【文档说明】微机原理及其应用第九章可编程控制器-课件.ppt，共(93)页，1.189 MB，由小橙橙上传

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第九章可编程控制器学习目标1、识记可编程控制器的基本结构和工作原理.2、识记常用的FI系列、OMRONC系列设备的使用方法。3、理解典型可编程控制器的编程以及在生产过程控制、智能仪表等领域的应用。第4页2022/11/26上海第二工业大学丁新民第九章可编程控制器9.

1可编程控制器的结构和工作原理9.2可编程控制器的编程和应用第5页2022/11/26上海第二工业大学丁新民一、可编程控制器的结构和工作原理1.可编程控制器的分类2.可编程控制器的结构3.可编程控制器的工作原

理第一节可编程控制器的分类1.可编程控制器的分类（1）小型机小型PLC的功能以开关量控制为主，也有带模拟量控制的，输入/输出点数适合接触器、继电器控制，还能直接驱动电磁阀等元件。（2）中型机中型PLC具有开关量和模拟

量的控制功能，还有数字计算的功能。为了把温度、压力、流量等模拟量转换成数字量，一般具有8位或12位的A/D转换器，还带有多路D/A转换器。1.可编程控制器的分类（3）大型机大型PLC已经与工业控制计算机相近，它不但具有计算

、控制和调节的功能，而且还具有网络结构和通信联网能力。这类机的控制点数一般在一千多个以上，内存容量超过640K，监视系统采用CRT显示，能够表示过程的动态流程，各种记录曲线，它还可以和其它型号的控制器互连。第二节可编程控制器的结构2.

可编程控制器的结构（1）硬件可编程控制器硬件的基本结构是由中央处理单元、输入接口、输出接口、存储器、电源、编程器和编程器接口等组成，PLC硬件的基本结构框图如图9-1-1所示。2.可编程控制器的结构（1）硬件①中央处理单元CPUCPU是PLC的核心部件。主要作用是处理和运行用户程序、监

控有关部件的状态，并作出逻辑判断，按需要将各种不同状态变化输出给有关部分，指示PLC的现行工作状况或做必要的应急处理。2.可编程控制器的结构（1）硬件②输入接口输入接口电路接收由按钮开关、选择开关、行程开关等输入的模拟信号，并将这些信号转换成中央处理单元能够接收和处理的数字

信号。如图9-1-2所示。2.可编程控制器的结构（1）硬件③输出接口PLC通过输出接口电路控制现场的执行部件，如接触器、继电器、电磁阀及指示灯、数字显示装置、报警装置等。PLC有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种形式，如图9-1-3所示。2.可编程控制器

的结构（1）硬件④存储器存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息。⑤电源PLC内部都有一个设计优良的独立电源，能有效防止由电源回路串入的干扰。⑥编程器和编程器接口编程器和接口是最重要的外围设备。

2.可编程控制器的结构（2）软件①用户程序针对用户而设计的指令系统，它由继电器电路和逻辑代数演变而来的面向工艺过程的控制语言，用继电器电路相似的梯形图表示。②系统程序为实现指令系统定义的各种功能而设计的计算机内部管理运行程序，是可编程控制器软件的核心部分。第三节可编程控制器的工作原理

3.可编程控制器的工作原理可编程控制器的基本工作方式是在系统软件的控制下，采用周期扫描工作方式，如图9-1-4所示。（1）自诊断自动控制系统中，在每次扫描用户程序以前，都必须先执行故障自诊断程序。包括输入/输出、存储器、CPU、还包括通信区

域、外部设备检查等。3.可编程控制器的工作原理（2）与编程器、计算机通信执行自诊断程序结束后，若没有发现故障，立即检查是否有编程器、计算机等通信请求。（3）读入在完成与编程器、计算机通信后，即开始扫描各输

