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海南风光

第 16-17 讲. 第 12 章 可编程序控制器 （ PLC ）. 海南风光. 第 12 章 可编程序控制器. § 12.1 概述 § 12.2 基本概念和编程语言简介 § 12.3 PLC 指令及编程方法 § 12.4 应用举例 § 12.5 实验. §12 .1 概述. 12.1.1 什么是 PLC ?. PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。.

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  1. 第16-17讲 第12章 可编程序控制器 （PLC） 海南风光

  2. 第12章 可编程序控制器 §12.1 概述 §12.2 基本概念和编程语言简介 §12.3 PLC指令及编程方法 §12.4 应用举例 §12.5 实验

  3. §12.1 概述 12.1.1 什么是PLC ? PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。  早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要 用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmable logic controller，略写 PLC )  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。被称为可编程控制器（Programmable controller，略写PC)。为区别于Personal Computer (PC)，故沿用PLC这个略写。

  4. 地址总线 控制总线 各种开关 灯光指示 输 入 接 口 中 央 处 理 单 元 输 出 接 口 数 据 存 储 器 程序存储器 继电器接点 警报器 行程开关 电磁阀门 模拟量输入 接触器 数据总线 电机 编程 单元 电源 12.1.2 PLC的结构和工作原理 一、 PLC结构示意图

  5. 二、各组成部分的作用 1. CPU (1)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令。 (2)将各种输入信号取入。 (3) 把运算结果送到输出端。 (4) 响应各种外部设备的请求。 2. 存储器 RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调 试的程序。 ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。

  6. 3. 输入、输出接口：采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。 输入接口作用：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。 输出接口作用：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电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。 输出三种形式：继电器 -- 低速大功率 可控硅 -- 高速大功率 晶体管 -- 高速小功率

  7. 内 部 电 路 3.3k Xn 1000PF 24V 470 + – – + （1）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。 输入端子 发光二极管 PLC COM 光电三极管 直流电源

  8. Y 内 部 电 路 内 部 电 路 J COM - + 交流电源或直流电源 （2）输出接口电路：均采用模块式。 以继电器形式为例： 继电器输出 PLC

  9. PC FP1-C16 小型机 4. 各种接口、高功能模块：便于扩展。 小型机：一体机。有接口可扩展。 中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。

  10. POWER CPU 中、大型机

  11. PC FP PROGRAMMER ST XWX FN/P FL AN YWY OR RWR OT LWL NOT DT/Ld STK IX/IY TM TSV CT CEV (BIN) K/H C D E F SC A B 8 9 (-) OP 4 5 6 7 SRC  2 0 1 3 READ  ACLR ENT WRT (HELP) CLR (DELT) CLR 手持式的编程器 5. 编程设备 编程设备可以是专用的手持式的编程器；也可以是安装了专门的编程通讯软件的个人计算机。 用户可以通过键盘输入和调试程序；另外在运行时，还可以对整个控制过程进行监控。

  12. I/O刷新 O 刷新 I 刷新 执行指令 一个扫描周期 12.1.3 工作方式 CPU：等待命令。 PLC：循环扫描。 CPU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。

  13. 12.1.4 主要技术性能 1. 输入/输出点数 ( I/O点数 )。 2. 扫描速度。 单位：ms/1000步 或 s/步 3. 内存容量。 4. 指令条数。 5. 内部寄存器数目。 6. 高功能模块。

  14. 12.1.5 优点 1. 抗干扰、可靠性高。 2. 模块化组合式结构，使用灵活方便。 3. 编程简单，便于普及。 4. 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。 6. 与传统的控制方式比较，线路简单。

  15. 12. 1. 6 应用 1. 用于开关逻辑控制。 2. 用于机加工数字控制。 3. 用于闭环过程控制。 4 用于组成多级控制系统。

  16. §12.2 基本概念和编程语言简介 12. 2. 1 寄存器和接点的概念 PLC的内存除存放用户和系统的程序外，还有四个区： I/O区：可直接与外部输入、输出端子传递信息 内部辅助寄存器区：存放中间变量 数据区：存放中间结果 专用寄存器区：定时时钟、标志、系统内部的命令 用户在对这四个区进行操作时，可以以寄存器和/或接点的方式进行。

  17. PLC的寄存器（以FP1为例）一览 通用数据寄存器DT0~DT8999 专用数据寄存器DT9000~DT9069 设定值寄存器 SV0~SV143 经过值寄存器 EV0~EV143 索引寄存器 IX，IY 十进制常数寄存器 K 十六进制常数寄存器 H 字输入寄存器 WX0~WX12 位输入寄存器 X0~X12F 字输出寄存器 WY0~WY12 位输出寄存器 Y0~Y12F 通用字寄存器 WR0~WR62F 通用位寄存器 R0~R62F 专用字寄存器 WR900~WR903 专用位寄存器 R900~R903F 定时器 TM0~TM99 计数器 C100~C143

