第四章_PLC的基本指令系统.ppt

第四章PLC的基本指令系统,概述基本指令系统梯形图编程规则常用基本电路和实例,第一节概述,PLC五种语言表达方式1、顺序功能图（Sequentialfunctionchart--SFC）2、梯形图（Laddetdiagram--LD）3、功能块图（Functionblockdiagram--FBD）4、指令表InstructionList--IL5、结构文本（Structuredtext--ST）,一种结构块控制程序流程图，位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。作为图形语言，给用户提供3种主要元件步、转换和动作，步一种逻辑块，对应于特定的控制任务的编程逻辑；转换是从一个任务到另一个任务的原因；动作是控制任务的独立部分。,动作在顺序结构中，CPU反复执行步1中的动作，直到转换1变为ON状态，CPU将处理第2步。,顺序功能图（Sequentialfunctionchart--SFC）,梯形图（Laddetdiagram--LD）,是一种使用得最多的PLC图形编程语言，与继电器控制系统的电路图很相似，直观易懂，易被现场电气人员掌握；有线圈、常开触点和常闭触点，功能块。,功能块图（Functionblockdiagram--FBD）,一种类似于数字逻辑电路的编程语言，有数字电路基础的人容易掌握。与控制元件之间的信息数据流动有关的高级应用场合，很有用。也是一种图形语言，也允许嵌入别的语言（如梯形图，指令表和结构文本）,指令表InstructionList--IL,是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。指令表与梯形图之间可以相互转换。,结构文本（Structuredtext--ST）,为增强PLC的数学运算、数字处理、图形显示、报表打印等功能，方便用户使用，在大中型PLC上配备了Pascal、Basic、C等高级编程语言。结构文本（ST）是为IEC1131-3标准创建的一种专用的高级编程语言，受过计算机编程语言训练的人很容易用它来编制控制逻辑。与梯形图比有两大优点一是能实现复杂的数学运算，二是非常简洁、紧凑，用其编制极复杂的数学运算可能只占一页纸。,梯形图主要特点,梯形图中编程元件沿用了继电器这一名称，是“软继电器”，每一编程元件与PLC存储器中元件映像寄存器的一个存储单元相对应，元件这“1”状态，对应“接通”（ON），“0”状态，对应“断开”（OFF）梯形图两侧的垂直公共线称为公共母线（Busbar）,执行用户程序的逻辑运算顺序是从左向右根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。逻辑解算是从上到下，从左至右顺序进行的，解算的结果马上可被后面的解算利用梯形图中线圈和其他输出类指令应放在最右边梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可无限次使用。,第二节FX系列PLC的基本指令,FX系列共有27条基本指令。仅用基本指令就可编制出开关量控制系统的用户程序。1、LD，LDI，OUT指令2、AND、ANI指令3、OR、ORI指令4、ORB指令5、ANB指令6、MPS、MRD、MPP指令7、MC、MCR指令8、SET、RST指令9、PLS、PLF指令10、NOP指令11.INV12、END指令,1、LD，LDI，OUT指令,LD（Load）常开触点与母线连接的指令LDI（LoadInverse）常闭触点与母线连接的指令LD、LDI可与ANB、ORB指令配合，用于电路块的起点。其操作元件是X、Y、M、S、T、C的接点。OUT（Out）驱动线圈的输出指令。操作元件是Y、M、S、T、C，对T、C，OUT指令后应设定常数K，NOTE输入的窄脉冲得不到响应，输入脉冲ON或OFF的时间，均应大于PLC的扫描周期。,LD，LDI，OUT指令,梯形图,,指令表,指令,目标元件,程序步号,2、AND、ANI指令,AND（And）常开触点串联连接指令ANIAndInverse常闭触点串联连接指令操作元件为X、Y、M、S、T、C的接点，NOTE（1）串联接点的个数没有限制。（2）OUT指令后，通过接点对其它线圈使用OUT指令称为连接输出（3）原则上对串联接点数目和连接输出次数没有限制。,AND、ANI指令,3,3、OR、ORI指令,OR（Or）常开触点的并联连接指令ORIOrInverse常闭触点的并联连接指令OR、ORI用于单个触点与前面电路的并联，并联触点的左端接到LD点上，右端与前一条指令对应的触点的右端相连。操作元件为X、Y、M、S、T、C的接点,OR、ORI指令,LDI,4、ORB指令,ORB（OrBlock）串联电路块并联连接指令。