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PLC编程入门学习培训

PLC编程入门

郅忠献

长铝华索生产部

2014年3月

前言

本教程本着易学，易练，实用的目的，分为三章。

第一章简单介绍PLC的含义、组成、优势、用途和FX系列PLC编程要点

第二章PLC计算机仿真软件介绍FX系列PLC“FX-TRN-BEG-C”计算机仿真软件的使用方法。

其中编程方式，仅介绍了基本指令编程和步进指令编程，没有涉及更多的功能指令编程，还请同学们自己钻研学习，按经验，较难的或不常见的指令在实际中遇到再学效果最好，相对容易记得住。

第三章给出针对仿真现场工艺条件的仿真编程实例题目，请同学们自行编程，实现题目要求的控制目的。

为准确描述梯形图中各个触点以及线圈所在的位置，本教材做如下约定：

1.沿左母线自上而下，对梯形图的每行依次标记为A、B、C、…区，对于不同位置的触点，冠以区号确定其具体位置，例如A～X0和B～X0分别表示A区的X0触点和B区的X0触点。

2.线圈具有唯一性，不需用区号确定其位置，因此线圈前不加区号，例如X0就表示X0的线圈。

在课堂教学过程中，有关继电器触点、线圈位置的描述，与上述方法相同。

§1PLC概述和编程要点

§1.1PLC简介与内部构成

1.PLC简介PLC是“Programmable Logic Controller”的英文缩写，意为“可编程序逻辑控制器”，它是采用微电脑技术制造的电气自动控制设备。

它以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、记忆和算术运算等功能。

与传统的继电器控制相比，PLC控制具有控制速度快、可靠性高、灵活性强、硬件接线简单、改变生产工艺十分方便等优点。

图1-1PLC外观

国产科威EP-16M16R型PLC，外观如图1-1所示，体积为140mm×95mm×85mm。

2.可编程序逻辑控制器（PLC）与其它控制器的比较

控制器机械控制

电气控制模拟控制（连续控制）

逻辑控制继电器控制

（断续控制）微电脑控制固化程序

可编程序

3.PLC的基本构成见图1-2,简要说明如下：

（1）中央处理器CPU起运算控制作用，指挥协调整机运行。

（2）存储器存放程序和数据

1）只读存储器ROM存放生产厂家写入的系统程序，用户不可更改。

2）随机读写存储器RAM存放随机变化的数据。

3）电擦写存储器E2PROM存放用户编写的用户程序。

（3）通信接口与计算机、编程器等通信，实现程序读写、监控、联网等功能。

（4）电源利用开关电源将AC220V转变成DC5V供给芯片；DC12V供给输出继电器；DC24V供给输入端信号开关或者传感器。

另有锂电池做为备份电源。

（5）输入接口IN将外部开关或传感器的信号传递给PLC。

（6）输出接口OUT将PLC的控制信号输出到接触器、电磁阀线圈等外部执行部件。

作为应用技术人员，对于上述构成，主要关心的是输入输出接口。

输入输出接口的详细情况，参见§1.3的有关介绍。

随着PLC技术的发展，其集成度更高，功能更强。

PLC集三电与一体，具有良好的控制精度和高可靠性，使得PLC成为现代工业自动化的支柱。

PLC与PC机联网形成的PLC及其网络技术，正逐步应用到工业自动化控制之中。

§1.2PLC与继电器的联系、软元件符号与编程示例

1.PL控制与继电器控制的联系和元件符号比较

表1-1电磁继电器和PLC软元件符号对照

线圈

常开触点

常闭触点

电磁继电器

PLC软元件

PLC控制是继电器控制的延续和发展，由PLC内部的微电子电路构成的模拟线圈和触点取代了继电器的线圈和触点，用PLC的程序指令取代继电器控制的连接导线，将各个元件按照一定的逻辑关系连接起来，PLC控制的梯形图在许多方面可以看作是继电器控制的电路图。

电磁继电器和PLC软元件图形符号的对照见表1-1。

与电磁继电器有一点不同的是，一个软元件的触点数目不受限制。

可以理解为，PLC内部有大量的由软件程序构成的继电器、计时器和计数器等软元件，用软件程序按照一定的规则将它们连接起来，实现一定的控制功能，用来取代继电控制电路中的控制回路。

