可编程序控制器PLC是一种数字运算操作的电子系统.docx

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可编程序控制器PLC是一种数字运算操作的电子系统

第一章绪论

可编程序控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式、模拟式的输出，控制各种机械或生产过程。

PLC由CPU、RAM、ROM和输入、输出接口电路等组成，如下图所示：

图1.1PLC组成电路

CPU完成输入信号的检测、程序指令的编译、指令规定的动作及输出结果的功能。

存储器包括RAM、ROM：

RAM用来存放各种暂存的数据、中间结果和用户程序等。

ROM用来存放监控程序及用户程序。

输入接口接收输入信号。

通常采用光电耦合电路，减少电磁干扰。

输出接口用于输出结果。

通常输出也采用光电隔离，并有三种方式，即继电器、晶体管和可控硅。

PLC采用循环扫描工作方式，在PLC中，用户程序按先后顺序存放，PLC从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回第一条，不断循环。

程序被完整扫描一次的时间，称为程序扫描周期。

这个周期的长短，取决于程序所用指令的条数以及每条指令执行所需的时间。

PLC对输入/输出有三种控制方式：

直接方式、集中刷新控制方式和混合方式。

集中刷新控制方式即在程序执行前，先把所有输入的状态集中读取并保存，程序执行时，所需的输入状态就到存储器中去读取，要输出的结果也都暂存起来，直到程序执行END后，才集中让输出产生动作。

实质上，PLC是由许多电子继电器、定时器、计数器组成的一个组合件。

而这些电子继电器、定时器、计数器则由PLC的内部寄存器来模拟实现。

例如，可以选某个寄存器的一位（bit）作为中间继电器，以“1”表示继电器接通，以“0”表示继电器断开等。

PLC一般具有下列器件：

输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、辅助继电器、状态寄存器、数据寄存器、特殊继电器等。

这些内部器件都是字节或字的形式。

在内存的数据存储区，各自占有一定数量的存储单元，使用这些器件，实质上就是对相应的存储内容以位或字节或字的形式进行存取。

根据实际要求，通过编程器对这些内部器件进行控制，就是编程。

程序是由若干条指令组成的，而指令是由指令字和器件组合而成的，并且指令还表示出了连接的方法。

每个指令都用顺序号标出，该顺序号称为步进号。

PLC的编程语言通常有下列几种：

指令表（助记符）语言、梯形图语言、流程图语言、布尔代数语言。

第二章器件及器件定义号

2.1输入继电器（X）

PLC与外部输入点对应的内存基本单元，CPU一般按位来读取一个继电器的状态，也可按字来读取相邻一组继电器的状态。

输入继电器不能由编入PLC内的接点驱动。

通常一个外部输入点对应于一个输入继电器，当外部输入点接通时，该输入继电器相应接通。

外部输入点一般用它的长开触点。

编写梯形图时，输入继电器只有触点，没有线圈。

输入继电器的编号一般采用八进制。

2.2输出继电器（Y）

PLC与外部输出点对应的内存基本单元，可以由输入继电器接点、内部其它器件接点以及它自身的接点来驱动。

编写梯形图时，输出继电器既有触点，又有线圈。

输出继电器的编号一般采用八进制。

2.3内部继电器

与外部没有直接联系，是PLC内部的一种辅助继电器，每个内部继电器对应着内存的一个基本单元，可由输入继电器接点、输出继电器接点以及其它内部器件接点驱动，它自己的接点也可以无限地多次使用。