入点，读入各点的状态和数据。（4）执行从存储器取出第一条指令开始。（5）输出通过输出驱动生产现场的执行机构。第19页2022/11/26上海第二工业大学丁新民二、可编程控制器的编程和应用1.F1系列可编程控制器2.SYSMACOMRONC系列可编程控制器3.可编程控制器的应用举例第一节F1系

列可编程控制器1.F1系列可编程控制器（1）F1-40MR功能简介①硬件结构F1-40MR有24个开关量输入端口，编号为X400~X413，X500~X513，其中X400和X401还可输入频率小于2kH

z的计数脉冲。有16个继电器输出口，编号为Y430~Y437、Y530~Y537。两个扩展口，每个可扩展12点输入和8点输出。一个编程器接口，用专用的简易编程器编程。机内有专用的锂电池以对用户的程序进行断电保

持，还配有固化用户程序用的ROM专用插座。1.F1系列可编程控制器（1）F1-40MR功能简介②指令系统F1-40MR有22条基本指令和91条功能指令。③机内资源用户在编程时可使用：128个中间通用辅助寄存器、16个特殊专用辅助继电器、64个，断电保持继电器、32个定时器、32个计数器、

状态寄存器、64个数据寄存器、6个功能线圈。④编程方式用梯形图和语句表编程。1.F1系列可编程控制器（1）F1-40MR功能简介⑤编程的基本规则●继电器原理图与对应的梯形图表示如下：●输入/输出、辅助继电器、计数器、定时器的触点的使用次数是

无限制的。1.F1系列可编程控制器（1）F1-40MR功能简介⑤编程的基本规则（续）●梯形图每一行都是从左边母线开始，线圈接在右边的母线，所有的触点不能放在线圈的右边，如图9-2-1所示。1.F1系列可编程控制器（1）F1-40MR功能简介⑤编程的基本规则（续）●线圈不能

直接接在左边的母线上，如需要的话，可通过动断触点连接线圈，如图9-2-2所示。●在一个程序中，同一编号的线圈如使用两次称为双线圈输出，双线圈输出容易引起误操作，应尽量避免线圈重复使用。1.F1系列可编程控制器（1）F1-40MR功能简介⑤编程的基本

规则（续）●在梯形图中没有实际的电流流动，被假定的梯形图信号流是单方向流动的，即信号流从左到右，从上到下，不会产生反流。也就是说，梯形图必须符合顺序执行，如不符合顺序执行的电路就不能直接编程。●在梯形

图中串联触点数和并联触点数，从原理上讲没有限制，但如果用图形编程器则要受屏幕尺寸的限制。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令①输入输出指令●LD（取）功能：将一个常开触点接入控制母线。指令格式：LD器件编号

器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令①输入输出指令（续）●LDI（取反）功能：将一个常闭触点接入控制母线。指令格式：LDI器件编号器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令①输入输出指令（续）●OUT（输出）功

能：接通被OUT指定的线圈。指令格式：OUT器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令①输入输出指令（续）例：如图9-2-3所示的程序。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令①输入输出指令（续）说明：●LD与LDI用于与控制母线相接的触点，此外，在分

支开始处与ANB指令一起使用。●OUT是驱动线圈的指令，用于驱动输出继电器、定时器、计数器，但不能用于输入继电器。●OUT指令可以并联连接，用于定时器、计数器时必须紧跟常数Ｋ值。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令②逻辑运算指令●AND（与）功能：将常开触点串联。指令格式

：AND器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令②逻辑运算指令（续）●ANI（与非）功能：将常闭触点串联。指令格式：ANI器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令②逻辑运算指令（续）例：如图9-

2-4所示AND与ANI指令的用法1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令②逻辑运算指令（续）●OR（或）功能：将常开触点并联。指令格式：OR器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令②逻辑运算指令（续）●ORI（或非）功能：将常闭触点并联。指令格式：O

RI器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令②逻辑运算指令（续）例：如图9-2-5所示的OR与ORI指令的用法1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令②逻辑运算指令（续）●ORB（块或）

