行存贮空间的管理。即生成用户环境，由它规定各种参数、程序的）进行存贮空间的管理。即生成用户环境，由它规定各种参数、程序的存放地址，将用户使用的数据参数存贮地址转化为实际的数据格式及物理存放地址，将用户使用的数据参数存贮地址转化为实际的数据格式及物理存放地址。它将有限的资源变为用户可直接使用的元件。例如，它将有限存放地址。它将有限的资源变为用户可直接使用的元件。例如，它将有限个数的个数的CTC扩展为几十至上百个用户时钟和计数器。通过这部分程序，用扩展为几十至上百个用户时

21、钟和计数器。通过这部分程序，用户看到的就不是实际机器存贮地址和户看到的就不是实际机器存贮地址和PIO、CTC的地址了，而是按照用户数的地址了，而是按照用户数据结构排列的元件空间和程序存贮空间了。据结构排列的元件空间和程序存贮空间了。3）系统自检程序。它包括各种系统出错检验、用户程序语法检验、句法）系统自检程序。它包括各种系统出错检验、用户程序语法检验、句法检验、警戒时钟运行等。检验、警戒时钟运行等。l 用户指令解释程序用户指令解释程序 系统监控程序的第二部分为用户指令解释程序。任何计算机最终都是根据系统监控程序的第二部分为用户指令解释程序。任何计算机最终都是根据机器语言来执行的，而机器语言的编

22、制又是很麻烦的。为此，在可编程控制机器语言来执行的，而机器语言的编制又是很麻烦的。为此，在可编程控制器中采用梯形图编程，将人们易懂的梯形图程序变为机器能懂的机器语言程器中采用梯形图编程，将人们易懂的梯形图程序变为机器能懂的机器语言程序，即将梯形图程序逐条翻译成相应的一串机器码，这就是解释程序的任务。序，即将梯形图程序逐条翻译成相应的一串机器码，这就是解释程序的任务。事实上，为了节省内存，提高解释速度，用户程序是以内码的形式存贮在事实上，为了节省内存，提高解释速度，用户程序是以内码的形式存贮在可编程控制器中的。用户程序变为内码形式的这一步是由编辑程序实现的，可编程控制器中的。用户程序变为内码形式

23、的这一步是由编辑程序实现的，它可以插入、删除、检查、查错用户程序，方便程序的调试。它可以插入、删除、检查、查错用户程序，方便程序的调试。l标准程序模块和系统调用标准程序模块和系统调用 系统监控程序的第三部分就是标准程序模块和系统调用，这部分是由许多系统监控程序的第三部分就是标准程序模块和系统调用，这部分是由许多独立的程序块组成的，各自能完成不同的功能，有些完成输入、输出，有些独立的程序块组成的，各自能完成不同的功能，有些完成输入、输出，有些完成特殊运算等。可编程控制器的各种具体工作都是由这部分程序来完成的，完成特殊运算等。可编程控制器的各种具体工作都是由这部分程序来完成的，这部分程序的多少，就

24、决定了可编程控制器性能的强弱。这部分程序的多少，就决定了可编程控制器性能的强弱。整个系统监控程序是一个整体，它质量的好坏很大程度上影响了可编程控整个系统监控程序是一个整体，它质量的好坏很大程度上影响了可编程控制器的性能。因为通过改进系统监控程序就可在不增加任何硬件设备的条件制器的性能。因为通过改进系统监控程序就可在不增加任何硬件设备的条件下大大改善可编程控制器的性能，所以国外可编程控制器厂家对监控程序的下大大改善可编程控制器的性能，所以国外可编程控制器厂家对监控程序的设计非常重视，实际售出的产品中，其监控程序一直在不断地完善。设计非常重视，实际售出的产品中，其监控程序一直在不断地完善。相关知识

25、相关知识2可编程控制器用户程序可编程控制器用户程序 用户程序是用户根据控制要求，用用户程序是用户根据控制要求，用PLC的软元件和编程语言（如梯形图、的软元件和编程语言（如梯形图、指令表、高级语言、汇编语言等）编制的应用程序，其助记符形式随可编程指令表、高级语言、汇编语言等）编制的应用程序，其助记符形式随可编程控制器型号的不同而略有不同。用户通过编程器或控制器型号的不同而略有不同。用户通过编程器或PC机写入到机写入到PLC的的RAM内存内存中，可以修改和更新。当中，可以修改和更新。当PLC断电时被锂电池保持。用户程序是线性地存贮在断电时被锂电池保持。用户程序是线性地存贮在监控程序指定的存贮区间内

