第 12章
可编程序控制器( PLC)
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哈尔滨工业大学
电工学教研室
第 12章
可编程序控制器( PLC)
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目 录
12.1可编程控制器的结构和工作原理
12.2可编程控制器的程序编制
12,3 可编程控制器应用举例
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,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 这个名称 。
12.1 可编程控制器的结构和工作原理
返回
12.1.1 结构及各部分的作用
1.PLC的硬件结构图
返回
系统
程序
用户
程序
数据
存储器
C P U














I/O




编 程 器
I/O




输出设备
指示灯
电磁线圈
电磁阀
电 源
打印机
计算机
磁带机
条码
扫描仪
按钮
触点
行程
开关
输入设备
2.各部分的作用
? CPU,(1) 将各种输入信号取入存储器 。
(2) 编译、运行用户程序。
(3) 把结果送到输出端。
(4) 响应外部设备的请求。
? 存储器,
系统程序存储器, 存放监控程序和编译程序 。
用户程序及数据存储器, 存储用户编制的应用程序及各
种暂存数据、中间结果 。
返回
? 各种接口、高功能模块,可扩展功能 。
?输入、输出接口,联接输入输出设备,采用光电隔离,减
小干扰,提高可靠性。
输入的形式,开关、按钮、行程开关等
输出的形式,继电器 -- 低速大功率
可控硅 -- 高速大功率
晶体管 -- 高速小功率
返回
小型机(一体机):
返回
中、大型机(模块式):
返回
12.1.2 工作原理
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。
对慢速响应系统
增强了抗干扰能力 。
返回
一个扫描周期
程序执行输入采样 输出刷新
1,I/O点数
64~128 点 --小型 ; 128~512点 --中型 ;
2,用户程序存储器容量。 FP1-C24,2720步 。
3,扫描速度, 单位,ms /1000步 或 ?s /步
4,指令系统条数 。
5,编程元件的种类和数量 。
12.1.3 可编程控制器的主要 技术性能指标
返回
元件名称 代表字母 编号范围 功能说明
输入继电器 X X0~XF 接收外部输入信号
输出继电器 Y Y0~Y7 输出程序执行结果
辅助继电器 R R0~R62F 在程序内部使用不提供外部输出
定时器 T T0~T99 触点在内部使用
计数器 C C100~C143 减法计数器触点在内部使用
通用“字”寄存器 WR WR0~WR62 WR0:R0~RFWR1:R10~R1F
FP1-C24寄存器配置
返回
12.1.4 可编程控制器的主要功能和特点
返回
1.开关逻辑控制
2.定时 /计数控制
3.步进控制
4.数据处理
5,过程控制
6,运动控制
7,通信联网
8,监控
功能
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.进行在线修改,柔性好。
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。
特点
12,2 可编程控制器的程序编制
12.2.1 可编程控制器的编程语言
常用
?
梯形图语言
指令助记符语言
梯形图语言,类似于传统的继电接触控制图、直观。
助记符语言,类似于微机中的汇编语言。
返回
PLC中有两类触点,常开触点 和 常闭触点。
符号分别为:
1,梯形图
用 表示 线圈
SB1
SB2
KM
KM
继电接触控制
返回
X1
X0
COM
Y0
COM
~
KM
SB2
SB1
PLC外部接线图
(ED)
Y0
X1
Y0
X0
梯形图:
当输入设备的触点为常开时,梯
形图和继电接触控制电路一一对应
1,梯形图
返回
指令语句表
地址 指令
0
1
2
3
4
ST X0
OR Y0
AN/ X1
OT Y1
ED
(ED)
Y0
X1
Y0
X0
梯形图:2,指令语句表
二者一一对应
返回
12.2.2 可编程控制器的编程原则和方法
1,编程原则
(1) 编程元件的触点可无限次使用 。
( 2) 每行起始于左母线,线圈接于右母线,
触点不能与右母线相联。
错误 正确
X0 X1Y0 X0 X1 Y0