  18. PLC的寄存器（以FP1为例） 1. 输入输出(I/O)寄存器 输入寄存器: 功能:存放外部输入的信号 输入寄存器编号:WX0~WX12, 共13个寄存器，每个 寄存器16位 输入位编号:X0~X12F，共1613=208位 输出寄存器: 功能:向输出接口输出信号 输出寄存器编号:WY0~WY12, 共13个寄存器，每个 寄存器16位 输出位编号:Y0~Y12F，共16  13=208位

  19. F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 X0~XF代表WX0的第0位~第15位 Y0~YF代表WY0的第0位~第15位 寄存器 m 特殊规定 寄存器：是一个16位二进制单元 位（触点）：16位中的每一位是一个“触点”，对应外部的一个输入或者输出端子。 n 输入寄存器WXm 输出寄存器WYm m ：寄存器编号，用十进制数编号： m=0~12，共13个 n：寄存器的第n位，用16进制数 编号：n= 0~F，共16位 输入端子Xmn 输出端子Ymn

  20. PLC中有两类“接点”：常开接点和常闭接点。 符号分别为： Y0 Y0 断开 接通 例：若X0为“ON”，则 WX0 的第0位为 “1” 若X4 为“OFF”，则 WX0 的第4位为 “0” 若 WY1=7，则表明Y10、Y11、Y12三个接点 为“ON” 接点通断情况与接点的赋值有关：（以 Y0为例： 若 Y0的逻辑赋值为“1”，则

  21. 可编程控制器FP1基本指令 ST：（Start） 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。 ST：以常开接点开始 ST/：以常闭接点开始 OT：（Output） 表示输出一个变量。 ED：（End）表示程序无条件结束

  22. X0 X1 与 或 非 AND X0 X1 OR Y0 Y0 Y0 X0 NOT 逻辑关系 梯形图 助记符 ST X0 AN X1 OT Y0 当 X0与 X1都 “ON” 时， 则输出 Y0“ON”。 当 X0或 X1 “ON” 时， 则输出 Y0“ON”。 ST X0 OR X1 OT Y0 当 X0 “OFF” 时， 则输出 Y0“ON”。 ST / X0 OT Y0

  23. A 例： X0 X1 ST X0 AN X1 OR X2 OT Y0 Y0 X2 注意：与、或、非运算均是对从该指令前面的ST 指令到该指令的前一个指令处的结果进行 运算。 X2是与图中A点处的结果（即X0与X1的结果）相或，而不是与X1相或。

  24. 区块与 ANS（And Stack） X0 X2 Y0 X1 X3 区块或 ORS（Or Stack） X0 X1 Y0 X2 X3 逻辑关系 梯形图 助记符 ST X0 OR X1 ST X2 OR X3 ANS OT Y0 当 “X0或 X1”与“X2或X3” 都 “ON” 时， 则输出 Y0“ON”。 ST X0 AN X1 ST X2 AN / X3 ORS OT Y0 当 “X0与 X1”或“X2与 X3非” “ON” 时，则输 出 Y0“ON”。

  25. 梯形图： X1 X0 Y0 Y0 SB2 (ED) SB1 KM KM 220V SB1 ~ X0 Y0 SB2 X1 COM KM COM 24V 例1：直接启动停车控制 继电器控制电路图 助记符语句表 ST X1 OR Y0 AN X0 OT Y0 ED I/O分配： X0：停车 X1：启动 Y0：KM

  26. 梯形图： X1 X0 Y0 Y0 (ED) A B C 220V SB1 QS ~ X0 Y0 FU SB2 KM X1 COM M 3~ KM COM FR 24V 操作及动作过程 助记符语句表 ST X1 OR Y0 AN X0 OT Y0 ED FP1型PLC控制器： 实际输入端子：X0~XF 实际输出端子：Y0~Y7

  27. A B C QS KH FU KMF KMR SB1 KMF SBF KMF KH KMR KMF SBR X0 Y1 X1 KMR Y0 M 3~ Y1 Y0 X0 Y0 X2 KMR Y1 例2：三相异步电动机的正反转控制 I/O分配： SB1X0 SBF X1 SBR X2 KMF Y0 KMR Y1

  28. X0 Y1 X1 Y0 X0 Y0 X2 Y1 X1 X0 Y1 Y0 X0 Y0 X2 Y1 Y0 Y0 Y1 Y1 编程 ST X1 OR Y0 AN X0 AN / Y1 OT Y0 ST X2 OR Y1 AN X0 AN / Y0 OT Y1 ED 左重右轻