26、，它的最大容量也是由监控程序确定的。监控程序指定的存贮区间内，它的最大容量也是由监控程序确定的。相关知识相关知识l 梯形图语言梯形图语言 梯形图语言形象直观，类似电气控制系统中继电器控制电路图。逻辑关系梯形图语言形象直观，类似电气控制系统中继电器控制电路图。逻辑关系明显，电气技术人员容易接受。是目前使用最广泛的编程语言。明显，电气技术人员容易接受。是目前使用最广泛的编程语言。1）梯形图程序简介）梯形图程序简介 梯形图程序按行从上至下，每一行从左到右顺序编写。梯形图程序按行从上至下，每一行从左到右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯程序执行顺序与梯形图的编写一致，如图形图的编写一致，如图1-6所示。

27、所示。图图1-6 梯形图与助记符（指令表）梯形图与助记符（指令表）(a)梯形图梯形图(b)助记符（指令表）语言助记符（指令表）语言相关知识相关知识l梯形图语言梯形图语言 梯形图左边垂直线称左母线，右边垂直线称为右母线。右母线可以不画出梯形图左边垂直线称左母线，右边垂直线称为右母线。右母线可以不画出来。左母线右侧放置输入接点和内部继电器触点。梯形图触点有两种，即来。左母线右侧放置输入接点和内部继电器触点。梯形图触点有两种，即常开触点和常闭触点。这些触点可以是常开触点和常闭触点。这些触点可以是PLC的输入触点或内部继电器触点，的输入触点或内部继电器触点，也可以是内部寄存器、定时器也可以是内部寄存器

28、、定时器/计数器的状态。计数器的状态。梯形图的最右侧必须放置输出器件。梯形图的最右侧必须放置输出器件。PLC的输出器件用圆圈表示，圆圈可的输出器件用圆圈表示，圆圈可以表示内部继电器线圈，输出继电器线圈或定时以表示内部继电器线圈，输出继电器线圈或定时/计数器的逻辑运算结果。计数器的逻辑运算结果。输出线圈直接与右母线相连，输出线圈与右母线之间不能连有触点。输出线圈直接与右母线相连，输出线圈与右母线之间不能连有触点。梯形图程序中的触点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联不能串联。梯形图程序中的触点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联不能串联。输出线圈只能对应输出映像区的相应位，而不能直接驱动现场设备

29、。该位输出线圈只能对应输出映像区的相应位，而不能直接驱动现场设备。该位的状态，只有在程序执行结束，在输出刷新阶段进行输出。刷新后的输出的状态，只有在程序执行结束，在输出刷新阶段进行输出。刷新后的输出控制信号经控制信号经I/O接口对应的输出模块驱动负载工作。接口对应的输出模块驱动负载工作。梯形图中每个编程元件应按一定的规则加标字母数字串。梯形图中每个编程元件应按一定的规则加标字母数字串。相关知识相关知识l 梯形图与继电器梯形图与继电器-接触器控制的区别接触器控制的区别 梯形图语言形象直观，类似电气控制系统中继电器控制电路图。逻辑关系明梯形图语言形象直观，类似电气控制系统中继电器控制电路图。逻辑关

30、系明显，电气技术人员容易接受。对于同一控制电路，继电器控制原理图和梯形图显，电气技术人员容易接受。对于同一控制电路，继电器控制原理图和梯形图的输入、输出信号、控制过程等效，如图的输入、输出信号、控制过程等效，如图1-7所示即为继电器控制线路和梯形图。所示即为继电器控制线路和梯形图。(a)继电器电气控制线路图(b)梯形图 图1-7 电机正反转电气控制线路图及梯形图相关知识相关知识l梯形图与继电器梯形图与继电器-接触器控制的区别接触器控制的区别 但两者有本质区别：继电器控制原理图使用的是硬件继电器和定时器，靠硬但两者有本质区别：继电器控制原理图使用的是硬件继电器和定时器，靠硬件连接组成控制线路。同

31、一元件的常开、常闭触点动作具有同一性，没有先后件连接组成控制线路。同一元件的常开、常闭触点动作具有同一性，没有先后顺序之分。而顺序之分。而PLC的梯形图使用的是内部继电器、定时器的梯形图使用的是内部继电器、定时器/计数器等，靠软件实计数器等，靠软件实现控制。同一元件常开、常闭触点的动作有先后顺序之分。因为现控制。同一元件常开、常闭触点的动作有先后顺序之分。因为PLC执行梯形图执行梯形图时，是按指令的扫描顺序执行的，故同一个元件的常开、常闭触点动作有先后时，是按指令的扫描顺序执行的，故同一个元件的常开、常闭触点动作有先后顺序之分。顺序之分。相关知识相关知识l助记符语言助记符语言 PLC的助记符语

