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简介
这是plc基本指令ppt，包括了了解可编程序控制器的编程语言，掌握可编程序控制器的基本指令，熟悉基本指令的使用规律及其应用，掌握利用可编程序控制器来实现电动机 的点动、连续控制和正、反转控制程序编写等内容，欢迎点击下载。
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第五讲 PLC的编程语言和基本指令 教学目标 1、 了解可编程序控制器的编程语言 2、 掌握可编程序控制器的基本指令 3、 熟悉基本指令的使用规律及其应用 4、 掌握利用可编程序控制器来实现电动机 的点动、连续控制和正、反转控制程序编写 可编程控制器的编程语言 不同厂家，不同型号的PLC的编程语言只能适应自己的产品。IEC中的PLC编程语言标准中有五种编程语言：顺序功能图编程语言、梯形图编程语言、功能块图编程语言、指令语句表编程语言、结构文本编程语言。 最常用的就是梯形图编程语言和指令语句表编程语言。 梯形图编程语言 梯形图编程格式 （1）梯形图按行从上至下编写，每一行从左往右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写顺序一致。 （2）图左、右边垂直线称为起始母线、终止母线。每一逻辑行必须从起始母线开始画起，终止于继电器线圈或终止母线（有些PLC终止母线可以省略）。 （3）梯形图的起始母线与线圈之间一定要有触点，而线圈与终止母线之间则不能有任何触点。 指令语句表编程语言 案例 在生产实践过程中，某些生产机械常要求既能正常起动，又能实现调整位置的点动工作。 试用可编程控制器的基本逻辑指令来控制电动机的点动及连续运行。 一、异步电动机控制线路图 异步电动机控制线路图 图（ a ）为主电路。工作时，合上刀开关 QS ，三相交流电经过 QS ，熔断起 FU ，接触器 KM 主触点，热继电器 FR 至三相交流电动机。 图（ b ）为最简单的点动控制线路。起动按钮 SB 没有并联接触器 KM 的自锁触点，按下 SB ， KM 线圈通电，松开按钮 SB 时，接触器 KM 线圈又失电，其主触点断开，电动机停止运转。 图（ c ）是带手动开关 SA 的点动控制线路。当需要点动控制时，只要把开关 SA 断开，由按钮 SB 2 来进行点动控制。当需要正常运行时，只要把开关 SA 合上，将 KM 的自锁触点接入，即可实现连续控制。 图（ d ）中增加了一个复合按钮 SB 3 来实现点动控制。需要点动运行时，按下 SB 3 点动按钮，其常闭触点先断开自锁电路，常开触发后闭合接通起动控制电路， KM 接触器线圈得电，主触点闭合，接通三相电源，电动机起动运转。当松开点动按钮 SB 3 时， KM 线圈失电， KM 主触点断开，电动机停止运转。 若需要电动机连续运转，由停止按钮 SB 1 及起动按钮 SB 2 控制，接触器 KM 的辅助触点起自锁作用。 二、可编程控制器的硬件连接 实现电动机的点动及连续运行所需的器件有：起点按钮 SB1 ，停止按钮 SB2 ，交流接触器 KM ，热继电器 JR 及刀开关QS 等。主电路的连接如图所示。 三、梯形图的设计 梯形图的设计 根据输入输出接线圈可设计出异步电动机点动运行的梯形图如图 （ a ）所示。工作过程分析如下：当按下 SB1时，输入继电器X0得电，其常开触点闭合，因为异步电动机未过热，热继电器常开触点不闭合，输入继电器 X2 不接通，其常闭触点保持闭合，则此时输出继电器 Y0 接通，进而接触器 KM 得电，其主触点接通电动机的电源，则电动机起动运行。当松开按钮 SB1 时， X0 失电，其触点断开， Y0 失电，接触点 KM 断电，电动机停止转动，即本梯形图可实现点动控制功能。大家可能发现，在梯形图中使用的热继电器的触点为常开触点，如果要使用常闭触点，梯形图应如何设计？ 梯形图的设计 图（ b ）为电动机连续运行的梯形图，其工作过程分析如下： 当按 SB 1 被按下时 X0 接通， Y0 置 1 ，这时电动机连续运行。需要停车时，按下停车按钮 SB 2 ， 串联于 Y0 线圈回路中的 X1 的常闭触点断开， Y0 置 1 ，电机失电停车。 