第九章：可编程序控制器
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第九章：可编程序控制器. 本章要求在了解可编程序控制器的基本组成、工作原理、特点和用途的基础上，重点掌握 F 系列中小型可编程序控制器的指令系统和编程方法以及应用实例。 概述： 可编程序控制器 PC (Programmable controller) 是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。. 第九章：可编程序控制器. 包含了前期控制技术的继承和演变但又不同于顺序控制器和微机控制器； 它充分利用微处理器的优点同时又照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯； - PowerPoint PPT Presentation
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第九章：可编程序控制器
本章要求在了解可编程序控制器的基本组成、工作原理、特点和用途的基础上，重点掌握 F 系列中小型可编程序控制器的指令系统和编程方法以及应用实例。
概述：可编程序控制器 PC (Programmable controller) 是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。
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包含了前期控制技术的继承和演变但又不同于顺序控制器和微机控制器；
它充分利用微处理器的优点同时又照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯；
独具风格地形成一套以继电器梯形为基础的形象编程语言，直观、方便易学；
第九章：可编程序控制器
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破除了“电脑”的神秘感．推动了计算机技术的普遍应用；
现已成为现代工业控制三大支柱；
日益取代传统继电器 - 接触器控制系统；
其应用的深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。
第九章：可编程序控制器
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9.1 、可编程序控制器的基本结构、工作原理和主要特点
9.1.1 、PLC 的基本结构
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9.2.2 、 PLC 的基本工作原理
与普通微机类似． PLC 也是由硬件和软件两大部分组成的。在软件的控制下，才能正常地工作。软件分为系统软件相应用软件两部分。
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9.3.3 、 PLC 的主要特点
1 ）、应用灵活、扩展性好
2 ）、操作方便
3 ）、标准化的硬件和软件设计、通用性强
4 ）、完善的监视和诊断功能
5 ）、控制功能强
6 ）、可适应恶劣的工业应用环境
7 ）、体积小、重量轻、性能／价格比高、省电
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正因为 PLC 具有以上特点，所以，它的应用几乎覆盖了所有工业企业，既能改造传统机械产品成为机电一体化的新一代产品，又适用于生产过程控制，实现工业生产的优质、高产、节能与降低成本。
PLC 一般根据输入、输出总点数和功能，大致分为低档、中挡、高档三类。
书上表 9-1 几种主要 PLC 的规格性能
9.3.3 、 PLC 的主要特点
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9.2 、可编程序控制器的内部等效继电器电路
PLC 是一种专用微机，但用它来实现继电器 - 接触器控制系统的功能时，就不必从计算机的角度去研究，而是将 PLC 的内部结构等效为一个继电器系统。在 PLC内部有很多存储器，一个存储器单元由 8 位触发器组成．一个触发器等效为一个继电器，这种等效继电器的通断是由软件控制的，故也可叫软继电器。用户使用这些软继电器，通过编程来实现所需要的逻辑控制功能。
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表 9 ． 2 所示是 P—40M 的内部等效继电器及地址编号表。
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1 ．输入继电器 (x)
2 ．输出继电器 (Y)
3 ．时间继电器 (T)
时间继电器又叫定时器，每个定时器的定时值K 为 0.1s—999s(十进制 )。
9.2 、可编程序控制器的内部等效继电器电路
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以 0.1s 为单位开始从设定的定时值递减。 K减到 0时 ( 即延时时间到 )，定时器的输出触点就动作 (动合触点闭合，动断触点断开＞，并停止计时。
9.2 、可编程序控制器的内部等效继电器电路
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4 ．计数继电器 (C)
计数器的功能：
它可对外部事件或内部的脉冲进行计数，先使计数器复位，置入设定位 K ，以后当从计数输人端每来一个脉冲计数值减 1 ， K减到 0 时，计数器的输出触头就动作。
