电器控制PLC

null第一章 可编程控制器（PLC）第一章 可编程控制器（PLC）§3 PLC编程元件及编程语言§2 可编程控制器的基本组成和工作原理§4 可编程控制器的应用举例§1 可编程控制器概述null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。自PLC出现以来，得到广泛应用， 它已成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。 PLC、工业机器人、数控机床并称为机械加工自动化的三大支柱。null1978.2国际电工委员会（IEC）PLC的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，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指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，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的外围设备，都按易于与工业系统连成一个整体，易于扩展其功能的原则设计。null二 PLC的特点可靠性高，抗干扰能力强，适应各种环境 使用灵活，通用性强（软连接，模块式，控制程序变化方便，具有很好的柔性） 功能完善，适应面广 （数字和模拟量输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、自诊断、人机对话、通讯联网、图形显示。实现现场控制远程控制） 编程直观、简单、易掌握 接口简单，功能强大（输入输出接口直接与设备连接） 体积小、重量轻、功耗低 、便于维修 null三、PLC分类 按输入（INPUT）和输出（OUTPUT）点数分为： 点数 存储器容量 适用场合 功能 小型 128 以下 2KB以下 开关量控制 逻辑运算 记数 计时 中型 256~1024 2~8KB 开关量控制 逻辑运算 模拟量输入输出 模拟量控制 数据传送 数据通讯 大型 1024~8912 8KB以上 各种控制 数据运算 模拟调节 实时中断 过程监控 联网通讯文件处理 远程控制 智能控制 按结构形式，分为 整体式： cpu单元、输入输出部件在电路板，电源装在机壳内。 小型机 模块式 ：cpu模块、 输入模块、输出模块、电源模块、控制模块 插入机架插座。大中型机§2 可编程控制器的基本组成和工作原理§2 可编程控制器的基本组成和工作原理PLC是以微处理器为核心的控制系统，是一台微型计算机。由硬件、软件两大部分组成。 作用：采集反映被控制对象的内部运动的信息，对这些信息按照一定的算法处理加工，获得可以控制被控制对象行为的控制信号并输出施加于被控制对象。这个过程实质就是对信息进行转换与处理的过程。null一、PLC的硬件基本组成：中央处理单元(CPU板) 存储器 输入输出(I/O)部件 电源部件（基本组成部分、 I/O扩展部分、外部设备）null PLC结构示意图null各组成部分的作用2. 存储器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。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。null3. 输入、输出接口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。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。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。输入接口作用输出接口作用输出三种形式：null（1）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。COM光电三极管发光二极管直流电源输入端子PLCnull继电器输出（2）输出接口电路：均采用模块式。以继电器形式为例：PLCnull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。4. 各种接口、高功能模块：便于扩展。nullnull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。5. 编程设备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。null外形的样子PLC编程器null 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。 6．主要技术性能nullPLC软件包括：系统软件和应用软件。 1. 系统软件：由生产厂家编制，用来管理、协调的各部分工作，充分发挥硬件功能的程序，通常被固化在ROM中与PLC一起提供给用户。 