可编程控制器教程

第四章PLC的编程及应用第一节PLC编程特点和原则一．PLC的编程特点梯形图编程是PLC编程中最常用的方法。它源于传统的继电器电路图，但发展到今天两者之间有了较大的差别。1.程序的执行顺序①继电器梯形图和PLC梯形图执行顺序的比较X1Y1Y2X1Y1Y2继电器梯形图X1闭合后，Y1、Y2同时得电PLC梯形图X1闭合后，Y1先输出，Y2后输出②PLC程序的扫描执行结果扫描执行方式优点：可滤掉高频干扰，增强抗干扰能力。缺点：产生响应滞后，影响可靠性。2.继电器自身的延时效应Y1Y1Y2X1X1Y2Y1Y1X1闭合后，Y1、Y2在同一扫描周期内动作X1闭合后，Y1、Y2在两个扫描周期内动作X1X1Y1Y2X0Y1Y0X0X1动作时，Y1、Y2不同时得电与断电X1动作时，Y0、Y1同时得电与断电3.PLC中的软继电器所谓软继电器是指PLC存储空间中的一个可以寻址的位。在PLC中，软继电器种类多、数量大。如FP1-C24，共有R内部继电器1008个，特殊继电器64个，定时器/计数器144个。寄存器中触发器的状态可以读取任意次，相当于每个继电器有无数个常开和常闭触点。二．PLC的编程原则1.输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等器件的触点可以多次重复使用，无需复杂的程序结构来减少触点的使用次数。2.梯形图每一行都是从左母线开始，线圈终止于右母线。触点不能放在线圈的右边。触点和线圈的顺序：X0X1Y0X2X0X1Y0X2正确程序错误程序3.除步进程序外，任何线圈、定时器、计数器、高级指令等不能直接与左母线相连(也不全面)。如果需要任何时候都被执行的程序段，可以通过特殊内部常闭继电器或某个内部继电器的常闭触点来连接。4.在程序中，不允许同一编号的线圈两次输出。下面的梯形图是不允许的。R9010TMR0,K100TMR0,K100R0利用内部特殊继电器实现常闭输出利用内部继电器常闭接点实现常闭输出X1X0Y0Y05.不允许出现桥式电路。注意：触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。6.程序的编写顺序应按自上而下、从左至右的方式编写。为了减少程序的执行步数，程序应为“左大右小，上大下小”。如：X0X2X4X1X3Y0Y1X2X4X1Y0X0X0X2X4X3Y1错误的桥式电路桥式电路的替代电路X0X1X2Y00STX01STX12ANX23ORS4OTY0不符合上大下小的电路，共5步X1X2X0Y00STX11ANX22ORX03OTY0符合上大下小的电路，共4步X0X1X2Y00STX01STX12ORX23ANS4OTY0不符合左大右小的电路，共5步X1X0X2Y1符合左大右小的电路，共4步第二节基本电路一．AND运算二．OR运算例如：在锅炉控制过程中，无论是水罐的压力过高，还是水温过高都要产生声光报警。X1X2Y0AND电路，Y0接受X1和X2的AND运算结果块1块2Y0AND扩展电路，Y0接受块1和块2的AND运算结果X1X2Y1例如：只有当设备的各种状态为就绪状态，并且按下“开始”按扭，设备才能开始工作。OR扩展电路，Y1接受的是块1和块2的OR运算结果Y1块1块2OR电路，Y1接受的是X1和X2的OR运算结果三．自锁（自保持）电路自锁电路分为：关断优先式和启动优先式关断优先式自锁电路：当执行关断指令，X2闭合时，无论X1的状态如何，线圈Y1均不得电。启动优先式自锁电路：当执行启动指令，X1闭合时，无论X2的状态如何，线圈Y1都得电。X1X2Y1Y10STX11ORY12AN/X23OTY1关断优先式自锁电路Y1X2X1Y10STY11AN/X22ORX13OTY1启动优先式自锁电路四．互锁电路互锁电路用于不允许同时动作的两个继电器的控制，如电机的正反转控制。五．时间电路时间电路主要用于延时、定时和脉冲控制中。时间控制电路既可以用定时器实现也可以用标准时钟脉冲实现。