可編程控制器 PLC 教程 可編程控制器(PLC)教程[第 1 講]--第一章可編程 控制器概況作 者:劉偉瀏覽次 數:19463 可編程控制器( 簡稱 PC)。與 個人計算機的 PC 相區別 用 PLC 表示。PLC 是在傳統 的順序控制器 的基礎上引入 了微電子技術 、計算機技術 、自動控制技 術和通訊技術 而形成的一代 新型工業控制 裝置目的是 用來取代繼電 器、執行邏輯 、記時、計數 等順序控制功 能建立柔性 的程控系統。 國際電工委員 會(IEC)頒布了對 PLC 的規 定:可編程控制器 是一種數字運 算操作的電子 系統專為在 工業環境下應 用而設計。它 采用可編程序 的存 貯器用來在其內部 存貯執行邏輯 運算、順序控 制、定時、計 數和算術運算 等操作的指令 并通過數字 的、模擬的輸 入和輸出控 制各種類型的 機械或生產過 程。可編程序 控制器及其有 關設備都應 按易于與工業 控制系統形成 一個整體易 于擴充其功能 的原則設計。 PLC 具 有通用性強、 使用方便、適 應面廣、可靠 性高、抗干擾 能力強、編程 簡單等特點。
可以預料:在工業 控制領域中PLC 控制技術 的應用必將形 成世界潮流。 PLC 程 序既有生產廠 家的系統程序 又有用戶自 己開發的應用 程序系統程 序提供運行平 臺同時還 為 PLC 程序可靠運行 及信息與信息 轉換進行必要 的公共處理。 用戶程序由用 戶按控制要求 設計。可編程 控制器(PLC)教程[第 2 講]--第二章 PLC 的結構及基 本配置作者:劉 偉瀏覽次數:18514 般講PLC 分為箱體式 和模塊式兩種 。但它們的組 成是相同的 對箱體式 PLC有一 塊 CPU 板、I/O 板、顯示面板 、內存塊、電 源等當然按 C PU 性能 分成若干型號 并按 I/O 點數又 有若干規格。 對模塊式 PLC有 C PU 模塊、I/O 模塊、內存、 電源模塊、底 板或機架。無 任哪種結構類 型的 PLC都屬于總 線式開放型結 構其 I/O 能力可 按用戶需要進 行擴展與組合 。PLC 的基本結構框 圖如下:一、CPU 的構成 PLC 中的 C PU 是 PLC 的核心 起神經中樞的 作用每臺 PLC 至少 有一個 CPU 它按 PLC 的系統程 序賦予的功能 接收并存貯用 戶程序和數據 用掃描的方 式采集由現場 輸入裝置送來 的狀態或數據 并存入規定的寄存器 中同時診 斷電源和 PLC 內部電 路的工作狀態 和編程過程中 的語法錯誤等 。
進入運行后 從用戶程序 存貯器中逐條 讀取指令經 分析后再按指 令規定的任務 產生相應的控 制信號去指 揮有關的控制 電路與通用 計算機一樣 主要由運算器 、控制器、寄 存器及實現它 們之間聯系的 數據、控制及 狀態總線構成 還有外圍芯 片、總線接口 及有關電路。 它確定了進行 控制的規模、 工作速度、內 存容量等。內 存主要用于存 儲程序及數據 是 PLC 不可缺少的 組成單元。C PU 的控制器 控制 CPU 工 作由它讀取 指令、解釋指 令及執行指令 。但工 作節奏由震蕩信號控 制。CPU 的運算器用于 進行數字或邏輯 運算在控制 器指揮下工作 。CPU 的寄 存器參與運算 并存儲運算 的中間結果 它也是在控制 器指揮下工作 。CPU 雖然 劃分為以上幾 個部分但 PLC 中 的 CPU 芯片 實際上就是微 處理器由于 電路的高度集 成對 CPU 內部的詳細分 析已無必要 我們只要弄清 它在 PLC 中的功能與 性能能正確 地使用它就夠 了。CPU 模 塊的外部表現就是它的工 作狀態的種種 顯示、種種接 口及設定或控 制開關。一般 講CPU 模 塊總要有相應 的狀態指示燈 如電源顯示 、運行顯示、 故障顯示等。
箱體式 PLC 的主箱體 也有這些顯示可編程控制器實驗教程。它的總線接 口用于接 I/O 模 板或底板有 內存接口用 于安裝內存 有外設口用 于接外部設備 有的還有通 訊口用于進 行通訊。C PU 模塊上還有 許多設定開關 用以對 PLC 作設定 如設定起始 工作方式、內 存區等。二、I/O 模塊:PLC 的對外功能 主要是通過各 種 I/O 接口模塊與 外界聯系的 按 I/O 點數確定模 塊規格及數量 I/O 模塊可多可少 但其最大 數受 CPU 所能管 理的基本配置 的能力即受 最大的底板或 機架槽數限制 。I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電 路其輸入暫 存器反映輸入 信號狀態輸 出點反映輸出 鎖存器狀態。 三、電源模塊: 有些 PLC 中的電源 是與 CPU 模 塊合二為一的 有些是分開 的其主要用 途是為 PLC 各模塊的 集成電路提供 工作電源。同 時有的還為 輸入電路提供 24V 的工作電源 。電源以其輸 入類型有:交流電源加的為交流 或 直流電源加的為直流電壓常用的 為 24V。四、底板或機架:大多數 模塊式 PLC 使用底板 或機架其作 用是:電氣上實 現各模塊間的 聯系使 C PU 能訪問底 板上的所有模 塊機械上 實現各模塊間 的連接使各 模塊構成一個 整體。
