可编程序控制器(PLC)是一种数字运算操作的电子系统.doc

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1、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。通常采用光电耦合电路，减少电磁干扰。输出接口用于输出结果。

2、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、

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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：X,Y,M,T,C,S,X,Y,M,T,C,S,X,Y,M,T,C,S,LDLDIOUTX001K19X002T10Y001Y002T10M100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

8、用一步程序。3. 2 AND（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：X,Y,M,T,C,S,X,Y,M,T,C,S,ANDANIK19T10X005X002Y001X001X004M100X003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

9、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：X,Y,M,T,C,S,X,Y,M,T,C,S,ORORIX002M100X001Y001M101M102X004X005X003Y002 指令语言： LD X001 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

10、ORB指令。ORB指令是独立指令，不带任何器件编号。图形表示：ORBX001Y001M100X003M102X002指令语言：LD X001LD X002ANI M102ORBLDI M100AND X003ORBOUT 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 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：ANBM100X00

11、6X005X004X001Y001X003X002 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、状态继电器和辅助继电器，用作置位和复位操作。图形表示：SET Y,M,SRST Y,M,SX002RST M202X001SET M202 指令语言：LD X001SET M202LD X002RST M202X001一旦接通，即使再断开，

12、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,MPLS Y,MX002PLF M104X001PLS M103M104RST M205M103SET M205指令语言：LD X001PLS M103LD X002PLF M104LD M103SET M205LD M104RST M2053.8 MC（主控）：公

13、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

14、，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

15、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 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

16、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

17、位时，按下启动按钮，机器就连续重复工作如果按下停止按钮，机器运行到原位，然后停机4.2自动顺序程序4.2.1 负载驱动图图4.2.1为机械手工作中执行各工序的负载图RST Y001SET Y001(T11 )(Y003)(Y002)(Y004)(Y000)(Y002)(T10 )(Y000)图4.2.1在第一次下降工序中，下降电磁阀Y000接通。在夹持工序中，夹持电磁阀Y001置位，同时驱动定时器T10。此后执行类似的操作，完成由初始条件到下一个初始条件的一系列操作。在夹持输出Y001置位后，保持夹持，直到夹持输出复位才松开。另一方面，只在每一工序上驱动定时器和其他输出。如上所述的控制，即一步

18、一步按顺序驱动后各负载动作，称为顺序控制或过程步进型控制。这种控制过程，用继电器符号程序很难实现程序设计。4.2.2 转换条件图图4.2.2表示了各工艺过程转换的条件。X004X002T11X001X003X002T10X001X005 图4.2.2在初始条件下，按下启动按钮，过程转换为第一次下降过程。随着下降电磁阀的工作，机械臂下降，在到达下限位置时，下限位开关X001接通，工艺转为夹持过程。因为定时器T10与夹持输出同时工作，所以在定时器接点接通以后，工艺转为第一次上升过程。此后，用类似的方法完成一系列工艺过程的转换。4.2.3 状态转换图图4.2.3是状态转换图。它由负载驱动图和转换条件

19、图组合而成。图中每个工艺过程，都标有状态指示器的编号。只要根据机器操作的工艺规范准备好状态转换图，就可以进行简单的编程，而不必先设计常规的继电器顺序。 S25 S24 S23X002 上限位X003 右限位X001 下限位 S26 S27 S28RST Y001T11X002 上限位 S21 S1 S22SET Y001初始状态X005 转换开始X001 下限位M8002T10X004 左限位（Y000）（T10 ）（Y002）（Y003）（Y000）（T11 ）（Y002）（Y004）松开上升下降下降上升右行夹持左行图4.2.3说明：1. 初始状态指示初始化条件的初始状态在图中用双线框表示，

20、初始状态的置位用返回原位指令。2. 转换启动特殊辅助继电器M575用于转换启动。按下启动按钮时辅助继电器接通，建议与原位条件串联。3. STL电路程序图4.2.4表示了如何依据状态转换图对PLC进行编程的方法。如图所示，可以通过STL触点直接驱动线圈，或通过其他触点来驱动线圈。STL触点一般都是与母线相连的。因为使用STL指令时，LD点被右移，所以在需要把LD点返回到原母线上时，需用RET指令。S21T3X005S22SETX002X001T2X004X003T1X005X002X001X004X003S21( T3 )( T2 )( T1 )(T2 )(T3 )(T1 )X003X004X0