其功能：初始化 、系统自诊断、命令识别与处理、用户程序编译、模块自程序及调试管理 2. 应用软件 由用户自己编制的用来完成对控制对象的控制的程序.null 二、PLC软件三、可编程控制器的基本工作原理三、可编程控制器的基本工作原理1 可编程控制器的等效电路null异步机直接起动null2 PLC的工作方式中低档PLC大多采用循环扫描的工作方式。扫描周期应小于输出继电器的动作时间，一般扫描周期约20~40ms, 而大型PLC增加了中断工作方式。 PLC工作过程分：输入采样、程序执行、输出刷新 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。特点: 集中采样和集中输出.输入的变化只能在每次扫描周期中的输入采样阶段被读入，输出映像寄存器的内容要等到一个扫描周期结束后，才集中送至输出锁存电路，去控制执行机构。null000010001000TIM0000030501TIM00#0050输入设备输出设备寄存输入状态寄存执行结果寄存输出状态输出刷新输入采样程序执行05001000nullPLC I/O处理示意图四、C系列P型可编程控制器四、C系列P型可编程控制器以日本立石公司的SYSMASC系列《袖珍型》PLC为例C20P、 C28P、 C40P、 C60P 1 型号示方法 I/O点数、单元特性、单元供电种类三部分 C60P-CDR-A: C系列P型交流供电60点基本单元，32个直流24V输入，28个继电器接点输出。 null基本单元和扩展单元基本单元又称主机，整体组合结构由CPU (含ROM和RAM)、I/O模块、EPROM模块和电源模块组合而成。 扩展单元也称扩展箱，通过扁平电缆与基本单元相连，用于扩展I/O点数。系统配置控制系统必须有一个基本单元，若 I/O点数不够，可引入扩展单元。§3 PLC编程元件及编程语言 §3 PLC编程元件及编程语言 PLC内部有许多具有不同功能的器件：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、数据存储区。为了区别实际的物理器件，上述PLC内部的器件称为软元件。 不同厂家、同一厂家的不同型号的PLC的软元件的数量、种类都不一样。 以日本立石公司C系列P型PLC为例介绍。元件编号采用十六进制。一、C系列可编程控制器编程器件一、C系列可编程控制器编程器件1 输入继电器 是PLC接收外部开关信号的接口，输入继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。输入继电器只能由外部信号驱动，不能由程序驱动。 2 输出继电器 用来传送信号到外部负载的元件。输出继电器常开触点、常闭触点使用次数不限。但只有一对动合触点供外部使用。nullnull3 辅助继电器 内部辅助继电器：共136个。4位十六进制编码，9个通道，编号：10CH---18CH 10CH：1000~1015 17CH：1700~1715 11CH：1100~1115 18CH：1800~1807 保持继电器：共160个，3位十六进制编码，10个通道，每个通道有16个。 HR000~HR015 HR900~HR915 当电源中断时，保持继电器保持其原来的状态；当电源恢复时，可使某些被控对象保持断电前的状态。 暂存继电器：编程时，从一个点分出几个线圈，而分支点后要连接接点时，必须使用暂存继电器 TR0~TR7null专用辅助继电器 16个（1808~1907）4 定时器（TIM00—TIM47）----时间继电器4 定时器（TIM00—TIM47）----时间继电器预置值为十进制数1~9999（从预置值递减，减到0时触点动作。线圈失电，停止计时，定时器复位） 时标单位为0.1s，定时范围0—999.9s。 高速定时器时标单位为0.01s，定时范围0.01—99.99s。 5 计数器（CNT）提供计数操作 计数器（CNT 减1计数）和可逆计数器（CNTR 减、加计数） 注意：一个程序中，TIM、 CNT、 CNTR编号不能重复使用数据存储区 (DM00---DM63) 每个存储区用来保持16位数据，掉电时保持内容。二、编程语言二、编程语言梯形图： 类似继电器控制，沿用继电器的线圈、触点、并联、串联等术语和图形符号。简单、直观、易读。 语句表：类似计算机汇编语言，用助记符缩写符号编程 组成：地址（序号）、指令名称（功能）、数据（继电器编号、定时或计数设定值） 逻辑功能图：沿用半导体电路的逻辑方块图表达，常用“与”、 “或”、 “非”三种逻辑关系来表达。 