返回
( 3) 上重下轻,左重右轻。
X0
X1
X3
X4
X5X2 Y0
X0
X1
X3
X4
X5
X2 Y0
改为
返回
( 4) 逻辑关系应尽量清楚
X3X2
X5
X4
X6
X8
X7
Y0
X9
(ED) X3X2
X5
X4
X6
X8
X7
Y0
X9
(ED)
X5 X6
X2
X2
返回
(5) 避免出现无法编程的梯形图
X5
(ED)
X1
X3
X2 Y1
X4 Y2
X1
(ED)
X3 X2 Y1X5
X3
X1 X4 Y2X5
返回
2,编程方法 (以电动机正反转控制为例 )
( 1) 确定 I/O点数及 I/O分配
输 入 输 出
SB1 X0
SBF X1
SBR X2
KMF Y0
KMR Y1
X1
X0
COM
Y0
COM ~
KMR
SBF
SB1
PLC外部接线图
SBR
X2
KMF
Y1
KMR
KMF
FR
互锁务必用
硬触点
互锁务必用
硬触点 返回
( 2)编制梯形图和指令语句表
X0
X0 Y0
Y1
X1
X2
Y0
Y1
Y1
Y0
ED
地址 指 令
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ST X1
OR Y0
AN/ X0
AN/ Y1
OT Y0
ST X2
OR Y1
AN/ X0
AN/ Y0
OT Y1
ED
返回
12.2.3 FP1指令系统简介
1,起始指令 ST,ST/ 和输出指令 OT
ST,以常开触点开始 ST/:以常闭触点开始
OT,不能用于输入继电器 X和直接接于左母线 。
基本指令
X0
X1
Y0
R0
地址 指令
0
1
2
3
ST X0
OT Y0
ST/ X1
OT R0
返回
2,触点串联指令 AN,AN/
触点并联指令 OR,OR/
X0 X1 Y0
Y1X2
X3
地址 指令
0
1
2
3
4
5
ST X0
AN X1
OT Y0
ST/ X2
OR/ X3
OT Y1
返回
3,块串联指令 ANS与块并联指令 ORSX0 X1
X2 X3
Y0
指令块1
指令块2
地址 指令
0
1
2
3
4
5
ST X0
OR X2
ST X1
OR/ X3
ANS
OT Y0
X0 X1
X2 X3
Y0指令块1
指令块2
地址 指令
0
1
2
3
4
5
ST X0
AN X1
ST X2
AN/ X3
ORS
OT Y0
每一指令块均以 ST或 ST/开始
返回
4,取反指令 /
X0 Y0
Y1
地址 指令
0
1
2
3
ST X0
OT Y0
/
OT Y1
返回
X0 T
n输入接点
定时器号码
( FP1:0~ 99)
时间常数,
1~32767
类型
R,时钟为 0.01秒
X,时钟为 0.1秒
Y,时钟为 1秒
( 1) 时间常数与类型决定了定时时间的长短。
( 2)定时器为减计数。当输入触点接通时,每来一个时
钟脉冲减 1,直到减为 0。这时,定时器的常开触点
闭合,常闭触点断开。 当输入触点断开时,定时器
复位。
说明:
返回
5,定时器指令 TM
定时器应用举例 1
X0
Y0
TMX 50
2
T2
地址 指令
0
1
4
5
ST X0
TMX 2
K 50
ST T2
OT Y0
X0
Y0
5S 2S
定时器复位
功能说明,X0闭合 5s后,Y0输出
返回
定时器应用举例 2
4S 6S
X0
Y0
ED
TMY 4
0
TMY 6
1
X0
T0
T1
X0 T0 Y0
地址 指令
0
1
2
6
7
11
12
13
14
ST X0
AN/ T1
TMY 0
K 4
ST T0
TMY 1
K 6
ST X0
AN/ T0
OT Y0
ED
返回
6,计数器指令 CT
CT
n
计数器初始值:
1~32767
计数器编号
(FP1机,100~143)计数脉冲 复位信号
( 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。
说明:
C
R
返回
计数器应用
X1
X0
CT 5
100
C100 Y0
地址 指令
0
1
2
5
6
ST X0
ST X1
CT 100
K 5
ST C100
OT Y0
X0
X1
Y0
返回
7,堆栈指令 PSHS,RDS,POPS
Y0
X0
Y1
R30
X2
X1
X2
ST X0
PSHS
AN X2
OT Y0
RDS
AN X1
OT Y1
POPS
AN/ X2
OT R30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