21、05X002X001SET S22S22S21图4.2.4使用过程中应注意的问题：（1）双路输出的处理只有STL触点接通时，并在STL触点由通到断的一个执行周期内，才执行STL电路驱动的电路块，并相应地接通/断开该电路块的输出。STL触点断开时，不执行任何操作，这与转移条件的情况相同，当然也不执行任何输出处理。Y001S22S21S22S21(Y001 )(Y001 )此外，如果在STL触点后，编制计数器程序，则只有在STL触点闭合时，计数才能复位。 （2）状态器的处理STL指令只对状态继电器S有效，能用于同一个状态器的STL指令的次数只限于一次（不包括 “并行/接合”）。可以用与普通继电器相

22、同的方法，将LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、SET等指令，应用于状态器S中。STL接点之后的状态器的输出指令，只有SET指令和RST指令是有效的。4.3多流程的处理4.3.1多流程的组态 图4.3.1 多流程的组态a. 单一流程没有必要一定要按工艺流程的次序对状态器标准编号（其它流程也是如此）。此外，可以用其它流程的状态器联锁流程转换条件来执行相关控制。b. 选择的分支/接合流程用于进行多流程的分支选择。c. 并行的分支/接合流程用于多流程同时运行的分支。4.3.2 选择的分支/接合图4.3.2是选择分支/接合的流程图和梯形图，可选择多分支中的任意一个分支作选择执行。应注意

23、，此时不允许多流程同时转换。SET S604SET S603SET S606SET S605SET S606SET S602X004X007X006X003X002X005X001(Y003 )(Y005 )(Y004 )(Y002 )(Y001 )(Y000 )X005X001X007X006X005X004X003X002X001(Y005 )(Y004 )(Y003 )(Y002 )(Y000 )(Y001 )图4.3.2状态器S602或状态器S604置位时，状态器S601自动复位。状态器S606由状态器S603或S605置位，转换时的原状态器S603或S605自动复位。4.3.3 并行

24、的分支/接合图4.3.3是一个多流程先同时分支运行然后再接合的实例：只有在状态器S603和S605两者都完成工作之后，状态器S606才置位，且转换后原状态器S603和S605同时复位。SET S602SET S604SET S603SET S605SET S606X004X003X005X002X001X005X004X003X002X001(Y004 )(Y006 )(Y005 )(Y003 )(Y002 )(Y001 )(Y006 )(Y005 )(Y004 )(Y003 )(Y002 )(Y001 ) 图4.3.3只有状态器的置位指令，才对后面的串联线圈有效。一旦使用RET（返回）指令，

25、状态器便返回到母线。第五章 程序设计实验实验一、三相异步电动机正反转控制及Y降压起动控制程序1、三相异步电动机正反转控制程序 要求：按X001，Y001接通，电动机正转； 按X002，Y002接通，电动机反转； 按X003，电动机停止。2、三相异步电动机Y降压起动控制程序 要求：按X001，Y001、Y002接通，电动机Y形降压起动，延时3S后，Y001、Y003接通，电动机全压运转；按X002，电动机停止。实验二、定时器控制程序 要求：按下X001，Y001每2S闪亮一次，Y002每10S闪亮一次，Y003每30S闪亮一次；每闪亮一次时接通的时间为0.5S；按下X002，停止闪亮。实验三、彩

26、灯控制程序 要求：按X001，Y000Y007按以下几种要求接通1、 Y000、Y001Y007、Y000依次循环接通，每个输出接通的时间为0.5S；2、 Y000Y001、Y002Y003、Y004Y005、Y006Y007、Y000Y001依次循环接通，每次输出接通的时间为0.5S；3、 Y000Y001、Y001Y002、Y006Y007、Y007Y000依次循环接通，每次输出接通的时间为0.5S；按X002，彩灯停止。实验四、抢答器控制程序 要求：X001X004分别为四组的抢答按钮，Y001Y004分别为各组的指示灯，X000为抢答开始按钮，Y000为抢答开始指示灯，X005为复位按

