电工基础及技术应用 (2)精.ppt
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1、电工基础及技术应用(2)第1页,本讲稿共87页第12章 可编程序控制器 12.1 概述概述12.2 基本概念和编程语言简介基本概念和编程语言简介12.3 PLC指令及编程方法指令及编程方法12.4 应用举例应用举例12.5 实验实验第2页,本讲稿共87页12.1.1 什么是PLC?PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。是一种专门用于工业控制的计算机。早期的早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主是用来替代继电器、接触器控制的。它主要要 用于顺序控制,只能实现逻辑运算。因此,用于顺序控制,只能实现逻辑运算。因此,被称为可被称为可编程逻辑控制器编程逻辑控制器(Programmable l
2、ogic controller,略写略写 PLC)随着电子技术、计算机技术的迅速发展,可编程控制随着电子技术、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。被称为器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程可编程控制器控制器(Programmable controller,略写略写PC)。为区别。为区别于于Personal Computer(PC),故沿用,故沿用PLC 这个略写。这个略写。12.1 概述概述第3页,本讲稿共87页12.1.2 PLC的结构和工作原理一、PLC结构示意图中央处理单元数据存储器输出接口地址总线 控制总线数据总线编程单元灯光指示电磁阀门接触
3、器电源输入接口模拟量输入行程开关继电器接点各种开关程程序序存存储储器器警报器电机第4页,本讲稿共87页二、各组成部分的作用2.存储器存储器1.CPU(1)从程序存储器读取程序指令,编译、执行指令。从程序存储器读取程序指令,编译、执行指令。(2)将各种输入信号取入。将各种输入信号取入。(3)把运算结果送到输出端。把运算结果送到输出端。(4)响应各种外部设备的请求。响应各种外部设备的请求。RAM:存储各种暂存数据、中间结果、用户正调存储各种暂存数据、中间结果、用户正调 试的程序。试的程序。ROM:存放监控程序和用户已调试好的程序。存放监控程序和用户已调试好的程序。第5页,本讲稿共87页3.输入、输
4、出接口:输入、输出接口:采用光电隔离,实现了采用光电隔离,实现了PLC的内部电的内部电路与外部电路的电气隔离,减小了电磁干扰。路与外部电路的电气隔离,减小了电磁干扰。输出接口作用:输出接口作用:将主机向外输出的信号转换成可以驱将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号,以便控制接触器线圈等动外部执行电路的信号,以便控制接触器线圈等电器通断电;另外输出电路也使计算机与外部强电器通断电;另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。电隔离。输出三种形式:输出三种形式:继电器继电器-低速大功率低速大功率 可控硅可控硅-高速大功率高速大功率 晶体管晶体管-高速小功率高速小功率输入接口作用:输入接口作
5、用:将按钮、行程开关或传感器等产生的将按钮、行程开关或传感器等产生的信号,转换成数字信号送入主机。信号,转换成数字信号送入主机。第6页,本讲稿共87页(1)输入接口电路:采用光电耦合器,防止强电干扰。COM光电三极管发光二极管直流电源输入端子+内部电路3.3k1000PF470PLCXn+24V第7页,本讲稿共87页继电器输出(2)输出接口电路:均采用模块式。以继电器形式为例:PLC内部电路内部电路JYCOM+-交流电源或直流电源第8页,本讲稿共87页4.各种接口、高功能模块:便于扩展。小型机:一体机。有接口可扩展。中、大型机:模块式。可根据需要在主板上随意组合。PCFP1-C16小型机第9页
6、,本讲稿共87页CPU POWER中、大型机第10页,本讲稿共87页编程设备可以是专用的编程设备可以是专用的手持式的编程器;也可以是手持式的编程器;也可以是安装了专门的编程通讯软件安装了专门的编程通讯软件的个人计算机。的个人计算机。5.编程设备用户可以通过键盘输入用户可以通过键盘输入和调试程序;另外在运行时,和调试程序;另外在运行时,还可以对整个控制过程进行监还可以对整个控制过程进行监控。控。PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVA
