电气控制与PLC-熊幸明-第4章

第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020第4章可编程控制器的组成与工作原理4.1概述4.2可编程控制器的组成4.3可编程控制器的工作原理4.4可编程控制器的编程语言第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20204.1概述分类：按结构型式（1）整体箱式（2）模块组合式按I/O点数小型：其I/O点数少于256点。中型：其I/O点数在256~2048点之间。大型：其I/O点数多于2048点。第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20204．1．1PLC的特点1．使用灵活、通用性强。2.编程简单、易于掌握。3．可靠性高、能适应各种工业环境。4.接口简单、维护方便。1.小型、廉价、高性能。4．1．2PLC的发展趋势2.大型、多功能、网络化。3.与智能控制系统相互渗透和结合。第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20204．2可编程控制器的组成4．2．1PLC的组成1.PLC的硬件（1）CPU（2）存储器（3）输入/输出接口电路4．1．2PLC的发展趋势图4-1PLC结构框图第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20201）输入接口电路图4-2直流输入单元电路图4-3交流输入单元电路第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020图4-4汇点输入接线示意图图4-5独立输入接线示意图第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20202）输出接口电路图4-6继电器输出电路图4-7晶体管输出电路图4-8双向晶闸管输出电路第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020图4-9汇点输出接线示意图图4-10独立输出接线示意图第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020(4)电源(5)扩展接口(6)存贮器接口(7)外设接口2.PLC的软件(1)监控程序由生产厂家编制，用于管理、协调PLC各部分工作，方便用户使用的通用程序。1）系统配置登记及初始化2）系统自诊断3）命令识别与处理4）用户程序编译5）模块化子程序及调用管理(2)用户程序第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20201）用户数据结构第一类为bit数据，属于逻辑量，其值为“0”或“1”。第二类为字数据，其数制、位长有多种形式。通常采用BCD码形式。FX2N系列和A系列中为4位BCD、双字节为8位BCD码。第三类为字与bit的混合，即同一元件既有bit元件，又有字元件。例如T（定时器）和C（计数器），它们的触点为bit，设定值寄存器和当前值寄存器则为字。2）元件用户使用的每一个输入、输出端子及内部的存贮单元都称为元件，每个元件有其固定的地址。元件的数量由监控程序规定，它的多少决定PLC整个系统的规模及数据处理能力。(3)用户环境第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020PLC是专为工业控制设计的专用计算机，就电路作用而言，可看作是由一般继电器、定时器、计数器等元件组成.(4)PLC的内部等效电路图4-11PLC的内部等效电路第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20201．描述PLC性能的几个术语位指二进制的一位，仅有0、1两种取值。一个位对应PLC一个继电器，某位的状态为0，对应该继电器线圈断电；状态为1，则对应该继电器线圈通电。4位二进制数构成一个数字，这个数字可以是0000~1001（十进制），也可以是0000~1111（十六进制）。两个数字或8位二进制数构成一个字节。两个字节构成一个字。在PLC术语中，字称为通道。一个字含16位，或者说一个通道含16个继电器。4．2．2PLC的主要性能指标第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20202．PLC的主要性能指标（1）存储器容量（2）I/O点数（3）扫描速度（4）内部寄存器（5）指令系统（6）特殊功能及模块（7）扩展能力第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20204．3．1扫描的概念所谓扫描，就是CPU依次对各种规定的操作项目进行访问和处理。每扫描一个循环所用的时间称为扫描周期。4．3．2PLC的工作过程1.自诊断2.与外设通信3.输入采样4.程序执行5.输出刷新4．3可编程控制器的工作原理图4-12PLC的扫描工作过程第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20201．输入继电器（X000~X027）专门用于接收从外部开关或敏感元件来的信号，其线圈与输入端相连，可提供多对电子常开、常闭触点，供编程时调用。只能由外部信号驱动，不能由内部指令驱动。4．3．3PLC的元件图4-13输入继电器电路示意图第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20202．