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按钮、行程开关、传感器等)的控制信号。
输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备(如:
接触器、电磁阀、指示灯等)。
3.电源
电源指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源。
4.编程器
编程器是PLC很重要的外部设备,它主要由键盘、显示器组成。
编程器分简易型和智能型两类。
小型PLC常用简易编程器,大、中型PLC多用智能编程器。
编程器的作用是编制用户程序并送入PLC程序存储器。
利用编程器可检查、修改、调试用户程序和在线监视PLC工作状况。
现在许多PLC采用和计算机联接,并利用专用的工具软件进行编程和监控。
二、PLC的工作原理
PLC采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式,这个过程可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段,整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。
1、输入采样阶段
PLC在输入采样阶段,以扫描方式顺序读入所有输入端的通/断状态或输入数据,并将此状态存入输入状态寄存器,即输入刷新。
接着转入程序执行阶段。
在程序执行期间,即使输入状态发生变化,输入状态寄存器的内容也不会改变,只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。
2、程序执行阶段
PLC在执行阶段,按先左后右,先上后下的步序,执行程序指令。
其过程如下:
从输入状态寄存器和其它元件状态寄存器中读出有关元件的通/断状态,并根据用户程序进行逻辑运算,运算结果再存入有关的状态寄存器中。
3.输出刷新阶段
在所有指令执行完毕后,将各物理继电器对应的输出状态寄存器的通/断状态,在输出刷新阶段转存到输出寄存器,去控制各物理继电器的通/断,这才是PLC的实际输出。
由PLC的工作过程可见,在PLC的程序执行阶段,即使输入发生了变化,输入状态寄存器的内容也不会立即改变,要等到下一个周期输入处理阶段才能改变。
暂存在输出状态寄存器中的输出信号,等到一个循环周期结束,CPU集中将这些输出信号全部输出给输出锁存器,这才成为实际的CPU输出。
因此全部输入、输出状态的改变就需要一个扫描周期,换言之,输入、输出的状态保持一个扫描周期。
三、TWDLCAE40DRF的主要功能
扫描周期:
常规(循环)或周期(常数)(2到150ms)
执行时间:
0.14μs到0.9μs对一条列表指令
数据存储器容量:
256个内存位
程序存储器容量:
3000列表指令
RAM备份:
在锂电池充满电后,通过内部锂电池备份大约可持续30天(典型)在25°
C。
电池从0%到90%的充电时间为15小时。
在充电9小时使用15小时的情况下,电池寿命大约为10年。
电池不可更换。
编程端口:
EIARS-485
I/O点数及其他扩展模块:
一体型40I/O控制器:
●具有24个数字量输入,14个继电器和2个晶体管输出
●具有2个模拟电位器输入
●具有1个集成的串行口
●具有一个支持附加串行口的插槽
●内置RTC
●具有一个用户可更换电池的电池盒
●最多连接7个扩展I/O模块
●最多连接2个AS-InterfaceV2总线接口模块
●可连接1个CANopen现场总线接口模块
●连接一个可选内存插卡(32KB或64KB)
●可连接一个可选的操作器显示模块
图例:
TWDLCAE40DRF
第二章可编程控制器的软件介绍及使用
一、软件概述
TwidoSoft是一个为Twido可编程控制器建立、配置和维护应用程序的图形化开发环境。
TwidoSoft是一款32位的基于Windows的程序,可在操作系统是MicrosoftWindows98第二版和MicrosoftWindows2000Professional的个人计算机运行。
TwidoSoft1.13或更高版本也可以在MicrosoftWindowsXP上运行。
本实验所使用的软件版本是TwidoSoftV3.2。
1.TwidoSoft的主要功能
●应用程序浏览器
使用应用程序浏览器查看、配置、编制和维护应用程序。
同样的命令也可以方便地从菜单中获得。
可用图形化的方式来配置控制器,扩展I/O和选件。
●存储器分配
通过状态栏中的存储器使用状态(在存储器编辑器中也可见)来查看程序已使用存储器的百分比。