高级语言：大型PLC完成复杂控制，可采用BASIC等高级语言 用得最多的是梯形图和语句表 §4 指令及其编程方式§4 指令及其编程方式一、基本指令及其编程方式1. LD、LD NOT、OUT指令地址 指令吗 器件号 0000 LD 0000 0001 OUT 0500 0002 LDNOT 0001 0003 OUT 0501 null2 AND、 AND NOT指令 AND：动合触点串联 AND NOT：动断触点串联 地址 指令吗 器件号 0000 LD 0000 0001 AND NOT 0001 0002 OUT 0500 0003 LDNOT 0002 0004 AND 0003 0005 OUT 0501 null3 OR OR NOT指令 OR：动合触点并联 OR NOT：动断触点并联地址 指令吗 器件号 0000 LD 0000 0001 OR NOT 0001 0002 OR 0002 0003 OUT 0500 0004 OUT 0501 null4 OR LD指令 OR LD:电路块并联（块或）0000000200040500地址 指令吗 器件号 0000 LD 0000 0001 AND 0001 0002 LD 0002 0003 AND NOT 0003 0004 OR LD 0005 LD NOT 0000 0006 AND 0001 0007 OR LD 0008 OUT 0501000100030005null5 AND LD指令 AND LD:电路块串联（块与） 000000020004地址 指令吗 器件号 0000 LD 0000 0001 OR 0002 0002 LD 0001 0003 OR NOT 0003 0004 AND LD 0005 LD NOT 0004 0006 OR 0005 0007 AND LD 0008 OUT 050000010003000505006 END指令：程序结束 null二、编程指令及编程方式TIM(定时器) TIMH (高速定时器)（编号在00~47间任意指定） TIM(定时器)：度量单位0.1s，设置值在0~999.9s之间 TIMH (高速定时器) （扫瞄周期小于10ms时可使用） 度量单位0.01s，设置值在0~99. 99s之间 地址 指令吗 器件号 0000 LD 0000 0001 AND NOT 0001 0002 TIM 00 #0150 0003 LD TIM00 0004 OUT 0500null2. CNT(计数器） CNTR（可逆计数器） 地址 指令吗 器件号 0000 LD 0004 0001 AND NOT 0003 0002 LD 0006 0003 CNT 9 #0003 0004 LD CNT9 0005 OUT 0500CNT为减1计数器 计数到，触点动作，状态 一直保持到复位信号输入。 复位信号优先执行。 null CNTR（可逆计数器） 000200030007CNTR100500ACPRCNTR 10#3939加输入复位输入地址 指令吗 器件号 0000 LD 0002 0001 AND NOT 0003 0002 LD 0005 0003 ANDNOT 0006 0004 LD 0007 0005 CNTR 10 #3939 0006 LD CNTR10 0007 OUT 0500CNT为减1计数器 计数的当前值为设定值，触点动作。 复位信号优先执行。 SCP00050006减输入null3 IL（互锁） ILC（清除互锁）LD 0003 IL LD 0004 AND 0007 OUT 0500 LD 0005 OUT 0501 LD NOT 0006 OUT 0502 ILC LD 0001 OUT 0505null4 TR 指令0001000200030005050005010502050300040006LD 0001 　　LD TR0 OUT TR0 　　ANDNOT 0004　 AND 0002 OUT 0502 OUT TR1 LD TR0 AND 0003 AND 0006 OUT 0500 OUT 0503 LD TR1 AND 0005 OUT 0501 null5 JMP（跳转） JME（跳转结束）根据当时的条件来决定执行JMP和JME之间的程序，还是跳过JMP和JME之间的程序。若条件满足“ON”，顺序执行程序；若条件不满足，就不执行JMP和JME之间的程序, 即发生 跳转。LD 0002 AND 0003 JMP LD 0005 OUT 0500 LD 0006 OUT 1000 LD 0004 OUT 0505 JME null6 KEEP（锁存）指令功能相当于锁存器，当其线圈得电时，将一直保持，直至复位。锁存指令有两输入端，上面一行为置1输入端，下面一行为复位输入端。LD 0002 AND 0003 LD 0004 KEEP 0500 LD 0005 LD 0006 OR 0007 KEEP 1000 KEEP指令可以代替自锁功能。null7 DIFU（前沿微分） DIFD(后沿微分）功能：满足条件时产生一个扫描周期的脉冲 注意：在输入信号状态改变时该指令才起作用，且是指定的 继电器得电一个扫描周期。LD 0003 DIFU 0500 DIFD 0502作用：用于输入只作一次处理的场合。 