图解plc技术一点通的笔记

1、PLC——数字运算操作电子系统 功能:逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等操作指令。 常用的:三菱系列——FX;西门子系列——S7;欧姆龙;松下FP系列;国产系列 编程语言:梯形图、指令表、控制系图 基本结构:CPU、存储器、输入输出单元、扩展口、通讯口、电源、plc软件 原理:周期性循环扫描 输入采样、执行程序、通信操作、内部处理、输出刷新 PLC编程元件——输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M【中间继电器、通用型、断电保持型和特殊用途型】、状态继电器S【用于编制顺序控制程序的状态标志】、定时器T、计数器C、数据存储器D、变址寄存器V、Z【改变元件编号】、指针N、P、I【分支指针用来指示分支指令CJ的跳转目标或子程序调用指令CALL调用子程序的入口地址;中断指针用来作为中断程序的入口地址标号】、常数K、H 2、接线【《图解PLC技术一点通》P18】 3、PLC编程语言与编程软件 LAD梯形图 结构:两条母线(左右两条垂直的线)和母线之间的逻辑触电和线圈按一定结构形式连接起来的类似于梯子的图形,也成程序或电路。 电器符号: 常开触点常闭触点线圈 软继电器(映像寄存器):非物理继电器而是存储单元,1=ON、0=OFF 能流:假象电流、从左向右流动。 母线:梯形图两侧的垂直公共线、时假想为电压。 逻辑运算:根据梯形图的各触点状态和逻辑关系,求各线圈对应的编程元件状态。 注意,1、触点可以任意并联串联,但线圈只能并联。2、左母线只能连触点、右母线只能连线圈。 IL指令表 用指令的助记符进行编程、逐按指令顺序条写入并直接运行。 结构:步序(从0开始)、助记符、操作元件。 FBD功能块图 与数字逻辑电路类似的PLC编程语言,以功能模块为单位。 SFC顺序功能图 以功能为主线、按功能流程顺序分配,避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷南通市用户程序扫描时间大大缩短。 ST结构文本化 高级语言 4.软件——三菱GX Developer VER系列用于编程,GX simulator中文仿真 【《图解PLC技术一点通》P37】 西门子——STEP7-Micro/WIN V4.0 硬件:PC、PLC、数据线【台式机:COM1、笔记本:USB】 5.FX系列基本指令 以FX2N为例,共27条指令 连接: LD、LDI——XYMTCS OUT——YMTCS AND、ANI——XYMTCS OR、ORI——XYMTCS ORB、ANB——带B用于模块,不超过8次 SET——YMS RST——YMSTCDVZ,常用于DZV的清零。 PLS、PLF——YM 【常见的输出格式】 并行输出:多个OUT连续使用; 纵接输出:OUT指令后通过其他触点驱动其他线圈; 多路输出:一个触点或触点组控制多个逻辑的输出形式成为多路输出【相同输入条件但各自输出条件不同】; 【栈指令】 MPS——进栈,将运算结果送入栈存储器的第一个单元,并将先前送入的数据一次移动到下一个单元; MPP——出栈,将栈存储器的第一个单元的数据(最后入栈的数据)读出且数据从栈中消失,同时从其他数据依次上移; MRD——读栈,读取第一个单元的数据,栈内数据不移动。 注:栈指令无目标元件;栈存储器只有11个单元,故最多11层;MPS和MPP要配对使用;先进后出、后进先出。 堆栈指令的使用如图1所示,其中图1a为一层栈,进栈后的信息可无限使用,最后一次使用MPP指令弹出信号;图1b为二层栈,它用了二个栈单元。 【主控指令】 MC用于公共串联触点的连接,执行后左母线移动至MC触点后面,产生一个临时左母线。利用主控位复位指令恢复原左母线位置。 在编程时常会出现这样的情况,多个线圈同时受一个或一组触点控制,如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点,将占用很多存储单元,使用主控指令就可以解决这一问题。