十分钟掌握PLC编程.docx

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十分钟掌握PLC编程

如何学好PLC编程

一、PLC的历史

60年代以前，汽车生产流水线的自动控制基本上都是由继电器控制装置构成。

当时汽车的每一次改型都需要对继电器控制装置进行重新设计和安装。

随着生产的发展，汽车型号更新周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料。

为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了著名的十项招标指标：

1．编程方便现场可修改程序；

2．维修方便采用模块化结构；

3．可靠性高于继电器控制装置；

4．体积小于继电器控制装置；

5．数据可直接送入管理计算机；

6．成本可与继电器控制装置竞争；

7．输入可以是交流115V；

8．输出为交流115V2A以上能直接驱动电磁阀接触器等；

9．在扩展时原系统只要很小变更；

10．用户程序存储器容量至少能扩展到4K；

1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。

这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在其他工业领域推广应用。

1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。

1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。

我国从1974年开始进行引进和研制，但一直不太成功，个中原因很多，到04年为止，整个PLC市场仍然以进口品牌为主。

近些年，因为全世界的加工型产业向中国的转移，使中国成为了全世界的加工基地；其后果是带动了中国的装备制造业的蓬勃发展，信息时代装备制造的核心是什么？

——是自动化、信息化，而PLC则是整个装备自动化、信息化的核心部件。

一个没有强大自动化产业做支持的制造强国是不可能长久的，低成本是不可能长久的，只有通过加强自动化程度，加强信息化程度，我们才有可能进一步的降低成本提高性能提升附加值。

二、PLC的原理

1、扫描技术

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

（1）输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（2）用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

（3）输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是PLC的真正输出。

2、PLC的I/O响应时间

为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。

为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。

以上两个主要原因，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。

所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。

三、PLC的输入、输出

1、PLC的输入采用光电隔离技术，输入24V电平后，经过串接电阻加光电隔离后，相应到PLC的内部输入。

如下图所示：

IO1和COM是一组开关量输入，IO2和COM是一组开关量输入。

输入与内部之间通过光电相互隔离。

矩形科技PLC内部分别表示为10001,10002…（西门子表示为I0.0，I0.1；三菱表示为X000,X001）

2、PLC的输出通过光电隔离后，控制继电器或晶体输出。

继电器输出既可以接直流负载也可以接交流负载；晶体管输出可以接直流负载。

如下图所示：

DO1和COM是一组继电器输出，DO2和COM是一组继电器输出。

矩形科技PLC内部分别表示为00001，00002…（西门子表示为Q0.0，Q0.1；三菱表示为Y000，Y001）

图1PLC输入和输出接口图

四、小型PLC特点

日系PLC主要有三菱，欧姆龙，松下等；主要特点是行扫描方式，无网络区分。

功能块定义简单，在运动控制方面简单易懂。

欧系PLC主要有西门子、AB、施耐德等；主要特点是分网络扫描，有网络区分。

功能块定义较为复杂，可以用于一些特殊行业。

在模拟量控制和通讯方面比较有优势。

矩形科技PLC采用网络扫描方式，在运动控制方面，可以输出4轴200K的脉冲；在模拟量方面，可以采集温度、压力、流量的信号，对系统进行精准的控制；在通讯方面，矩形科技PLC支持MODBUS协议、自由通讯协议、CANOPEN协议；矩形科技PLC可以实现多种编程方式，主要有串口编程、以太网编程、无线GPRS编程等等。

例如：

N80-M44MAD-AC/N本体模块，带1个RS232，3个RS485,1个CAN通讯口，1个以太网接口，6AI,6AO,16DI,16DO.

五、矩形科技N80系列PLC的位逻辑

1、常开节点

图2常开节点

图3常开节点时序图

10001为常开节点，当10001为ON时，00001输出为ON。

当10001为OFF时，00001输出为OFF。

2、常闭节点

图4常闭节点

图5常闭节点时序图

10002为常闭节点，当10002为ON时，00001输出为OFF，当10002为OFF时，00001输出为ON.

3、普通输出线圈

图6普通输出线圈

图7普通输出线圈时序图

00001为普通输出线圈，当10001为ON时，00001输出为ON。

当10001为OFF时，00001输出为OFF。

4、置位输出线圈

图8置位输出线圈

图9置位输出线圈时序图

00003为置位输出线圈，当10003为ON的瞬间，00003输出置位为ON,然后10003为OFF,00003保持为ON.