7、CLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR手持式的编程器第11页,本讲稿共87页12.1.3 工作方式CPU:等待命令。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。一个扫描周期 O刷新 I刷新执行指令I/O刷新第12页,本讲稿共87页1.输入/输出点数(I/O点数)。2.扫描速度。单位:ms/1000步 或 s/步3.内存容量。4.指令条数。5.内部寄存器数目。6.高功能模块。12.1.4 主要技术性能第13页,本讲稿共87页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.可进行在
8、线修改。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。12.1.5 优点第14页,本讲稿共87页1.用于开关逻辑控制。用于开关逻辑控制。2.用于机加工数字控制。用于机加工数字控制。3.用于闭环过程控制。用于闭环过程控制。4 用于组成多级控制系统。用于组成多级控制系统。12.1.6 应用第15页,本讲稿共87页12.2 基本概念和编程语言简介基本概念和编程语言简介PLC的内存除存放用户和系统的程序外,还有四个区:的内存除存放用户和系统的程序外,还有四个区:I/O区:区:可直接与外部输入、输出端子传递信息可直接与外部输入、输出端子传递信息 内部辅助寄存器区:内部辅助
9、寄存器区:存放中间变量存放中间变量 数据区数据区:存放中间结果存放中间结果 专用寄存器区:专用寄存器区:定时时钟、标志、系统内部的命令定时时钟、标志、系统内部的命令12.2.1 寄存器和接点的概念用户在对这四个区进行操作时,可以以用户在对这四个区进行操作时,可以以寄存器和寄存器和/或接点或接点的方式进行。的方式进行。第16页,本讲稿共87页PLC的寄存器(以FP1为例)一览字输入寄存器 WX0WX12位输入寄存器 X0X12F字输出寄存器 WY0WY12位输出寄存器 Y0Y12F通用字寄存器 WR0WR62F通用位寄存器 R0R62F专用字寄存器 WR900WR903专用位寄存器 R900R9
10、03F定时器 TM0TM99计数器 C100C143通用数据寄存器DT0DT8999专用数据寄存器DT9000DT9069设定值寄存器 SV0SV143经过值寄存器 EV0EV143索引寄存器 IX,IY十进制常数寄存器 K十六进制常数寄存器 H第17页,本讲稿共87页PLC的寄存器(以FP1为例)1.输入输出(I/O)寄存器输入寄存器输入寄存器:功能功能:存放外部输入的信号存放外部输入的信号 输入寄存器编号输入寄存器编号:WX0WX12,共共13个寄存器,每个个寄存器,每个 寄存器寄存器16位位 输入位编号输入位编号:X0X12F,共,共16 13=208位位输出寄存器输出寄存器:功能功能:
11、向输出接口输出信号向输出接口输出信号 输出寄存器编号输出寄存器编号:WY0WY12,共共13个寄存器,每个个寄存器,每个 寄存器寄存器16位位 输出位编号输出位编号:Y0Y12F,共,共16 13=208位位第18页,本讲稿共87页寄存器:寄存器:是一个是一个16位二进制单元位二进制单元位(触点):位(触点):16位中的每一位是一个位中的每一位是一个“触点触点”,对应外,对应外部的一个输入或者输出端子部的一个输入或者输出端子。输入寄存器 WXm输出寄存器 WYm输入端子Xmn输出端子Ymnm:寄存器编号,用十进制数编号:m=012,共13个F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2
12、 1 0寄存器mnn:寄存器的第n位,用16进制数 编号:n=0F,共16位X0XF代表WX0的第0位第15位Y0YF代表WY0的第0位第15位特殊规定第19页,本讲稿共87页例:例:若若X0为为“ON”,则,则 WX0 的第的第0位为位为“1”若若X4 为为“OFF”,则,则 WX0 的第的第4位为位为“0”若若 WY1=7,则表明,则表明Y10、Y11、Y12三个接点三个接点 为为“ON”PLC中有两类中有两类“接点接点”:常开接点常开接点和和常闭接点。常闭接点。符号分别为:符号分别为:接点通断情况与接点的赋值有关:(以接点通断情况与接点的赋值有关:(以 Y0Y0为例:为例:若若 Y0Y0
