可编程序控制器程序设计方法PLC

可编程序控制器PLCŠŠPLCPLC概述概述ŠŠPLCPLC的基本结构和性能的基本结构和性能ŠŠPLCPLC中的工作原理和主要逻辑部件中的工作原理和主要逻辑部件ŠŠPLCPLC中的工作原理和主要逻辑部件中的工作原理和主要逻辑部件ŠŠ小型小型PLCPLC介绍介绍ŠŠPLCPLC程序设计方法程序设计方法ŠŠPLCPLC应用举例应用举例ŠŠPLCPLC应用举例应用举例§1PLCPLC概述概述可编程序控制器的发展历程中，有过几个不同的名称：•编程序控制器PC（ProgrammableController）g•可编程序矩阵控制器PMC（ProgrammableMatrixController）（ProgrammableMatrixController）•可编程序顺序控制器PSC（PblSCtll）（ProgrammableSequenceController）•可编程序逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController）可编程控制器（PLC）是计算机技术与工业现代化发展的产物，它是专门为工业生产过程设计的控制器，实质是一种工业控制专用计算机系统。国际电工委员会（IEC）于1982年11月和1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义：年1月对可编程序控制器作了如下的定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统专为在工业环境下应用而设计它采用可统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算顺序控制定时计数和算术运算等操运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程可编程序控控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体易于扩充功能的原则而设计统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。的特点PLC的特点PLC与传统的继电器接触控制系统相比，具有以下特点：下特点：Š使用灵活，通用性强控制功能由软件完成，改变控制方案时，只需修控制功能由软件完成，改变控制方案时，只需修改用户程序，非常方便。而继电器接触控制系统设计安装完成后，再修改则需更改设备或线路，设计安装完成后，再修改则需更改设备或线路，不方便。Š功能齐全，接口方便Š功能齐全，接口方便具有逻辑运算、显示等功能，可用于开关量和模拟量的输入、输出控制，且其输入、输出接口可拟量的输入、输出控制，且其输入、输出接口可直接与220V系统相接。的特点（续）PLC的特点（续）Š安全可靠，维护方便平均无故障时间可达4-5万小时，故障时，只需更换某个模块或插件Š编程简单，易于掌握采用简单易学的梯形图和指令语句表语言，梯采用简单易学的梯形图和指令语句表语言，梯形图使用的是与继电器接触控制电路中相似的图形符号，直观、清晰图形符号，直观、清晰的缺点的缺点PLCPLC的缺点的缺点ŠPLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。甚至连机柜、电源模板亦各不相同。Š编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致因此各公司的PLC互不兼容言结构均不致，因此各公司的PLC互不兼容。ŠSIEMENS等公司已经开发出以个人计算机为基础在Wid平台下结合IEC11313国际础，在Windows平台下，结合IEC1131－3国际标准的新一代开放体系结构的PLC。PLC的分类按I／O点数分类：按I／O点数分类：Š微型PLC（小于32）；微小型PLC（32128）Š微小型PLC（32～128）；Š小型PLC（128～256）；Š中型PLC（256～1024）；Š大型PLC（大于1024）；Š大型PLC（大于1024）；Š超大型PLC（4000以上）。PLC的分类(续)按结构形式分类：整体式又称单元式或箱体式整体式Š整体式PLC：又称单元式或箱体式。整体式PLC是将电源、CPU、I／0部件都集中装在一个机箱内般小型PLC采用这种结构内。一般小型PLC采用这种结构。Š模块式PLC：将PLC各部分分成若干个单独的模块如CPU模块I／0模块电源模块和各种功块，如CPU模块、I／0模块、电源模块和各种功能模块。模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上一般大中型PLC采用模块式结块插在插座上。般大、中型PLC采用模块式结构，有的小型PLC也采用这种结构。Š叠装式PLC：有的PLC将整体式和模块式结合起Š叠装式PLC：有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLCPLC的应用领域PLC在工业自动化中起着举足轻重的PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、交通等行业。经验表明，80％以上的工业控制可以使用PLC来完成。上的工业控制可以使用PLC来完成。在日本，凡8个以上中间继电器组成的控制系统都已采用PLC来取代控制系统都已采用PLC来取代。§2PLCPLC的基本结构和性能的基本结构和性能§2PLCPLC的基本结构和性能的基本结构和性能PLC基本结构：它由主机模块、输入、输出模块、电源模块和编程器等组成电源模块和编程器等组成。电源模块主机模块CPU输输出CPUROMRAM入模块出模块块块编程器外设主机模块主机模块实际上是一个单片机系统，它主要包括CPU、ROM、RAM、I/O接口、编程器接口及其它CPU、ROM、RAM、I/O接口、编程器接口及其它扩展接口等。CPU(CentralProcessingUnit)(1)将各种CPU(CentralProcessingUnit)——(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结果送到输出端；(4)响应各种外部设备的请求。