机床电气控制技术 第四章

X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007
U/D U/D U/D U/D U/D U/D
R U/D R U/D R
U/D R
S S 1相2计数输入 C247 C248 C249 U D R U D R S S U D R U D R 2相2计数输入 C252 C253 C254 A B R A B R S S A B R A B R
LD OR AND NOT OUT LD NOT OR NOT AND OUT NOT X0 X1 M4 Y1 X2 X3 M5 Y2
与 或
Y2 Y2 Y3
输出 与
主要编程元件
（1）输入继电器X （2）输出继电器Y （3）辅助继电器M （4）顺序控制存储器S （5）定时器T （6）计数器C
通用定时器
第四章 可编程控制器在机床电气 控制中的应用
可编程控制器的概述
可编程控制器（Programmable Controller）是计算机编程系 列中的一种，是为工业控制应用而设计制造的。早期的 可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器－ 接触器实现逻辑控制。随着技术的改进，这种装置的功 能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，被称作可编 程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机 （Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器 简称PLC。
32位计数器 32位计数器
32位增/减计数器（C200～C234） 共有35点32位加/减计 数器，其中C200～C219（共20点）为通用型，C220～ C234（共15点）为断电保持型。这类计数器与16位增计 数器除位数不同外，还在于它能通过控制实现加/减双 向计数。设定值范围均为-214783648～-+214783647 （32位）。 C200～C234是增计数还是减计数，分别由特殊辅助继电器 M8200～M8234设定。对应的特殊辅助继电器被置为ON时 为减计数，置为OFF时为增计数。
C235
C236
C237
C238
1相1计数输入 C239 C240 C241 U/D
C242
C243
C244 U/D R
C245
内置高速计数器 内置高速计数器 高速计数器通过对特定的输入 作中断处理来进行计数， 作中断处理来进行计数，与扫 描周期无关，可以执行数KHz 描周期无关，可以执行数 的计数。 的计数。 根据不同增/减计数切换及控制 根据不同增 减计数切换及控制 计数输入、 的方法，分为1相 计数输入 的方法，分为 相1计数输入、1 计数输入以及2相 计数输入 相2计数输入以及 相2计数输入 计数输入以及 三种类型。 三种类型。
C246 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 U D
C250
C251 A B
C255
U表示增计数输入； 表示增计数输入； 表示增计数输入 D表示减计数输入； 表示减计数输入； 表示减计数输入 A表示 相输入； 表示A相输入 表示 相输入； B表示 相输入； 表示B相输入 表示 相输入； R表示复位输入； 表示复位输入； 表示复位输入 S表示启动输入。 表示启动输入。 表示启动输入
PLC各部分的作用 各部分的作用
中央处理单元(CPU)：是PLC的核心，由运算器和控制 器组成。在PLC中CPU按系统程序赋予的功能，完 成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分工作 等任务。 存储器：有系统存储器和用户存储器两种，系统存储器
存放系统管理程序。用户存储器存放用户编制的控制程 序。
输入／输出接口（I/O） ：用于PLC与工业生产现场之 间的连接。 I/O扩展接口：用于扩展输入、输出点数。