启 - 保 - 停电路 梯形图（ b ）称为启 - 保 - 停电路。这个名称主要来源于图中的自保持触点 Y0 。并联在 X0 常开触点上的 Y0 常开触点的作用是当钮 SB 1 松开，输入继电器 X0 断开时，线圈 Y0 仍然能保持接通状态。工程中把这个触点叫做“自保持触点“。启 - 保 - 停电路是梯形图中最典型的单元，它包含了梯形图程序的全部要素。它们是： a 、事件 每一个梯形图支路都针对一个事件。事件输出线圈（或功能框）表示，本例中为 Y0 。 b 、事件发生的条件 梯形图支路中除了线圈外还有触点的组合，使线圈置 1 的条件既是事件发生的条件，本例中为起动按钮 X0 置 1 。 c 、事件得以延续的条件 触点组合中使线圈置 1 得以持久的条件。本例中为与 X0 并联的 Y0 的自保持触点。 d 、使事件终止的条件 触点组合中使线圈置 1 中断的条件。本例中为 X1 的常闭触点断开。 四、语句表 点动控制即图 （ a ）所使用到的基本指令有： 从母线取用常开触点指令 LD ； 常闭触点的串联指令 ANI ； 输出继电器的线圈驱动指令 OUT 。 每条指令占用一个程序步，语句表如下: 语句表 连续运行控制即图（ b ）所使用到的基本指令有： 从母线取用常开触点指令 LD ； 常开触点的并联指令 OR ； 常闭触点的串联指令 ANI ； 输出继电器的线圈驱动指令 OUT 。语句表如下： 3．编程应用 （二）触点串联（AND、ANI）指令 1．指令助记符及功能 （三）触点并联（OR、ORI）指令 1．指令助记符及功能 3.编程 如图6-34所示，两种梯形图都在X010由OFF→ON变化时，使M 6接通一个扫描周期。 同样，图6-35两个梯形图也具有同样的动作效果。两种梯形图都在X010由OFF→ON变化时，只执行一次传送指令MOV。 3．编程应用 （五）串联电路块的并联（ORB）指令 1．指令助记符及功能 3.编程应用 （六）并联电路块的串联（ANB）指令 1．指令助记符及功能 3．编程应用 （七）栈操作（MPS／MRD／MPP）指令 1．指令助记符及功能 2．指令说明 （1）这组指令分别为进栈、读栈、出栈指令，用于分支多重输出电路中将连接点数据先存储，便于连接后面电路时读出或取出该数据。 3．编程应用 【例1】 （八）主控触点（MC／MCR）指令 1．指令助记符及功能 【例1】无嵌 套结构的主控指令MC/MCR编程应用，如图6-45 所示。图中上、下两个主控指令程序中，均采用相同的嵌套级N0。 （九）置位/复位（SET／RST）指令 1．指令助记符及功能 3．编程应用 （十）微分脉冲输出（PLS／PLF）指令 1．指令助记符及功能 3．编程应用 （十一）取反（INV）指令 1．指令助记符及功能 INV指令的功能、梯形图表示、操作组件和程序步如表6－36所示。 （十二）空操作（NOP）指令和程序结束（END）指令 1．指令助记符及功能 NOP和END指令的功能、梯形图表示、操作组件和程序步如表6－37所示。 第四节 编程规则及注意事项 一、梯形图的结构规则 梯形图作为一种编程语言，绘制时有一定的规则。在编辑梯形图时，要注意以下几点。 （1）梯形图的各种符号，要以左母线为起点，右母线为终点（可允许省略右母线）从左向右分行绘出。每一行起始的触点群构成该行梯形图的 “执行条件”，与右母线连接的应是输出线圈、功能指令，不能是触点。一行写完，自上而下依次再写下一行。注意，触点不能接在线圈的右边，如图6-54（a）所示；线圈也不能直接与左母线连接，必须通过触点连接，如图6-54（b） 所示。 （5）遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新编排，以便于正确进行编程。图6－58中举了几个实例，将不可编程梯形图重新编排成了可编程的梯形图。 二、语句表程序的编辑规则 在许多场合需要将绘好的梯形图列写出指令语句表程序。根据梯形图上的符号及符号间的相互关系正确地选取指令及注意正确的表达顺序是很重要的。 （1）利用PLC基本指令对梯形图编程时，必须要按信号单方向从左到右、自上而下的流向原则进行编写。