可编程逻辑控制器教程课件(PLC课件).ppt
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1、(10-1)可编程序控制器 (PLC)(10-2)第十章第十章 可编程序控制器可编程序控制器 10.1 概述概述10.2 基本概念和编程语言简介基本概念和编程语言简介10.3 PLC指令及编程方法指令及编程方法10.4 应用举例应用举例10.5 实验实验(10-3)10.1.1 什么是什么是PLC?PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。是一种专门用于工业控制的计算机。早期的早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主是用来替代继电器、接触器控制的。它主要要 用于顺序控制,只能实现逻辑运算。因此,用于顺序控制,只能实现逻辑运算。因此,被称为被称为可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器(Progr
2、ammable logic controller,略略写写 PLC)随着电子技术、计算机技术的迅速发展,可编程控制随着电子技术、计算机技术的迅速发展,可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程可编程控制器控制器(Programmable controller,略写略写PC)。为区别于。为区别于Personal Computer(PC),故沿用,故沿用PLC 这个略写。这个略写。10.1 概述概述(10-4)中中央央处处理理单单元元存存储储器器数数据据存存储储器器输输出出接接口口地址总线地址总线 控制总线控制总线数据总线数据总线编程编程单
3、元单元照明照明电磁装置电磁装置执行机构执行机构。电源电源地址总线地址总线控制总线控制总线输输入入接接口口模拟量输入模拟量输入行程开关行程开关继电器接点继电器接点各种开关各种开关10.1.2 PLC的结构和工作原理的结构和工作原理一、一、PLC结构示意图结构示意图(10-5)二、各组成部分的作用二、各组成部分的作用2.存储器存储器1.CPU(1)将各种输入信号取入存储器。将各种输入信号取入存储器。(2)编译、执行指令。编译、执行指令。(3)把结果送到输出端。把结果送到输出端。(4)响应各种外部设备的请求。响应各种外部设备的请求。RAM:存储各种暂存数据、中间结果、用户正调存储各种暂存数据、中间结
4、果、用户正调 试的程序。试的程序。ROM:存放监控程序和用户已调试好的程序。存放监控程序和用户已调试好的程序。(10-6)3.输入、输出接口:输入、输出接口:采用光电隔离,实现了采用光电隔离,实现了PLC的内部电的内部电路与外部电路的电气隔离,减小了电磁干扰。路与外部电路的电气隔离,减小了电磁干扰。输出接口作用:输出接口作用:将主机向外输出的信号转换成可以驱将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号,以便控制接触器线圈等动外部执行电路的信号,以便控制接触器线圈等电器通断电;另外输出电路也使计算机与外部强电器通断电;另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。电隔离。输出三种形式:输出三种形
5、式:继电器继电器-低速大功率低速大功率 可控硅可控硅-高速大功率高速大功率 晶体管晶体管-高速小功率高速小功率输入接口作用:输入接口作用:将按钮、行程开关或传感器等产生将按钮、行程开关或传感器等产生的信号,转换成数字信号送入主机。的信号,转换成数字信号送入主机。(10-7)(1)输入接口电路:)输入接口电路:采用采用光电耦合器,防止强电干扰。光电耦合器,防止强电干扰。COM光电三极管光电三极管发光二极管发光二极管直流输入直流输入光光-电器件电器件输入端子输入端子+内内部部电电路路3.3k Xn+24V1000PF470(10-8)COMYn继电器输出继电器输出AC250V/DC24V(max)
6、(2)输出接口电路:)输出接口电路:均采用模块式。均采用模块式。以以继电器形式为例:继电器形式为例:内内部部电电路路内内部部电电路路JOUTL(10-9)4.各种接口、高功能模块:各种接口、高功能模块:便于扩展。便于扩展。小型机:小型机:一体机。有接口可扩展。一体机。有接口可扩展。中、大型机:中、大型机:模块式。可根据需要在主板上随意组合模块式。可根据需要在主板上随意组合。PCFP1-C16小型机小型机(10-10)CPU POWER中、大型机中、大型机(10-11)编程设备可以是专用的编程设备可以是专用的手持式的编程器;也可以是手持式的编程器;也可以是安装了专门的编程通讯软件安装了专门的编程
7、通讯软件的个人计算机。的个人计算机。5.编程设备编程设备用户可以通过键盘输入用户可以通过键盘输入和调试程序;另外在运行时,和调试程序;另外在运行时,还可以对整个控制过程进行还可以对整个控制过程进行监控。监控。PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR手持式的编程器手持式的编程器(10-12)10.1.3 工作方式工作方式微机:微机:等待命令。等