PLC的工作方式：采用循环扫描的方式。 PLC执行程序的过程分为三个阶段， 1、即输入采样阶段，对各个PLC输入端进行扫描，将此状态 存入输入状态寄存器中。 2、程序执行阶段，逐条进行指令执行，结果送输出状态寄 存器 3、输出刷新阶段，所有指令执行完后，将输出状态寄存器 的内容送输出端驱动线圈进行控制
梯形图程序
语句表程序
PLC的工作过程 的工作过程
X0
用 户 输 入 设 备 输 输 入 入 栤
输
M1
Y0
入 读 映 读 像 寄 01000 存 器
写 件 映 读 像 寄 01001 存 器 写
元 输 出 锁 存 器 栤 输 输
用 户 输 出 设 备
I/O刷新 刷新
程
I/O刷新 刷新
各部分说明： 1、输入部分：这部分作用是收集现场被控制设备的输入信息或操 作命令。 2、内部控制部分：对输入信号进行信息处理、运算，判断哪些信 号需要输出等 3、输出部分：将控制部分的运算结果输出到PLC的输出端
三、可编程控制器的指令系统
1、梯形图编程语言 、
梯形图是一种以图形符号及图形符号在图中相互关系 表示控制关系的编程语言，它是在继电接触控制系 统原理图的基础上演变而来的，简单直观。 梯形图沿用了继电接触控制图中的继电器触点、线圈 等符号，并增加了许多功能强而又使用灵活的指令 符号。 梯形图使用的是内部继电器，其接线是通过程序实现 的“软连接”，只需改变用户程序，就可以改变控 制功能。
1）100ms通用定时器（T0～T199） 共200点，其中T192～T199为子 程序和中断服务程序专用定时器。这类定时器是对100ms时钟累积 计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.1～3276.7s。 （2）10ms通用定时器（T200～T245） 共46点。这类定时器是对 10ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.01～ 327.67s。
梯形图的绘制规则：
（1）梯形图采用自上而下、自左而右的顺序编写，PLC也是按这 个顺序执行程序的。 （2）梯形图左右两条垂直的线称为母线。母线之间各个触点根据 一定逻辑关系进行连接，最后以继电器线圈输出结束。每一逻辑 行必须从左母线开始，右母线可以省略不画。 （3）梯形图中的触点有常开触点和常闭触点两种。这些触点可以 是外部触点，也可以是内部继电器的状态，每一个触点都有一个 标号，同一标号的触点可以反复使用。 （4）PLC的输入继电器是接收外部的输入信号，由外部信号驱动， 在梯形图中只能使用触点，不能出现其线圈。PLC输出继电器的 线圈代表逻辑输出的结果，在使用中同一继电器的线圈一般只能 出现一次，否则仅最后一次操作有效。 ， （5）梯形图中的触点可以任意串联或并联，一般并联触点多的画 在最左端；而输出线圈只可以并联，不能串联。
累积定时器
（1）1ms累积定时器（T246～T249） 共4点，是对1ms时钟脉冲进行 累积计数的，定时的时间范围为0.001～32.767s。 （2）100ms累积定时器（T250～T255）共6点，是对100ms时钟脉冲进 行累积计数的定时的时间范围为0.1～3276.7s。
16位计数器 位计数器
PLC的特点和优点 的特点和优点
1、编程简单易学 2、功能齐全 使用、 3、使用、安装简单 高可靠性、 4、高可靠性、抗干扰能力强 体积小，重量轻， 5、体积小，重量轻，维修方便
PLC的发展 的发展
2. PLC的发展 PLC的发展Байду номын сангаас
早期的PLC（20世纪60年代末~70年代中期） 早期的PLC（20世纪60年代末~70年代中期） PLC 世纪60年代末 年代中期 中期的PLC 20世纪70年代中期 80年代中 后期） PLC（ 世纪70年代中期~ 年代中， 中期的PLC（20世纪70年代中期~80年代中，后期） 近期的PLC 20世纪80年代中 后期至今） PLC（ 世纪80年代中、 近期的PLC（20世纪80年代中、后期至今）
直流输入电路
输入
S R1 T C COM LED R2 → → A R3 +5V
内 部 电 路
输入
电
PLC各部分的作用 各部分的作用