也可做复位信号。null8 SFT（逐位移位）指令功能：把一个通道的16位数据按位移位，也可以把几个通道连起来一起移位，相当于一个串行输入移位寄存器。 SFT（逐位移位）指令有三个输入端： 数据输入端，时钟输入，复位输入。LD 0002 AND NOT 0003 LD 0004 LD 0005 SFT 05 05 LD 0500 OUT 0600注意：开始通道和结束通道为同类继电器；开始通道号≤结束通道号 用于：传送流水线、顺序控制06null9 WSFT（通道移位）指令以通道（16位）为单位进行移位。LD 0002 DIFU 1000 LD 1000 WSFT DM10 DM12null§5 编程指导梯形图的一般原则 （1）梯形图的绘制：自上而下，从左到右的顺序进行，每个继电器线圈为一逻辑行，即一个梯形，每个逻辑行必须从左母线以触点输入开始，以线圈接右母线结束。 （2）梯形图中，同一编号的电器元件线圈只能出现一次，即线圈不重号。 （3）线圈不能直接连在左母线上，需要的话可通过动断触点连接线圈。 （4）完整的梯形图程序结束后必须使用END指令，否则运行程序时不执行。 END是PLC执行程序阶段的结束标志。null2 编程技巧绘制梯形图时，尽量简化，节省存储空间。 （1）并联电路块中，串联触点多的支路应放在单触点支路上面，节省连接指令OR LD. （2）在并联电路与串联电路相与的逻辑行，将并联电路放在左边，可省AND LD指令。 （3）桥式电路不能直接编程，应根据其逻辑关系变换为等效电路。 （4）复杂电路应简化处理。§6 基本电路编程举例§6 基本电路编程举例1 起动、保持和停止电路2 单脉冲电路null3 瞬时输入延时断开电路地址 指令吗 器件号 0000 LD 0003 0001 OR 0500 0002 AND NOT TIM01 0003 OUT 0500 0004 LD 0500 0005 AND NOT 0003 0006 TIM 01 #0200null4 延时接通/断开电路地址 指令吗 器件号 0000 LD 0002 0001 OR 1000 0002 AND NOT 0500 0003 OUT 1000 0004 LD 1000 0005 TIM 00 #0100 0006 LD 0500 0007 AND NOT 1000 0008 TIM 01 #0080 0009 LD TIM00 0010 OR 0500 0011 AND NOT TIM00 0012 OUT 0500null5 定时器和计数器扩展C系列P型PLC定时最大时间为999.9s，计数最大值9999。如果超过此范围，可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩大设定值的范围。（1）定时器扩展1000CNT90500CPRCNT9#06001815000210001000TIM00TIM00TIM00#0100null（2）计数器的扩展1815CNT400500CPRCNT40#008018150003CNT41CNT41#0100CNT41CPR地址 指令吗 器件号 0000 LD 0003 0001 LD 1815 0002 OR CNT41 0003 CNT 41 #0100 0004 LD CNT41 0005 LD 1815 0006 CNT 40 #0080 0007 LD CNT40 0008 OUT 0500 C =C41XC40null6．报警电路0002TIM00TIM00TIM00TIM010502#00200500TIM01#00200002100010000002100100050006000210011001000210010501产生间隔2s的闪烁电路报警灯输出报警蜂鸣器停止信号报警蜂鸣器输出振荡电路null8 移位寄存器的应用某生产线12个工位，在第2，4，6，8，11这5个工位进行不同操作。每6s移动一个工位。null§5 可编程控制器的应用举例§5 可编程控制器的应用举例例1：定时器应用举例分配I/O： 0000 SB1 0001 SB2 0500 KM TIM00 KTnull例2：定时器应用：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nullL1L2L3Y-　降压起动QKFU1FRKM0KM1MFU2nullPLC控制三相电动机的Y-起动I/O分配： SB1— 0000 SB2— 0001 KM0— 0500 KM1— 0501 KM2 — 0502 KT— TIM00null用PLC控制三相异步电动机的Y-起动I/O分配： SB1— 0000 SB2— 0001 KM0— 0500 KM1— 0501 KM2 — 0502 KT— TIM00PLC接线图null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LD 0001 OR 0500 AND NOT 0000 OUT 0500 LD 0001 OR 0500 AND NOT 0000 IL LDNOT 0502 TIM 00 #150LD NOT TIM00 ANDNOT 0502 OUT 0501 LD TIM00 OR 0502 ANDNOT 0501 OUT 0502 ILC END例3. 