图6－59阐明了所示梯形图的编程顺序。 三、双线圈输出问题 在梯形图中，线圈前边的触点代表线圈输出的条件，线圈代表输出。在同一程序中，某个线圈的输出条件可能非常复杂，但应是惟一且可集中表达的。由PLC的操作系统引出的梯形图编绘法则规定，一个线圈在梯形图中只能出现一次。如果在同一程序中同一组件的线圈使用两次或多次，称为双线圈输出。PLC程序对这种情况的出现，扫描执行的原则规定是：前面的输出无效，最后一次输出才是有效的。但是，作为这种事件的特例：同一程序的两个绝不会同时执行的程序段中可以有相同的输出线圈。如图6-60所示 第五节 常用基本环节的编程 作为编程组件及基本指令的应用，本节将讨论一些基本环节的编程。这些环节常作为梯形图的基本单元出现在程序中。 一、三相异步电动机单向运转控制：启－保－ 停电路单元 三相异步电动机单向运转控制电路在电气控制部分已经介绍过。现将线路图转绘于图6－61中。图（a）为PLC的输入输出接线图，从图中可知，启动按钮SB1接于X000输入点，停车按钮SB2接于X001，交流接触器KM接于输出点Y000，这就是端子分配图，实质是为程序安排代表控制系统中事物的机内组件。 图6-61 异步电机单向运转控制 启－保－停单向控制电路是梯形图中最典型的单元，它包含了梯形图程序的全部要素。它们是： （1）事件 每一个梯形图支路都针对一个事件。事件用输出线圈（或功能框）表示，本例中为Y000。 （2）事件发生的条件 梯形图支路中除了线圈外还有触点的组合，使线圈置1的条件即是事件发生的条件，本例中为启动按钮使XO00置1。 （3）事件得以延续的条件 触点组合中使线圈置1得以保持的条件是与XO00并联的Y00O自锁触点闭合。 （4）使事件终止的条件 即触点组合中使线圈置1中断的条件。本例中为X001常闭触点断开。 二、三相异步电动机可逆运转控制：互锁环节 在上例的基础上，如希望实现三相异步电机可逆运转。只需增加一个反转控制按钮和一个反转接触器KM2即可。PLC的端子分配与及梯形图见图6－62。梯形图设计可以这样考虑，选二套启－保－停电路，一个用于正转，（通过Y000驱动正转接触器KM1），一个用于反转（通过Y001驱动反转接触器KM2）。考虑正反转二个接触器不能同时接通，在二个接触器的驱动支路中分别串入对方接触器的常闭触点（如Y000支路串入Y001常闭触点; Y001支路串入 三、二台电机延时启动的基本环节 二台异步电动机，一台启动10s后第二台启动，运行后能同时停止。欲实现这一功能，给二台电机供电的二个交流接触器要用PLC的二个输出口。由于是二台电机延时启动，同时停车，用一个启动按钮和一个停止按钮就够了，但延时需一个定时器。梯形图的设计可以依以下顺序进行:首先绘二台电机独立的启－保－停电路，第一台电机使用启动按钮启动，第二台电机使用定时器的常开触点延时启动，二台电机均使用同一停止按钮，然后再解决定时器的工作问题。由于第一台电机启动10s后第二台电机启动，因此第一台电机启动是计时起点，因而要将定时器的线圈并接在第一台电机的输出线圈上。本例的PLC端子分配与接线情况与图6-62（a）相同，梯形图绘于图6－63中。 四、定时器的延时扩展 定时器的计时时间都有一个最大值，如100ms的定时器最大计时时间为3276.7s。若 工程中所需的延时时间大于选定的定时器最大定时数值时，最简单的延时扩展方法是采用定时器接力计时，即先启动一个定时器计时，计时时间到时，用第一个定时器的常开触点启动第二个定时器，再使用第二个定时器启动第三个……。记住，要应用最后一个定时器的触点去控制最终的控制对象。图6－64梯形图就是定时器接力延时的例子。 另外也可以利用计数器配合定时器获得长延时，如图6－65。图中常开触点X000闭合是梯形图电路的执行条件，当X000保持接通时电路工作。在定时器T1的支路中接有定时器T1的常闭触点，它使定时器T1每隔10s复位一次。T1的常开触点每10秒接通一个扫描周期，使计数器C1计一个数，当C1计到设定值时，将控制对象Y010接通。从X000接通为始点的延时时间就是：定时器的时间设定值×计数器的设定值。X001是计数器C1的复位条件。 