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计数器也可作定时器使用：
X402 接通，周期为100ms 的时钟脉冲M72使计数器C461 计数，当计数值达到设定值 600( 即0.1s×600＝ 60s)时，触点 C461闭合，使 Y531 接通。
4 ．计数继电器 (C)
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5 ．辅助继电器 (M)
PLC 中设有许多辅助继电器，它和输出寄电器一样，只能由程序指令控制．专供内部编程使用，它相当于继电器 - 接触器控制系统中的中间继电器，但其触点 ( 无限对 )不可直接驱动外部负载。
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(1) M 70 ：监测运行。
(2) M71 ：产生初始化脉冲。
(3) M72 ：产生脉冲间隔为 100ms 的时钟脉冲。
(4) M76 ：监测电池电压下降。
(5) M 77 ：禁止全部输出。
6 ．特殊的辅助继电器 (M)
F 系列的 PLC 中，有 5 个特殊的辅助继电器，地址编号为 70、 71 、 72 、 76 、 77 ，其功能如下：
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复习： F-40M 的内部等效继电器
1 ．输入继电器 (x) 400-413
2 ．输出继电器 (Y) 430-437
3 ．时间继电器 (T) 450-457
4 ．计数继电器 (C) 460-467
5 ．辅助继电器 (M) 100-277
6 ．特殊的辅助继电器 (M) 70-77
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9.3 、可编程序控制器的编程和指令系统9.3.1 PLC 的编程方法与一般规则
1 ．继电器梯形图
2 ．逻辑功能图
3. 功能流程图
4. 逻辑代数表达式
5 ．指令语句表
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编程的一般规则(1) 梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。
(2) 梯形图是梯形图形象化的编程方式，其左右两侧母线并不接任何电源，因而图中各支路也没有真实的电流流过。
(3) 梯形图中的继电器不是继电器控制线路中的实际继电器。
(4)梯形图中，信息流程从左到右，继电器线圈应与右边的母线直接相连，线圈的右边不能有触头，而左边必须有触头。
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(5) 梯形图中继电器线圈在一个程序中不能重复使用；而继电器的触头，编程中可以重复使用、且使用次数不受限制。
(6 ）因 PLC 在解算用户逻辑时，就是按照梯形图从上到下、从左到右的先后顺序逐行进行处理的，即按扫描方式顺序执行程序，不存在几条并列支路的同时动作，这在设计梯形图时，可以减少许多有约束关系的联锁电路，从而使电路设计大大简化。
编程的一般规则
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所以，由梯形图编写指令程序时，应遵循从上到下、从左到右的顺序．梯形图中的每个符号对应于一条指令，一条指令为一个步序．在时间继电器、计数器的 OUT 指今后，必须紧跟常数 K ，设置定时常数和计数常数 K也是一个步序。
编程的一般规则
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F—40M 可编程序控制器的指令总共为 20条。表 9-4 F40M 可编程序控制器的 20条指令，学习时注意这些指令的助记符、梯形图符号、名称 (意义 )、功能、使用的等效继电器 (编程元件 )地址号等。
掌握指令系统与编程方法。
9.3.2 、 PLC 的指令系统
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LD ：取指令。用于与母线连接的动合触点。1 ．输入、输出指令
9.3.2 、 PLC 的指令系统
LDI ；取反指令。用于与母线连接的动断触点。OUT ：输出指令。用于驱动输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、但不能用于驱动输入继电器。
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2 ．逻辑指令
1 ）、与指令 AND ；与指令。动合触点串联连接指令。ANI ；与非指令。动断触点串联连接指令。 这两条指令只能用于一个触点与前面接点电路的串联。要注意由于编程的次序是从左到右从上到下进行的，因此，有些电路是无法编程的。
9.3.2 、 PLC 的指令系统
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2 ）、或指令 OR ；或指令。 用于动合触点并联指令。 ORI ；或非指令。用于动断触点的并联。只能用于一个触点与前面接点电路的并联。
9.3.2 、 PLC 的指令系统
3 ）、电路块连接指令（ 1 ）、 ORB ：块电路或指令。用于两个以上触点串联的支路与前面节点支路并联连接情况。使用时应注意：各个支路的起点应使用LD 或 LDI 指令。每写一个支路，紧跟一条ORB 指令。并联支路数目没有限制。
