《第4章 可编程控制器》教案.docx
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《第4章可编程控制器》教案
《第4章可编程控制器》教案
4可编程控制器
4.1概述
●可编程序控制器,简称PLC
●可编程序控制器是现代工业自动化的三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一
4.1.1PLC的特点
1.可靠性高、抗干扰能力强
2.编程简单、使用方便
PLC的编程语言包括以下五种:
梯形图语言(LD)、指令表语言(IL)、功能模块图语言(FBD)、顺序功能流程图语言(SFC)及结构化文本语言(ST)
3.功能完善、通用性强
现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等基本功能,而且还具有A/D和D/A转换、数值运算、数据处理、PID控制、通信联网以等许多扩展功能
4.设计安装简单、维护方便
PLC具有一定的自诊断功能,可以参考,不能迷信,特别是FX2N?
?
5.体积小、重量轻、能耗低
4.1.2PLC的分类
1.按结构形式分类,PLC分为整体式(低档)和模块式(中、高档)两类
2.按功能分类:
低档;中档;高档
(1)低档PLC。
具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能,还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。
主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
(2)中档PLC。
除具有低档PLC的功能外,还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。
有些还可增设中断控制、PID控制等功能,适用于复杂控制系统。
(3)高档PLC。
除具有中档机的功能外,还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。
高档PLC机具有更强的通信联网功能,可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动化。
4.1.3PLC的硬件组成
1.中央处理器(CPU):
CPU模块
2.存储器
RAM:
断电后数据丢失
ROM:
断电后数据保存(PLC程序,系统程序)
3.输入和输出单元
4.通信接口
编程口
串口
5.编程装置(PC+编程软件)
6.电源(AC220V,DC24V)
4.1.4PLC的工作方式
循环扫描
PLC执行程序的过程分为三个阶段,即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。
4.1.5国内外PLC产品介绍
PLC产品大体可以按地域分成三个流派:
一个流派是美国产品,一个流派是欧洲产品,还有一个流派是日本(日本本土,大陆【汇川】,台湾【台达】,韩国【LG】)
(1)同一流派的PLC相似度高
(2)不同流派的PLC差异较大:
PLC的元件描述
4.2FX系列PLC的内部元件(FX2N)
其中系列名称:
如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等
单元类型:
M_──基本单元
__E_──输入输出混合扩展单元
__Ex_──扩展输入模块
_EY_──扩展输出模块
输出方式:
R_──继电器输出(Relay)
S_──晶闸管输出(SiliconControlledRectifier)
_T_──晶体管输出(Transistor)
FX2N-64MR
FX2N-32MT
FX2N-60MR(X)
FX3U
4.2.1输入继电器(X)
作用:
接收外部输入信号
注意:
1、输入继电器X由外部信号驱动
2、物理的X:
直接与外部设备连接,每个物理的X只接一台外部设备
逻辑的X:
物理的X在PLC程序中的映射(用户程序中的X)
3、八进制编号
X5-X12
4.2.2输出继电器(Y)
作用:
PLC的内部信号传送给外部设备
注意:
1、Y本身不具备驱动能力,必须在输出公共端外接电源
2、物理的Y:
直接与外部设备连接,每个物理的Y只接一台外部设备
逻辑的Y:
(用户PLC程序中的Y)逻辑的Y映射到物理的Y
3、八进制编号
4.2.3辅助继电器(M)
1.通用型辅助继电器(M0~M499):
非断电保持
2.断电保持辅助继电器(M500~M3071)
硬断电:
直接切断PLC电源
软断电:
运行->编程(RUN->STOP)
3.特殊辅助继电器
M8000:
PLC处于运行状态,则M8000被激活!
M8002:
PLC仅在第一个扫描周期时,M8002被激活!