五、定时器构成的振荡电路 上面图6-65的梯形图实际上是一种振荡电路，产生的脉冲宽度为一个扫描周期，周期为10秒（即定时器T1的设定值）的方波脉冲。这个脉冲序列是作为计数器C1的计数脉冲的。当然，这种脉冲还可以用于移位寄存器的移位等其它场合。 六、分频电路 图6－66所示是一个2分频电路。待分频的脉冲信号加在X000端，设M101和Y010初始状态均为0。 第五节 基本指令编程实例 【例1】用PLC实现对通风机的监视。 用PLC设计一个对三台通风机选择运转装置进行监视的系统。如果三台风机中有二台在工作，信号灯就持续发亮；如果只有一台风机工作，信号灯就以1Hz的频率闪光；如果三台风机都不工作，信号灯就以10Hz频率闪光；如果选择运转装置不运行，信号灯就熄灭。 对PLC机内器件安排如表6-38所示。 根据以上要求，条件信号有三个，即： ①三台风机中至少有二台在运行，这时有3种逻辑组合关系，如图6-67(a) 所示; ②只有一台风机在运行，逻辑关系如图6-67(b)所示; ③没有风机在运行，当这种逻辑至少有一种满足，信号灯发光，如图6-67(c)所示。 由以上三种逻辑关系可以绘出风机监视系统的梯形图如图6-68所示。 【例2】 五组抢答器控制设计 五个队参加抢答比赛。比赛规则及所使用的设备如下: 设有主持人总台及各个参赛队分台。总台设有总台灯及总台音响，总台开始及总台复位按钮。分台设有分台灯，分台抢答按钮。各队抢答必须在主持人给出题目，说了“开始”并同时按了开始控制钮后的10s内进行抢答，如提前，抢答器将报出“违例”信号。（违例扣分）。10s时间到，还无人抢答，抢答器将给出应答时间到信号，该题作废。在有人抢答情况下，抢得的队必须在30s内完成答题。如30s内还没有答完，则作答题超时处理。灯光及音响信号的意义安排如下： 音响及某台灯：正常抢答 音响及某台灯加总台灯：违例。 音响加总台灯：无人应答及答题超时。 在一个题目回答终了后，主持人按下复位按钮，抢答器恢复原始状态，为第二轮抢答作好准备。 表6－39 器件安排表 设计步骤可表述如下 : 1、先绘出图中“应答开始”、 “应答时限”、 “抢答继电器M2” 、“答题时限”等支路。这些支路中输出器件的状态是进一步设计的基础。 设计步骤可表述如下 : 1、抢答程序 设计步骤可表述如下 : 1、抢答程序 设计步骤可表述如下 : 2、总台程序（应答开始和应答时限程序） 设计步骤可表述如下 : 1、先绘出图中“应答开始”、 “应答时限”、 “抢答继电器M2” 、“答题时限”等支路。这些支路中输出器件的状态是进一步设计的基础。 （2）设计各台灯Y1梯形图。各台灯启动条件串入M2的常闭触点体现了抢答器的一个基本原则：竞时封锁，在已有人抢答之后按按钮是无效的。 （3）设计总台灯梯形图。由图中可知，总台灯的工作条件含有四个分支。其意义可以解释如下：（自上而下） ① M2的常开和M1的常闭串联：主持人未按开始按钮即有人抢答，违例。 ② T1的常开和M2的常闭串联：应答时间到无人抢答，本题作废。 ③ T2的常开和M2的常开串联：答题超时。 ④ Y14常开：自保触点。 （4）设计总台音响梯形图。总台音响梯形图的结构本来可以和总台灯是一样的，为了缩短音响的时间（设定为1S），在音响输出Y000中加入了音响时限环节。有关的支路请读者自行分析。 （5）最后解决复位功能。考虑到主控触点指令具有使主控触点后的所有启－保－停电路输出中止的作用，将主控触点M0及相关电路加在已设计好的梯形图前部。 【例3】 三台电机的循环启停运转控制 三台电机接于Y001、Y002、Y003。要求它们相隔5s启动，各运行10s停止。并循环。根据以上要求。绘出电机工作时序图如图6－70所示。 分析时序图，不难发现输出Y001、Y002、Y003的控制逻辑和间隔5s一个的“时间点”有关，每个“时间点”都有电机启停。因而用程序建立这些“时间点”是程序设计的关键。因本例时间间隔相等，“时间点”的建立可借助振荡电路及计数器。设X001为电机运行开始的时刻。让定时器T1实现振荡。再用计数器C0、C1、C2、C3做为一个循环过程中的时间点。循环功能借助C3对全部计数器的复位实现。“时间点”建立之后，用这些点来表示输出的状态就十分容易了。 设计好的梯形图如图6－71所示 。 【例4】 十字路口交通灯控制设计。 