32、言是的助记符语言是PLC的命令语句表达式，它与计算机汇编语言相类似。的命令语句表达式，它与计算机汇编语言相类似。用户可以直观地根据梯形图，写出助记符语言程序，如图用户可以直观地根据梯形图，写出助记符语言程序，如图1-6(b)所示为三菱所示为三菱PLC的助记符语言。并通过编程器（或计算机）传送到的助记符语言。并通过编程器（或计算机）传送到PLC中去。不同厂家生中去。不同厂家生产的产的PLC所使用的助记符有所不同。所使用的助记符有所不同。相关知识相关知识l顺序功能图（状态图）语言顺序功能图（状态图）语言 顺序功能图（状态图）常用来编制顺序控制类程序。它包括工步、动作、转顺序功能图（状态图）常用来编

33、制顺序控制类程序。它包括工步、动作、转换驱动条件三要素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些具体换驱动条件三要素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些具体的工作状态，把这些具体的功能分别处理后，再把这些具体的状态依一定的顺的工作状态，把这些具体的功能分别处理后，再把这些具体的状态依一定的顺序控制要求，组合成整体的控制程序。顺序功能图体现了一种编程思想，在程序控制要求，组合成整体的控制程序。顺序功能图体现了一种编程思想，在程序的编制中有很重要的意义。顺序功能图如图序的编制中有很重要的意义。顺序功能图如图1-8所示。所示。图图1-8 顺序功能图顺序功能图 相关知识相关知识 PL

34、C运行程序的方式与微型计算机相比有较大的不同，微型计算机运行程运行程序的方式与微型计算机相比有较大的不同，微型计算机运行程序时，一旦执行到序时，一旦执行到END指令，程序运行结束。而指令，程序运行结束。而PLC从从0000号存储地址所存放号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方的第一条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。然后再从头开始执行，并周而指令结束。然后再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或从运行状态（复始地重复，直到停机或从运行状态（RUN）切换

35、到停止状态（）切换到停止状态（STOP）时，）时，程序才停止运行。程序才停止运行。我们把我们把PLC这种执行程序的方式称为扫描工作方式。每次从程序开始扫描这种执行程序的方式称为扫描工作方式。每次从程序开始扫描到程序结束（到程序结束（END），就构成一个扫描周期。另外，），就构成一个扫描周期。另外，PLC对输入、输出信号的对输入、输出信号的处理与微型计算机不同。微型计算机对输入、输出信号实时处理，而处理与微型计算机不同。微型计算机对输入、输出信号实时处理，而PLC对输对输入、输出信号是集中批处理。入、输出信号是集中批处理。PLC扫描周期主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。扫描周期主要分

36、三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。3PLC的基本工作原理的基本工作原理lPLC的工作过程的工作过程 相关知识相关知识1）输入采样）输入采样 PLC在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序将所有输入信号，在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序将所有输入信号，读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入采样。读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入采样。PLC在运在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映像行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有

37、到下寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。2）程序执行）程序执行 PLC完成了输入采样工作后，按顺序从完成了输入采样工作后，按顺序从0000号地址开始的程序进行逐条扫号地址开始的程序进行逐条扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕

38、之前不会送到输出端像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上。子上。相关知识相关知识3）输出刷新）输出刷新 在执行到在执行到END指令，即执行完用户所有程序后，指令，即执行完用户所有程序后，PLC将输出映像寄存器将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。PLC扫描过程示意扫描过程示意图如图图如图1-9所示。所示。PLC工作过程除了包括上述三个主要阶段外，还要完成内部处理、通信工作过程除了包括上述三个主要阶段外，还要完成内部处理、通信处理等工作。在内部处理阶段，处理等工作。在内部处理阶段，PLC检查

39、检查CPU模块内部的硬件是否正常，模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。图图1-9 PLC扫描过程示意图扫描过程示意图相关知识相关知识l 输入输入/输出的滞后现象输出的滞后现象 从微观上来考察，由于从微观上来考察，由于PLC特定的扫描工作方式，程序在执行过程中所用的输特定的扫描工作方式，程序在执行过程中所用的输入信号是本周期内采样阶段的输入信号。若在程序执行过程中，输入信号发生变入信号是本周期内采样阶段的输入信号。若在程序执行过程中，输入信号发生变化，其输出不能立即作出反应，只能等到下一个扫描周期开始时采样该变化了的化，