当可用存储器低到一定程度时,会发出警告。
●在线和离线操作
离线操作中,TwidoSoft未与控制器相连,所以只能改变PC存储器中的应用程序。
使用离线操作来创建和配置应用程序。
在线操作中,TwidoSoft直接与控制器相连,所以能改变控制器存储器中的应用程序。
使用在线操作来运行控制器和调试修改应用程序。
●应用程序保护
应用程序可以被保护,以防止未授权的查看,修改和复制。
2.PC与Twido的通信
连接PC到Twido控制器需要通讯电缆。
可以用以下任意一种方式来连接:
●使用特殊的多功能电缆将PC的COM或USB串行口与控制器的端口1相连:
✧TSXPCX1031(2.5m)电缆实现在RS-485和RS-232间的信号转换;
✧TSXPCX3030(2.5m)电缆实现在RS-485和USB间的信号转换。
●使用电话线连接两个调制解调器,一个调制解调器接到控制器的端口1,另一个接到PC的COM串口(或是内置调制解调器)。
所有Twido控制器的端口1都是内置的RS-485端口,使用此端口与TwidoSoft编程软件进行通讯。
当把通讯电缆连至端口1时,自动进入与TwidoSoft通讯需要的通讯协议的工作模式。
二、编程语言描述
同其它电脑装置一样,PLC的操作是依其程序操作进行的,而程序是用程序语言表达的,并且表达的方式多种多样。
TwidoSoft可使用梯形图、列表和Grafcet编程语言对Twido可编程控制器进行编程。
由梯形图语言编写的应用可以被转换为列表语言。
如果指令遵循可逆性原则,由列表语言编写的程序可以被逆转为梯形图语言。
本实验书详细介绍如何使用梯形图语言进行编程。
1.梯形图图形单元
触点
触点图形单元用于测试区编程且占据一个单元(一行一列)。
名字
图形单元
指令
功能
常开触点
LD
当控制位对象为状态1时通过触点。
常闭触点
LDN
当控制位对象为状态0时通过触点。
上升沿触点
LDR
上升沿:
检测控制位对象从0变为1。
下降沿触点
LDF
下降沿:
检测控制位对象从1变为0。
连接元件
图形连接单元用于连接测试和动作图形单元。
水平连接
两个电源栏之间测试和动作图形单元的连续连接。
垂直连接
平行测试和动作图形单元连接。
线圈
图形单元用于动作区编程且占据一个单元(一行一列)。
直接线圈
ST
相关位对象得到测试区结果值。
取反线圈
STN
相关位对象得到测试区结果的相反值。
置位线圈
S
当测试区结果为1时相关位对象被置为1。
复位线圈
R
当测试区结果为1时相关位对象被置为0。
跳转或子程序调用
JMP
SR
连接到一个标注指令,向上跳转或向下跳转。
子程序返回(在扩展指令中)
RET
位于子程序末端返回到主程序。
结束程序(扩展指令)
END
程序结束定义。
功能块
模块的图形单元在测试区被调用,需要四行两列单元(除了超高速计数器需要五行两列)。
定时器,计数器,寄存器,等等。
每个功能模块使用输入和输出和其它图形单元连接。
注意:
功能模块的输出不能互相连接(垂直短接)。
操作和比较块
比较模块在测试区被调用,操作模块在动作区被调用。
比较模块
比较两个操作数,当结果为真时输出变为1。
大小:
一行两列
操作模块
完成算术和逻辑运算。
一行四列
2.梯形图编程原则
(一)PLC编程元件的触点在编程过程中可以无限次使用,每个继电器的线圈在梯形图中可以有多重涉及,但只有最后的结果才能更新硬件的输出。
(二)梯形图的每一逻辑行皆起始于左母线,终止于右母线。
线圈总是处于最右边,且不能直接与左边母线相连。
(三)编制梯形图时,应尽量做到“上重下轻、左重右轻”。
(四)两个或两个以上的线圈可以并联,但不可以串联。
(五)同一梯级头中只能有一个操作模块,但可以并联多个线圈。
3.编程方法
TwidoSoft在开发应用程序时,提供了编辑器和浏览器窗口以执行相应的任务。
一个TwidoSoft应用程序包含程序,配置数据,变量符号和文档管理。
这些组成部分可以在构建应用程序时以任意顺序使用。
例如,一个应用程序可以依照如下顺序开发:
●首先,定义配置数据,
●其次,定义变量符号,
●然后,编写程序指令,
●最后,添加注释和打印文档。
这只是组织这些任务的其中一种方法;
如果以逆序执行也同样容易。
使用不同的编辑器开发应用程序的每一个部分使得应用程序开发过程更加系统,使整个应用程序更加清晰。
三、指令系统
1.基本指令
布尔指令
布尔指令可与梯形图语言元素相比较。
这些指令归纳如下表所示:
条目
梯形图示例
描述
测试元素
LD指令(装载)等价于常开触点。
当位%I0.1为1时触点闭合。
LND指令等价于常闭触点。
当位%I0.2为0时触点闭合。
