《第4章 可编程控制器》教案.doc

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1、 第4章 可编程控制器教案4可编程控制器4.1概 述l 可编程序控制器，简称PLCl 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 4.1.1 PLC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，

2、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PL

3、C。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。4.1.3 PLC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）4.1.4 PLC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

4、.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4.2 FX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（Silicon Controlled Rectifier） T晶体管输出（Transistor）FX2N

5、-64MRFX2N-32MTFX2N-60MR（X）FX3U4.2.1 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-X124.2.2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（

6、M0M499）：非断电保持2断电保持辅助继电器（M500M3071）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OFFM8013：1s（占空比50%），周期是1s，0.5s是ON，0.5s是OFFM8014：1min，30s是ON，30s是OFF4.2.4 状态器（S）1、一般情况下，S的作用同M2、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l 通用型T线圈持续得电

7、时间等于定时时间，通用型T动作l 通用型T线圈失电，通用型T复位2、积算型l 积算型T线圈累计得电时间等于定时时间，积算型T动作l 用RST指令，复位积算型T4.2.6 计数器（C）：16增计数l 当前计数值=目标计数值时，C动作l 计数条件：当C线圈从失电-得电，C计数一次l 用RST指令，复位C4.2.7 数据寄存器（D）数据寄存器结构：16位二进制数组成b15b14b1b0最高位最低位4.2.8 指针（P、I）1.分支用指针（P0P127）CJCALL2.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

8、二进制十进制十六进制0000K0H01000K8H80001K1H11001K9H90010K2H21010K10HA0011K3H31011K11HB0100K4H41100K12HC0101K5H51101K13HD0110K6H61110K14HE0111K7H71111K15HF(1100 0110)2 =HC6(0011 1100)2 =H3CH87=(1000 0111)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

9、.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

10、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 、STL S20步进返回：RET2、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

11、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！4.5 FX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,D4、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

12、 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DIRET; SRET; IRET; RST4. 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CMP2 区间比较指令ZCP3. 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？Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0X00111X110011111X010

13、010111(4) 同时传送以最接近END指令的那一个MOV指令为准例4-4Y启动启动停止Y0（1#总）（低）110Y1（1#Y）100Y2（1#）010Y3000Y4（2#总）110Y5（2#Y）100Y6（2#）010Y7 （高）000K2Y0H33H55H0D0=K20M0=ONC0 加1/sM10 D0C0M11 D0=C0M12 D0C0 K20K214.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.

14、 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DECOD0二进制十进制数K00000K0M(0+ K0)=M0K70111K7M(0+ K7)=M7K81000K0M(0+ K0)=M03. ON位数统计指令SUM(D0)=H78, 0111 1000, 4个”1”(D2)=K44. ON位判别指令BON(D10)=H13, 0001 0011bn b4=”1”, M0=ON5. 平均值指令MEAN（D0）+（D1）+（D2）3（D4），舍去余数取整4.5

15、.7 高速处理指令1.脉冲输出指令S1.：脉冲频率，HzS2.: 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， ms K1S2.：脉冲周期，ms，K2 500HzD.：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1ASCII表符号ASCII码ENQH05数字0H30数字9H39大写字母AH41大写字母FH462. 8位模式：令M8161得电3. 十六进制数转ASCII码 ASCI