13、的逻辑赋值为的逻辑赋值为“1 1”,则,则Y0Y0接通断开第20页,本讲稿共87页ST:(Start)从母线开始一个新逻辑行时,或开始一个逻辑块时,从母线开始一个新逻辑行时,或开始一个逻辑块时,输入的第一条指令。输入的第一条指令。ST:以常开接点开始:以常开接点开始 ST/:以常闭接点开始:以常闭接点开始OT:(Output)表示输出一个变量。表示输出一个变量。ED:(End)表示程序无条件结束表示程序无条件结束可编程控制器FP1基本指令第21页,本讲稿共87页逻辑关系 梯形图 助记符Y0X0 X1STX0ANX1OTY0STX0ORX1OTY0ST/X0OTY0与或非ANDORNOT当当 X
14、0 与与 X1 都都“ON”时,时,则输出则输出 Y0“ON”。当当 X0 或或 X1 “ON”时,时,则输出则输出 Y0“ON”。当当 X0 “OFF”时,时,则输出则输出 Y0“ON”。Y0X0X1Y0X0第22页,本讲稿共87页注意:与、或、非运算均是对从该指令前面的ST 指令到该指令的前一个指令处的结果进行 运算。AX2是与图中是与图中A点处的结果(即点处的结果(即X0与与X1的结果)相的结果)相或,而不是与或,而不是与X1相或。相或。Y0X0X2X1STX0ANX1ORX2OTY0例:第23页,本讲稿共87页逻辑关系 梯形图 助记符STX0ORX1STX2ORX3ANSOTY0STX
15、0ANX1STX2AN/X3ORSOTY0当当“X0 或或 X1”与与“X2 或或X3”都都“ON”时,时,则输出则输出 Y0“ON”。区块与ANS(And Stack)区块或ORS(Or Stack)当当“X0 与与 X1”或或“X2 与与X3非非”“ON”时,则输时,则输出出 Y0“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3第24页,本讲稿共87页例1:直接启动停车控制继电器控制电路图SB1SB2KMKMI/OI/O分配:分配:X0X0:停车:停车 X1X1:启动:启动 Y0Y0:KMKM(ED)Y0X0Y0X1梯形图:助记符语句表助记符语句表ST X1ST X1OR Y0OR Y0
16、AN X0AN X0OT Y0OT Y0EDEDX1X0COMY0COMKMSB2SB1220V24V第25页,本讲稿共87页操作及动作过程(ED)Y0X0Y0X1梯形图:M3A B CKMFUQSFRFP1FP1型型PLCPLC控制器:控制器:实际输入端子:实际输入端子:X0XFX0XF实际输出端子:实际输出端子:Y0Y7Y0Y7助记符语句表ST X1OR Y0AN X0OT Y0EDX1X0COMY0COMKMSB2SB1220V24V第26页,本讲稿共87页KMRM3A B CKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0
17、Y1I/OI/O分配:分配:SB1SB1X0X0 SBF SBF X1X1 SBR SBR X2X2 KMF KMF Y0Y0 KMR KMR Y1Y1例2:三相异步电动机的正反转控制第27页,本讲稿共87页Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1STST X1 X1OROR Y0 Y0AN X0AN X0AN/Y1AN/Y1OTOT Y0 Y0STST X2 X2OROR Y1 Y1AN X0AN X0AN/Y0AN/Y0OTOT Y1 Y1EDEDY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1左重右轻左重右轻编程第28页,本讲稿共87页I/OI/O分配:分配:SB1SB1X0X0 SBF SBF
18、 X1X1 SBR SBR X2X2 KMF KMF Y0Y0 KMR KMR Y1Y1I/O分配决定PLC的端子接线图X1X0COMY0COMKMFSBFSB1220V24VX2SBRY1KMRFRPLCPLC的端子接线方式又决定编程语言的端子接线方式又决定编程语言第29页,本讲稿共87页(ED)Y0X0Y0X1梯形图:输入按键的接线方式决定输入的编程语句停止键为常闭停止键为常闭ST X1ST X1OR Y0OR Y0AN X0AN X0OT Y0OT Y0EDED停止键为常开停止键为常开ST X1ST X1OR Y0OR Y0AN/X0AN/X0OT Y0OT Y0EDEDX0X1COMY
19、0COMKMSB2SB1220V24V起动停止电机的起动停止控制第30页,本讲稿共87页编程中应注意的几个问题(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y0一、用电路变换简化程序一、用电路变换简化程序(减少指令的条数)减少指令的条数)第31页,本讲稿共87页二、逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2ST X2ST X2AN X3AN X3AN X4AN X4ST X2ST X2AN X5AN X5AN X6AN X6AN X7AN X7ST X2ST X2AN X5AN X5AN X6AN X