功能：将串联电路块与前面的电路并联。指令格式：ORB例：如图9-2-6所示的ORB指令的用法1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令②逻辑运算指令（续）●ANB（块与）功能：将并联电路块与前面的电路串联

。指令格式：ANB例：如图9-2-7所示的ANB指令用法1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令③置位、复位及脉冲指令●S（置位）功能：使元件保持接通状态。指令格式：S器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的

基本指令③置位、复位及脉冲指令（续）●R（复位）功能：使元件保持断开状态。指令格式：R器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令③置位、复位及脉冲指令（续）●PLS（脉冲）

功能：通过辅助继电器输出脉冲信号。指令格式：PLS器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令③置位、复位及脉冲指令（续）例：如图9-2-8所示S、R、PLS指令用法1.F1系列可编程控制器（2）

F1-40MR的基本指令④主控指令●MC（主控）功能：增设临时控制总线，接入控制电路块。指令格式：MC器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令④主控指令（续）●MCR（主控结束）功能：

主控电路块结束，返回原母线。指令格式：MCR器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令④主控指令（续）例：如图9-2-9所示MC、MCR指令用法说明：●MC指令后须用LD/LDI指令开头，增设主控电路块完，1

.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令④主控指令（续）须用MCR指令返回母线。连续多次使用MC指令，只需在最后用MCR指令即可。●MC接通，执行主控块逻辑。MC断开后，主控块中的程序仍被逐条执行，此时MC和MCR指令之间

的继电器状态如下：输出继电器、通用辅助继电器：断开定时器：复位计数器、保持辅助继电器：保持现有状态。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑤转跳指令●CJP（转跳）功能：由此开始，跳过一部分程序不执行。指令格式：CJP器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-4

0MR的基本指令⑤转跳指令（续）●EJP（转跳结束）功能：转跳结束，再顺次执行以后的程序。指令格式：EJP器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑤转跳指令（续）说明：●CJP与EJP指令必须成对使用，器件编号必须一致。CJP指

令在前，EJP指令在后，次序不可颠倒，否则不起作用。●如果多次使用相同的EJP指令，则只有最后一个EJP指令有效。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑤转跳指令（续）●CJP与EJP两条指令的程序表达方式如图9-2-10

所示。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑤转跳指令（续）例：如图9-2-11所示CJP、EJP指令用法1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑥步进指令：STL；RET●STL（步进）功能：与状态元件S配合，实现顺序控制。指令格式：STL器件编号梯形

图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑥步进指令：STL；RET（续）●RET（步进结束）功能：返回控制母线。指令格式：RET梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑥步进指令：STL；RET说明：●步进指令的

程序表达仍可用梯形图的形式，其形状类似主控指令的控制系统，只是在符号上稍有区别，如图9-2-12所示。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑥步进指令：STL；RET（续）●STL指令与母线相连，具有主控和跳步的功能。●与STL触点相连接的起始触点要用LD/LDI指令开头

。●在STL指令中，S状态转移后，上一状态具有自动复位功能。●只有用S/R指令，才能对STL触点后的状态寄存器置位或复位。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑥步进指令：STL；RET（续）●当状态从Sn转移到Sm的瞬间，两寄存器均处于接通状态，但时间不会超过一个扫描周期，因此

，对于不能同时出现的输出，在输出端要加互锁触点，如图9-2-13所示。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑥步进指令：STL；RET●用同一个信号作为顺序转移的条件时，要用脉冲隔离，如图9-2-14所示。●状态器件不能

重复使用。●TL触点后不能用MC/MCR指令，可以用CJP/EJP指令。●状态转移顺序可不按寄存器编号顺序。在STL指令的最后，须用RET指令返回母线。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑦移位指令：SFT；

RST●SFT（移位）功能：将移位寄存器的内容移位。指令格式：SFT器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑦移位指令：SFT；RST（续）●RST（复位）功能：清除移位寄存器中的内容。指令格

式：RST器件编号梯形图：1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑦移位指令：SFT；RST（续）说明：移位寄存器有三个输入端，其工作如图9-2-15所示。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑦移位指令：SFT；RST（续）说明：●数据输入。第