MC、MCR指令的使用如图1所示,利用MC N0 M100实现左母线右移,使Y0、Y1都在X0的控制之下,其中N0表示嵌套等级,在无嵌套结构中N0的使用次数无限制;利用MCR N0恢复到原左母线状态。如果X0断开则会跳过MC、MCR之间的指令向下执行。 MC、MCR指令的使用说明: 1)MC、MCR指令的目标元件为Y和M,但不能用特殊辅助继电器。MC占3个程序步, MCR占2个程序步; 2)主控触点在梯形图中与一般触点垂直(如图3-22中的M100)。主控触点是与左母线相连的常开触点,是控制一组电路的总开关。与主控触点相连的触点必须用LD或LDI指令。 3)MC指令的输入触点断开时,在MC和MCR之内的积算定时器、计数器、用复位/置位指令驱动的元件保持其之前的状态不变。非积算定时器和计数器,用OUT指令驱动的元件将复位,如图3-22中当X0断开,Y0和Y1即变为OFF。 4)在一个MC指令区内若再使用MC指令称为嵌套。嵌套级数最多为8级,编号按N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7顺序增大,每级的返回用对应的MCR指令,从编号大的嵌套级开始复位。 【基本指令应用】 P68 1、基本起停控制 2、脉冲产生程序 6、定时器、计数器 定时器类似于时间继电器,根据对时钟脉冲(100ms、10ms、1ms)的累积而定时的,当所及的脉冲个数达到所设数值时,其输出触点动作(常开闭合、常闭断开)。设定值K可用常数或数据寄存器D的内容来进行设定。 FX2N系列PLC共有256个定时器,可分为非积算型和积算型。 1、非积算型 100ms的定时器有200个点,T0~T199,设定值为1~32767(既0.1s~3276.7s); 10ms的定时器有46个点,T200~T245,设定值为1~32767(既0.01s~327.67s); 断电或输入断开时复位,从新计时。 2、积算型 具备断电保持功能,在定时过程中如果断电或定时器的线圈断开,积算定时器将保持当前计数值;在上电或计时器线圈接通后,定时器继续累积,只有强行复位后在变为0。 1ms的积算定时器共4点(T246~T249),定时范围0.001s~32.767s; 100ms的定时器有6个点(T250~T255),定时范围0.1s~3276.7s。 计数器对PLC内部元件如XYMTC等进行计数,当计数器的当前值与设定值相等时,计数器的触点将要动作。 FX2N系列计数器主要分为内部计数器和高速计数器两类。 内部计数器分16位增计数器(1~32767)和32位双向增减计数器(-214783647~214783647)。16位增计数器包括C0~C199共200个点,其中C0~C99是通用型,C100~C199是断电保持型。设定值在K1~K32767有效,K0=K1,均在第一次计数时触点动作 32位双向计数器包括C200~C234共35个点,其中C200~C219为通用型,C220~234位断电保持型。C200~C234是增是减由辅助继电器M8200和M8234设定,状态为ON则减计数。 3、高速型 采用中断方式计数,与PLC的扫描周期无关。与内部计数器相比除允许输入频率高外,应用灵活,高速计数器均有断电保持功能,通过设定参数也可变为非断电保持。 【时间控制程序】 通电延时 延时接通控制程序如图3-27所示。它所实现的控制功能是,X1接通5、后,Y0才有输出。分析如下: 当X1为0N状态时,辅助继电器M0的线圈接通,其常开触点闭合自锁,可以使定时器T0的线圈一直保持得电状态。T0的线圈接通5s后,T0的当前值与设定值相等,T0的常开触点闭合,输出继电器Y0的线圈接通。当X2为ON状态时,辅助继电器M0的线圈断开,定时器T0被复位,T0的常开触点断开,使输出继电器Y0的线圈断开。 断电延时 延时断开控制程序如图3-28所示。它所实现的控制功能是,输入信号断开l0s后,输出才停止工作。工作原理分析如下: 当X0为ON状态时,辅助继电器M0的线圈接通,其常开触点闭合,输出继电器Y3的线圈接通。但是定时器T0的线圈不会得电(因为其前面(图)是断开状态)。当X0由ON变为 OFF状态,(图)都处于接通状态,T0开始计时。l0s后,T0的常闭触点打开,M0的线圈失电,输出继电器Y0断开。 限时延时 在实际中,常遇到将负载的工作时间限制在规定时间内的控制。