在FP1型PLC内部有多达100个定时器和三种标准时钟脉冲（0.01s、0.1s、1s）可用于时间控制。X0X2Y1Y1Y2X1X2Y2Y2Y10STX01ORY12AN/X23AN/Y24OTY15STX16ORY27AN/X28AN/Y19OTY2互锁控制电路1.延时电路下图利用两个定时器组合以实现长延时。即Y0在X0闭合30秒之后得电。X1TMX1,K30T1Y1时间继电器TMX1起到延时30×0.1=3秒的作用。X0TMY0,K10T0TMY1,K20T1Y00STX01TMY0K105STT06TMY1K2010STT111OTY0X0T1Y020s10sT0下图利用定时器串联实现长延时。即Y2在X0闭合30秒之后导通。X0TMY2,K20T1Y1TMY1,K10T2Y20STX01TMY1K105TMY2K209STT110OTY111STT212OTY2X0T2Y120s10sT1Y22.脉冲电路利用定时器可以方便地产生脉冲序列。在上图程序的运行过程中，R0每隔3秒产生一次脉冲，其脉宽为一个扫描周期。在FP1的内部有七种标准的时钟脉冲继电器，分别为R9018（0.01s），R9019（0.02s），R901A（0.1s），R901B（0.2s），R901C（1s），R901D（2s），R901E（1min）。若需要这几种时间的脉冲，可直接利用这几个时间脉冲发生器。R0TMX0,K30T0R00ST/R01TMX0K304STT05OTR0六．分支电路分支电路主要用于一个控制电路导致几个输出的情况。例如，开动吊车的同时打开警示灯。下图中，当X0闭合后，线圈Y1、Y2同时得电。X0Y2Y10STX01OTY12OTY2第三节PLC编程实例一．电动机正反转控制1.系统结构利用PLC控制一台异步电动机的正反转。输入端直流电源E由PLC内部提供，可直接将PLC电源端子接在开关上。交流电源则是由外部供给。电机起停控制电机起动按钮R1电机起动Y0电机停止按钮R0电机正反转控制电机正转按钮R1电机正转Y0电机反转按钮R2电机反转Y1电机停止按钮R0电机正反转切换控制电机正转按钮R1电机正转Y0电机反转按钮R2电机反转Y1电机停止按钮R0电机正反转延时切换控制电机正转按钮R1电机正转Y0电机反转按钮R2电机反转Y1电机停止按钮R0X1X224VDCCOMX0220~240VY0Y1COMPLC红按钮KM1KM2正转24VDC~220V~220V反转黄按钮蓝按钮PLC控制电动机正反转外部接线图要求：黄按钮按下：电机正转蓝按钮按下：电机反转红按钮按下：电机停止R0R1R22.系统的控制要求按动黄按钮时：①若在此之前电机没有工作，则电机正转启动，并保持电机正转；②若在此之前电机反转，则将电机切换到正转状态，并保持电机正转；③若在此之前电机的已经是正转，则电机的转动状态不变。电机正转状态一直保持到有篮按钮或红按钮按下为止。按动蓝按钮时：①若在此之前电机没有工作，则电机反转启动，并保持电机反转；②若在此之前电机正转，则将电机切换到反转状态，并保持电机反转；③若在此之前电机的已经是反转，则电机的转动状态不变。电机反转状态一直保持到有黄按钮或红按钮按下为止。按下红按钮时：停止电机的转动注：电机不可以同时进行正转和反转，否则会损坏系统3.PLC的I/O点的确定与分配4.系统编程分析和实现电机正反转控制PLC的I/O点分配表PLC点名称连接的外部设备功能说明X0红按钮停止命令X1黄按钮电机正转命令X2蓝按钮电机反转命令Y0正转继电器控制电机正转Y1反转继电器控制电机反转X1Y0Y0X1Y0Y0X2Y1Y1电机初步正转控制电路电机初步正反转控制电路系统要求电机不可以同时进行正转和反转，如下图所示利用互锁电路可以实现。利用正转按钮来切断反转的控制通路；利用反转按钮来切断正转的控制通路。X1Y1Y0Y0X2Y0Y1Y1电机正反转的互锁电路X1Y1Y0Y0X2X2Y0Y1Y1X1电机正反转的切换电路当按下红按钮时，无论在此之前电机的转动状态如何，都停止电机的转动。