输出继电器（Y000~Y027）只能由程序内部指令驱动，它提供一个外部输出触点带负载，另外提供多对电子常开、常闭触点供编程时使用。3．辅助继电器（M）只能由PLC内各软元件的触点驱动，不能直接驱动外部负载.图4-14输出继电器电路示意图图4-15辅助继电器电路示意图第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020（1）通用型辅助继电器有500点，编号为M0~M499（2）掉电保护型辅助继电器有2572点，编号为M500~M3071图4-16失电数据保持电路（3）特殊辅助继电器有256点，编号为M8000~M8255，每一个均具有特定功能，分为两大类：1）线圈由PLC自己驱动，用户只能利用其触点。2）可驱动线圈型。用户驱动线圈后，PLC作特定动作。第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20204．状态继电器（S）与步进顺控指令STL组合使用。编号为S0~S999，共1000点。初始化用：S0~S9，共10点；回原点用：S10~S19，共10点；通用：S20~S499，共480点；掉电保持用：S500~S899，共400点；报警用：S900~S999，共100点。以机械手抓取工件的运动为例，说明状态器的功能和作用：三个动作：下降→夹紧→上升，是典型的步进顺序控制.图4-17机械手抓取工件步进顺控流程图第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20205.指针（P、I）（1）分支指令用指针P0~P127（128点）图4－18分支用指针的用法（2）中断用指针I0□□~I8□□（15点）第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020使用中断指令时应注意：中断指针必须编在FEND指令后作为标号；中断点数不能多于15点；中断嵌套不能多于2层；中断指针中百位数上的数字不可重复使用；用于中断的输入端子，不能再用于SPD指令或其它高速处理。第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20206．定时器（T）（1）通电延时型定时器（T0~T245）1)100ms定时器（T0~T199）2)10ms定时器（T200~T245）图4-19通电延时型定时器原理示意图图4-20通电延时型定时器动作时序图第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020（2）积算型定时器（T246~T255）1）1ms积算定时器（T246~T249）2）100ms积算定时器（T250~T255）图4-21积算定时器原理示意图图4-22积算定时器动作时序图第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20207.计数器（C）（1）内部信号计数器（C0~C234）1）16bit增计数器（C0~C199）通用型：C0~C99，共100点；掉电保持型：C100~C199，共100点。图4-2316bit增计数器的用法图4-2416bit增计数器动作时序图第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20202）32bit双向计数器（C200~C234）通用型：C200~C219，共20点；掉电保持型：C220~C234，共15点。图4-2532bit双向计数器的用法图4-2632bit双向计数器动作时序图第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020（2）高速计数器（C235~C255）第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/20208.数据寄存器(D)通用*1：D0~D199，共200点；掉电保持用*2：D200~D511，共312点；掉电保持专用*3：D512~D7999，共7488点；特殊用：D8000~D8195，共106点。9.变址寄存器（V、Z）编号为V0~V7、Z0~Z7，都是16位数据寄存器，可像其它的数据寄存器一样进行数据的读写。图4-27变址寄存器的用法第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020三种形式：梯形图、指令表和状态转移图(SFC)4．4．1梯形图语言左右两条垂直线称作左母线和右母线。在左、右两母线之间，触点在水平线上相串联，相邻的线也可以用一条垂直线连接起来，作为逻辑的并联。触点的水平方向串联相当于“与”(AND)，垂直方向的触点并联，相当于“或”(OR).4．4可编程控制器的编程语言图4-28典型的梯形图第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020类似于计算机的助记符语言，是PLC最基础的编程语言。每段的开始用LD(LDI)指令，触点的串／并联用AND／OR指令，线圈的驱动总是放在最右边，用OUT指令.4．4．2指令表语言图4-29基本指令应用举例第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020作用：用顺序功能流程图表达一个顺序控制过程。4．4．3状态转移图语言图4-30状态转移图编程例图4-30是一个钻孔顺控的例子。每一方框表示一个状态，方框中的数字代表顺序步，每一状态对应于一个控制任务，每个状态的转移条件以及每个状态执行的功能可以写在方框右边。第4章返回第一张上一张幻灯片下一张幻灯片3/9/2020