计数器应用举例：产品数量检测例3. 计数器应用举例：产品数量检测计数器应用举例：产品数量检测计数器应用举例：产品数量检测 电机起动后，1000产生宽度为一个扫描 周期的正脉冲，使CNT02和TIM01复位 起、停传送带电机0000000105000500CNT 02#0024TIM011000000205001000CNT02TIM01CNT02RCP每检测到一个产品，0002产生一个正脉冲， 使CNT02计一个数  CNT02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CNT02复位。CNT02 复位后，0501和TIM01也复位 05001000DIFU0501TIM01#0020计数器应用举例：产品数量检测计数器应用举例：产品数量检测地址 指令 数据 0 LD 0001 1 OR 0500 2 ANDNOT 0000 3 OUT 0500 4 LD 0500 5 DIFU 1000 6 LD 0002 7 ST X2 8 AND 0500 9 LD 1000地址 指令 数据 10 OR TM01 11 CNT 02 12 #0024 13 LD CNT02 14 ANDTOT TM01 15 OUT 0501 16 LD CNT02 17 ANNOT 1000 18 TIM 01 19 #2 20 END0000000105000500CNT 02#0024TIM011000000205001000CNT02TIM01CNT02RCP05001000DIFU0501TIM01#0020例4. 传送指令、移位指令举例例4. 传送指令、移位指令举例要求:0002开关通断一次，用于SFT清0。 0000开关用于设置输入数据。 0001开关通断一次，输入一个移位脉冲。 若0000开关合上，则串入数据为1，每输入一个移位脉冲，输出指示灯 依次点亮。若0000打开，则串入数据为0。LD 0000 LD 0001 LD 0002 SFT 05 05 END例5.传送指令、移位指令举例:节日彩灯控制例5.传送指令、移位指令举例:节日彩灯控制设计要求: 开机后输出指示灯0500~0507全灭，每隔1秒从0500至0507依次 点亮1个；8个灯全亮持续5秒，然后每隔1秒从0500至0507依次熄灭 1个；8个灯全灭，然后再从0500至0507依次点亮。如此重复进行， 直至停机为止。0000000105000501050205070503050405050506FP1型PLC控制器停机开机内部电源null0507=1（8个灯全亮）时，起动定时器，定时5秒，使灯全亮5秒。时间到TM00反=0，给SFT输入0，使灯逐个熄灭。TIM00反=1时，给SFT输入1，使灯逐个点亮  1000=1时，1902产生周期1秒的移位时钟  1001信号将SFT清0 0001信号的上升沿求微分，在1001产生一个正脉冲，用于SFT清0 0001通断一次起动，1000=1；0000通断一次停机，1000=0节日彩灯控制梯形图1000000110000001DIFU1000TIM00RCPIN1001190200001001SFT0505null1 ①控制要求之一：机械手动作的控制。 有一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升、下降、左移、右移、夹紧分别由电磁阀推动气缸完成。设备装有上、下限位开关和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为： 原位 下降 夹紧 上升 右移 左移 上升 放松 下降null2 控制要求：液体混合装置控制。 本装置为两种液体混合装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅动电机，控制要求如下：按下启动按钮SB1，装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭：液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅动电机开始搅动。搅动电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过2秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。停止操作:在当前的混合液操作处理完毕后.按下停止按钮SB1，停止操作。