编程器：是PLC的重要设备，用于实现用户与PLC的人 机对话。用户通过编程器不但可以实现用户程序的 输入、检查、修改和测试，还可以监视PLC的工作 运行。 电源：把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工 作电压。 外部设备：PLC还配有多种外部设备，如EPROM写入 器，打印机，盒式磁带录音机，计算机等，其作用 是帮助编程，实现监控以及网络通讯。
8.2 可编程控制器的组成及工作原理
PLC组成框图
8.1.3 PLC的特点和应用 的特点和应用
高可靠性 丰富的I/O I/O接口模块 丰富的I/O接口模块 采用模块化结构 编程简单易学 安装简单， 安装简单，维修方便 体积小，重量轻， 体积小，重量轻，能耗低
二、PLC的基本工作原理
可编程控制器的基本组成和工作原理
晶体管输出电路
输出 内 部 电 路
LED R1 R3 T1 → →
电
+5V
输出
R2
T2 D FU COM
继电器输出电路
输出 继电器 内 部 电 路
J LED ～ R COM
输出
例 如
Q FU KM KH
M
3~
继电器控制接线
SB1 SB2 KM KM KH
主电路 相同
PLC控制外部接线 控制外部接线
SB2 SB1 KH KM
PLC
控制 继电器控制—— 继电器控制 PLC控制 控制——外部接线 控制 外部接线 控制电路
~ 接线
用助记符表示指令的功能 指令语句是PLC用户程序的基础元素 用户程序的基础元素 指令语句是 多条指令语句的组合构成了语句表 程序
X0 M1 X1 M1 LD OR AND NOT OUT X0 M1 X1 M1
1、PLC的组成及各部分的作用 组成： 中央处理单元 （CPU） 存储器 输入/输出接口 编程器 电源 外部设备
二、PLC的基本工作原理
中央处理单元（CPU， Unit） 中央处理单元（CPU，Central Processing Unit） 存储器（Memory） 存储器（Memory） 输入/输出单元（ Unit） 输入/输出单元（Input/Output Unit） 编程装置 电源
利用计数输入X014驱动 驱动C200线圈，可增计数 线圈， 利用计数输入 驱动 线圈 或减计数。（增减可由特殊辅助继电器设置） 。（增减可由特殊辅助继电器设置 或减计数。（增减可由特殊辅助继电器设置）
在计数器的当前值 当前值的增减与输出触点的动作无关，但是如 由-6→-5增加时，输 当前值的增减与输出触点的动作无关， 增加时， 增加时 果从2147483647开始增计数，则成为 开始增计数， 果从 开始增计数 则成为出触点置位；在由出触点置位；在由 2147483648，形成循环计数。 ，形成循环计数。 5→-6减少时，输出 减少时， 减少时 如果复位输入X013为ON，则执行 指令， 如果复位输入 为 ，则执行RST指令， 指令 计数器当前值变为0，输出触点也复位。 计数器当前值变为 ，输出触点也复位。 触点复位， 触点复位，如果从 2147483647开始增 开始增 计数，则成为计数，则成为 2147483648，形成 ， 循环计数。 循环计数。
（1）16位增计数器（C0～C199） 共200点，其中C0～ C99为通用型，C100～C199共100点为断电保持型（断电 保持型即断电后能保持当前值待通电后继续计数）。 这类计数器为递加计数，应用前先对其设置一设 定值，当输入信号（上升沿）个数累加到设定值时，计 数器动作，其常开触点闭合、常闭触点断开。计数器的 设定值为1～32767（16位二进制），设定值除了用常数 K设定外，还可间接通过指定数据寄存器设定。
2、语句表编程语言 、
语句表是CPU直接执行的语言。语句表的一条指令分为两 个部分，一是助记符，用一个或几个容易记忆的字符来代 表PLC的某种操作功能；另一部分是操作数，操作数由编 程元件及地址组成，指令语句和梯形图有严格的对应关系， 可以相互转换。
使用指令举例
梯形图程序
与 或
Y0 Y1 Y1
语句表程序
32位增 减双向计数器（停电保持用：C200～C219；特殊用：C220～C234） 位增/减双向计数器（停电保持用： 位增 减双向计数器 ～ ；特殊用： ～ ） 32位增 减双向计数器的值有效范围为 位增/减双向计数器的值有效范围为 位增 减双向计数器的值有效范围为-2147483648～+2147483647。 ～ 。