40、其输出不能立即作出反应，只能等到下一个扫描周期开始时采样该变化了的输入信号。另外，程序执行过程中产生的输出不是立即去驱动负载，而是将处理输入信号。另外，程序执行过程中产生的输出不是立即去驱动负载，而是将处理的结果存放在输出映像寄存器中，等程序全部执行结束，才能将输出映像寄存器的结果存放在输出映像寄存器中，等程序全部执行结束，才能将输出映像寄存器的内容通过锁存器输出到端子上。因此，的内容通过锁存器输出到端子上。因此，PLC最显著的不足之处是输入最显著的不足之处是输入/输出有响输出有响应滞后现象。但对于一般工业设备来说，其输入为一般的开关量，其输入信号的应滞后现象。但对于一般工业设备来说，其输入为

41、一般的开关量，其输入信号的变化周期（秒级以上）大于程序的扫描周期（毫微秒级），因此，从宏观上来考变化周期（秒级以上）大于程序的扫描周期（毫微秒级），因此，从宏观上来考察，输入信号一旦变化，就能立即进入输入映像寄存器。也就是说，察，输入信号一旦变化，就能立即进入输入映像寄存器。也就是说，PLC的输入的输入/输出滞后现象对一般工业设备来说是完全允许的。但对某些设备，如需要输出对输出滞后现象对一般工业设备来说是完全允许的。但对某些设备，如需要输出对输入作快速反映，这时可采用快速响应模块、高速计数模块以及中断处理等措施输入作快速反映，这时可采用快速响应模块、高速计数模块以及中断处理等措施来尽量减少滞后

42、时间。来尽量减少滞后时间。相关知识相关知识从从PLC的工作过程，可以总结如下几个结论：的工作过程，可以总结如下几个结论：1）以扫描的方式执行程序，其输入）以扫描的方式执行程序，其输入/输出信号间的逻辑关系，存在着原理上的输出信号间的逻辑关系，存在着原理上的滞后。扫描周期越长，滞后就越严重。滞后。扫描周期越长，滞后就越严重。2）扫描周期除了包括输入采样、程序执行、输出刷新三个主要工作阶段所占的）扫描周期除了包括输入采样、程序执行、输出刷新三个主要工作阶段所占的时间外，还包括系统管理操作占用的时间。其中，程序执行的时间与程序的长时间外，还包括系统管理操作占用的时间。其中，程序执行的时间与程序的长短

43、及指令操作的复杂程度有关，其他基本不变。扫描周期一般为毫微秒级。短及指令操作的复杂程度有关，其他基本不变。扫描周期一般为毫微秒级。3）第）第N次扫描执行程序时，所依据的输入数据是该次扫描周期中采样阶段的扫次扫描执行程序时，所依据的输入数据是该次扫描周期中采样阶段的扫描值描值XN；所依据的输出数据有上一次扫描的输出值；所依据的输出数据有上一次扫描的输出值YN-1，也有本次的输出值，也有本次的输出值YN送往输出端子的信号，最终是本次执行全部运算后的结果送往输出端子的信号，最终是本次执行全部运算后的结果YN。4）输入）输入/输出响应滞后，不仅与扫描方式有关，还与程序设计安排有关。输出响应滞后，不仅与

44、扫描方式有关，还与程序设计安排有关。相关知识相关知识项目项目1思考与练习思考与练习1PLC由哪几部分组成？各有什么作用？由哪几部分组成？各有什么作用？21FX2N64MR、FX2N64MT、FX2N16ERY三种设备型号分别表示什么三种设备型号分别表示什么?3梯形图程序控制与继电器梯形图程序控制与继电器-接触器控制有何区别？接触器控制有何区别？4详细说明详细说明PLC的扫描工作原理。在扫描工作过程中，输入映像寄存器和输出映的扫描工作原理。在扫描工作过程中，输入映像寄存器和输出映像寄存器各起什么作用？像寄存器各起什么作用？完 PLC综合应用技术综合应用技术 童克波童克波项目项目2 梯形图与指令的