一个辅助继电器M140的通/断状态由数据输入端400的通/断状态所决定。●复位输入。当复位输入402接通时，M140至M157全部断开，即16位全部复位。●移位输入。当移位输入401由断变通时，每个辅助继电器的通断状态前移一位

。1.F1系列可编程控制器（2）F1-40MR的基本指令⑧特殊指令●NOP（空操作）功能：空操作，可在编程时起辅助作用。指令格式：NOP●END（程序结束）功能：程序扫描到此结束。指令格式：END1.F1系列可编程控制器（

3）F1系列的功能指令F1系列的功能指令能执行数据的传送、比较、数字变换、算术运算、高速计数、模拟量数据处理等功能。表9-2-1（略）将F1系列具有的功能指令按系数K的大小次序排列，以供查阅和使用。1.F1系

列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法①便携式编程器F1-20P-E该编程器能提供写入、读出、修改、检查，并能对PLC的工作状态进行监控。使用时，将编程器直接插在PLC的编程器插口上。●操作面板F1-20P-E可以对F

1或者F2、F12/20、F40系列的小型PLC进行编程操作，由编程器右端的型号选择开关进行选择，最左上的三个LED指示灯则指示出开关所对应的状态，对1.F1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法①便携式编程器F1-20P-E（续）●操作面板

F1-40MR编程时，选择开关应放在F1/F2的位置上。如图9-2-16所示的是F1-20P-E操作面板的示意图。1.F1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法①便携式编程器F1-20P-E（续）●键盘功

能介绍Ⅰ工作方式选择开关Ⅱ指令与数字键Ⅲ操作键●面板显示1.F1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法②程序的写入、读出、清除及修改●存储器内容的清除写入新内容前，需清除存储器的内容，按图9-2-17所示步骤进行。1.

F1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法②程序的写入、读出、清除及修改●程序写入程序输入时，按图9-2-18所示步骤进行。1.F1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法②程序的写入、读出、清除及修改（续）●程序的读出要读出已编好的程序时，按图9-2-19所示步骤操作。1.F

1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法②程序的写入、读出、清除及修改（续）●程序检索给出步序号，查找该步的指令，如图9-2-20所示。指定指令内容，搜索步序号，如图9-2-21所示。1.F1系列可编程控制器（4）F1系列编程

器及其使用方法②程序的写入、读出、清除及修改（续）●程序检索指令与步序号的相互转换，如图9-2-22所示。●程序的修改程序的删除、插入、修改。1.F1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法②程序的写入、读出、清除及修改（续）●程序的修改定时器、计数器的设定值可以在线修改，如图9-2-23

所示。1.F1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法③程序错误的检查●语法和回路检查如需对程序的语法和回路检查，可用参见图9-2-24的步骤。1.F1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法③程序错误的检查（续）●双重线圈检验如对双重线圈检查，可采用指

令查步序的方法，如图9-2-25所示。1.F1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法④监控操作●器件监控对辅助继电器、状态继电器、定时器、计数器的监控，如图9-2-26所示。1.F1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法④监控操作（续）●器件监控数据寄存器

中的内容，可按图9-2-27的步骤进行监视。1.F1系列可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法④监控操作（续）●指令监控指令监控能按步序显示被监控器件的开关状态，其操作步骤如图9-2-28所示。1.F1系列

可编程控制器（4）F1系列编程器及其使用方法⑤器件的强制开/关编程器对程序中所有器件都可强制开/关的扫描周期，比如：定时器的置位/复位、计数器置位/复位、器件置位/复位、回路的锁存。操作步骤如图9-2-29所示。第二节SYSMACOMR

ONC系列可编程控制器2.SYSMACOMRONC系列可编程控制器（1）基本系统配置C40P-CDR-A型机包括如下八个部分：●输入继电器区（I）●输出继电器区（O）●内部继电器（IR）●特殊辅助继电器区（SR）●保持继电器区

