PLC基础培训教材15087.docx

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1、 PPLC编程程理论与控控制原理目录第一章 PLC基基本工作原原理11 基本原理理312扫描描原理3313 II/O映象象区314 输输入输出操操作415中断断处理44第二章 PLC硬硬件结构21 处处理器单元元522 EEEPROOM存储模模块623 扩展单元元724 手执式编编程器725 安装设备备DIN道轨轨7第三章 PLC I/OO接口31电源源电路的连连接及性能能8832 接接地833 输输入输出934安装装位置图110第四章基本本指令和基基本逻辑说说明41 基基本逻辑指指令11142 基基本逻辑指指示说明112第五章 PLCC用户程序序编程51 完完成一个用用户程序的的步骤1185

2、2 梯梯形图（LLAD）1853 扫描周期期1954语句句表（STTL）199第一章 PLCC基本工作作原理 PPLC（Proggrammmablee Loggic CContrrolleer)是目目前工控的的主要工具具，具有高高可靠性、丰丰富的I/O接口模模块、模块块化结构、编编程简单、安安装维护方方便、系统统设计和调调试周期短短等特点。广广泛应用于于逻辑控制制、计数控控制、顺序序控制、PPID控制制、数据处处理、通信信和联网等等工业控制制领域。1 基本本原理可编程序控控制器要完完成控制任任务是在其其硬件的支支持下,通过执行行反映控制制要求的用用户程序来来完成的。这这一点是和和计算机的的工作

3、原理理一致的，所以可编程序控制器工作的基本原理是建立在计算机工作原理之上的，其实质上也是一种计算机控制系统，只不过它具有比计算机更强的与工业过程想连的接口，具有更适合用于控制要求的编程语言。可编程序控控制器的CCPU是采采用按顺序序逐条扫描描用户程序序的运行方方式工作的的，它的输输入输出是是在扫描到到该I/OO点时才读读入开关信信号或刷新新输出信号号，考虑到到继电器控控制装置中中各类触点点的动作时时间一般在在100MMS以上，故故可编程序序控制器扫扫描用户程程序的时间间一般都小小于1000MS。 2 扫描原原理可编程序控控制器对用用户程序的的扫描不是是执行一就就结束,而是对整整个程序一一遍一遍

4、不不停的循环环执行,直至停机机.扫描周期的的长短,首先与每每条指令执执行的时间间长短有关关,其次与所所用的指令令类型以及及包含指令令条数的多多少有关。前前者取决于于机器的主主频既时钟钟的快慢，机机器选定之之后，主频频也就却定定了，后者者取决于被被控系统的的复杂程度度及编程人人员的水平平。3 I/O映象区区在PLC系系统中，决决定被控变变量状态的的逻辑关系系组成因素素多数来自自生产现场场。从现场场采集这些些信息的方方式有两种种。 1）在程序执执行中，需需要某一信信息，就到到生产现场场去采集该该信息，采采集到的信信息是实时时的，但采采集时间可可能略多。 2）在每一循循环扫描周周期内，定定时将所需需

5、要的现场场有关信息息采集到控控制器中，存存放在预先先准备好的的一定区域域，即RAAM的某一一地址，称称为输入映映象区，输输出映象区区亦然。 I/OO映象区的的建立，使使系统工作作变成一个个采集控制制系统；并并使可编程程序控制器器工作时只只和内存有有关地址单单元内所存存信息状态态发生关系系，而系统统输出也只只是给内存存某一地址址单元设定定一个状态态，因此，这这时的控制制系统已经经远离实际际控制对象象，这一点点为系统的的标准化生生产，大规规模生产创创造了条件件。 4 输入输输出操作 PPLC的工工作方式是是循环扫描描执行用户户程序，所所建立的输输入输出映映象区，只只是在扫描描周期的适适当时刻，在在

