可编程序控制器PLC是一种数字运算操作的电子系统.docx

1、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1.1 PLC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

2、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，

3、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

4、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

5、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

6、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3.1 LD（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

7、 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：LD X001OUT Y001LDI X002OUT M100OUT T10K 19LD T10OUT Y002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. 2 AND（与）：单个常开触

8、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： LD X001 OUT T10 AND X002 K 19OUT Y001LD X003ANI X004OUT M100AND X0053.3 OR（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： LD X001

9、 OR X002 ORI M100 OUT Y001 LDI X003 AND X004 OR M101 OR M102 ANI X005 OUT Y0023.4 ORB（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： LD X001 LD X002 ANI M102 ORB LDI M100 AND X003 ORB OUT Y001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。3.5

10、 ANB（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： LD X001 OR X004 LD X002 AND X003 ORI X005 ANB LDI M100 AND X006 ORB OUT Y0013.6 SET（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

11、器和辅助继电器，用作置位和复位操作。图形表示： 指令语言：LD X001SET M202LD X002RST M202X001一旦接通，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。3.7 PLS、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：PLF Y,MSET M205指令语言：LD X001PLS M103LD X002PLF M104LD M103SET M205

12、LD M104RST M2053.8 MC（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，MC 100、MC 101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。3.9 NOP（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

13、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。3.10 END：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

14、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。Y002X002Y001X001Y000X003Y001Y002X002X001Y000Y003Y004X004X005 图4.1.1

15、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