技能培训专题 三菱PLC基本结构和原理概述

PLC基本结构和原理概述•教学目的：让学生了解PLC的基本结构和组成，了解其基本工作方式；了解PLC的主要性能指标和参数，学会按实际控制要求选用适当的PLC。•教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）•作业：课本习题第十章可编程序控制器§10.1概述§10.2基本概念和编程语言简介§10.3PLC指令及编程方法§10.4应用举例§10.5实验§10.6组态软件10.1.1什么是PLC?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，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmablelogiccontroller，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（Programmablecontroller，略写PC)。为区别于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC这个略写。§10.1概述中央处理单元存储器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照明电磁装置执行机构。。。。电源地址总线控制总线输入接口模拟量输入行程开关继电器接点各种开关10.1.2结构及工作原理1.PLC结构示意图2.各组成部分的作用存储器：RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。CPU：(1)将各种输入信号取入存储器。(2)编译、执行指令。(3)把结果送到输出端。(4)响应各种外部设备的请求。输入、输出接口：采用光电隔离，减小了电磁干扰。输出三种形式：继电器--低速大功率可控硅--高速大功率晶体管--高速小功率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。CPUPOWERPCFP1-C16小型机：中、大型机：10.1.3工作方式微机：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刷新这种工作方式有什么好处？答：对慢速响应系统，增强了抗干扰能力。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。10.1.4主要技术性能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.可进行在线修改。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。10.1.5优点1.用于开关逻辑控制。2.用于机加工数字控制。3.用于闭环过程控制。4用于组成多级控制系统。10.1.6应用PLC的基本概念和编程语言•教学目的：让学生掌握PLC的基本硬件组成，内部各寄存器的作用，介绍PLC的梯形图和语句表的编程方式，要求学生自己能够编写功能框图。•教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）•作业：课本习题§10.2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：I/O区：可直接与外部输入、输出端子传递信息内部辅助寄存器区：存放中间变量数据区：存放中间结果专用寄存器区：定时时钟、标志、系统内部的命令10.2.1寄存器和接点的概念用户在对这四个区进行操作时，可以以寄存器和/或接点的方式进行。以I/O区为例：寄存器是一个16位二进制单元，16位中的每一位是一个接点，对应外部的一个输入/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：十进制数，寄存器编号n：16进制数(0~F),寄存器的第n位FEDCBA9876543210寄存器例：若X3为“ON”，则WX0的第三位为“1”若WY1=7，则表明Y10、Y11、Y12三个接点“ON”PLC中有两类接点：常开接点和常闭接点。符号分别为：接点通断情况与接点的赋值有关：（以X0为例：若X0的逻辑赋值为“1”，则X0X0接通断开I/O区：可以以接点和寄存器的方式对其进行操作。内部辅助寄存器区：可以以接点和寄存器的方式对其操作。（Rmn、WRm）数据区：只能以寄存器的方式进行操作。（DTm）实际输入端子：X0~XF实际输出端子：Y0~Y7其他的I/O区可作为辅助寄存器用。不同型号的PLC，其内存分配有所不同。如：松下电工的FP1-24I区：X0~X12F(WX0~WX12)O区：Y0~Y12F(WY0~WY12)专用寄存器(FP1机：WR900~WR903)。常用的如下：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OFFR9014:仅在第一个扫秒周期OFF，其他时候均为ONR9018~R901D:周期分别为0.01s,002s,0.1s,0.2,1s,2s的时钟脉冲继电器专用数据寄存器(FP1机：DT9000~DT9069)设置日期时间、高速计数器、步进等指令有关。指令表（助记符）语言梯形图语言流程图语言布尔代数语言常用助记符语言：类似于微机中的汇编语言。梯形图语言：沿袭了传统的控制图。直观明了，易于掌握。10.2.2编程语言一.PLC的编程语言有：二.梯形图的规则：（1）梯形图的左边为起始母线，右边为结束母线。梯形图按从左到右、从上到下的顺序书写。（2）梯形图中的接点（对应触头）有两种：常开（）和常闭（）（3）输出用[]表示，如--[R0]、--[Y0]。一个输出变量只能输出一次。输出前面必须有接点。（4）梯形图中，接点可串可并，但输出只能并不能串。（5）程序结束时有结束符---（ED）。§10.3PLC指令及编程方法各个厂家生产的PLC产品的指令系统大同小异。