这可以通过如图3-29所示的程序来实现,它所实现的控制功能是,控制负载的最大工作时间为l0s。 如图3-30所示的程序可以实现控制负载的最少工作时间。该程序实现的控制功能是,输出信号Y2的最少工作时间为10s。 长时间延时控制 在PLC中,定时器的定时时间是有限的,最大为3276.7s,还不到lh。要想获得较长时间的定时,可用两个或两个以上的定时器串级实现,或将定时器与计数器配合使用,也可以通过计数器与时钟脉冲配合使用来实现。 (1)定时器串级使用 定时器串级使用时,其总的定时时间为各个定时器设定时间之和。图3-31是用两个定时器完成1.5h的定时,定时时间到,Y0得电。 (2)定时器和计数器组合使用 图3-32是用一个定时器和一个计数器完成1h的定时。当X0接通时,M0得电并自锁,定时器T0依靠自身复位产生一个周期为100s的脉冲序列,作为计数器C0的计数脉冲。当计数器计满36个脉冲后,其常开触点闭合,使输出Y0接通。从X0接通到Y0接通,延时时间为100s×36=3600s,即1h。 (3)两个计数器组合使用 图3-33是用两个计数器完成1h的定时。以M8013 (1s的时钟脉冲)作为计数器C0的计数脉冲。当X0接通时,计数器C0开始计时。计满60个脉冲(60s)后,其常开触点C0向计数器C1发出一个计数脉冲,同时使计数器C0复位。计数器C1对C0脉冲进行计数,当计满60个脉冲后,C1的常开触点闭合,使输出Y0接通。从X0接通到Y0接通,定时时间为60s×60=3600s,即1h。 开机累计时间控制程序 PLC运行累计时间控制电路可以通过M8000, M8013和计数器等组合使用,编制秒、分、时、天、年的显示电路。在这里,需要使用断电保持型的计数器(C100~C199),这样才能保证每次开机的累计时间能计时,如图3-34所示。 7、梯形图编程原则和方法 原则: 左右母线:左连触电右连线圈。 同一线圈编号除了步进指令编程外只能在梯形图中出现一次;同一触点编号可重复出现。梯形图只能出现输入继电器的触电,不能出现输入继电器线圈和PLC所驱动的负载。 所有触电按从上到下、从左到右顺序排列,不存在几条并列支路同时工作的情况。 合理性: 避免上重下轻,左重右轻。 基本编程法: 经验设计法、顺序控制法、继电气控制电路移植法。 8、控制系统的设计步骤 1、了解被控系统 2、进行与硬件有关的设计 确定PLC型号和硬件配置、输入元件和输出元件型号、分配PLC输入点和输出点、画出硬件接线图 3、设计梯形图程序 4、梯形图程序的模拟调试 5、现场总机调试 6、编写技术文件 【五个基本实例】 1、三相异步电动机的正反转控制 2、两台电动机的顺序启动控制 3、灯光闪烁电路 4、声光报警控制 5、单按钮控制一台电动机的启动分频电路 计数器 其他 9、步进控制 1、顺序控制 按生产工艺预先设定的顺序,在各输入信号的作用下,根据内部状态和时间顺序,生产过程的各个执行机构自动有序的进行操作。顺序控制中将一个较为复杂的生产过程分解为若干步骤,每一步对应生产过程的一个控制任务,也称为一个工步或一个状态。 概念: 步:一个控制周期可拆成几个工序(步),可用软元件M或S表示 初始步:与系统初始状态相对应的步,用双框线表示,如: 活动步:当系统正处于某一步所在阶段时,称该步为活动步,用矩形框表示,如:, 步处于活动状态时后面的动作将被执行,步处于不活动状态时后面的动作被停止。 有向线段:表示步的活动状态和方向,有箭头(上下除外)。 转换及转换条件:转换是垂直于有向线段的短划线,作用是分离步。转换条件是与转换相关的逻辑命题。 动作(命令):矩形框。一个步表示的控制过程中的稳定状态,可以对应一个或多个动作。 2、绘制顺序功能图 要求:两步之间不能直接相连,需要用转换隔开,同理,两个转换必须用一个步隔开;系统 必须有等待系统启动的初始状态;在顺序功能图中只有当某一步的前级步是活动的,转换条件有满足时买这一步才能变为活动步,同时其前级步自动变为不活动步。 3、步进指令和步进梯形图 STL:步进触点指令,作用是将步进触点接到左母线,其操作元件是状态继电器S,记作 ,不仅触点只有常开触点,当步进触点借同事,左母线移到临时位置,即步进 触点右面,产生临时左母线,该逻辑行执行,可采用基本指令写出其指令表。 