  29. SB1 KMF X0 Y0 FR SBF KMR Y1 X1 SBR X2 COM COM 24V 220V ~ I/O分配决定PLC的端子接线图 I/O分配： SB1X0 SBF X1 SBR X2 KMF Y0 KMR Y1 PLC的端子接线方式又决定编程语言

  30. 梯形图： X1 X0 Y0 Y0 (ED) 220V SB1 停止 ~ X0 Y0 起动 SB2 X1 COM 24V KM COM 停止键为常闭 ST X1 OR Y0 AN X0 OT Y0 ED 输入按键的接线方式决定输入的编程语句 电机的起动停止控制 停止键为常开 ST X1 OR Y0 AN/ X0 OT Y0 ED

  31. X1 X0 X0 X1 Y0 Y0 Y0 Y0 (ED) (ED) 编程中应注意的几个问题 一、用电路变换简化程序(减少指令的条数）

  32. X2 X3 X4 Y0 X5 X6 X7 X8 X9 (ED) X2 X3 X4 Y0 X2 X5 X6 X7 X2 X5 X6 X8 X9 (ED) 二、逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重) ST X2 AN X3 AN X4 ST X2 AN X5 AN X6 AN X7 ST X2 AN X5 AN X6 AN X8 AN X9 ORS OT Y0 ED 根据该梯形图和编程，X3、X6、X9 三个输入开关应采用何种接法？ 用常开？ 用常闭？

  33. X1 X2 Y1 X3 X5 X2 X5 Y1 X3 X4 X1 Y2 (ED) X1 X5 X4 Y2 X3 (ED) 三、避免出现无法编程的梯形图 ST X1 AN X5 OR X3 AN/ X4 OT Y2 ED ST X3 AN X5 OR X1 AN/ X2 OT Y1 根据该梯形图和编程，X2、X4 二个输入开关应采用何种接法？ 用常开？ 用常闭？

  34. X TM n 类型 R：时钟周期为0.01秒 X：时钟周期为0.1秒 Y：时钟周期为1秒 说明： （1）时间常数与类型一起确定了定时时间=时钟周期时间 常数。 （2）定时器为减计数。当输入接点X接通时，每来一个时 钟脉冲减1，直到减为0。这时，定时器的常开接点 闭合，常闭接点断开。 （3）当输入接点X断开时，定时器复位，定时器的常开接点 断开，常闭接点闭合。 2. 定时器及定时器指令 时间常数: 1~32767 输入接点 定时器号码 （0～99）

  35. 用定时器指令编写的 助记符语句表 TM X 30 ST Y0 TM X5 K 30 ST T5 OT Y1 ST/ T5 OT Y2 5 TM5 TM5 Y1 Y2 例： Y0 动作说明： 当Y0闭合后，定时器TM5开始计时。 经过30×0.1=3s后，Y1闭合，Y2断开。

  36. KT KM SB1 SB2 QS FU1 T0 X1 X0 KT KM KM Y0 KM TM X 100 Y0 ED 0 Y0 X0 例3：定时器应用举例(书上P461高频加热时间控制） 分配I/O： X0 SB1 X1 SB2 Y0 KM TMX0 KT

  37. 梯形图 编程 ST X1 OR Y0 AN X0 AN/ T0 OT Y0 ST Y0 AN X0 TM X0 K 100 ED TM0 X1 X0 PLC端子接线图 Y0 220V SB1 TM X 100 SB2 ~ X0 Y0 ED Y0 0 Y0 X0 X1 COM KM COM 24V

  38. X0 X2 Y0 X1 Y1 X2 Y3 功能解释 PSHS (Push Stack) ： 将结果存入堆栈 RDS (Read Stack)：从堆栈读数 POPS (Pop Stack)：从堆栈读数并清空堆栈 3.堆栈及堆栈操作指令: ST X0 PSHS AN X2 OT Y0 RDS AN X1 OT Y1 POPS AN X2 OT Y3 PSHS, RDS,POPS

  39. KM0 SB1 SB2 FR KM0 KT KM2 KT KM2 KM1 KM2 KM1 KT KM2 例4：定时器应用举例：用PLC控制三相异步电动机 的Y-起动。 Y－ 起动继电器控制电路 I/O分配： SB1 X0 SB2 X1 KM0 Y0 KM1 Y1 KM2 Y2 KT TMX1 时间常数K=150 延时0.1 ×150 =15秒

  40. FR KM0 SB1 SB2 X1 X0 KT KM2 KM0 KM2 Y0 KM1 KT X0 X1 Y2 KM2 KM1 KT TM X 150 1 Y0 KM2 Y2 TM1 ED Y1 Y2 Y0 Y1 TM1 Y2 用PLC控制三相异步电动机的Y-起动 梯形图 I/O分配： SB1 X0 SB2 X1 KM0 Y0 KM1 Y1 KM2 Y2 KT TMX1