串联电路块两个或两个以上触点串联连接成的电路块称串联电路块；该指令无操作元件；每个串联电路块的起点用LD或LDI指令，电路块后面用ORB指令。,ORB指令,5、ANB指令,ANB（AndBlock）并联电路块串联连接指令。并联电路块两个或两个以上触点并联连接成的电路块称并联电路块。将并联电路块与前面的电路串联，在使用ANB指令之前，应先完成并联电路块的内部连接。该指令无操作元件；每个并联电路块各支路的起点用LD或LDI指令，电路块后面用ANB指令。,ANB指令,6、MPS、MRD、MPP指令,栈存储器，用于存放中间结果；MPS（Push）进栈指令，将当时的运算结果压入栈的第一层，栈中原来的数据依次向栈的下一层推移。MRDRead读栈指令，用于读出第一层栈所存放的数据，而栈内的数据不发生移动。MPPPop出栈指令，第一层的数据被读出，栈内各层的数据同时向上移动一次。NOTEMPS、MPP连续使用的次数必须小于11次，且要成对使用。,MPS、MRD、MPP指令,MPS、MRD、MPP指令,7、MC、MCR指令,MC（MasterControl）主控指令或公共触点串联连接指令MCRMasterControlReset主控复位指令。MC、MCR可用于输出继电器Y和辅助继电器M（但不能用特殊辅助继电器M）。在编程时，经常遇到许多线圈同时受一个或一组触点控制的情况，如果每个线圈的控制电路中都串入同样的触点，将占用很多的存储单元，主控指令可解决这一问题。使用主控指令的触点称为主控触点，在梯形图中与一般的触点垂直，是控制一组电路的总开关。,MC、MCR指令,8、SET、RST指令,SET置位指令，使操作保持的指令；操作元件Y，M，SRST复位指令，使操作保持复位的指令；操作元件Y，M，S，T，C，D，V，Z,SET、RST指令,动作过程（1）X0为ON，Y0为ON并保持，即使X0的常开触点断开，也仍保持ON状态，（2）X1为ON，Y0为OFF并保持，即使X1的常开触点断开，仍保持OFF状态。,9、PLS、PLF指令,PLS上升沿微分输出指令。PLF下降沿微分输出指令。操作元件都是Y，M（但不能是特殊M），,PLS、PLF指令,10、NOP指令,NOP（Nonprocessing）空操作指令执行程序全清操作后，全部指令都变成NOP,11、END指令,END（End）结束指令，表示程序结束。若不写END指令，从用户程序第一步执行到最后一步；将END指令放在程序结束处，只执行第一步至END之间的程序。使用END指令可以缩短扫描周期。,第三节梯形图编程规则,1、按照自上而下，从左向右的原则；2、接点不能画在垂直分支上；3、元件多的串联支路置于上边，并联支路置于左边；4、元件线圈的右边不能安排接点。,第四节常用基本电路和实例,编程步骤1、估计控制任务、分配I/O位2、绘制梯形图3、将梯形图程序转换成指令表语言4、编程的基本原则及编程技巧,,1、估计控制任务、分配I/O位确定控制任务（1）总I/O点数的确定输入设备信号给PLC的设备，如按钮、开关、传感器等，对输入设备进行统一编号，分配输入元件的位，使各设备与PLC的输入通道或输入继电器对应。输出设备PLC发出信号的执行设备，如指示灯、电磁阀、继电器、接触器的线圈等，对输出设备进行统一编号，分配输出元件的位，使各输出设备与PLC的输出通道或输出继电器对应。（2）确定控制顺序确定具体的控制过程中，各输入输出的动作顺序，画出动作流程，对内部的继电器、定时/计数、等元件进行分配。,,2、绘制梯形图根据控制任务，确定各I/O位，内部元件的编号，编制梯形图。3、将梯形图程序转换成指令表语言如果用简易编程器输入程序，必须要将梯形图语言转换成指令表语言，才能输入PLC中去。,,4、编程的基本原则编程技巧基本原则（1）I/O继电器、内部辅助继电器、定时/计数器等器件的触点数可以无限次重复使用。（2）在OUT的右边不应再有触点应将OUT作为一个逻辑行的结束。（3）不能用OUT做一个逻辑行的起点，若必须有一个OUT保持常通时，则应串接一个常ON接点。（4）输出的编号一般不能重复使用，但两个以上的输出可以并行连接在一点。编程技巧（1）将串联接点较多的电路放在梯形图的上方。（2）将并联接点较多的电路放在梯形图的左边。（3）并联线圈电路，从分支到线圈之间，无触点的线圈应放在上方。（4）复杂电路的处理。,起动、保持和停止电路,起动信号X1，停止信号X2持续ON的时间很短，称短信号。当X1为ON（起动），X2为OFF时，Y1线圈为ON，Y1常开触点接通，电路自锁保持。此时，X1变为OFF，电路仍接通。当X2为ON时，Y1线圈断电，常开触点断开，电路断开（停止）。此时，X2为OFF，电路仍断开。实际电路中，起动信号和停止信号可能由多个触点组成的串、并联电路提供。,电动机的Y-△起动电路,将电动机三相绕组接成星形起动时，起动电流是直接起动的1/3，在达到规定转速后，再切换为三角形运转。