20、6AN X8AN X8AN X9AN X9ORSORSOT Y0OT Y0EDED根据该梯形图和编程,根据该梯形图和编程,X3X3、X6X6、X9X9三个输入开关应采用何种接法?三个输入开关应采用何种接法?用常开?用常开?用常闭?用常闭?第32页,本讲稿共87页三、避免出现无法编程的梯形图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5ST ST X3X3AN X5AN X5OR X1OR X1AN/X2AN/X2OT Y1OT Y1根据该梯形图和编程,根据该梯形图和编程,X2X2、X4X4二个输入开关应采用何种接法?二个输入开关应采用何种接法?用常开?用常
21、开?用常闭?用常闭?ST X1ST X1AN X5AN X5OR X3OR X3AN/X4AN/X4OT Y2OT Y2EDED第33页,本讲稿共87页2.定时器及定时器指令输入接点定时器号码(099)时间常数:132767类型R:时钟周期为0.01秒X:时钟周期为0.1秒Y:时钟周期为1秒(1)时间常数与类型一起确定了定时时间=时钟周期时间 常数。(2)定时器为减计数。当输入接点X接通时,每来一个时 钟脉冲减1,直到减为0。这时,定时器的常开接点 闭合,常闭接点断开。(3)当输入接点X断开时,定时器复位,定时器的常开接点 断开,常闭接点闭合。说明:XTMn第34页,本讲稿共87页动作说明:动
22、作说明:当当Y0Y0闭合后,定时器闭合后,定时器TM5TM5开始计时。开始计时。经过经过300.1=3s300.1=3s后,后,Y1Y1闭合,闭合,Y2Y2断开。断开。Y0TM X 305Y1TM5Y2TM5例:ST Y0TM X5K 30ST T5OT Y1ST/T5OT Y2用定时器指令编写的助记符语句表第35页,本讲稿共87页例3:定时器应用举例(书上P461高频加热时间控制)QSFU1KMKTKTKMSB1SB2KMKM分配分配I/OI/O:X0 SB1X0 SB1X1 SB2X1 SB2Y0 KMY0 KMTMX0 KTTMX0 KTTM X 1000Y0T0EDX0X1Y0Y0X0
23、第36页,本讲稿共87页TM X 1000Y0TM0EDX0X1Y0Y0X0梯形图X1X0COMY0COMKMSB2SB1220V24VPLC端子接线图ST X1OR Y0AN X0AN/T0OT Y0ST Y0AN X0TM X0K 100ED编程第37页,本讲稿共87页PSHS,RDS,POPS Y0X0Y1Y3X2X1X2ST X0ST X0PSHSPSHSAN X2AN X2OT Y0OT Y0RDSRDSAN X1AN X1OT Y1OT Y1POPSPOPSAN X2AN X2OT Y3OT Y3功能解释PSHS (Push Stack):将结果存入堆栈RDS (Read Stac
24、k):从堆栈读数POPS (Pop Stack):从堆栈读数并清空堆栈3.堆栈及堆栈操作指令:第38页,本讲稿共87页例4:定时器应用举例:用PLC控制三相异步电动机 的Y-起动。Y Y 起动继电器起动继电器控制电路控制电路KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/OI/O分配:分配:SB1 X0SB1 X0SB2 X1SB2 X1KM0 Y0KM0 Y0KM1 Y1KM1 Y1KM2KM2 Y2 Y2KT TMX1KT TMX1时间常数时间常数K=150K=150延时延时0.1 1500.1 150=15=15秒秒第39页,本讲稿共87页用PLC控制三相
25、异步电动机的Y-起动KM2KTKTKM1KM1KM2KM2KTKM2KM0SB1SB2KM0FRI/O分配:SB1 X0SB2 X1KM0 Y0KM1 Y1KM2 Y2KT TMX1梯形图TM X 1501Y0EDX0X1Y0X0X1Y0Y2Y1TM1Y2Y2TM1Y1Y2第40页,本讲稿共87页用PLC控制三相异步电动机的Y-起动I/O分配:分配:SB1 X0SB2 X1KM0 Y0KM1 Y1KM2 Y2KT TMX1PLC接线图X1X0COMY0COMKM0SB2SB1220V24VY1KM1FRY2KM2第41页,本讲稿共87页用PLC控制三相异步电动机的Y-起动TM X 1501Y0
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