45、相互转换梯形图与指令的相互转换任务任务1 梯形图与指令的相互转换梯形图与指令的相互转换 知识引入知识引入 学习学习PLC编程之前，一项重要的技能就是能将梯形图编译成指令。即使使用编程之前，一项重要的技能就是能将梯形图编译成指令。即使使用编程软件编程，程序在下传中，也是要将梯形图编译成指令的，只不过这项工编程软件编程，程序在下传中，也是要将梯形图编译成指令的，只不过这项工作由编程软件完成。梯形图在编译成指令的过程中，能使学生更好的了解各元作由编程软件完成。梯形图在编译成指令的过程中，能使学生更好的了解各元件之间的逻辑关系，以及梯形图的编程规则。件之间的逻辑关系，以及梯形图的编程规则。见图见图2-

46、1所示的梯形图，分析各元件之间的逻辑关系，将梯形图编译成指令。所示的梯形图，分析各元件之间的逻辑关系，将梯形图编译成指令。图图2-1 梯形图梯形图任务分析 要将图要将图2-1所示梯形图编译成指令，必须使学生掌握以下知识：所示梯形图编译成指令，必须使学生掌握以下知识：1基本逻辑指令基本逻辑指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、ORB、ANB、MPS、MRD、MPP、OUT的使用方法。的使用方法。2梯形图与指令相互转换的方法。梯形图与指令相互转换的方法。相关知识相关知识 l LD指令指令 逻辑关系为取信号，表示的是元件的常开触点。逻辑关系为取信号，表示的是元件的常开触点。使用使用LD指令

47、的条件：指令的条件：1）与母线相连的常开触点可以使用与母线相连的常开触点可以使用LD指令。指令。如图如图2-1中，元件中，元件X1，Y0，T0，X0，Y1的常开触点都与母线相连，都的常开触点都与母线相连，都可以使用可以使用LD指令。指令。2）不与母线相连的并联块电路中，每条分支的第一个元件是常开触）不与母线相连的并联块电路中，每条分支的第一个元件是常开触点的要使用点的要使用LD指令。指令。如并联块如并联块3中元件中元件C1的常开触点。的常开触点。1基本逻辑指令（一）基本逻辑指令（一）1基本逻辑指令（一）基本逻辑指令（一）l LDI指令指令 逻辑关系为将此处信号断开，表示的是元件的常闭触点。逻辑

48、关系为将此处信号断开，表示的是元件的常闭触点。使用使用LDI指令的条件：指令的条件：1）与母线相连的常闭触点可以使用）与母线相连的常闭触点可以使用LDI指令。指令。如并联块如并联块2中元件中元件X2的常闭触点。的常闭触点。2）不与母线相连的并联块电路中，每条分支的第一个元件是常闭触点的可）不与母线相连的并联块电路中，每条分支的第一个元件是常闭触点的可以使用以使用LDI指令。指令。如并联块如并联块3中元件中元件M0的常闭触点。的常闭触点。相关知识相关知识l AND指令指令 逻辑关系为逻辑关系为“与与”。使用使用AND指令的条件：指令的条件：单个（指该元件不与其它元件组成并联电路）常开触点与前面的

49、电路组成串单个（指该元件不与其它元件组成并联电路）常开触点与前面的电路组成串联关系的要使用联关系的要使用AND指令。图指令。图2-1中能使用中能使用AND指令的元件只有元件指令的元件只有元件X2的常开触的常开触点、并联块点、并联块2中元件中元件Y3的常开触点、并联块的常开触点、并联块3中元件中元件Y0的常开触点。的常开触点。相关知识相关知识1基本逻辑指令（一）基本逻辑指令（一）l ANI指令指令 逻辑关系为逻辑关系为“与非与非”。使用使用ANI指令的条件：指令的条件：单个（指该元件不与其它元件组成并联电路）常闭触点与前面的电路组成串单个（指该元件不与其它元件组成并联电路）常闭触点与前面的电路组

50、成串联关系的可以使用联关系的可以使用ANI指令。图指令。图2-1中能使用中能使用ANI指令的元件只有元件指令的元件只有元件M1的常闭的常闭触点（触点（2个）、并联块个）、并联块2中元件中元件Y1的常闭触点、并联块的常闭触点、并联块3中元件中元件Y0的常闭触点。的常闭触点。相关知识相关知识1基本逻辑指令（一）基本逻辑指令（一）l OR指令指令 逻辑关系为逻辑关系为“或或”。使用使用OR指令的条件：指令的条件：单个（指该条支路中只有一个元件）常开触点与上面的电路组成并联关单个（指该条支路中只有一个元件）常开触点与上面的电路组成并联关系的可以使用系的可以使用OR指令。图指令。图2-1中能使用中能使用