【正文】 1 第二節(jié) 可編程控制器的編程語言和指令系統(tǒng) 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 第三節(jié) 可編程控制器的應(yīng)用 一、可編程控制器的組成和各部分的作用 二、可編程控制器的工作過程 三、可編程控制器的等效繼電器系統(tǒng) 四、可編程控制器與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別 4 可編程控制器（簡稱 PLC或 PC） ——在 繼電 接觸器控制 的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 發(fā)展起來的一種 新型工業(yè)控制器。 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 通過改變存儲(chǔ)器指令來改變生產(chǎn)線的控制流程，代替繼電器系統(tǒng)完成順序控制， 控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 目前已廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、機(jī)械、輕工等領(lǐng)域，加速了機(jī)電一體化的進(jìn)程。 5 一、可編程控制器的組成和各部分的作用 繼電 接觸器控制系統(tǒng)由 3部分組成。 （按鈕、行程開關(guān)） （電動(dòng)機(jī)、電磁鐵） 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 輸入部分 各種開關(guān)信息 邏輯部分 輸出部分 M 控制電路接線 （繼電器線圈、觸頭） 執(zhí)行元件 根據(jù)輸入部分發(fā)出的開關(guān)信息或操作命令，邏輯電路就按規(guī)定的動(dòng)作要求判斷該作什么動(dòng)作，然后驅(qū)動(dòng)輸出部分執(zhí)行命令。 6 M 輸出部分 輸入部分 可編程控制器（ PLC） 和繼電 接觸器控制系統(tǒng)類似也由 3部分組成。 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 編程器 外部 輸入變換器 輸出變換器 外部 存儲(chǔ)器 微處理器 邏輯部分 相當(dāng)各種開關(guān)信息 相當(dāng)控制電路接線 相當(dāng)執(zhí)行元件 7 輸入部分 —— 收集并保存被控對(duì)象實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)和信息或操作臺(tái)上的操作命令。 如限位開關(guān)、控制按鈕、操作開關(guān)等 。 邏輯部分 —— 處理輸入部分所取得的信息，并按照被控對(duì)象的動(dòng)作要求作出反映。 采用微處理器（ CPU）和存儲(chǔ)器，可通過外接的專用編程器寫入用戶程序，因此可以靈活地改變其控制程序 ,稱 “ 可編程” 輸出部分 —— 將微處理器處理的邏輯信號(hào)變換為被控制設(shè)備所需的電壓或電流信號(hào)， 以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥等被控設(shè)備。 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 8 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 輸入變換器 —— 為了 將不同電壓或電流形式的信號(hào)變換成微處理器能接受的信號(hào)。 輸出變換器 —— 將微處理器處理的邏輯信號(hào)變換為被控制設(shè)備所需的電壓或電流信號(hào)。 存儲(chǔ)器 微處理器 編程器 M 外部 輸入變換器 輸出變換器 外部 輸入部分 邏輯部分 輸出部分 9 編程器 —— 用于用戶程序的編制、調(diào)試和監(jiān)視。通過通信端口與和的聯(lián)系 ,實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 各種 PLC都是以微處理器為核心的電子電氣系統(tǒng)，包括硬件和軟件。 10 二、可編程控制器的工作過程 可編程控制器 工作方式 : 循環(huán)掃描運(yùn)動(dòng)方式 。 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 PLC每重復(fù)一次上述 3個(gè)階段即為一個(gè)周期。 繼電器系統(tǒng) 工作方式 ： 同時(shí) 執(zhí)行所有程序。 分 3個(gè)階段 : 輸入采樣，程序執(zhí)行、輸出刷新。 11 （一）輸入采樣階段 PLC掃描所有輸入端子， 并將各輸入端的通 /斷狀態(tài)存入內(nèi)存中各個(gè)對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器， 即輸入刷新 。 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 在進(jìn)入另兩個(gè) 階段 期間，無論輸入狀態(tài)如何變化， 輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變 ，只有到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才能重新寫入輸入端的新內(nèi)容。 12 (二 ) 程序執(zhí)行階段 PLC按 “先左后右，先上后下” 的步序，執(zhí)行程序指令。 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 步序號(hào) —— 組成用戶程序的每條指令都有順序號(hào)。 指令按步序號(hào)依次存入存儲(chǔ)器。 輸入狀態(tài)寄存器中輸入端的狀態(tài) ， 輸出狀態(tài)寄存器中輸出端的狀態(tài) 讀入 邏輯運(yùn)算 存入 （ 輸出狀態(tài)寄存器） 13 （三）輸出刷新階段 執(zhí)行完所有指令后，輸出狀態(tài)寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（通 /斷） 轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器 中，通過一定方式 輸出 ， 驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載 ，這才是 PLC的實(shí)際輸出 。 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 特點(diǎn)： 、集中輸出的工作方式，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力 。 