这种减小电流的起动方法适合于容量大、起动时间长的电动机，或者是因容量限制，避免起动时造成电源电压下降的电动机使用。下图为电动机主电路，接触器KM1、KM2同时接通时，电动机工作在星形起动状态；而当接触器KM2、KM3同时接通时，电动机就转入三角形接法正常工作状态。,,电动机Y-△起动电路a主电路；b控制电路,,b）是PLC的输入、输出外接电路，其中X1接起动按钮，X2为停止按钮，HL为电动机运行状态指示灯。此外，在输出回路中KM1、KM3利用辅助触点实现互锁。,,,a梯形图；b）时序图,三相异步电动机的正反转控制电路,KM1、KM2分别为控制正、反转运行的交流接触器，KM1、KM2的主触点改变进入电动机的三相电源相序，改变电机转向。FR是手动复位的热继电器，电机过热时其常闭触点断开，使KM1、KM2线圈断电，电机停转。,,梯形图中，用两个起保停电路来分别控制电动机的正转和反转。Y0、Y1的常闭触点分别与对方线圈串联，保证它们不会同时为ON，称互锁电路。X0、X1的常闭触点接入对方的回路，称按钮互锁电路。设电机在正转，改成反转时，可不按停止按钮SB1，直接按反转按钮SB3，X1常闭触点断开Y0线圈。,梯形图中的互锁和按钮互锁电路只能保证输出模块中与Y0、Y1对应的硬件继电器的触点不会同时接通，但不能保证控制电机的主触点由于电弧熔焊等故障，不能正常断开时，造成三相短路的事故。,定时器范围的扩展,FX系列的定时器最长定时时间为3276.7s，如需更长定时时间，可采用定时扩展。X2为ON，其常开触点为ON，T0开始定时，60s后T0定时时间到，T0常闭触点断开，自已复位，同时T0常闭触点为ON，使自已线圈重新通电定时，T0周而复始工作，直到X2为OFF，最上面一行电路是一个脉冲信号发生器，脉冲周期等于T0为设定值（60s）。T0产生的脉冲列送给C0计数，计满60个数（1h）后，C0当前值等于设定值60，其常开触点闭合。,T0.1KTKCs,闪烁电路,T0、T1均为OFF，X0为常开触点接通，T0线圈通电，2S后定时时间到，T0常开触点接通，Y0变为ON，同时T1的线圈通电，开始定时；3s后T1定时时间到，其常闭触点断开，T0线圈断电，Y0断电。Y0的线圈周期性地通电和断电，直到X0变为OFF，Y0的通/断时间分别为T1/T0的设定值。,延时接通/断开电路,,X0控制Y1，X0的常开触点接通后，T0开始定时，9s后T0常开触点接通，Y1变为ON，X0为ON时其常闭触点断开，使T1复位，X0变为OFF后，T1开始定时，7s后T1的常闭触点断开，使Y1变为OFF，T1被复位。,抢答器,,,报警系统,,,送料小车自动控制系统的梯形图设计,控制要求送料小车在限位开关X4处装料，10s后装料结束,开始右行，碰到x3后停下来卸料，15s后左行,碰到x4后又停下来装料，不停地循环，直到按下停止按钮X2，X0，X1分别用来起动小车右行和左行。,,为使小车自动停止，将X3，X4常闭触点分别与Y0，Y1线圈串联。为使小车自动起动，将控制装、卸料延时的定时器T0和T1常开触点，分别与手动起动右行和左行的X0、X1常开触点并联，用两个限位开关对应的X4，X3常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器，,,设小车在起动时是空车，按下左行起动按钮X1，小车开始左行，碰到左限位开关，X4常闭触点为断开（OFF），使Y1断开，小车停止运行。X4常开触点接通（ON），使Y2，T0的线圈通电，开始装料和延时，10s后T0常闭触点闭合，Y0通电，小车右行；小车离开左限位开关X4后，X4变为OFF状态，Y2，T0失电，停止装料，T0复位；右行和卸料过程基本相同；如果按停止按钮X2，小车将停止运行，系统停止工作。,加热反应炉自动控制系统,加热反应炉结构示意图,,加热反应的工艺过程分为以下三个阶段。第一阶段为进料控制,其过程如下1）检测下液面X1、炉温X2、炉内压力X4是否都小于给定值（均为逻辑0），即PLC输入点X1、X2、X4是否都处于断开状态。2）若是，则开启排气阀Y1和进料阀Y2。3）当液面上升到位使X3闭合时，关闭排气阀Y1和进料阀Y2。4）延时20s，开启氮气阀Y3，使氮气进入炉内，提高炉内压力。5）当压力上升到给定值时X41，关断氮气阀Y3，进料过程结束。,,第二阶段为加热反应控制，其过程如下1）此时温度肯定低于要求值（X20），应接通加热炉电源Y5。2）当温度达到要求值X21后，切断加热电源。3）加温到要求值后，维持保温10min，在此时间内炉温实现通断控制，保持X21。,,第三阶段为泄放控制，其过程如下1）保温够10min时，打开排气阀Y2，使炉内压力逐渐降到起始值X40。2）维持排气阀打开，并打开泄放阀Y4，当炉内液面下降到下液面以下时（X10），关闭泄放阀Y4和排气阀Y2，系统恢复到原始状态，重新进入下一循环。根据上述工艺规律设计PLC梯形图,