使

返回
8,微分指令 DF,DF/
(DF)
R30
(DF/)
R31
X0
X1
ST X0
DF
OT R30
ST X1
DF/
OT R31
X0接通瞬间(上升沿),R30触点接通 一个扫描周期 。
X1断开瞬间(下降沿), R31触点接通 一个扫描周期 。
功能解释
指令使用
当只需要信号的上升或下降沿时使用。例:启动或停
车按钮信号 。
返回
9,置位、复位指令 SET,RST
X0 Y0
S
R
X1 Y1
地址 指 令
0
1
4
5
ST X0
SET Y0
ST X1
RST Y1
Y0
X0
X1
置位
复位
返回
10,保持指令 KP
X0
X1
S
R
KP Y0 地址 指 令
0
1
2
ST X0
ST X1
KP Y0
说明 1:置位触发信号 X0一旦接通,即触发
Y0接通,即使 X0再断开,Y0仍保持接通,
直到复位触发信号 X1接通为止。
说明 2,置位触发和复位触发同时出现
时,复位触发信号优先。
返回
11,移位指令 SR(左移 )
IN
CP
CLR
SR WR0
( 1) SR指令只能对 WR寄存器进行移位操作 。
( 2) IN,串行输入端, X0接通, 输入 1,
X0断开, 输入 0。
( 3) CP,移位脉冲, X1每闭合一次, WR0数据
左移一位
( 4) CLR,X2接通,寄存器清零,停止移位 。
X0
X2
X1
地址 指 令
0
1
2
3
ST X0
ST X1
ST X2
SR WR0
返回
应用举例,有 8只节日彩灯,要求从左至右每隔 1秒依次点亮一只。当灯
全亮后,再以同样速度从左至右依次熄灭,反复 3次后停止 。
F0 MV WR0 WY0
SR WR0
Y7
R901C
C100
R9010
Y7
X0
DF/
DF
IN
C
CLR
C
R
CT 3
100
ED
注释,R901C 为内部特殊继电器
( 1秒时钟脉冲继电器)。
R9010 为常 ON继电器。
扩展功能指令,F0 MV WR0 WY0
返回
扩展功能指令,F0 MV WR0 WY0( 16位数据传送指令)
将 WR0中的内容传送至 WY0
WR0 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R0R1
WY0 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y0Y1
RF RE RD RC RB RA R8R9
YF YE YD YC YB YA Y8Y9
FP1有 100余条扩展功能指令
返回
PLC控制系统设计流程图:
Yes
分析控制对象
确定控制内容
选择P L C 机型
硬件设计
软件设计
系统总装统调
符合
设计要求?
调整软件
调整硬件
投入运行
No No
12,3 可编程控制器应用举例
返回
设计流程:
1 确定控制内容:需对控制对象进行详细分析 。
2 选择合适机型:包括 I/O点数,程序存储器容
量,响应速度,输入、输出方式等 。
3 硬件系统设计:确定输入设备,PLC与控制对
象的联接方式,绘出输入、输出端子的接线图和
实际联接。
返回
4 软件设计:进行 I/O分配和定义,绘制梯形图。
5 系统统调:对编制完成的用户程序进行模拟调
试-修改-再模拟调试,直到达到设计要求,才
可以接到系统中进行总装统调 。
返回
12,3.1 三相异步电动机 Y- ?换接起动控制
Y- ? 换接起动的继电接触 控制电路图
KM-?KT
KT KM-Y
KM-Y
KM-?
KM-?
KTKM-?
KMSB1 SB2
KM
KH
KM
FU
QS
KH
电机
A'
x
B'
y
C'
z
KM -Y
KM- ?
返回
输 入 输 出
SB1 X1
SB2 X2
KM1 Y1
KM2 Y2
KM2 Y3
Y- ? 换接起动的 PLC控制
KM1
KM2
KM3
主电路
停车
起动
I/O分配

E
1
SB
2
SB
X1
X2
CO M CO M
Y1
Y2
Y3
K M1
K M2
KM3
P LC
PLC外部接线图 返回
X1X2
Y1Y2
Y3
R0
R0
R0
T0
T0
Y2
R0
T0
T1 Y3
TMX 50
0
TMX 10
1
ED
梯形图
地址 指 令
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
13
ST X2
OR R0
AN/ X1
PSHS
OT R0
POPS
AN Y2
OR/ T0
OT Y1
ST R0
TMX 0
K 50
ST R0
地址 指 令
14
15
16
17
20
21
22
23
AN/ T0
OT Y3
ST T0
TMX 1
K 10
ST T1
AN / Y3
OT Y2
ED
指令语句表
返回
a) 按下 SB2,PLC的 X2触点闭合, R0,Y1和 Y3接通 。
主电路 KM1,KM3接通, 电动机星接起动 。
b) R0同时启动定时器 T0,5s后 T0的常闭触点断开,
使 Y1,Y3断开, 主电路 KM1,KM3断开 。
c) T0定时时间到达的同时, 其常开触点启动了 T1,1s后,
T1常开触点接通, 使 Y1,Y2接通,主电路 KM1,KM2接
通,电动机绕组接成三角形。
控制过程分析
返回
常用特殊继电器简介
R900A,,>”标志 R900B:,=”标志
R900C:,<”标志 R9010,常 ON继电器
R9011,常 OFF继电器
R9013,仅在第一个扫秒周期 ON,其他时候均为 OFF
R9014,仅在第一个扫秒周期 OFF,其他时候均为 ON
R9018~R901D,周期分别为 0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,
2s的时钟脉冲继电器
基本指令以外还有高级指令,合计 160余条 。
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第 12 章
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