2. PLC的 輸出對(duì)于輸入 存在一些滯后 ，可采用相應(yīng)的措施減少滯后時(shí)間 14 三、可編程控制器的等效繼電器系統(tǒng) 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 使用者在編程時(shí)，可不考慮內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)，不使用計(jì)算機(jī)語言，只把 PLC內(nèi)部看成一個(gè)繼電器系統(tǒng)， 只需按設(shè)計(jì)繼電器控制線路來編程。 PLC等效 繼電器系統(tǒng) 梯形圖，類似繼 電器控制線路 15 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 X— 輸入繼電器，由外部信號(hào)通過輸入端子驅(qū)動(dòng) Y— 輸出繼電器，通過輸出端子驅(qū)動(dòng)外接負(fù)載 T— 定時(shí)器 C— 記數(shù)器 M— 輔助繼電器 所有元器件均用編程方法實(shí)現(xiàn) ，又稱為 編程繼電器或軟繼電器 ，具有用軟件實(shí)現(xiàn)的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)，這些觸點(diǎn)只能在 PLC編程時(shí)使用。 梯形圖 是根據(jù)控制要求虛擬出來的 一種 圖形語言 ， 是 形象化的編程手段。 它繼承了繼電器接點(diǎn)等術(shù)語和圖形符號(hào)， 并無實(shí)際連線。 吸引線圈 動(dòng)合觸點(diǎn) 動(dòng)斷觸點(diǎn) 16 四、可編程控制器與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別 第一節(jié) 可編程控制器的組成和工作原理 PLC發(fā)展特點(diǎn) 繼承了繼電器控制系統(tǒng)的控制功能 應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù) 區(qū)別 組成器件不同 PLC控制系統(tǒng) 繼電器控制系統(tǒng) 觸點(diǎn)數(shù)量不同 工作方式不同 編程方式不同 軟繼電器 無限 串行 （各繼電器動(dòng)作按順序） 靈活多變 真正的硬件繼電器 有限 并行（ 各繼電器同時(shí)受制約） 不靈活 一、可編程控制器的編程元件 二、可編程控制器的指令 三、梯形圖編程規(guī)則 18 第二節(jié) 可編程控制器的編程語言和指令系統(tǒng) PLC最常用的編程語言 是 梯形圖 ，通過指令系統(tǒng)可將它轉(zhuǎn)換為 PLC能接受的程序，用編程器將程序鍵入到 PLC的用戶存儲(chǔ)器中去。 PLC最大的優(yōu)點(diǎn)之一 就是 編程簡單 ， 梯形圖 是在繼電控制系統(tǒng)電氣原理圖基礎(chǔ)上開發(fā)的。 具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)， 只要懂得電氣原理圖就能掌握。小型 PLC的常用指令只有 10到 20幾條，容易記憶。 下面以日本三菱公司的 小型可編程控制器 F40M為例。 同其它電腦裝置一樣， PLC的操作是依其程序操作進(jìn)行的，而程序是用程序語言表達(dá)的。 19 一、可編程控制器的編程元件 第二節(jié) 可編程控制器的編程語言和指令系統(tǒng) 在編制用戶程序時(shí) 必須熟悉每條指令涉及的元器件的功能及其規(guī)定的編號(hào)。 PLC中的 接點(diǎn)或線圈并不是真實(shí)的物理繼電器接點(diǎn)或線圈，而是在軟件編程中使用的編程元件，每個(gè)編程元件與存儲(chǔ)器中的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。 編程元件 ：輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用“字”寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能繼電器等。 20 第二節(jié) 可編程控制器的編程語言和指令系統(tǒng) （一）輸入繼電器（ X） 專門用來 接收從外部開關(guān)和傳感器發(fā)來的信號(hào) ，與輸入端子相連，可提供無數(shù)動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)供內(nèi)部（編程）使用。 只能由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，不能用指令從內(nèi)部驅(qū)動(dòng)。 F40M輸入繼電器的編號(hào)為 X400～ X40X500～ X50 X410～ X41 X510～ X513， 共24個(gè)輸入點(diǎn)（八進(jìn)制） 21 （二）輸出繼電器（ Y） 專門用來 將輸出信號(hào)傳送給外部負(fù)載 。有一付動(dòng)合觸點(diǎn)供外接負(fù)載使用，其狀態(tài)對(duì)應(yīng)于輸出鎖存器的輸出；同時(shí)還有無數(shù)動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)供內(nèi)部（編程）使用，這些觸點(diǎn)的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于輸出狀態(tài)寄存器。 只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動(dòng)，外部信號(hào)無法直接驅(qū)動(dòng)。 F40M輸出繼電器的編號(hào)為 Y430～ Y43Y530～ Y537， 共 16個(gè)輸出點(diǎn) 第二節(jié) 可編程控制器的編程語言和指令系統(tǒng) 22 （三）輔助繼電器（ M） PLC具有許多輔助繼電器，每個(gè)輔助繼電器都有無數(shù)個(gè)觸點(diǎn)。 輔助繼電器的觸點(diǎn)只供內(nèi)部使用，不可驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 第二節(jié) 可編程控制器的編程語言和指令系統(tǒng) 分類 普通型 ：編號(hào)為 M100～ M277， 共 128點(diǎn)（ 8進(jìn)制） 斷電保持型 ：編號(hào)為 M300～ M377， 共 64點(diǎn) 突然斷電時(shí)， PLC采用鋰電池備用，將狀態(tài)保持。 23 （四）移位寄存器（ M） 由輔助繼電器組成， 當(dāng)輔助繼電器已構(gòu)成移位寄存器時(shí)，不可再作它用 。 第二節(jié) 可編程控制器的編程語言和指令系統(tǒng) F40M中， 每 16個(gè)輔助繼電器可構(gòu)成一個(gè)移位寄存器 ，第一個(gè)的編號(hào)即移位寄存器的編號(hào) 移位寄存器的編號(hào)： 斷電保持 M120～ M137 M300～ M317 M140～ M157 M160～ M177 M240～ M257 M260～ M277 M320～ M337 M340～ M357 M220～ M237 M360～ M377