M8012:
100ms,50ms是ON,50ms是OFF
M8013:
1s(占空比50%),周期是1s,0.5s是ON,0.5s是OFF
M8014:
1min,30s是ON,30s是OFF
4.2.4状态器(S)
1、一般情况下,S的作用同M
2、在步进顺序控制和某些功能指令,S有其特殊用途
4.2.5定时器(T)
1、通用型
●通用型T线圈持续得电时间等于定时时间,通用型T动作
●通用型T线圈失电,通用型T复位
2、积算型
●积算型T线圈累计得电时间等于定时时间,积算型T动作
●用RST指令,复位积算型T
4.2.6计数器(C):
16增计数
●当前计数值=目标计数值时,C动作
●计数条件:
当C线圈从失电->得电,C计数一次
●用RST指令,复位C
4.2.7数据寄存器(D)
数据寄存器结构:
16位二进制数组成
b15
b14
b1
b0
最高位
最低位
4.2.8指针(P、I)
1.分支用指针(P0~P127)
CJ
CALL
2.中断指针(I)
4.2.9常数(K、H)
K-十进制常数
H-十六进制常数
二进制十六进制
四位二进制数对应一位十六进制数
二进制
十进制
十六进制
二进制
十进制
十六进制
0000
K0
H0
1000
K8
H8
0001
K1
H1
1001
K9
H9
0010
K2
H2
1010
K10
HA
0011
K3
H3
1011
K11
HB
0100
K4
H4
1100
K12
HC
0101
K5
H5
1101
K13
HD
0110
K6
H6
1110
K14
HE
0111
K7
H7
1111
K15
HF
(11000110)2=HC6
(00111100)2=H3C
H87=(10000111)2
4.3FX系列PLC的基本逻辑指令
4.3.5置位与复位指令(SET/RST)
(1)SET(置位指令)。
它的作用是使被操作的目标元件置位并保持。
(2)RST(复位指令)。
使被操作的目标元件复位并保持清零状态。
4.3.6微分指令(PLS/PLF)
(1)PLS(上升沿微分指令)。
在输入信号上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出。
(2)PLF(下降沿微分指令)。
在输入信号下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。
=
=
4.3.7主控指令(MC/MCR)
(1)MC(主控指令)。
(2)MCR(主控复位指令)。
MC和MCR必须配套使用
4.3.8堆栈指令(MPS/MRD/MPP)
MPS和MPP必须配套使用
4.3.9逻辑反、空操作与结束指令(INV/NOP/END)
NOP:
NOP指令绝对不能出现在用户PLC程序之中
END:
PLC程序从0步开始,到END指令为止,结束当前循环,进入下一循环
例题:
1、控制一台电机正反转和停止
2、智力竞赛抢答器:
3人竞赛,其中1人最先按下按钮,则该选手的桌子上灯亮;主持人按下复位键,全部选手的灯灭
4.4步进顺序控制
如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作,且这些动作必须严格按照一定的先后次序执行才能保证生产过程的正常运行,这样的控制系统称为顺序控制系统,也称为步进控制系统。
1、FX系列PLC的步进指令
步进触点:
STL
、
、—[STLS20]
步进返回:
RET
2、状态转移图
一个顺序控制过程可分为若干个阶段,也称为步或状态,每个状态都有不同的动作。
当相邻两状态之间的转换条件得到满足时,就将实现转换,即由上一个状态转换到下一个状态执行。
常用状态转移图(功能表图)描述这种顺序控制过程。
根据状态转移图写梯形图的原则:
从左到右、从上到下。
3、选择性分支
状态元件的序号:
按从左到右、从上到下的顺序升序排列!
!