这也是一个时序控制实例。十字路口南北向及东西向均设有红、黄、绿三个信号灯，六个灯依一定的时序循环往复工作。图6－72是交通灯的时序图。 表6－40 时间点及实现方法 本例梯形图设计步骤如下。 （1）依表6－40所列器件及方式绘出各“时间点”对应的支路。这些支路是依“时间点”的先后顺序绘出的，且采用一点扣一点的方式进行的。 （2）以“时间点”为工作条件绘出各灯的输出梯形图。 （3）为了实现交通灯的启停控制，在已绘好的梯形图上增加主控环节。作为一个循环的结束，第二个循环开始控制的T7的常闭触点也作为条件串入主控指令中。本例梯形图绘于图6－73。 第六节 “经验”编程方法 以上四个实例编程应用的方法称为“经验设计法”。“经验设计法”顾名思义就是依据设计者的设计经验进行设计的方法。它主要基于以下几点。 （1）PLC的编程，从梯形图来看，其根本点是找出符合控制要求的系统各个输出的工作条件，这些条件又总是用机内各种器件按一定的逻辑关系组合来实现的。 （2）梯形图的基本模式为启－保－停电路。每个启－保－停电路一般只针对一个输出，这个输出可以是系统的实际输出，也可以是中间变量。 （3）梯形图编程中有一些约定俗成的基本环节，它们都有一定的功能，可以在许多地方借以应用。 在编绘以上各例程序的基础上，现将“经验设计法”编程步骤总结如下。 （1）在准确了解控制要求后，合理地为控制系统中的事件分配输入输出端。选择必要的机内器件，如定时器、计数器、辅助继电器。 （2）对于一些控制要求较简单的输出，可直接写出它们的工作条件，依启－保－停电路模式完成相关的梯形图支路。工作条件稍复杂的可借助辅助继电器。 （3）对于较复杂的控制要求，为了能用启－保－停电路模式绘出各输出端的梯形图，要正确分析控制要求，并确定组成总的控制要求的关键点。在空间类逻辑为主的控制中关键点为影响控制状态的点（如抢答器例中主持人是否宣布开始，答题是否到时等）。在时间类逻辑为主的控制中（如交通灯），关键点为控制状态转换的时间。 （4）将关键点用梯形图表达出来。关键点总是用机内器件来代表的，应考虑并安排好。绘关键点的梯形图时，可以使用常见的基本环节，如定时器计时环节、振荡环节、分频环节等。 （5）在完成关键点梯形图的基础上，针对系统最终的输出进行梯形图的编绘。使用关键点综合出最终输出的控制要求。 （6）审查以上草绘图纸，在此基础上，补充遗漏的功能，更正错误，进行最后的完善。 最后需要说明的是“经验设计法”并无一定的章法可循。在设计过程中如发现初步的设计构想不能实现控制要求时，可换个角度试一试。当您的设计经历多起来时，经验法就会得心应手了。 逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUT LD，取指令。表示一个与输入母线相连的常开接点指令。 LDI，取反指令。表示一个与输入母线相连的常闭接点指令 。 OUT，线圈驱动指令 接点串联指令AND、ANI AND， 与指令。用于单个常开接点的串联。 ANI，与非指令。用于单个常闭接点的串联 OUT指令后，通过接点对其它线圈使用OUT指令称为纵接输出或连续输出 接点并联指令OR、ORI OR，或指令，用于单个常开接点的并联。 ORI， 或非指令，用于单个常闭接点的并联 串联电路块的并联连接指令ORB 两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结果用ORB指令。 串联电路块的并联连接指令ORB 两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结果用ORB指令。 串联电路块的并联连接指令ORB 两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结果用ORB指令。 并联电路块的串联连接指令ANB 两个或两个以上接点并联的电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ANB指令。分支的起点用LD、LDI指令。
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