  41. SB1 KM0 X0 Y0 SB2 KM1 Y1 X1 KM2 Y2 COM COM FR ~ 24V 220V 用PLC控制三相异步电动机的Y-起动 PLC接线图 I/O分配： SB1— X0 SB2— X1 KM0— Y0 KM1— Y1 KM2 — Y2 KT— TMX1

  42. X1 X0 Y0 X0 X1 Y2 TM X 150 1 Y0 Y2 TM1 ED Y0 Y1 Y2 Y1 TM1 Y2 用PLC控制三相异步电动机的Y-起动 根据梯形图和接线进行编程 ST X1 OR Y0 AN X0 OT Y0 ST X1 OR Y0 AN X0 PSHS AN/ Y2 TM X1 K 150 RDS AN/ T1 AN/ Y2 OT Y1 POPS ST T1 OR Y2 ANS AN/ Y1 OT Y2 ED

  43. CP CT R n 说明： （1）复位信号接通时，计数器复位，装入初始值。 （2）复位信号断开时，每来一个计数脉冲减1，直 到减为0，计数器的“常开接点接通，常闭接 点断开”。 计数器初始值： 1~32767 4. 计数器及计数器指令（CT指令） CT指令梯形图格式： 计数器编号 (FP1机：100~143) 计数脉冲 复位信号

  44. 助记符编程 X1 ST X1 ST X2 CT 100 K 50 CP CT 50 X2 R 100 1 49 50 2 3 X1 CT100 R CT指令梯形图与时序图

  45. PLC的寄存器（以FP1为例）一览 通用数据寄存器DT0~DT8999 专用数据寄存器DT9000~DT9069 设定值寄存器 SV0~SV143 经过值寄存器 EV0~EV143 索引寄存器 IX，IY 十进制常数寄存器 K 十六进制常数寄存器 H 字输入寄存器 WX0~WX12 位输入寄存器 X0~X12F 字输出寄存器 WY0~WY12 位输出寄存器 Y0~Y12F 通用字寄存器 WR0~WR62 通用位寄存器 R0~R62F 专用字寄存器 WR900~WR903 专用位寄存器 R900~R903F 定时器 TM0~TM99 计数器 C100~C143

  46. X0 R0 (DF) X1 R1 (DF/) 功能解释 X0接通瞬间（上升沿），R0接点接通一个扫描周期T。 X1断开瞬间（下降沿），R1接点接通一个扫描周期T。 X1 X0 R0 R1 T T 微分指令：DF, DF/ ST X0 DF OT R0 ST X1 DF/ OT R1

  47. 产品通过检测器 PH KM2 机械手 KM1 传送带电机 Y0—传送带电机KM1 Y1—机械手KM2 TMY2—定时器,定时2秒 CT100—计数器，初始值24 PLC的I/O分配： X0— 传送带停机按钮 X1—传送带起动按钮 X2— 产品通过检测器PH 例5. 计数器应用举例：产品数量检测（教材P509例9-3） （每24个产品 机械手动作1次）

  48. X1 X0 Y0 Y0 Y0 TM Y 2 X2 Y0 1 CP CT 24 R1 R 100 TM1 TM1 CT100 DF R1 Y1 CT100 R1 ED 计数器应用举例：产品数量检测  起、停传送带电机  电机起动后，R1产生宽度为一个扫描 周期的正脉冲，使CT100和TM1复位 每检测到一个产品，X2产生一个正脉冲， 使CT100计一个数  CT100每计24个数，机械手动作一次  机械手动作后，延时2秒，将机械手 电磁铁切断，同时将CT100复位。CT100 复位后，Y1和TM1也复位

  49. X1 X0 Y0 Y0 Y0 TM Y 2 X2 Y0 1 CP CT 24 R1 R 100 TM1 TM1 CT100 R1 DF Y1 CT100 R1 ED 计数器应用举例：产品数量检测 地址 指令 数据 10 OR TM1 11 CT 100 12 K 24 13 ST CT100 14 AN/ TM1 15 OT Y1 16 ST CT100 17 AN/ R1 18 TM Y1 19 K 2 20 ED 地址 指令 数据 0 ST X1 1 OR Y0 2 AN X0 3 OT Y0 4 ST Y0 5 DF 6 OT R1 7 ST X2 8 AN Y0 9 ST R1

  50. X1 Y1 S X2 Y1 R X1 X2 Y1 置位指令与复位指令（SET，RST） ST X1 SET Y1 ST X2 RST Y1 X1=1时，Y1=1 X1=0时，Y1仍=1 X2=1时，Y1=0

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