8、待命令。PLC:循环扫描。循环扫描。CPU从第一条指令开始执行,遇到结束符又从第一条指令开始执行,遇到结束符又 返回第一条,不断循环。返回第一条,不断循环。一个扫描周期一个扫描周期 O刷新刷新 I刷新刷新执行指令执行指令I/O刷新刷新这种工作方式这种工作方式有什么好处?有什么好处?答:对慢速响应系统,答:对慢速响应系统,增强了抗干扰能力。增强了抗干扰能力。(10-13)1.输入输入/输出点数输出点数(I/O点数点数)。2.扫描速度。扫描速度。单位:单位:ms/1000步步 或或 s/步步3.内存容量。内存容量。4.指令条数。指令条数。5.内部寄存器数目。内部寄存器数目。6.高功能模块。高功能模
9、块。10.1.4 主要技术性能主要技术性能(10-14)1.抗干扰、可靠性高。抗干扰、可靠性高。2.模块化组合式结构,使用灵活方便。模块化组合式结构,使用灵活方便。3.编程简单,便于普及。编程简单,便于普及。4.可进行在线修改。可进行在线修改。5.网络通讯功能,便于实现分散式测控系统。网络通讯功能,便于实现分散式测控系统。6.与传统的控制方式比较,线路简单。与传统的控制方式比较,线路简单。10.1.5 优点优点(10-15)1.用于开关逻辑控制。用于开关逻辑控制。2.用于机加工数字控制。用于机加工数字控制。3.用于闭环过程控制。用于闭环过程控制。4 用于组成多级控制系统。用于组成多级控制系统。
10、10.1.6 应用应用(10-16)10.2 基本概念和编程语言简介基本概念和编程语言简介PLC的内存除存放用户和系统的程序外,还有四个区:的内存除存放用户和系统的程序外,还有四个区:I/O区:区:可直接与外部输入、输出端子传递信息可直接与外部输入、输出端子传递信息 内部辅助寄存器区:内部辅助寄存器区:存放中间变量存放中间变量 数据区数据区:存放中间结果存放中间结果 专用寄存器区:专用寄存器区:定时时钟、标志、系统内部的命令定时时钟、标志、系统内部的命令10.2.1 寄存器和接点的概念寄存器和接点的概念用户在对这四个区进行操作时,可以以用户在对这四个区进行操作时,可以以寄存器和寄存器和/或接点
11、或接点的方式进行。的方式进行。(10-17)以以I/O区为例:区为例:寄存器寄存器是一个是一个16位二进制单元,位二进制单元,16位中位中的每一位是一个的每一位是一个接点接点,对应外部的一个输入,对应外部的一个输入/输出端子输出端子。输入寄存器输入寄存器 WXm输出寄存器输出寄存器 WYm输入端子输入端子Xmn输出端子输出端子Ymnm:十进制数,寄存器编号:十进制数,寄存器编号n:16进制数进制数(0F),寄存器的第寄存器的第n n位位F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0寄存器寄存器(10-18)例:例:若若X3 为为“ON”,则,则 WX0 的第三位为的第三位为“1
12、”若若 WY1=7,则表明,则表明Y10、Y11、Y12三个接点三个接点 “ON”PLC中有两类接点:中有两类接点:常开接点常开接点和和常闭接点。常闭接点。符号分别为:符号分别为:接点通断情况与接点的赋值有关:(以接点通断情况与接点的赋值有关:(以 X0X0为例:为例:若若 X0X0的逻辑赋值为的逻辑赋值为“1”1”,则,则X0X0接通接通断开断开(10-19)I/O区:区:可以以接点和寄存器的方式对其进行操作。可以以接点和寄存器的方式对其进行操作。内部辅助寄存器区:内部辅助寄存器区:可以以接点和寄存器的方式可以以接点和寄存器的方式 对其操作。(对其操作。(Rmn、WRm)数据区:数据区:只能
13、以寄存器的方式进行操作。只能以寄存器的方式进行操作。(DTm)实际输入端子:实际输入端子:X0XF实际输出端子:实际输出端子:Y0Y7其他的其他的I/O区可作为辅助寄存区可作为辅助寄存器用器用。不同型号的不同型号的PLC,其内存分配有,其内存分配有所不同。所不同。如:松下电工的如:松下电工的FP1-24 I 区:区:X0X12F (WX0WX12)O区:区:Y0Y12F (WY0WY12)(10-20)专用寄存器专用寄存器(FP1机:机:WR900WR903)。常用的如下:。常用的如下:R900A:“”标志标志 R900B:“=”标志标志 R900C:“”标志标志 R9010:常常ON继电器继
14、电器 R9011:常常OFF继电器继电器 R9013:仅在第一个扫秒周期仅在第一个扫秒周期ON,其他时候均为,其他时候均为OFFR9014:仅在第一个扫秒周期仅在第一个扫秒周期OFF,其他时候均为,其他时候均为ONR9018R901D:周期分别为周期分别为 0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,2s的时钟的时钟 脉冲继电器脉冲继电器专用数据寄存器专用数据寄存器(FP1机:机:DT9000DT9069)设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。(10-21)指令表(助记符)语言指令表(助记符)语言梯形图语言梯形图语言流程图语言流程图语言布尔代数语