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（ 2 ）、 ANB ：电路块与指令。
用于并联电路块与前面接点电路或并联电路块的串联。使用时应注意：先组块后串联；在每一电路块开始时，须使用 LD 或LDI 指令；在许多电路块串联时，每写完一个电路块的指令后，紧跟一个 ANB 指令，将该电路块与前面电路串联起来，串联的电路块数不受限制。
9.3.2 、 PLC 的指令系统
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应用实例 1
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应用实例 2
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RST 指令用于计数器或移位寄存器的复位。一般复位输入端使用脉冲触发信号对计数器或移位寄存器进行复位。
3 ．复位指令 RST
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4 、移位寄存器及移位指令SFT
移位寄存器是由辅助继电器构成。 SFT使数据在移位寄存器中从左向右依次移动， RST对移位寄存器进行复位。
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5 ．脉冲输出指令 PLS
PLS 也称为微分输出指令。它利用辅助继电器将脉宽较宽的输入信号变成脉宽等于 PLC扫描周期的触发脉冲信号。如图所示。计数器或移位寄存器需外触发信号复位和移位寄存器移位时，通常需要使用这种脉冲，即利用 PLS 指令，以获得脉冲触发信号。
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5 ．脉冲输出指令 PLS
例如、计数器对复位端复位信号的脉宽要求较高，若 400的脉宽小于 PLC扫描周期， PLC就可能采不到 400的脉冲信号，计数器得不到复位操作；反之若 400的脉宽大宽，计数器 RST将一直处于有信号状态，而不能接受输入的计数信号，采用 PLS就能继续正确操作。
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5 ．脉冲输出指令 PLS
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END 指令用于程序结束．即表示程序终了。
F—40M 型 PLC允许用户程序长度为 890步，当用户程序不到 890 步时，可在程序结尾加上一条 END 指令，运行程序时． PLC扫描到 END 指令，便自动返回。
另外，如果将 END 指令插入各程序段之后，可以方便地调试检查各段程序的动作，各段动作确认无误后，再依次清除 END 指令。
6 ．程序结束指令 END
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NOP 指令用于修改程序，便于调试程序。在编程时预先在程序中插入一些NOP指令，使这些步序不起作用需要更改程序或增加指令时，使步序号的更改较小。
7 ．空操作指令 NOP
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保持指令又称为置位、复位指令。
S(SET) ：操作保持置位指令。
R(RESET) ：操作保持复位指令
8．保持指令
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S 、 R 指令使用时。在 S 、 R 指令问可插入其他程序。当 S 、 R 指令都满足条件的情况下，即在图中，当 401 、 402 同时闭合、 S 、 R 两条指令均执行时，最后是 R 指令效．即复位优先。
8．保持指令
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9 ．主控母线指令
MC ：主控指令。该指令引出一条分支母线MCR ：主控复位指令。该指令使分支母线结束并回到原来（前面）的母线上。
使用这种方法可以简化程序，节省程序步数和存储空间。
主控母线指令简称为主控指令。
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主控指令必须成对出现；主控指令 MC 之后，出现一条新的分支母线，每条逻辑行以 LD 或 LDI开头；主控指令可多次使用，可以嵌套，但最多不能超过 8 次。
9 ．主控母线指令
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10．跳步指令
CJP ：条件跳步指令。（转移开始指令） EJP ：跳步结束指令。（转移目的指令）。
使用这种方法可以用来跳过部分程序，转移到新的地址去执行程序。提高程序执行速度。
跳步指令又称为转移指令。
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跳步指令必须成对出现，两条指令中的地址号必须相同；在被跳过的程序段中的计数器、定时器在转移期间不接受任何输入，保持转移前的状态。
10．跳步指令
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应熟悉掌握各指令的使用场合和注意点；都要牢记，才能编制出符合基本要求的程序来。
为了更好地利用指令系统，以较少的指令完成控制任务，还要掌握一些常用的编程技巧。
课后复习、预习
作业： 9-3 、 4 、 5 、 7