6、操作系统统的组织下下，将输入入映象区信信息全部倾倾卸给外设设，同时也也可以从外外设读入信信息。对一一般的外设设来讲，这这种输入输输出方式可可以满足要要求。但是是PLC的功功能在不断断的扩展，特特别是特殊殊模块、智智能模块被被当作I/O外设以以及中断控控制的利用用等，对响响应的及时时性提出了了新的要求求。所以，输输出交换正正常的周期期性输入信信息就无法法满足要求求。系统的的周期性扫扫描与外设设希望的及及时响应矛矛盾的解决决办法是设设法将有关关要输入或或输出的信信息分离出出来，即这这一部分信信息的输入入输出与系系统CPUU的周期扫扫描脱离，利利用专门的的硬件模块块或通过软软件利用专专门指令去去执行

7、某一一个I/OO映象区的的输入输出出。所以，PLC的循环扫描工作方式对外设希望及时响应要求的实现有一定的困难。5 中断断处理 PLLC中断处处理的特点点： 1）中断断的响应是是在系统循循环扫描的的各个阶段段。系统在在工作过程程中，不仅仅对用户程程序进行扫扫描，而且且对输入、输输出、通信信模块和自自诊断程序序都实行循循环扫描。所所以，对中中断的响应应不仅仅在在扫描用户户程序阶段段，而且在在循环扫描描的各个阶阶段。 2）在PLCC系统中，用用户程序是是循环扫描描反复执行行的。但是是，对于中中断程序来来说，只有有中断申请请被接受后后中断程序序被扫描一一次。 3）中断断源排队的的先后顺序序，在PLLC

8、中，中断源源的信息是是通过输入入点而进入入系统的，中中断源的先先后顺序按按照它们占占用的输入入点编号的的前后顺序序自动排队队的。在PLC中中，中断服服务程序的的编制与一一般微机系系统基本一一致。但无无中断嵌套套关系，且且中断服务务程序执行行的结果应应尽快输出出给外设。第二章 PLLC硬件结结构 PLLC是以微微CPU为中中心的一个个小型逻辑辑单元。其其主要组成成部分是由由MCPUU、CMOSSLSI、CMOSSIC、LSTTL（Triaac reelay）组组成，其中中内部还有有DC 24V电电源。从PLC构构成控制系系统的方式式来说，应应包括下面面几种部件件。 * 基本本单元（处处理器单元元

9、） * 扩展展单元 * 编程程器单元 * EEEPROMM存贮器模模块 * 通信信线缆1基本单元元（处理器器单元）处理器单元元内部装有有由I/OO接口电路路以及存贮贮器集合而而成的固体体电路，该该处理器将将处理和控控制编程信信息，在控控制软件的的管理下是是输出设备备设备为响响应输入设设备的开/关状态而而接通或断断开。其原理方框框图如下：编程信息用用编程器输输入，也可可通过计算算机输入用用户程序，PLC将用户程序存储在处理器CMOS RAM中，当处理器断电时，由备用电池供电，以保证存贮器内容不变。处理器EEPROM模块和编程器（手执式）的直流操作电源，由控制器内部带熔丝的电源供电。处理器结构构特

10、点： A：电源进线线端子，一一般具有自自提升压线线板，为接接线提供了了方便，并并能确保接接线的可靠靠。 B：输出接线线端子；输输入接线端端子与电源源进线相同同。 C：自诊断指指示器： DC POWWER（绿绿色）：指指示处理器器单元已启启动，直流流电源已在在供电。 PC RUNN （绿绿色）：指指示处理器器单元正在在运行操作作方式。 CPUU FUUALT（红红色）：指指示已检测测到处理器器或RAMM出现故障障，停止操操作。 BATTTERY LOWW（红色）：为CMOOS RAAM提供备备用电源的的电池，其其电压降低低到极限值值，LEDD灯亮警示示用户更换换电池。 FORMMED I/O（淡