RET:步进返回指令,用来复位STL指令,使临时左母线返回到原位置。 状态继电器S分5类,初始状态继电器S0~S9共10点;回零状态继电器S10~S19共10点;通用状态继电器S20~S499共480点;断电保持功能的状态继电器S500~S899共400点;报警状态继电器S900~S999共100点。一般使用前4种。 步进指令和步进梯形图: 顺序功能图: 指令表: 0 STL S20 1 OUT Y001 2 LD X003 3 SET S21 5 STL S21 6 OUT Y002 7 LD X002 8 SET S22 10 STL S22 11 OUT Y003 12 RET 注:用SET指令使“步”置位 梯形图: 注意,不仅顺序控制允许在不同步可多次驱动同一线圈 4、单序列步进顺序控制 分析系统工艺要求,画出I/O分配表;根据控制要求或加工工艺要求,画出顺序功能图;根据顺序功能图,画出相应梯形图;输入程序,根据控制要求进行调试。 P100,也聊混合控制系统 单序列拓展——多周期及加入停止的操作 P104~P105加入两个不同转换条件和 5、选择序列步进顺序控制 如图,在S20和X0满足的情况下,X1动作与否决定程序移动方向,如果X1条件满足,程序转向S21执行;如果X1条件满足,则程序转向S31执行,这样的序列成为选择序列。在循环计数的程序里常需要用到选择序列。 指令: STL S20 OUT Y000 LD X000 MPS ANI X001 SET S21 MPP AND X001 SET S31 STL S21 OUT Y001 ? STL S31 OUT Y001 OUT TO K100 6、并列序列步进顺序控制 双线表示并行序列的分支,如1为活动步,且A成立,则2,4,6,7都是活动步,同时激活,而且灭一个序列接下来转换都是独立的 另一种情况是并行合并,3,5,6,7都是活动步且H成立则8变为活动步 P111组合钻床控制系统 指令列表 10、功能指令 1、位元件和字元件 位元件:PLC不、内部反应是“位”的变化,主要用于信息传递、变换和逻辑处理。 位元件只有闭合1和断开0两种状态。例如XYMS等元件。 字元件:各类存储器和具有存储功能的软元件。 位组合元件也是一种字元件,由Kn加首元件表示。每4个位元件为一组,n组。如K1X0为X3、X2、X1、X0的组合。 2、格式 举例:MOV K100 D10 助记符:FNC00~FNC246,每条功能指令都有一个对应指令助记符。 操作数:指功能指令设计或产生的数据。大多数功能指令有1~4个操作数。 操作数分为:源操作数、目标操作数、其他操作数。 源操作数:指令执行后不改变其内容的操作数,用[S]表示。当有多个源操作数时,可用[S1]、[S2]表示,另有[S·]表示允许变址寻址的操作数。 目标操作数:指令执行后改变其内容的操作数,用[D]表示,当目标操作元件不止一个可用[D1]、[D2]、[D3]分别表示。另外,[D·]表示允许变址寻址的目标操作数。 其他操作数:用来表示常数或对源操作数或目标操作数作出补充说明。表示常数时,K是10进制,H是16进制。 数据长度:16、32(首D) 执行形式:脉冲执行(尾P)、连续执行(无P) 3、数据寄存器D编制寄存器V、Z 数据寄存器存储PLC输入输出处理、模拟量控制、位置量控制时的数据和参数。通用数据寄存器包括D0~D199通用数据寄存器(一旦写入数据只要不再写入则内容不变);D200~D7999断电保护型(只要不改写无论PLC停止、运行还是断电数据不变);D8000~D8255特殊寄存器(主要监控机内元件的运行方式,如扫描时间、电池电压等)。 寄存器按10进制编号,有16位,每一位只有0和1,其中最高位为符号位,其余为数据位(1为负);相邻两个数据寄存器组合可存32位(高16位+低16位)。 注意,通用型数据寄存器在PLC由RUN→STOP时数据全部清零;若将特殊继电器M8033置1,则PLC由RUN→STOP时,数据保持。 变址寄存器V、Z和通用数据寄存器一样,是进行数据、数值读、写的一种16位特殊用途的寄存器,主要用于运算操作数地址的修改。V、Z各8个。VZ串联为32位,V高Z低。