五、 PLC 的外部 設備外部設備 是 PLC 系統不可分割 的一部分它 有四大類 1.編 程設備:有簡易 編程器和智能 圖形編程器 用于編程、對 系統作一些設定 、監控 PLC 及 PLC 所控制的 系統的工作狀 況。編程器 是 PLC 開 發應用、監測 運行、檢查維 護不可缺少的 器件但它不 直接參與現場 控制運行。2.監控設 備:有數據監視 器和圖形監視 器可編程控制器實驗教程。直接監視 數據或通過畫 面監視數據。3 .存儲設備:有存 儲卡、存儲磁 帶、軟磁盤或 只讀存儲器 用于永久性地 存儲用戶數據 使用戶程序 不丟失如 EPR OM、EEPRO M寫入器等 。4.輸入輸出 設備:用于接收信 號或輸出信號 一般有條碼 讀人器輸入 模擬量的電位 器打印機等 。六、PLC 的通信聯 網 PLC 具有通信聯網 的功能它使PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上 位計算機以及 其他智能設備 之間能夠交換 信息形成一 個統一的整體 實現分散集 中控制。現在 幾乎所有的 PLC 新產 品都有通信聯 網功能它和計 算機一樣具 有 RS-232 接口通過雙絞線、同軸電纜或 光纜可以在 幾公里甚至幾 十公里的范圍 內交換信息。
當然PLC 之間的通 訊網絡是各廠 家專用的 PLC 與計 算機之間的通 訊一些生產 廠家采用工業 標準總線并 向標準通訊協議 靠攏這將使 不同機型的 PLC 之間 、PLC 與計算機之間 可以方便地進 行通訊與聯網 。了解了 PLC 的基本 結構我們在 購買程控器時 就有了一個基 本 配置的概念做到既 經濟又合理 盡可能發揮 PLC 所提 供的最佳功能 。第三章基本 指令系統和編 程方法§1 基本指令系統特 點 PLC 的編程語言與 一般計算機語 言相比具有 明顯的特點 它既不同于高 級語言也不 同與一般的匯 編語言它既 要滿足易于編 寫又要滿足 易于調試的要 求。目前還 沒有一種對各 廠家產品都能 兼容的編程語 言。如三菱公 司的產品有它 自己的編程語 言OMRON 公司 的產品也有它 自己的語言。 但不管什么型 號的 PLC其編程語 言都具有以下 特點:1.圖形式指 令結構:程序由圖 形方式表達 指令由不同的 圖形符號組成 易于理解和 記憶。系統的 軟件開發者已 把工業控制中 所需的獨立運 算功能編制成 象征性圖形 用戶根據自己 的需要把這些 圖形進行組合 并填入適當 的參數。
在邏 輯運算部分 幾乎所有的廠 家都采用類似 于繼電器控制 電路的梯形圖 很容易接受 。如西門子公 司還采用控制 系統流程圖來 表示它沿用 二進制邏輯元 件圖形符號來 表達控制關系 很直觀易懂 。較復雜的算 術運算、定時 計數等一 般也參照梯形圖或邏 輯元件圖給予 表示雖然象 征性不如邏輯 運算部分也 受用戶歡迎 2 .明確的變量 常數:圖形符相當 于操作碼規 定了運算功能 操作數由用 戶填人如:K400T120 等。PLC 中的變量 和常數以及其 取值范圍有明 確規定由產 品型號決定 可查閱產品目 錄手冊。3.簡 化的程序結構: PLC 的程 序結構通常很 簡單典型的 為塊式結構 不同塊完成不 同的功能使 程序的調試者對整個程序的 控制功能和控 制順序有清晰 的概念。4.簡 化應用軟件生 成過程:使用匯 編語言和高級 語言編寫程序 要完成編輯 、編譯和連接 三個過程而 使用編程語言 只需要編輯 一個過程其余 由系統軟件自 動完成整個 編輯過程都在 人機對話下進 行的不要求 用戶有高深的 軟件設計能力 。5.強化調試 手段:無論是匯 編程序還是 高級語言程序 調試都是令 編輯人員頭疼 的事而 PLC 的程序調 試提供了完備 的條件使用 編程器利 用 PLC 和 編程器上的按 鍵、顯示和內 部編輯、調試 、監控等并 在軟件支持下 診斷和調試 操作都很簡單 。