LDR指令(装载上升沿)等价于上升沿检测触点。
当位%I0.3从0到1的变化时触点闭合。
LDF指令(装载下降沿)等价于下降沿检测触点。
当位%I0.4从1到0的变化时触点闭合。
动作元素
存储(ST)指令等价于线圈。
相关位对象取位累加器的逻辑值(前面逻辑运算的结果)。
SNT指令等价于取反线圈。
相关位对象为前面逻辑运算的取反。
置位指令(S)等价于置位线圈。
相关位对象置位为1。
复位指令(R)等价于复位线圈。
相关位对象复位为0。
用于布尔指令的允许操作数类型:
操作数
0/1
立即值0或1
%I
控制器输入%Ii.j
%Q
控制器输出%Qi.j
%M
内部位%Mi
%S
系统位%Si
%X
步位%Xi
%BLK.x
功能模块位(例如:
时间模块%TMi.Q、计数模块%Ci.D等)
%•:
Xk
字位(例如,%MWi:
Xk)
[]
比较表达式(例如,[%MWi<
1000])
程序指令
END指令
定义一个程序扫描执行的结束。
可以设置在触点闭合时,则程序结束。
无条件END指令示例:
有条件END指令示例:
跳转指令
跳转指令使程序执行立即中断并转入执行标号为%Li(i=1~16)的程序行。
双击想要跳转到的梯级头;
在梯级注释区内,选取“编号%Li(L):
”,在“标号/子程序/步进编号”中设置数字1~16;
最后单击“确定”。
●跳转指令不允许用于圆括号内,且不能位于指令AND,OR和右括号指令"
)"
之间。
●标号只能位于指令LD,LDN,LDR,LDF或BLK之前。
●标号%Li的编号在程序中只能被定义一次。
●程序可以向下或向上跳转,当向上跳转时,必须注意程序扫描时间。
●延长扫描时间可能导致看门狗的触发。
子程序指令
子程序由三部分组成:
(1)SRn指令调用标号为SRn的子程序。
(2)子程序用标号SRn:
表示,n=0到63对于其它控制器。
(3)RET指令位于子程序的最后,返回到主程序。
●一个子程序不能调用另一个子程序。
●子程序指令不允许用于圆括号内,且不能位于指令AND(,OR(和右括号指令"
●标号只能位于指令LD或BLK之前,用于标识一个布尔等式(或梯级)的开始。
●赋值指令不能跟随在子程序调用之后。
这是因为子程序可能改变布尔运算累加器的内容。
这样返回时,它的值可能与调用前不同。
3.基本功能模块
定时器功能模块
在PLC内的定时器是根据时钟脉冲的累积形式,当所计时间达到设定值时,其输出触点动作,时钟脉冲有1ms,10ms,100ms,1s,1min。
可以用用户程序存储器那的常数作为预置值。
定时器功能模块使用图例:
定时器具有如下参数:
参数
标识
值
定时器编号
%TMi
0到63:
TWDLCAE10DRF和TWDLCAE16DRF
0到127对所有其它控制器。
类型(TYPE)
TON
•定时器+导通-延时(默认)
TOF
•定时器关断-延时
TP
•脉冲(单稳态)
时基
TB
1分钟(默认),1秒,100毫秒,10毫秒,1毫秒
当前值
%TMi.V
当定时器工作时,该字从0增加到%TMi.P。
可被程序读和测试,但不可写。
%TMi.V可以通过活动表编辑器修改。
预置值
%TMi.P
0~9999,该字可读,测试和被修改,默认值是9999。
周期或产生的延时为%TMi.PxTB。
动态监控表编辑器
ADJ
Y:
Yes,预置%TMi.P值可以通过活动表编辑器修改。
N:
No,预置%TMi.P值不能被修改。
输入使能(或指令)
IN
上升沿(TON或TP类型)或下降沿(TOF类型)启动定时器。
定时器输出
Q
根据执行功能的类型,相关位%TMi.Q置为1:
TON,TOF,或TP
预置值越大,定时器的精度越高。
TOF类型定时器操作时序图:
TON类型定时器操作时序图:
TP类型定时器操作时序图:
加/减计数器功能模块
从动作按键区选择一个计数器功能模块
,该动作按键位于梯形图模板工具栏,通过指向并点击鼠标左键,或按SHIFT和指定功能键,左击或按空格键插入模块。
要选择一个单元,用户必须调用选择工具(箭头图标)然后用鼠标左击或利用箭头键移动到所选单元。
最后,完成定时器编程。
计数器功能模块使用图例:
寄存器功能模块具有如下参数:
计数器编号
%Ci
0到127
%Ci.V
字根据输入(或指令)CU和CD被增加或减少。
使用数据编辑器修改%Ci.V。
%Ci.P
0≤%Ci.P≤9999.能被读、测试和写(默认值:
9999).
用活动表编辑器编辑
Yes,预置值可以通过活动表编辑器修改。
No,预置值不能使用活动表编辑器修改。
输入(或指令)复位
状态为1:
%Ci.V=0.
%Ci.V=%Ci.P.