4、数制和码制: 数码:数值中表示基本数值大小的不同数字符号。 基数:指数制中使用数码个数。 位权:指数制中某一位上的1所表示的数值大小。 5、数制转换 其他→十:权位展开,各项相加。 十→其他:除以新进制基数余数作为最低位再用商除进制基数余数为次低位……直到最后为商为0。 6、常用码制:原码用符号(负数1)+数值;反码:正数同原码;负数符号位1,其他各位将原码取反。补码:正数与原码相同,负数在反码后面加1. 7、功能指令 数据传送类 数据比较类 循环位移类指令 M8~M0→X2X1X0M5~M0 数据处理类 二进制的四则运算类 eg1.CJ指令 eg2.FOR NEXT指令 循环指令共有两条:循环区起点指令FOR,编号为FNC08,占3个程序步;循环结束指令NEXT,编号为FNC09,占用1个程序步,无操作数。在程序运行时,位于FOR~NEXT间的程序反复执行n次(由操作数决定)后再继续执行后续程序。循环的次数n=1~32767。如果N=-32767~ 0之间,则当作n=1处理。如图1所示为一个二重嵌套循环,外层执行5次。如果D0Z中的数为6,则外层A每执行一次则内层B将执行6次。 图1 循环指令的使用 11、PLC模拟量控制 1、基础知识; 模拟量:时间或数值都连续变化的物理量称为模拟量。 数字量(开关量):时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量。 2、控制系统: 利用模拟量输入输出扩展单元,由PLC自动采集来自检测元件或变送器的模拟信号,同时将采集信号转为数字量,存到指定数据寄存器中,经PLC对数字量的运算处理进行模拟量控制;同样,经PLC处理的数字量也不能直接送去控制电器执行元件,必须把数字量转换为模拟量后才能控制电器执行元件的动作。 在输出控制方面,主要采用模拟量输出转换模块(D-A)进行控制。一般具有两路以上通道,可同时输出两个以上的模拟量来控制执行器。 3、特殊模块读、写指令:FROM 、TO FROM m1 m2 D·n 将指定m1模块号的第m2个缓冲存储器开始的连续n个数据得到指定目标D·开始的连续n个字中。 TO m1 m2 S·n 将S·指定地址开始的连续n个字的数据写到m1指定模块号的第m2个缓冲存储器开始的连续n个字中。 4、模拟量输入输出模块简介(P168-194) 模块FX2N-2AD: 2通道12位高精度A-D转换输入模块。在一定范围内变化的的电压或电流输入信号转换成相应的数字量供给PLC主机读取。 模块FX2N-4AD: 4输入通道,12为高精度A-D转换,12位分辨率。 功能对比: 输出:FX2N-2DA和FX2N-4DA 温度传感器用模拟量输入模块FX2N-4DA-PT【热电阻PT100传感器输入模拟量模块】和FX2N-4DA-TC【热电偶型】 12、PLC通信控制 硬件:RS232【DTE数据终端设备和DCE数据通信设备之间的串行接口、pc的COM1、COM2都是该接口,物理接口是DB9】,RS485串型接口【串行通信接口,最高速率达10Mb/s,普通pc不支持,工控机支持】 软件协议: 【无协议通信】仅需有对传输的数据格式、传输速率等参数进行简单设定即可以实现数据交换的通信。应用特殊PLC应用指令,在数据传输中,可通过应用指令的控制进行数据格式转换。 【专用协议通信】需要安装专用通信工具软件,通过工具软件中的程序对数据进行专门处理的通信。有点事可直接使用外设进行PLC程序、PLC编程元件的读写编辑,特殊模块的缓冲存储器的读写等;还可以通过指令控制PLC的运行和停止,监控等。 【双项协议通道】通过通信接口使用PLC通信模块的信息格式与外设进行数据发送接收的通信方式。一般只能用于1:1连接方式,并需要通过特殊PLC应用指令进行。 接口模块:通信扩展板FX2N-232-BD、通信接口模块FX2N=232IF、通信扩展板FX2N-485-BD 通信扩展版FX2N-422-BD 1:1通信:两台PLC之间直接通信,利用FX2N-485-BD N:N通信:令牌总线通信方式,采用令牌总线存取控制技术,在总线结构上的PLC子网上有n个站,地位平等,无主站从站之分,物理总线上组成一个逻辑环。 PLC与控制设备:1:N主从总线通信方式