2.PLC编程设计调试步骤

PLC的生产厂家和型号繁多，不同型号自成体系，有不同的程序语言和使用方法，但是编程指导思想和模式是相同的,其编程和调试步骤如下：

（1）设计I/O接线图

根据现场输入条件和生产工艺要求，设计PLC的外围元件接线图，作为现场接线的依据，也作为PLC程序设计的重要依据。

（I/O接线图参见图1-4a）

（2）编制PLC的梯形图和指令语句表

根据生产工艺要求在计算机上利用专用编程软件编制PLC的梯形图，并转换成指令语句表，或者直接编制指令语句表（FX系列PLC编程常用指令见表1-4）。

（3）程序写出与联机调试

用编程电缆连接计算机和PLC主机，执行“写出”操作，将指令语句表写出到PLC主机。

PLC输入端连接信号开关，输出端连接执行部件，暂不连接主回路负载，进行联机调试，最后再连接主回路负载试运行。

3.编程示例

三相异步电动机正反转控制，继电控制电路如图1-3所示，PLC控制的I/O接线图、程序梯形图和程序指令语句表则如图1-4所示。

图1-3和图1-4aI/O接线图中，SB为停机按钮，SB1为正转启动按钮，SB2为反转启动按钮，KM1为正转控制接触器，KM2为反转控制接触器。

继电控制电路的工作分析不再赘述，PLC控制的工作过程，参照其I/O接线图和梯形图，分析如下：

（1）正转启动过程

点动SB1→X2吸合→A区X2闭合→Y1吸合－→Y1输出触点闭合→KM1吸合→电动机正转

→B区Y1闭合→自锁Y1

→C区Y1分断→互锁Y2

（2）停机过程

点动SB→X1吸合→A区X1分断→Y1释放→各器件复位→电动机停止

反转启动与停机过程，请同学们自行分析。

图1-4c的指令语句表，是用英文助记符描述梯形图中各部件的连接关系和编程指令。

常用助记符指令见表1-4。

§1.3PLC输入输出接口

1.PLC输入输出接口电路图

PLC输入输出接口电路见图1-5（省略PLC内部元件和连线，即为I/O接线图）

2.PLC输入接口和输入继电器X（8进制）

（1）PLC的输入接口，由内部DC24V电源供电，外部连接各种信号开关，内部连接输入继电器X的线圈，将外部控制信号引入。

（2）输入继电器X的线圈仅受外部所连信号开关的控制，不受内部程序控制，所以梯形图中不显示其线圈，仅显示其触点。

（3）PLC内部所有软元件中，只有输入继电器X的线圈受外部触点驱动，其他任何软元件都不受外部触点驱动。

（4）设计I/O接线图时，外部信号开关尽量采用其常开触点，这样PLC初始状态下，内部输入继电器为释放状态，其触点为“常态”，与梯形图显示的触点状态一致，便于程序分析。

如采用信号开关的常闭触点，则初始状态下内部输入继电器的触点为“动作状态”，与梯形图显示的触点状态相反，分析梯形图时需特别留意。

3.PLC输出接口和输出继电器Y（8进制）

（1）PLC的输出接口，由外部电源供电，外部连接接触器、电磁阀的线圈、信号灯等输出执行部件，内部连接输出继电器的常开输出触点，将内部控制信号送出。

（2）PLC输出端外部所连接的输出执行部件，仅仅受内部输出继电器Y的常开输出触点控制。

（3）PLC内部所有软元件中，只有输出继电器Y的输出触点，能够向外输出控制信号，其他任何软元件都不能向外输出控制信号。

（4）输出继电器Y的常开输出触点，与外部输出执行部件一一对应，梯形图中仅显示其线圈，而不显示该触点。

（5）输出执行部件是否受电，与对应的输出继电器Y的线圈是否受电一致。

例题1-1点动控制（例题1-1至1-11均采用B3仿真界面，PLC的X20外接按钮PB1，X21接PB2，X2接PB22；Y0外接AC220V红灯，Y1接AC220V绿灯）要求按下PB1，红灯点亮，绿灯熄灭；抬起PB1，绿灯点亮，红灯熄灭。