5、复位输出线圈

图10复位输出线圈

图11复位输出线圈时序图

R00003是复位输出线圈，当10004为ON的瞬间，00003复位为OFF。

6、正跳变线圈

图12正跳变线圈

图13正跳变线圈时序图

00006是正跳变（上升沿）线圈，当10005为ON时，00006瞬间输出一个周期的脉冲为ON.

7、负跳变线圈

图14负跳变线圈

图15负跳变线圈时序图

00007是负跳变（下降沿）线圈，当10006从ON到OFF时，00007瞬间输出一个周期脉冲为ON.

六、矩形科技N80系列PLC的常见功能块

1、定时器

图16定时器

图17定时器时序图

当10003接通20秒后，00008为ON，10003为OFF，00008为OFF，图中的40100是16位的单字寄存器，用于显示已经定时的时间。

2、计数器

图18计数器（电平触发）

当10004为OFF，10002为ON一次，40200的计数器自动加1；注意，如果10002一直为ON，40200每扫描一个周期加1。

当40200的值=10，00003为ON。

当10004为ON，计数器不计数。

图19计数器（上升沿触发）

当10004为OFF，10002为ON一次，40200的计数器自动加1；如果10002一直为ON，40200的数值不变化。

当40200的值=10，00003为ON。

当10004为ON，计数器不计数。

3、比较指令

图20单字比较

40001和40002无符号单字比较，40001大于40002时，00101为ON;

40001等于40002时，00102为ON;

40001小于40002时，00103为ON;

图21双字比较

40003、40004和40005、40006无符号双字比较，40003、40004大于40005、40006时，00104为ON;

40003、40004等于40005、40006时，00105为ON;

40003、40004小于40005、40006时，00106为ON;

图22带符号单字比较

40007和40008带符号单字比较，40007大于40008时，00107为ON;

40007等于40008时，00108为ON;

40007小于40008时，00109为ON;

4、加法指令

图23单字加法

ADDB单字加法，40010加上40011和放到40012（最大值可以到65535）；

图24双字加法

ADBL双字加法，40013、40014加上40015、40016和放到40017、40018（40017放高16位，40018放低16位）

5、减法指令

图25单字减法

SUBB单字减法,40020减去40021,结果放到40022,大于0时,00115为ON;

等于0时，00116为ON；小于0时，00117为ON;

图26带补码减法

SUBB单字减法，带符号减法（I2为ON）,40020减去40021,结果放到40022,大于0时,00121为ON;

等于0时，00122为ON；小于0时，00123为ON;

图27双字减法

SBBL双字减法，40026、40027减去40028、40029结果放到40030、40031；

大于0时，00121为ON;

等于0时，00122为ON;

小于0时，00123为ON;

6、乘法指令

图28单子乘法

MLBM单字乘法，结果为单字，40033乘以40034结果放到40035；

图29单字乘单字等于双字

MULB单字乘法，结果为双字，40037乘以40038结果放到40039、40040（40039为高16位，40040为低16位）；

图30双字乘法

MLBL双字乘法，40042、40043乘以40044、40045，结果放到40046、40047（40046为高16位，40047为低16位）；

7、除法指令

图31单字除法

DVBM单字除法，40050除以40051，结果放到40052，余数40053;

图32双字除以单字

DIVB双字除以单字，40055、40056除以40057，结果放到40059，余数40060；

图33双字除法

DVBL双字除以双字，40062、40063除以40064、40065，结果放到40066、40067，余数放到40068、40069；

8、步进指令

图34步进指令

STEP步进指令，当41001=0时，00161为ON，41001=1时，00162为ON，41001=2时，00163为ON。

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当10001为ON，00161为ON（41001=0，第0步），执行41001=1；

七、编程步骤

1、写出工艺流程图

图35工艺流程图

2、定义输入、输出IO（矩形科技N80系列为例）

输入:

10001自动状态

10002启动按钮

10003停止按钮

10004工作位置1

10005工作位置2

输出：

00001马达1

00002马达2

00003工作指示灯

3、编写梯形图程序（矩形科技N80系列为例）

图36矩形科技PLC梯形图