内部继电器包括辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器、数据寄存器及特殊继电器等。

2.3.1辅助继电器（M）

辅助继电器带有若干个常开接点和常闭接点，这些接点可在内部选择使用，但是这些接点不能直接驱动外部负载。

而必须通过输出继电器来驱动。

2.3.2定时器（T）

定时器与若干常开接点和常闭接点一起，提供限时。

FX2N系列PLC的定时器是通电延时定时器。

2.3.3计数器（C）

计数器可以实现计数功能，一般有递增计数和递减计数两种。

2.3.4状态寄存器（S）

每个状态寄存器都可以带有若干常开接点和常闭接点，而且在PLC内可以任意选择使用。

状态寄存器是使步进式的过程控制容易编制程序的一种软器件，同步进梯形指令STL组合使用。

在不用步进梯形指令时，状态寄存器可以作为普通的辅助继电器使用。

第三章基本指令功能

3.1LD（取）：

常开触点与母线连接指令

LDI（取反）：

常闭触点与母线连接指令

OUT（输出）：

线圈驱动指令

LD和LDI指令用于触点与母线相连。

另外，在分支开始处，这些指令与后述的AND指令一起使用。

OUT指令是线圈驱动指令。

用于驱动输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态继电器，但是不能用来驱动输入继电器。

指令对象器件：

LD、LDI：

X、Y、M、T、C、S

OUT：

Y、M、T、C、S、

图形表示：

M100

指令语言：

LDX001

OUTY001

LDIX002

OUTM100

OUTT10

K19

LDT10

OUTY002

说明：

对于定时器、计数器和功能指令线圈，必须在OUT之后设定合适的常数。

常数（K）的设定，需占用一步程序。

3.2AND（与）：

单个常开触点串联指令

ANI（与非）：

单个常闭触点串联指令

AND（与）和ANI（与非）指令用于触点串联，串联接点的数量不限，这个指令可以连续使用。

指令对象器件：

X、Y、M、T、C、S

图形表示：

X003

指令语言：

LDX001OUTT10

ANDX002K19

OUTY001

LDX003

ANIX004

OUTM100

ANDX005

3.3OR（或）：

单个常开触点并联指令

ORI（或非）：

单个常闭触点并联指令

OR和ORI指令是用作触点并联接的指令，当二个以上触点的串联电路并联连接时，需用后述的ORB指令。

指令对象器件：

X、Y、M、T、C、S

图形表示：

Y002

指令语言：

LDX001

ORX002

ORIM100

OUTY001

LDIX003

ANDX004

ORM101

ORM102

ANIX005

OUTY002

3.4ORB（电路块或）：

串联电路块的并联指令

两个以上触点串联的电路称作“串联电路块”。

串联电路块并联连接时，在支路始端用LD和LDI指令，在支路终端用ORB指令。

ORB指令是独立指令，不带任何器件编号。

图形表示：

X002

指令语言：

LDX001

LDX002

ANIM102

ORB

LDIM100

ANDX003

ORB

OUTY001

注意：

多重并联电路中，若每个串联块都用ORB指令，则并联电路数可不受限制。

3.5ANB（电路块与）：

将分支电路的始端与前一个电路串联连接的指令。

用ANB指令将分支电路（并联电路块）与前一个电路串联。

在与前一个电路串联的时候，用LD与LDI指令作分支电路的始端，分支电路的并联电路块完成之后，用ANB指令来完成两电路的串联。

指令对象器件：

无

图形表示：

X002

指令语言：

LDX001

ORX004

LDX002

ANDX003

ORIX005

ANB

LDIM100

ANDX006

ORB

OUTY001

3.6SET（置位）：

置位指令。

指令对象器件：

Y、M、S

RST（复位）：

复位指令。

指令对象器件：

Y、M、S、T、C

这两个指令用于输出继电器、状态继电器和辅助继电器，用作置位和复位操作。

图形表示：

·····

指令语言：

LDX001

SETM202

···

LDX002

RSTM202

X001一旦接通，即使再断开，M202仍保持接通

X002一旦接通，即使再断开，M202仍保持断开

说明：

当使用SET指令时，线圈用它的自保功能，保持工作状态，当使用RST指令时，其复位被自保。

3.7PLS、PLF（脉冲）：

脉冲输出指令

PLS：

当输入信号上升时产生一个宽度为扫描周期的脉冲。

PLF：

当输入信号下降时产生一个宽度为扫描周期的脉冲。

图形表示：

PLFY,M

SETM205

指令语言：

LDX001

PLSM103

LDX002

PLFM104

LDM103

SETM205

LDM104

RSTM205

3.8MC（主控）：

公共串联接点的连接指令（公共串联接点另起新母线）

MCR（主控复位）：

MC指令的复位指令

对于连续输出电路，只要编程的顺序不错，可进行任意次的编程，但对于分支后含有串联接点的多路输出电路，则不能直接编程。

MC和MCR指令就是用来解决这个问题的。

指令对象器件：

M、Y

图形表示：

说明：

如上例所示，MC100、MC101等的MC触点，是一个应该分别与母线相连的常开触点，与该常开触点相连的其它触点，用LD（LDI）指令连接，即把母线移到MC触点的后面。

3.9NOP（空操作）：

删除一条指令或空一条指令

指令对象器件：

无器件编号的独立指令

在修改或增加程序时，如果插入NOP指令，可使步进编号的更改减到最少，此外，可以用NOP指令来取代已写入的指令，从而修改电路。

在执行程序全部清零时，所有指令可看作是NOP。

3.10END：

程序结束指令

PLC能重复地进行输入处理、程序执行和输出处理。

程序结束时，写入END指令，则立即执行输出处理，而不再执行后面额外的步骤，并且程序返回第0步。

指令对象器件：

无器件号的独立指令

第四章步进指令

全部顺序指令大致可分为通用顺序、手动顺序、自动顺序三种，通用顺序主要用于方式选择。

这里简单介绍步进梯形指令的内容和自动顺序的处理方法。

4.1电路总体组态

4.1.1步进梯形指令的目的

步进梯形指令是一种十分有用的指令。

使用简单的编程器，根据说明机器作状态转换的图形，可以很容易地用这种指令来实现顺序设计。

适用于常规继电器梯形图进行设计。

因此这两种顺序可以组合使用。

步进梯形指令可以分别直接用于自动顺序、手动继电器梯形顺序和方式选择电路中。

4.1.2输入和输出单元的分配

图4.1.1表示了安装在机械手上的负载和传感器，在PLC输入输出端分配的编号。

上升、下降、右移、左移采用双电磁阀。

一旦下降（右移）输出接通，即使再断开，它也能始终保持现行位置。

上升（左移）与此相同。

Y002

X002

Y001

X001

Y000

X003

Y001

Y002

X002

X001

Y000

Y003

Y004

X004

X005

图4.1.1

夹持松开装置，使用单电磁阀。

当夹持输出时，处于夹持状态，夹持输出中断时，处于松开状态。

每个工作臂都有上、下限位开关和左、右限位开关。

其夹持装置不带限位开关，一旦夹持电磁阀导通，就同时驱动PLC内的定时器，设定的时间一到，夹持动作也就完成。

4.1.3输入操作的分配

下面是机器操作方式的实例：

手动

单一操作：

用各按钮开关来接通或断开各负载的工作方式

返回原位：

按下返回原位按钮时，机器自动返回到它的原位

自动

步进操作：

每按一次启动按钮，向前执行一步动作的工作方式

单周期操作：

机器在原位时，按下启动按钮，自动地执行一个操作周期的操作，操作完后机器停在原位上

如果在操作过程中，按下停止按钮，则机器停留在该工序上。

如果再按下启动按钮，则又从该工序继续工作，最后停留在原位上

连续操作：

机器处在原位时，按下启动