15、言布尔代数语言常用常用助记符语言:助记符语言:类似于微机中的汇编语言。类似于微机中的汇编语言。梯形图语言:梯形图语言:沿袭了传统的控制图。直观明了,易于掌握。沿袭了传统的控制图。直观明了,易于掌握。10.2.2 编程语言编程语言一、一、PLC 的编程语言有:的编程语言有:(10-22)二、梯形图的规则:二、梯形图的规则:(1)梯形图的左边为起始母线,右边为结束母线。)梯形图的左边为起始母线,右边为结束母线。梯形图按从左到右、从上到下的顺序书写。梯形图按从左到右、从上到下的顺序书写。(2)梯形图中的接点(对应触头)有两种:)梯形图中的接点(对应触头)有两种:常开(常开()和和 常闭(常闭()(3
16、)输出用)输出用 表示,表示,如如 -R0、-Y0。一个。一个 输出变量只能输出一次。输出前面必须有接点。输出变量只能输出一次。输出前面必须有接点。(4)梯形图中,接点可串可并,但输出只能并不能串。)梯形图中,接点可串可并,但输出只能并不能串。(5)程序结束时有结束符)程序结束时有结束符-(ED)。)。(10-23)10.3 PLC指令及编程方法指令及编程方法各个厂家生产的各个厂家生产的 PLC 产品的指令系统大同小异。编程方产品的指令系统大同小异。编程方法也类似。法也类似。以下介绍以松下电工的以下介绍以松下电工的PLC产品为例。产品为例。10.3.1 指令的分类指令的分类 键盘指令、非键盘指
17、令、高级指令键盘指令、非键盘指令、高级指令一、按编程器输入指令的方式分类一、按编程器输入指令的方式分类(10-24)PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR键盘指令:键盘指令:可从键盘上可从键盘上直接键入的指令直接键入的指令扩展功能指令:扩展功能指令:用用F键加功键加功能号方可键入的指令。能号方可键入的指令。非键盘指令:非键盘指令:用指令代码
18、方可输入用指令代码方可输入的指令。的指令。SCSC指令指令代码代码(10-25)基本指令基本指令 数据传送指令数据传送指令 算术运算指令算术运算指令 位移指令位移指令 位操作指令位操作指令 数据变换指令数据变换指令 转移控制指令转移控制指令 特殊控制指令特殊控制指令二二.按指令的功能分类按指令的功能分类按指令的功能可分为:按指令的功能可分为:(10-26)ST:(Start)从母线开始一个新逻辑行时,或开始一个逻辑块时,从母线开始一个新逻辑行时,或开始一个逻辑块时,输入的第一条指令。输入的第一条指令。ST:以常开接点开始:以常开接点开始 ST/:以常闭接点开始:以常闭接点开始OT:(Outpu
19、t)表示输出一个变量。表示输出一个变量。ED:(End)表示程序无条件结束。表示程序无条件结束。CNED:(Condition end)程序有条件结束。程序有条件结束。NOP:(No-operation)空操作指令。空操作指令。10.3.2 基本指令基本指令(10-27)逻辑关系逻辑关系 梯形图梯形图 助记符助记符Y0X0 X1STX0ANX1OTY0STX0ORX1OTY0ST/X0OTY0与与或或非非ANDORNOT当当 X0 与与 X1 都都“ON”时,时,则输出则输出 Y0“ON”。当当 X0 或或 X1 “ON”时,时,则输出则输出 Y0“ON”。当当 X0 “OFF”时,时,则输出
20、则输出 Y0“ON”。Y0X0X1Y0X0(10-28)注意:注意:与、或、非运算均是对从该指令前面的与、或、非运算均是对从该指令前面的STST 指令到该指令的前一个指令处的结果进行指令到该指令的前一个指令处的结果进行 运算。运算。AX2是与图中是与图中A点处的结果(即点处的结果(即X0与与X1的结果)相的结果)相或,而不是与或,而不是与X1相或。相或。Y0X0X2X1STX0ANX1ORX2OTY0例:例:(10-29)逻辑关系逻辑关系 梯形图梯形图 助记符助记符STX0ORX1STX2ORX3ANSOTY0STX0ANX1STX2AN/X3ORSOTY0当当“X0 或或 X1”与与“X2
21、或或X3”都都“ON”时,时,则输出则输出 Y0“ON”。区块与区块与AND STACK区块或区块或OR STACK当当“X0 与与 X1”或或“X2 与与X3非非”“ON”时,则输时,则输出出 Y0“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3(10-30)PSHS,RDS,POPS (栈指令)Y0X0Y1R30X2X1X2ST X0PSHSAN X2OT Y0RDSAN X1OT Y1POPSAN/X2OT R30功能解释功能解释PSHS (Push Stack):将结果存入堆栈将结果存入堆栈RDS (Read Stack):从堆栈读数从堆栈读数POPS (Pop Stack):从堆栈
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