（HR）●暂存继电器区（TR）●定时器/计数器（TIM/CNT）●数据存储器（DM）2.SYSMACOMRONC系列可编程控制器（2）编程指令●输入输出：LD；LD.NOT；OUT；OUT.NOT●逻辑运算：AND；AND.NOT；OR

；OR.NOT；AND.LD；OR.LD●微分：DIFU；DIFD●置位、复位和锁存：STC；CLC；KEEP●条件分支：IL；ILC；JMP；JME●定时和计数：TIM；TIMH；CNT；CNTR；FUN●数据传送：MOV

；MVN●数据移位：SFT；WSFT●数据比较：CMP●数据变换：BIN；BCD；MLPX；DMPX●算术运算：ADD；SUB●结束和空操作：NOP；END第三节可编程控制器的应用举例3.可编程控制器的应用举例—醋酸生产装置（1）分

析醋酸生产装置中利用原料乙醛氧化生存醋酸，为了保证生产正常进行，乙醛和氧气的流量设有比值调节（见图9-2-30所示）。一旦塔中氧气含量过高有可能发生爆炸，因而工艺条件要求第一氧化塔、第二氧化塔塔顶氧含量超过5%时分别打开氮气切断阀，向塔内通入氮气。当第一氧化塔氧含量超过10%时要求切断乙醛和氧

气的进料阀。3.可编程控制器的应用举例—醋酸生产装置（1）分析3.可编程控制器的应用举例—醋酸生产装置（2）输入输出安排控制要求输入/输出在20点以上，安排如下：①输入安排401：AR1氧含量达5%输入信号。402：AR2氧含量达5%输入信号。403：AR3氧含量达5%输入

信号。404：手动开关。405：AR1氧含量达10%输入信号。406：AR2氧含量达10%输入信号。407：AR3氧含量达10%输入信号。3.可编程控制器的应用举例—醋酸生产装置（2）输入输出安排①输入安排410：手

动开关。411：AR4氧含量达5%输入信号。412：手动开关。500：泵P1接触器动断触点。501：泵P2接触器动断触点。502：泵P3接触器动断触点。503：泵P4接触器动断触点。504：泵P5接触器动断

触点。3.可编程控制器的应用举例—醋酸生产装置（2）输入输出安排②输出安排431：AR1氧含量达10%报警指示灯HL1。432：AR2氧含量达10%报警指示灯HL2。433：AR3氧含量达10%报警指示灯HL3。434

：第一氧化塔氮气阀YV1。435：乙醛阀YV2。436：氧气阀YV3。437：第二氧化塔氮气阀YV4。3.可编程控制器的应用举例—醋酸生产装置（2）输入输出安排②输出安排535：报警指示灯HL4。536：报警指示灯HL5。537：

报警指示灯HL6。3.可编程控制器的应用举例—醋酸生产装置（3）梯形图及指令图9-2-31为设计的梯形图及指令。当氧气分析器AR1、AR2、AR3中某台含量达到5%，401、402、403中有输入，434线圈接通，第一氧化塔氮气阀YV1打开，接通535，指示灯HL4亮。

或当泵P1、P2和P3停止运行，接触器触点闭合，500、501、502有输入，434、535接通，打开氮气阀报警。当AR1、AR2、AR3中某两台氧含量达10%，405、406、407电路某个有输入，435、436、536接通，切断乙醛及氧气阀YV2、YV3，HL5报警灯亮。本

章小结1、可编程控制器按容量和功能可分为小型、中型和大型三类。2、可编程控制器的基本工作方式是在系统软件的控制下，采用周期扫描工作方式。3、F1-40MR可编程控制器有24个开关量输入端口，16个继电器输出口，根据需要还可扩展输入和输出的点数。4、F1-20P-E便

携式编程器可由开关来控制选择编程方式还是监控方式，它有22个基本指令键和10个数字键以及9个操作键。5、OMRONC40P-CDR-A可编程控制器基本系统配置包括8个部分。欢迎提问!