11、淡黄色）：指示一个个或多个输输入，输出出地址已被被强制接通通或断开。 DD：输入电电源保险丝丝：如果电电源的进线线端有电压压，而DCC POOWER灯灯不亮，可可能是保险险死断。 E：输入入状态指示示灯：当一一个输入电电路被接通通时，则相相应的状态态指示灯亮亮。 FF：输出状状态指示灯灯：当一个个已编程的的输出指令令是“真”时，则其其相应的输输出状态指指示灯亮。 GG：自动/手动开关关：当处理理器单元电电压下降或或断开后，重重新启动的的方式由开开关的位置置决定。 HH：EEPRROM 存存贮器模块块组件：任任选的存贮贮器模块可可插入处理理器单元中中。 II ：编程程器连接器器：当需编编程、编辑

12、辑或监视操操作时，并并与编程器器或电脑相相连接。 JJ：扩展单元元的连接：用专用电电缆连接。 kk：备用电电池：一般般使用的备备用电池为为锂电池。 2 EEPPROM存存贮器模块块这是一任选选的器件，他他能很方便便地插入到到处理器单单元中。其其功能： A：存贮贮（复制）处处理器内RRAM中之之内容，达达到保存用用户程序的的目的。 B：传递递EEPRROM中之之内容到RRAM中。3 扩展单单元其基本尺寸寸及外形结结构与基本本单元（处处理器单元元）相同，扩扩展单元只只在于扩展展I/O地址址。其I/O地址是是按照扩展展单元的排排列次序顺顺延。4 编程程器（手执执式）它是一种用用于编程、编编辑、监视视

13、控制器操操作的便携携式编程装装置。当需需要时，它它可用电缆缆连接到处处理器上。其其是用户与与控制器之之间的通信信手段，能能立即响应应写入的信信息，并提提示该做什什么和出错错信息。功能：在线线操作；编程读出出、写入、插插入、删除除；监视内部部软元件监监视、程序序检查、工工作状态监监视；测试强制制ON/OOFF，T、C、D当前值及及设定值的的变更；写写入文件寄寄存器等。特点：清晰晰的液晶画画面充实的软件件应用指令查查询的HEELP功能能自动步进（+）、（-）功能体积小，随随带方便。 5 安装DINN道轨处理器可直直接安装在在电气制柜柜上，也可可以安装在在DIN道轨轨上，处理理器、扩展展单元及其其它

14、一些辅辅助控制单单元上有方方便安装在在DIN道轨轨的槽和锁锁定夹。第三章 PLCC I/O接口1 电电源电路的的连接及性性能 PPLC的电电源一般来来说是1220VACC240VVAC，适适用电压范范围较宽。其其外接电源源线连接到到PLC的N、L端口。必须注意： A：基本本单元与扩扩展单元的的电源，务务必同时接接通或断开开。 B：在紧紧急停止时时，PLCC的输出电电路应在PPLC外部部切断。 C：电源源若发生未未满10MMS的瞬间间停电，PPLC的动作可以以连续，长长时间的停停电或电压压过底，PPLC就会会停止动作作，输出OOFF状态态，一旦电电源恢复，PLC自动或受动再启动运行（RUN输入为

15、ON）。 D：为为不使电源源电压降低低，应选用用2m的电电源线。2 接接地 A：接地必须须用2m的电电线，接地地电阻必须须小于1000欧。但但切勿与强电系系统共地（如如接地困难难，可不接接地，PLLC仍能正正常工作。）B：扩展单单元与扩展展模块和基基本单元的的接地端应应互相连接接，并在基基本单元侧侧接地。（即即使不接地地，两者也也应连接）。另另外，各单元元SG端也应应用2m以上上的电线连连接器来。 3 输入/输出 PLCC输入/输出有两两种方式接接线，即共共源极和共共漏极接法法。共源极极接法是将将COM端接接到直流电电源的负极极，其另一一端通过元元件接正极极。共漏极接法法是将COOM端接到到直