4.5FX系列PLC的功能指令
4.5.1概述
1、功能指令表示格式
2、功能指令的脉冲形式
即该功能指令的执行条件,从失电->得电时,执行一个扫描周期
3、位元件:
只处理ON/OFF信息的软元件(开关量),X,Y,M,S
字元件:
16位二进制数组成的软元件,T,C,D
4、位元件组合
4个位元件为一个单元,通用表示方法是由Kn加起始的软元件号组成,n为单元数
K1Y0:
Y3(最高位),Y2,Y1,Y0(最低位)
K2Y0:
Y7(最高位)~Y0(最低位)
K4Y0:
Y17(最高位)~Y0(最低位)
4.5.2程序流向控制类指令
1.条件跳转指令(CJ)
2.子程序调用与子程序返回指令
CALL、SRET配套使用
3.与中断有关的指令
中断返回指令IRET;中断允许指令EI;中断禁止DI
RET;SRET;IRET;RST
4.主程序结束FEND
FEND后面的程序是可能被执行的
END后面的程序是不可能被执行的
6.循环指令
FOR和NEXT必须成对使用
4.5.3传送与比较类指令
1.比较指令CMP
2.区间比较指令ZCP
3.传送指令MOV
(1)基本形式
[S.]->[D.]
(2)位传送
(3)高低位传送
A.先X0,后X1,输出?
B.先X1,后X0,输出?
Y7
Y6
Y5
Y4
Y3
Y2
Y1
Y0
X0
0
1
1
1
X1
1
0
0
1
1
1
1
1
X0
1
0
0
1
0
1
1
1
(4)同时传送
以最接近END指令的那一个MOV指令为准
例4-4
Y启动
Δ启动
停止
Y0(1#总)(低)
1
1
0
Y1(1#Y)
1
0
0
Y2(1#△)
0
1
0
Y3
0
0
0
Y4(2#总)
1
1
0
Y5(2#Y)
1
0
0
Y6(2#△)
0
1
0
Y7(高)
0
0
0
K2Y0
H33
H55
H0
D0=K20
M0=ON
C0加1/s
M10D0>C0
M11D0=C0
M12D0 K20 4.块传送指令BMOV 避免源数区目标数区有相同的元件 5.数据交换指令 当一个元件既是源数,又是目标数时,该功能指令需要用脉冲形式 4.5.4算术运算类指令 4.5.5循环移位指令 1.循环左移ROL 左移: 低位移向高位 循环: 最高位移向最低位 2.循环右移ROR 右移: 高位移向低位 循环: 最低位移向最高位 4.5.6数据处理指令 1.区间复位指令ZRST 注意: (1)[D1]的元件号应小于[D2] (2)同类元件: 类型相同;功能相同 2.译码指令DECO D0 二进制 十进制数 K0 0000 K0 M(0+K0)=M0 …… K7 0111 K7 M(0+K7)=M7 K8 1000 K0 M(0+K0)=M0 3.ON位数统计指令SUM (D0)=H78,01111000,4个”1” (D2)=K4 4.ON位判别指令BON (D10)=H13,00010011 bnb4=”1”,M0=ON 5.平均值指令MEAN [(D0)+(D1)+(D2)]÷3→(D4),舍去余数 取整 4.5.7高速处理指令 1.脉冲输出指令 [S1.]: 脉冲频率,Hz [S2.]: 脉冲个数 [D.]: 脉冲输出端 注意: (1)脉冲的占空比为50% (2)中断方式输出: 发脉冲和执行其他指令同步进行 (3)脉冲输出端Y0或Y1 (4)本指令可以用两次 (5)适用于晶体管输出类型的PLC (6)应用于步进电机或伺服电机的控制 2.脉宽调制指令 [S1.]: 脉冲宽度,msK1 [S2.]: 脉冲周期,ms,K2500Hz [D.]: 脉冲输出端 注意: (1)脉冲的占空比为可调 (2)中断方式输出: 发脉冲和执行其他指令同步进行 (3)脉冲输出端Y0或Y1 (4)本指令可以用两次 (5)适用于晶体管输出类型的PLC (6)应用于调压 4.5.8方便指令 1.交替输出指令ALT 用于实现由一个按钮控制负载的启动和停止 4.5.9外部I/0设备指令 4.5.10外围设备(SER)指令 1.ASCII表 符号 ASCII码 ENQ H05 数字0 H30 …… …… 数字9 H39 大写字母A H41 …… …… 大写字母F H46 2.8位模式: 令M8161得电 3.十六进制数转ASCII码ASCI
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