§1.4通用辅助继电器和继电器自锁互锁

1.辅助继电器M

M0—M499是通用辅助继电器。

辅助继电器只能用于程序内部，可以节省输出继电器用量完成相应的转换，不能与外部信号开关和输出执行部件发生直接联系。

常用的特殊辅助继电器，见表1-3。

2.继电器自锁

继电器的常开触点，与继电器启动触点相并联，可保持继电器的吸合状态，称为自锁。

连续运行控制需设置自锁电路。

3.继电器互锁

继电器的常闭触点，与对方继电器线圈相串联，可保证双方不会同时吸合，称为互锁。

电动机换向运行对调两条电源线，需设置互锁电路，以防止电源短路。

例题1-2点动控制按下PB1，红灯点亮；抬起PB1，红灯熄灭。

例题1-3自锁控制点动PB1，红灯点亮并保持；点动PB2，红灯熄灭。

例题1-4互锁控制用PB1启动红灯，PB2启动绿灯，红绿灯互锁，PB3停止。

§1.5计时器和计数器

1.计时器（计时继电器）T

T0—T199是计时精度0.1秒的通用计时器，计时值是精度与K值的乘积。

通用计时器统计线圈加电的时间，到时间吸合。

通用计时器要点：

加电计时，断电丢失，复电重计，到时吸合，失电释放。

通用计时器启动时无法自锁，如有必要，可借助输出继电器或辅助继电器的自锁，向计时器线圈连续供电。

2.计数器（计数继电器）C

C0—C99是通用加计数器，计数值为K值。

计数器统计线圈的加电次数，到次数吸合。

通用加计数器要点：

加电计次，到次吸合并保持，强制（RST）释放。

计数器吸合后具有自锁功能，因此计数器不必、也不得设自锁。

放置计时器和计数器线圈，切记输入K值，并与元件标号间留有空格。

例题1-5计数控制点动PB1五次后，绿灯灭红灯亮；点动红灯灭绿灯亮。

例题1-6延时分断点动绿灯亮，五秒后绿灯熄灭。

例题1-7延时接通点动PB1五秒后，绿灯点亮；点动PB2，绿灯熄灭。

例题1-8自动重复点动PB1，红绿灯交替重复点亮5秒；点动PB2，停止工作。

例题1-9计数运行点动PB1，红绿灯交替重复点亮5秒，重复五次停止工作。

§1.6母线连接和触点状态

梯形图的左右母线，可看作是电路的正负电源线。

1.左母线连接软元件的触点、步进接点，必须连接到左母线，触点之间可以并联、串联、混联（块电路）。

左母线不得连接继电器线圈

2.梯形图中所显示的继电器触点分合状态均为继电器线圈未得电、继电器释放时触点的平常状态；I/O接线图中显示的外部信号开关触点分合状态，均为开关未受外力时的平常状态。

总之，梯形图或接线图中触点的通断状态均为“常态”。

设计梯形图，尽量使各继电器在初始状态下处于失电释放状态，便于设计分析。

3.右母线连接软元件的线圈，必须连接到右母线，线圈正确连接形式见图1-6。

4.线圈连接注意事项

（1）尽量避免使用多路驱动，尤其是在步进控制中不得使用多路驱动；

（2）线圈之间不得串联；（3）输入继电器X的线圈不受程序控制，梯形图中不得出现；（4）除去步进控制程序，在一个程序中不得重复出现同一个线圈（禁止双线圈驱动）；（5）在实际应用中，对于三相异步电动机正反转等控制，除去PLC程序需加互锁控制以外，外部所连接的接触器，也要加互锁控制。

触点连接指令和线圈驱动指令，见表1-4。

例题1-10梯形图中几种错误连接

1）触点跨接；2）线圈跨接；3）连接X的线圈；4）触点与线圈位置颠倒；5）线圈串联；6）双线圈驱动。

§1.7边沿触点和触点块

1.边沿触点

边沿触点是软继电器的特殊的常开触点，分为上升沿有效和下降沿有效两种。

边沿触点符号以及连接指令，见表1-4。

软继电器吸合瞬间，其上升沿有效触点瞬间通断；软继电器释放瞬间，其下降沿有效触点瞬间通断。

2.触点块与块指令

与其它触点相连接的多个触点串连、并联或混联的触点组，称为触点块。

有关梯形图和触点块连接指令，见表1-4。

在指令语句表中，由块连接指令结束一个触点块。

ANB指令结束串联块，ORB指结束并联块，块指令xxB为触点块的终点，前面与之相邻的LD（LDI）为触点块的起点，二者之间为一个触点块。

xxB与LD（LDI）成对出现。

串联块前面由OR或ORB建立的垂直线段，看作是串联块起点的小母线。

应将触点块尽量安排在程序的前端，能够减少块指令的使用，减少指令步序。

§1.8PLC运行顺序和编程注意事项

1.PLC执行程序的顺序

用梯形图编制的PLC用户程序，转换成指令语句表时，按照梯形图中各元件、指令的排列位置，遵循从上至下、从左至右的顺序依次转换，程序运行时，也是依此顺序扫描执行。

2.梯形图编程注意事项：

（1）.触点之间应紧密相连，否则转换后也会自动紧密相连。

（2）.垂直线段应与触点紧密相连，否则程序可能无响应或者报错。

（3）.输入元件标号，注意不要将数字0误为字母O。

（4）.输入计时器、计数器线圈，切记输入参数，而且标号和参数之间留有空格。

（5）.指令和操作数之间需留有空格。

（6）.梯形图中的交叉线即为连接线，这点与电路不同

例题1-11边沿有效触点与普通触点比较

§1.9步进控制与步进指令编程

1.步进控制

利用分解而成的多个相对独立的小程序，按照一定的工作步骤，逐步进行，完成一个复杂完整的控制过程，称作步进控制。

步进控制的一个工作步骤称作一个工步，每个工步所含内容及指令见表1-2；步进控制用到的特殊辅助继电器见表1-3。

表1-2步进控制中一个工步所包含内容

内容

程序动作