编程方法也类似。以下介绍以松下电工的PLC产品为例。10.3.1、指令的分类键盘指令、非键盘指令、高级指令一.按编程器输入指令的方式分类PLC的基本指令语法•教学目的：让学生熟悉PLC的各种基本指令语法，能够识别各种语法错误，学生能自己编写功能单一的小程序。•教学安排：(1)旧课复习（5分钟）(2)新课讲解（80分钟）(3)新课小结（5分钟）•作业：课本习题PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC9832107654(DELT)CLR键盘指令：可从键盘上直接键入的指令扩展功能指令：用F键加功能号方可键入的指令。非键盘指令：用指令代码方可输入的指令。SCSC指令代码基本指令数据传送指令算术运算指令位移指令位操作指令数据变换指令转移控制指令特殊控制指令二.按指令的功能分类按指令的功能可分为：ST：（Start）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。ST：以常开接点开始ST/：以常闭接点开始OT：（Output）表示输出一个变量。ED：（End）表示程序无条件结束。CNED：（Conditionend）程序有条件结束。NOP：（No-operation)空操作指令。10.3.2、基本指令逻辑关系梯形图助记符Y0X0X1STX0ANX1OTY0STX0ORX1OTY0ST/X0OTY0与或非ANDORNOT当X0与X1都“ON”时，则输出Y0“ON”。当X0或X1“ON”时，则输出Y0“ON”。当X0“OFF”时，则输出Y0“ON”。Y0X0X1Y0X0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A点处的结果（即X0与X1的结果）相或，而不是与X1相或。Y0X0X2X1STX0ANX1ORX2OTY0例：逻辑关系梯形图助记符STX0ORX1STX2ORX3ANSOTY0STX0ANX1STX2AN/X3ORSOTY0当“X0或X1”与“X2或X3”都“ON”时，则输出Y0“ON”。区块与ANDSTACK区块或ORSTACK当“X0与X1”或“X2与X3非”“ON”时，则输出Y0“ON”。Y0X0X1X2X3Y0X0X2X1X3PSHS,RDS,POPS（栈指令）Y0X0Y1R30X2X1X2STX0PSHSANX2OTY0RDSANX1OTY1POPSAN/X2OTR30功能解释PSHS(PushStack)：将结果存入堆栈RDS(ReadStack)：从堆栈读数POPS(PopStack)：从堆栈读数并清空堆栈DF,DF/：微分指令(DF)R30(DF/)R31X0X1STX0DFOTR30STX1DF/OTR31X0接通瞬间（上升沿），R30接点接通一个扫描周期。X1断开瞬间（下降沿），R31接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。例1：直接启动停车控制控制电路图SB1SB2KMKMI/O分配：X0：启动X1：停车Y0：KM常开接点常闭按钮Why?X1X0COMY0COM~KMSB2SB1PLC外部接线图(ED)Y0X1Y0X0程序：KMRM3~ABCKMFFUQSKHKMFSB1KMFSBFKHKMRKMRSBRKMRKMFY0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1I/O分配：STX0SSFX1SSRX2KMFY0KMRY1例2：三相异步电动机的正反转控制Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1Y0X0X2X1Y1X0Y1Y0Y0Y1STX1ORY0AN/X0AN/Y1OTY1STX2ORY1AN/X0AN/Y0OTY0ED编程中应注意的几个问题(ED)X0Y0X1Y0(ED)X1Y0X0Y01.用电路变换简化程序(减少指令的条数）2.逻辑关系应尽量清楚(避免左轻右重)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X3X2X5X4X6X8X7Y0X9(ED)X5X6X2X2编程中应注意的几个问题3.避免出现无法编程的梯形图X5(ED)X1X3X2Y1X4Y2X1(ED)X3X2Y1X5X3X1X4Y2X5编程中应注意的几个问题KP：（Keep）置位信号：例X0复位信号：例X1KPR0STX0STX1KPR0说明：（1）在置位信号接通的瞬间，R0置1。以后无论置位信号状态如何，只要复位信号断开，R0的状态均为1。（2）在复位信号接通的瞬间，R0置0。（3）在复位信号和置位信号同时接通时，复位优先。SET、RST（Reset）这两条指令的功能类似于KP指令，但使用比KP指令灵活。SETY0RSTR30例：X0R20STX0SETY0STR20RSTR30TM:（定时指令）XTn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）时间常数与类型一起确定了定时的时间。（2）定时器为减计数。当输入接点接通时，每来一个时钟脉冲减1，直到减为0。这时，定时器的常开接点闭合，常闭接点断开。当输入接点断开时，定时器复位。说明：动作说明：当Y0闭合后，定时器TM5开始计时。经过30×0.1=3s后，Y1闭合，Y2断开。Y0TXK305Y1T5Y2T5STY0TMX5K30STT5OTY1ST/T5OTY2例：定时器应用举例与定时器有关的两个寄存器：EVn和SVn(n为寄存器编号,该编号与定时器编号对应)EVn：存储定时器TMn的过程值。SVn：存储定时器TMn的设置值。CTn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。CT:（计数器）说明：与计数器有关的两个寄存器：EVn和SVn(n为寄存器编号,该编号与计数器编号对应)EVn：