16、流电源源的正极，其其另一端接接负极。这这样接法是是根据你所所选用的输输入型号元元件的类型型和负载情情况来决定定其连接方方法，并照照此完成II/O口的的连接。 PLLC 输出出有三种方方式： 1：晶晶体管（TTTL）输输出方式：适用的负负载电源是是DC 224V 。 2：可可控硅输出出方式：适适用的负载载电源可以以是DC和AC。 3：继继电器输出出方式：适适用的负载载电源可以以是DC和AC。以上2、33中的负载载电源尽管管可以使用用直流或交交流负载，但但我们在使使用中还是是习惯用继继电器负载载输出型的的PLC使用用DC电源；而可控硅硅使用ACC电源。 4 安装装位置图为了PLCC安全、可可靠的工

17、作作，有必要要安装隔离离变压器，并并在电控柜柜壁有散热热孔和风机机。说明： 1：一个个标准的、适适合于用户户的并能避避免用户控控制器受电电噪和空气气污染的电电控柜。 2：断路路装置，用用来切断系系统电源。 3：带熔熔丝的隔离离变压器或或恒压变压压器，根据据用户选择择。 4：主控控继电器/紧急停止止电路。 5：端子子板或接线线槽。 6：电控控柜壁排气气孔。 7：风机机。第四章基本本指令和基基本逻辑说说明各个PLCC制造公司司在竞相推推出自己的的产品序列列的同时，同同样推出自自己相应的的用户程序序软件包，并并有自己的的编程规则则和指令结结构。 1：基本本指令介绍绍：几乎所有的的PLC基本本编程指令

18、令只有200个左右。尽尽管指令的的表达方式式不一致，但但内容是一一样的。下下面介绍一一下三菱PPLC 220个基本本编程指令令。符号称号功能电路表示对对称要素 LLD 取指令运算开始常开接点 LDDI 取反指令运算开始常闭接点 ANND 与串联连接常开接点 ANNI 与非串联连接常闭接点 OOR 或并联连接常开接点 ORRI 或非并联连接常闭接点 ANNB 电路块与电路块串联联连接 ORRB 电路块或电路块并联联连接 OUUT 输出线圈驱动指指令 NOOP 空操作无动作消去程序或或空格用 SEET 置位保持线圈工工作的指令令 RSST 点位清除线圈工工作的指令令 PLLS 脉冲检测上升沿沿的指

19、令 PLLF 脉冲检测下降沿沿的指令 MCC 主控公共串联接接点用线圈指令令 MCCR 主控复位公共串联接接点用清除指令令 MPPS 进栈运算记忆 MRRD 读栈记忆读出 MPPP 出栈记忆读出复复位 ENND 结束程序结束程序结束（回回到0 步）2基本逻辑辑指示说明明（1）逻辑辑赋值与输输出线圈LD赋值值指令，常常开触点逻逻辑运算开开始LDI取取反赋值指指令，常闭闭触点逻辑辑运算开始始OUT输输出，线圈圈驱动（2）触点点串联：AND与与指令，常常开触点串串联连接，可可重复多次次使用ANI与与非指令，常常闭触点串串联连接，可可重复多次次使用注：OUTT 指令后后，通过触触点对其它它线圈使用用

20、OUTT 指令称称之为*接输出（上上图的 OOUT yy4），这种种*接输出如如果顺序不不错，可以以多次重复复。（3）触点点并联OR 或或指令，常常开触点并并联连接。ORI或或非指令，常常闭触点并并联连接。0LDX4说明：并联边接的的次数理论论上无限制制，但由于于编程器和和打印机的的功能对此此有限制，所所以并联连连接的实际际次数限制制在 244 行以下下。1ORX62ORIM1023OUTY54LDIY55ANDX76ORM1037ANTX108ORM1109OUTM103（4）电路路块的串、并并联ORB 电电路块或串串联电路的的并联连接接ANB 电电路块与并并联电路的的串联连接接（5）多重重

21、输出电路路MPS进进栈（Pvshh）MRD读读栈（Readd）MPP出出栈（Pop）PLC 中中有11 个存储运运算中间结结果的存储储器，称之之为栈存贮贮器。MPS / MRDD / MMPP 指指令都是无无操作元件件号的指令令。0LDX61MPS2ANDX73OUTY44MRD5ANDX106OUTY57MRD8ANDX119OUTY610MPP11ANDX1212OUTY7（6）主控控触点MC主控控电路块起起点。MCC 指令为为 3 步指指令MCR主主控电路块块终点（复复位）MCCR 为2 步指令令0LDX01MCN0SPM1004LDX15OUTY06LDX27OUTY18MCRN0说明