總之 PLC 的編程語言是面 向用戶的對 使用者不要求 具備高深的知 識、不需要長 時間的專門訓 練。§2 編程語言的形式本 教材采用最常 用的兩種編程 語言一是梯 形圖二是助 記符語言表。 采用梯形圖編 程因為它直 觀易懂但需 要一臺個人計 算機及相應的 編程軟件;采用助 記符形式便于 實驗因為它 只需要一臺簡 易編程器而 不必用昂貴的 圖形編程器或 計算機來編程 。雖然一些高 檔的 PLC還具有與計算機兼容 的 C 語言、BASIC 語言、專用的 高級語言(如西門 子公司的 GRA PH5、三菱公司的 )還 有用布爾邏輯 語言、通用計 算機兼容的匯 編語言等。不 管怎么樣各 廠家的編程語 言都只能適用于 本廠的產品。*編程 指令:指令是 PLC 被告 知要做什么 以及怎樣去做 的代碼或符號 。從本質上講 指令只是一些 二進制代碼 這點 PLC 與普通的計 算機是完全相 同的。同時 PLC 也有 編譯系統它 可以把一些文 字符號或圖形 符號編譯成機 器碼所以用 戶看到的 PLC 指令一 般不是機器碼 而是文字代碼 或圖形符號 。常用的助記 符語句用英文 文字(可用多國文字)的縮 寫及數字代表 各相應指令。
常用的圖形符 號即梯形圖 它類似于電氣 原理圖是符號 易為電氣工 作人員所接受 。*l 指令系統:一個 PLC 所具 有的指令的全 體稱為該 PLC 的指令 系統。它包含 著指令的多少 各指令都能 干什么事代 表著 PLC 的功能和性 能。一般講 功能強、性能 好的 PLC其指令系 統必然豐富 所能干的事也就 多。我們在編 程之前必須弄 清 PLC的指令系統*l程序:PLC 指令的有序 集合 PLC 運行它 可進行相應的 工作當然 這里的程序是 指 PLC 的用戶程序。 用戶程序一般 由用戶設計 PLC 的 廠家或代銷商 不提供。用語 句表達的程序 不大直觀可 讀性差特別 是較復雜的程序 更難讀所 以多數程序用 梯形圖表達。*l梯 形圖:梯形圖是 通過連線把 PLC 指令 的梯形圖符號 連接在一起的 連通圖用以 表達所使用的 PLC 指令 及其前后順序 它與電氣原 理圖很相似。 它的連線有兩 種:一為母線 另一為內部橫 豎線。內部橫 豎線把一個個 梯形圖符號指 令連成一個指 令組這個指 令組一般總是 從裝載(L D)指令開始必要時 再繼以若干個 輸入指令(含 LD 指令)以建 立邏輯條件。
最后為輸出類 指令實現輸 出控制或為 數據控制、流 程控制、通訊 處理、監控工 作等指令以 進行相應的工 作。母線是用 來連接指令組 的。下圖是三 菱公司的 FX2N 系列產品的最簡 單的梯形圖例:它 有兩組第一 組用以實現啟 動、停止控制 。第二組僅一 個 END 指令用以 結束程序。*梯形圖 與助記符的對 應關系:助記符指令與梯 形圖指令有嚴 格的對應關系 而梯形圖的 連線又可把指 令的順序予以 體現。一般講 其順序為:先輸 入后輸出(含其 他處理);先上后 下;先左后右。 有了梯形圖就 可將其翻譯成 助記符程序。 上圖的助記符 程序為:地址指 令變量 反之根據助記符也可畫出 與其對應的梯 形圖。*梯形圖與電 氣原理圖的關 系:如果僅考慮 邏輯控制梯 形圖與電氣原 理圖也可建立 起一定的對應關 系。如梯形圖 的輸出(OU T)指令對 應于繼電器的線 圈而輸入指 令(如 LDAN D OR)對應于接點互鎖 指令(IL、ILC)可看成總 開關等等。
這樣原有的 繼電控制邏輯 經轉換即可 變成梯形圖 再進一步轉換 即可變成語 句表程序。有 了這個對應關 系用 PLC 程序代表 繼電邏輯是很 容易的。這也 是 PLC 技 術對傳統繼電 控制技術的繼 承。下面我們 著重介紹三菱 公司的 FX2N 系列 產品的一些編 程元件及其功 能。FX 系列 產品它內部 的編程元件 也就是支持該 機型編程語言的軟元件 按通俗叫法 分別稱為繼電 器、定時器、 計數器等但 它們與真實元 件有很差別 一般稱它們為" 軟繼電器"。這些 編程用的繼電 器它的工作 線圈沒有工作 電壓等級、功 耗大小和電磁 慣性等問題;觸點 沒有數量限制 、沒有機械磨 損和電蝕等問 題。它在不同 的指令操作下 其工作狀態 可以無記憶 也可以有記憶 還可以作脈 沖數字元件使 用。一般情況 下X 代表輸入 繼電器 Y代表輸出繼 電器M 代表輔助繼電 器SPM 代表專用 輔助繼電器 T代表定 時器C 代表計 ...