利用红色按钮同时切断正转和反转的控制通路。X1Y1Y0Y0X2X2Y0Y1Y1X1X0X0（ED）0STX11ORY02AN/Y13AN/X24AN/X05OTY06STX27ORY18AN/Y09AN/X110AN/X011OTY112ED电机正反转的最终控制程序二．锅炉点火和熄火控制锅炉的点火和熄火过程是典型的定时器式顺序控制过程。控制要求：点火过程：先启动引风，5分钟后启动鼓风，2分钟后点火燃烧。熄火过程：先熄灭火焰，2分钟后停鼓风，5分钟后停引风。1.PLC的I/O点的确定与分配锅炉点火和熄火控制PLC的I/O点分配表PLC点名称连接的外部设备功能说明R0蓝按钮点火命令R1红按钮熄火命令Y0控制继电器1控制引风Y1控制继电器2控制鼓风Y2控制继电器3控制点火开关2.编程分析和实现(1)点火过程工作过程：当蓝按钮按下（X0接通）后,启动引风（Y0输出。因X0选用的是非自锁按钮，故需要利用自锁电路锁住Y0，同时利用Y0触发时间继电器T0，T0延时300s（5分钟）后，输出继电器Y1动作，即启动鼓风。同时利用T0触发定时继电器T1，T1延时120s（2分钟）后，输出Y2，点火燃烧。Y0TMY0,K300TMY1,K120X0Y0Y0T0T1Y2（ED）Y10STX01ORY02OTY03STY04TMY0K3008STT09OTY110TMY1K12014STT115OTY216ED锅炉点火过程控制程序（2）系统的点火和熄火过程的综合程序下面所示的两个程序都可以实现锅炉系统的点火和熄火过程控制，但实现的方式不同。图(a)程序利用了4个时间继电器，但程序的逻辑关系比较简单易懂。（a）锅炉系统点火和熄火过程的综合程序(1)图(b)程序利用了2个时间继电器，节约了2个时间继电器，但控制逻辑相对复杂些。（b）锅炉系统点火和熄火过程的综合程序(2)三．房间灯的控制（后讲）现在一些宾馆和家庭客厅中的装饰灯，是利用一个开关来实现不同的控制组合。例如，房间内有1，2，3号三个灯按动一下开关，三个灯全亮；再按一下，1，3号灯亮，2号灭；再按一下，2号灯亮，1，3号灭；再按一下全部灭。此控制是利用按动开关次数来控制各个灯的亮、灭，故可以用计数器来实现计数式顺序控制。房间灯控制PLC的I/O点分配表PLC点名称连接的外部设备功能说明X0按钮开关命令Y1控制继电器1控制1号灯亮灭Y2控制继电器2控制2号灯亮灭Y3控制继电器3控制3号灯亮灭房间灯计数式顺序控制程序这里使用R9013是程序初始化的需要。一进入程序，就把十进制数3赋给SV100。从这以后R9013就不起作用了。在程序中使用微分指令是使X0具有非自锁按钮的作用。初始状态：EV100=3，R3通→Y1、Y2、Y3不通，3个灯全灭；第一次接通X0：EV100=2，R2通→Y1、Y2、Y3全通，3个灯全亮；第二次接通X0：EV100=1，R1通→Y1和Y3通，Y2断，故2号灭，1号和3号灯亮；第三次接通X0：EV100=0，R0通→Y2通，Y1和Y3断，故2号亮，1号和3号灯灭。EV100=0时，若再次闭合X0，则计数器复位，灯全灭，程序从头开始重复以上过程。四、多地点控制要求：在三个不同的地方分别用三个开关控制一盏灯，任何一地的开关动作都可以使灯的状态发生改变，即不管开关是开还是关，只要有开关动作则灯的状态就发生改变。三地控制一盏灯I/O分配表PLC点名称连接的外部设备功能说明X0A地开关在A地控制X1B地开关在B地控制X2C地开关在C地控制Y0灯被控对象从这个程序中不难发现其编程规律，并能很容易地把它扩展到四地、五地甚至更多地点的控制。但其设计方法完全靠设计者的经验，初学者不易掌握。三地控制一盏灯程序（1）利用数字电路中组合逻辑电路的设计方法，使编程者有章可循。规定：输入量为逻辑变量，输出量为逻辑函数；常开触点为原变量，常闭触点为反变量。这样就可以把继电控制的逻辑关系变成数字逻辑关系。三地控制一盏灯逻辑函数真值表X0X1X2Y00000111100111100011001100101