22、：N 的嵌套层层数从 00 77 ，最多多 8 层。（7）自保保持与解除除SET置置位令元件件自保持 ONRST复复位令元件件自保持 OFF，清清数据寄存存器0LDX01SETY02LDX13RSTY0（8）脉冲冲输出PLS上上升沿微分分输出PLF下下降沿微分分输出0LDX01PLSM03LDM04SETY05LDX16PLFM18LDM19RSTY0（9）空操操作指令NOP表表示与动作作、无元件件程序若加入入NOP 指令，改改动或追加加程序时，可可以减少步步序号的改改变，另外外，用NOOP 指令令替换已写写入的指令令，也可改改变电路。程序执行全全清操作时时，全部指指令变成NNOP。（10）程

23、程序结束END输输入输出处处理程序回回“第0 步”。PLCC 反复进进行输入处处理、程序序运算、输输出处理，若若在程序最最后写入EEND指令令，则以后后的程序就就不再执行行，直接进进行输出处处理。在程程序调试过过程中，按按段插入 END 指令，可可以顺序扩扩大对各程程序段动作作的检查。注意：执行行END 指令时，也也刷新警戒戒（看门狗狗）时钟（Watcchdogg timeer)第五章PLLC 用户户程序编程程利用PLCC 强大的的指令群，可可以很方便便的设计各各种控制系系统的应用用程序，其其用户程序序可以用 LAD （梯形图图）和 SSTL （语语句表）来来表达。不不过普通的的PLC 的应用

24、程程序输入是是用指令输输入，其手手写入器是是用户与PPLC 对对话的工具具，手写入入器体积小小，并能够够编辑用户户程序，提提示用户如如何进行下下一步操作作。 1 完成一一个用户程程序的步骤骤：（以SSiemeens 产产品为例） 2 梯形形图（LAAD）：梯形图是工工业控制行行业的一种种编程语言言，梯形图图使用与继继电器图解解电路图相相近似的图图形符号。其其逻辑关系系及控制流流程非常适适合会熟悉悉继电器图图解电路图图的人员。梯形逻辑网网络（neetworrk）是一一行相连接接的元件，它它们组成了了一个由左左边的的电电源线到右右边输出元元件或指令令的完整的的电路。图5-1梯形图举举例梯形图代表表

25、硬线逻辑辑，它类似似于程序指指令序列。这这一指令序序列构成了了程序。PPLC 如如梯形图所所示从左到到右，从上上到下执行行程序，一一步一步地地执行，循循环往复，一一个循环称称为一个扫扫描周期。 3 扫描描周期：是从PLCC 读取输输入状态开开始，然后后应用程序序根据最机机关报的输输入状态执执行，一旦旦程序执行行完毕，CCPU 便便执行内部部的诊断和和通讯任务务，扫描周周期以更新新输出告结结束，循环环时间取决决于程序量量、I / O 点点数、以及及所需的通通讯量。注意：梯形形图输入是是由具有支支持梯形图图软件包装装来完成的的，且综与与语句表（STL）可以互相转换。图5-2PLC 循环示意意图（一个个扫描周期期） 4 语句句表：语句表是使使用布尔逻逻辑操作缩缩写助记符符的编程语语言，而尔尔操作根据据变量的真真和假（通通与断）来来工作。一个语句表表是给可编编程逻辑控控制器的一一条指令或或指示，它它包括两个个部分：操作表表示要做什什么操作数表示要操操作的对象象语句表指令令乍上而下下，与梯形形图类似的的循环方式式执行。e.gFFig 5-1 所示示其指令表：LDII 00.0AII 00.1=QQ 1.00LDII 00.2OII 00.4ANII 00.3 =Q 11.1