存储器：RAM(Random-accessMemory)——存储各种暂存RAM(RandomaccessMemory)存储各种暂存数据、中间结果、用户正调试的程序。ROM(Read-onlyMemory)——存放系统管理或监控ROM(ReadonlyMemory)存放系统管理或监控程序。输入输出模块输入、输出模块输入模块是将输入端的各种开关、触点的状态信号经过整形滤波等电路转化为信号，经过整形、滤波等电路转化为TTL(Transistor-TransistorLogic)电平信号，即把输入信号输入到主机模块可能还需要电路机模块。可能还需要A/D(Analog/Digitalconvert)电路把输入的电流、电压信号转化为数字量。主机模块对输入信号处理后将生成控制信号主机模块对输入信号处理后将生成控制信号，输出模块是将控制信号（即输出信号）输出，并驱动输出端的各种执行机构如继电器线圈信号灯电输出端的各种执行机构，如继电器线圈、信号灯、电磁阀等。模电源模块电源模块是将交流电转换为直流电，为主机，输入、输出模块提供工作电源，它的性能的好坏直接影响到PLC工作的可靠性。目前PLC均采用高性能的开关稳压电源供电，用锂电池作交流电源停电时的备用电源。传送输入信号的电源，既可由PLC内部电源模块提供（直流24V），也可由外部电源提供。驱动继电器线圈、信号灯、电磁阀等执行机构的操作电源由用户配备。编程器编程器编程器是PLC的人机对话工具，它由键编程器是的人机对话具，它由键盘、显示器和工作方式选择开关等组成。在编程方式下可输入检查调试和修改控编程方式下，可输入、检查、调试和修改控制程序；在运行或监控方式下，可监视PLC的工作情况的工作情况。编程器可以是专用编程器，也可以是以个算机装有编件算个人计算机为基础、装有PLC编程软件的通用计算机。§3PLC的工作原理和主要逻辑部件和主要逻辑部件PLC采用循环扫描的工作方式，即在系统时钟控制下，周而复始地工作。扫描一次所需要的时间称为扫描周期。所需要的时间称为扫描周期。一个扫描周期内整个工作过程大致可分为输入采样运算处理和输出刷新三个阶为：输入采样、运算处理和输出刷新三个阶段。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行这个阶段重复执行这三个阶段。PLC工作过程还需要包括自诊断阶段、作程需要括自诊断阶段与编程器通讯阶段。扫描周期扫描周期输入采样：收集被控设备的各种开关信息或操作命令在输入采样阶段PLC以扫描方式依次地读入所命令。在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内输入采样结束后转入用户程序执行和输得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。运算处理（程序执行）处理由输入部分所取得运算处理（程序执行）：处理由输入部分所取得的信息，并根据用户程序的要求，改变输出点在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据象区或系统RAM存储区内的状态和数据。输出刷新：CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路再经输出电路驱动相应据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的被控设备。PLC的内部器件（主要逻辑部件）由于PLC的类型很多，这里以OMRON的C系列P型机（C20P-CDR-A型）为例来说明。PLC的内部器件都是用数字电路构成的，称1、继电器逻辑为软器件。PLC存储器中有许多个存储单元，每个存储单元对应于一个继电器。为了和传统的1、继电器逻辑存储单元对应于一个继电器。为了和传统的物理继电器相区别，这里的继电器称为软继电器。电器。每个存储单元都有两种逻辑状态，即逻辑1和逻写入逻辑“1”时，线圈ON（接通）辑0。软继电器软继电器写入逻辑“0”时，线圈OFF（断开）“软继电器”有两类触点，即：常开触点和常闭触点符号分别为：触点。符号分别为：PLC中提供的继电器逻辑有：输入继电器（80个）；输出继电器（60个）；辅助继电器（136个）；保持继电器（160个）等。器（136个）；保持继电器（160个）等。2、定时器/计数器（共48个）定时器/计数器分别用来提供延时操作和计数。（定时范围01到9999s，计数范围1-9999）（定时范围0.1到999.9s，计数范围19999）3、移位寄存器提供移位逻辑功能提供移位逻辑功能。§4小型PLC介绍型号CPU单元DC24V输入型号C20P-CDR-ADC24V输入AC100V~240V电源输出输入单元输入表示C20PCDRA继电器输出源规格出规格入规格元种类入输出示C系格格格类出总点系列点数内部件编号内部器件配置和编号1.输入继电器输入继电器是与输入点对应的存储单元只输入继电器是与输入点对应的存储单元，只能由外部输入信号来驱动。输入继电器分5个通道，编号为0000~~0404；每个通道有16个继电器，编号为00~15，共有80个。××××输入继电器的编号方式为：对应通道号的第几个继电器通道号通道号比如，0000——表示0通道的第1个继电器。2.输出继电器输出继电器是与输出点对应的存储单元，用来向外部输出信号，其状态由程序执行结果来决定。输出继电器分5个通道，编号为0505--0909，每个通道有16个继电器编号为0015所以输出继电器共有16个继电器，编号为00-15，所以输出继电器共有5×16=80个5×1680个输出继电器的编号方式同输入继电器。注：这里所说的输入、输出继电器个数是指最多的个数，对于一个具体的PLC，不一定达到最多，比如C20P，输入继电器有12个，输出继电器有8个，总共是20个。3.辅助继电器辅助继电器相当于继电接触控制系统的中间继电器。辅助继电器分9个通道编号为1010--1818第10个到辅助继电器分9个通道，编号为1010--1818，第10个到第17个通道，每个通道有16个继电器，编号为00-15；第18个通道只有00-07所以辅助继电器共有第18个通道，只有00-07，所以辅助继电器共有8×16+8=136个4.保持继电器保持继电器是一种当电源断电之后还能保持原来保持继电器是种当电源断电之后还能保持原来状态的