27、钮，Y006为违例指示灯，Y007为超时指示灯。1、 当主持人按下抢答按钮X000，灯Y000亮。此时，若参赛者要回答问题，需抢先按下抢答按钮，只有最先按下的一组指示灯亮，从而获得回答问题的机会。2、 若参赛者在主持人按下开始按钮X000之前按下抢答按钮，则属违例，灯Y006亮，最先违例的参赛组指示灯亦亮。若超过了规定的抢答时间而无人抢答，则超时指示灯Y007亮，禁止抢答。3、 各指示灯亮后，均需等主持人按下复位按钮X005才熄灭。实验五、运料小车控制程序要求：小车在初始位置A点时，行程开关X000接通。按下启动按钮X003后，小车按图所示的A-B-C-A顺序运动，最后返回并停在初始位置A点。

28、X001、X002是行程开关，小车向右运动时Y000接通，小车向左运动时Y001接通。小车Y1Y0X0X2X1ABC实验六、交通灯控制程序 要求：当启动开关接通时，交通灯系统开始工作，红、绿、黄灯按一定时序轮流发亮。先南北红灯亮，东西绿灯亮。南北红灯亮维持35S，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持30S，到30S时，东西绿灯闪亮，闪亮周期为1S（亮0.5S，熄0.5S）。绿灯闪亮3S后熄灭，东西黄灯亮，并维持2S。到2S时，东西黄灯熄，红灯亮，同时南北红灯熄，绿灯亮。东西红灯亮维持25S，南北绿灯亮维持20S。到20S时，南北绿灯闪亮3S后熄灭，南北黄灯亮，并维持2S。到2S时，南北黄灯熄

29、，红灯亮，同时东西绿灯亮，开始第二周期的动作。此后周而复始地循环。北南西东X000 启动开关X001 停止开关Y000 东西绿灯Y001 东西黄灯Y002 东西红灯Y003 南北绿灯Y004 南北黄灯Y005 南北红灯实验七、三层电梯控制程序要求：电梯控制程序应该有一下环节：1、电梯的开、关门电梯能够自动开、关门。当电梯到达呼叫楼层时，停下并自动开，关门，开门和关门时间都设为3S。电梯能够手动开、关门。电梯在上升和下降过程中禁止开、关门。2、楼层信号的产生与清除环节当电梯位于某一楼层时，应产生位于该楼层的信号，并通过指示灯显示该楼层。3、停层信号的登记与消除环节乘客通过对轿厢内13层选层按钮的

30、操作，可以选择欲去的楼层。选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯亮。当电梯到达所选的楼层后，停层信号应消除，指示灯也应熄灭。4、外呼信号的登记与消除环节乘客在厅门外呼叫时，呼叫信号应被接受和记忆，并通过指示灯显示。当电梯达到该楼层，且定向方向与目的地方向一致时，呼叫要求已得到响应，呼叫信号应被消除，对应指示灯熄灭。5、电梯定向环节在电梯自动运行状态下，的电梯的运行方向只有上行和下行两种。当有多个呼叫时，电梯应该优先响应与电梯运行方向一致的最近的呼叫。电梯端子分配表：输入输出1电梯一层上外呼叫1电梯下降2电梯二层下外呼叫2电梯上升3电梯二层上外呼叫3电梯开门4电梯三层下外呼叫4电梯关门5电梯三层上

31、外呼叫5电梯一层上外呼叫显示6电梯四层下外呼叫6电梯二层下外呼叫显示7电梯四层上外呼叫7电梯二层上外呼叫显示8电梯五层下外呼叫8电梯三层下外呼叫显示9一层限位开关9电梯三层上外呼叫显示10二层限位开关10电梯四层下外呼叫显示11三层限位开关11电梯四层上外呼叫显示12四层限位开关12电梯五层下外呼叫显示13五层限位开关13数码管A 段14下极限限位开关14数码管B 段15一层内呼15数码管C 段16二层内呼16数码管D 段17三层内呼17数码管E 段18四层内呼18数码管F 段19五层内呼19数码管G段20电梯开门控制20电梯上行显示21电梯关门控制21电梯下行显示22输入公共端22一层内呼显示2324V23二层内呼显示2424V地24三层内呼显示25COM点25四层内呼显示26COM点26五层内呼显示27COM点27开门显示28COM点28关门显示29COM点29输出公共端30COM点3024V313124V地3232COM点3333COM点3434COM点3535COM点3636COM点14