加运算输入(或指令)
CU
在上升沿增加%Ci.V。
减运算输入(或指令)
CD
在上升沿减少%Ci.V。
减运算溢出输出
E(Empty)
当减计数器%Ci.V从0变到9999时,相关位%Ci.E=1;
当%Ci.V到达9999时置为1,如果计数器继续减少则复位为0。
预置输出达到
D(完成)
当%Ci.V=%Ci.P时,相关位%Ci.D=1。
加运算溢出输出
F(Full)
当%Ci.V从9999变到0时,相关位%Ci.F=1(当%Ci.V到达0时置为1,如果计数器继续增加则复位为0)。
加/减计数器操作的主要过程:
操作
动作
结果
计数
加计数输入CU出现上升沿(或指令CU被激活)。
当前值%Ci.V加1。
当前值%Ci.V等于预置值%Ci.P。
“预置达到”输出位%Ci.D变为1。
当前值%Ci.V从9999变为0。
输出位%Ci.F(加计数溢出)变为1。
如果计数器继续增加。
输出位%Ci.F(加计数溢出)复位到0。
减计数
减计数输入CD出现上升沿(或指令CD被激活)。
当前值%Ci.V减1。
当前值%Ci.V从0变为9999。
输出位%Ci.E(减计数溢出)变为1。
如果计数器继续减少。
输出位%Ci.E(减计数溢出)复位到0。
加/减计数
要同时使用加计数和减计数功能(或同时激活指令CD和CU),必须对同时控制两个对应的输入CD和CU。
这两个输入被连续扫描。
如果它们都为1,则当前值保持不变。
复位
输入R置为状态1(或者指令R被激活)。
当前值%Ci.V被强制为0。
输出%Ci.E,%Ci.D和%Ci.F置为0。
复位输入优先。
置位
如果输入S置为1(或指令S被激活)且复位输入为0(或指令R未被激活)。
当前值%Ci.V取%Ci.P值且输出%Ci.D置为1。
注:
控制器停止后热启动对计数器的当前值(%Ci.V)没有影响。
移位寄存器功能模块
通过输入或指令可将寄存器中的位左移或右移,且热启动后,寄存器内的字仍保留。
移位寄存器功能模块使用图例:
移位寄存器功能模块具有下列参数:
寄存器编号
%SBRi
0到7
寄存器位
%SBRi.j
移位寄存器的位0到15(j=0到15)可被测试指令测试,且由赋值指令写。
当功能块参数R为1时,将设置寄存器位0到15%SBRi.j为0.
左移输入(或指令)
其上升沿将寄存器位左移一位。
右移输入(或指令)
其上升沿将寄存器位右移一位。
移位操作前后的位形式如图:
使用指令CD右移一位也是如此,位0被丢失。
步进计数器功能模块
步进计数器功能模块(%SCi)提供了一系列的步,这些步可赋值给动作。
从一个步移动到另一个步取决于外部或内部事件。
每当一个步处于激活状态时,相关位被置为1。
步进计数器在一个时刻只能有一个步被激活。
步进计数器功能模块使用图例:
步进计数器功能模块具有下列参数:
步进计数器编号
%SCi
0-7
步进计数器位
%SCi.j
步进计数器的位0到225(j=0到225)可被装载逻辑测试,且由赋值指令写。
当功能块参数R为1时,将复位步进计数器。
输入(或指令)增加
其上升沿将步进计数器增加一步。
输入(或指令)减少
其上升沿将步进计数器减少一步。
下面是步进计数器功能模块操作时序图。
4.高级功能模块
Twido可编程控制器的高级模块包括LIFO/FIFO寄存器功能模块(%Ri)、脉宽调制功能模块(%PWM)、脉冲发生器输出功能模块(%PLS)、鼓控制器功能模块(%DR)、高速计数器功能模块(%FC)、超高速计数器功能模块(%VFC)、发送/接收消息-交换指令(EXCH)、交换控制模块(%MSGx)。
本实验书将详细介绍寄存器功能模块和PID功能模块的使用,其他请参阅软件手册。
LIFO/FIFO寄存器功能模块
一个寄存器是一个内存块,可以存储16个16位的字,它有以下两种方式:
队列方式(先进先出)即FIFO;
堆栈方式(后进先出)即LIFO。
寄存器功能模块使用图例:
上图的编程示例显示了寄存器%R0未满(%R0.F=0)时,使用存储请求(%I0.1)将一个存储字(%MW1)的内容装入寄存器(%R0.I)。
寄存器的存储请求由%M1实现。
取出请求由输入%I0.2来实现,且如果寄存器不为空(%R0.E=0),则%R0.O的内容被装入%MW2。
寄存器编号
%Ri
0到3.
类型
FIFO/LIFO
队列方式或堆栈方式。
输入字
%Ri.I
寄存器输入字。
可读取,测试,和写入。
输出字
%Ri.O
寄存器输出字。
存储输入(或指令)
I(In)
上升沿处将字%Ri.I的内容存入寄存器。
取回输入(或指令)
O(Out)
上升沿处将一个数据字装入字%Ri
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