早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)

摘要:可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族的一员,它是为工业控制应用而设计和制造的。早期的可编程控制器称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,主要用于代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超出了逻辑控制的范围,所以今天这种装置被称为可编程控制器,简称PC。但为了避免与个人电脑(Personal Computer)的简称混淆,可编程控制器简称PLC。

关键词:PLC可编程控制器

PLC的基本概念——PLC的由来

可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族的一员,专为工业控制应用而设计和制造。早期的可编程控制器称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,主要用于代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超出了逻辑控制的范围,所以今天这种装置被称为可编程控制器,简称PC。但为了避免与个人电脑(Personal Computer)的简称混淆,可编程控制器简称PLC。

一.PLC的由来

1960年代,汽车生产线的自动控制系统基本由继电器控制装置组成。当时对汽车的每一次修改都直接导致了继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展,汽车车型的更新周期越来越短,因此继电器控制装置需要频繁的重新设计和安装,非常耗时、费力、耗材,甚至会阻碍缩短更新周期。为了改变这种现状,1969年美国通用汽车公司公开招标,要求用新的控制装置更换继电器控制装置,并提出了十项招标指标,即:

1、编程简单,可现场修改程序; 2、方便维护,模块化结构; 3、可靠性高于继电器控制装置; 4、音量小于继电器控制单元; 5、数据可直接发送至管理计算机;6、成本可与继电器控制单元竞争;7、输入可交流115V;8、输出交流115V ,2A以上,可直接驱动电磁阀、接触器等; 9、扩容时,原系统只需要改动很少; 10、用户程序内存容量可扩展至至少4K。

1969年,美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC,并在美国通用汽车的自动装配线上测试成功。这种新型工业控制装置以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用性强、体积小、使用寿命长等优点,在美国其他工业领域迅速推广应用。到1971年,已成功应用于食品、饮料、冶金、造纸等行业。这种新型工业控制装置的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。 1971年,日本从美国引进这项新技术高级程序设计语言特点是什么,很快研制出日本第一台PLC。 1973年,西欧国家也研制出第一台PLC。我国从1974年开始研制,1977年开始工业应用。LC的基本概念——PLC的定义

二.PLC 定义

PLC问世以来,虽然时间不长,但发展迅速。为了规范其生产和发展,NEMA(美国电器制造商协会)经过四年的考察,于1984年首次正式将其命名为PC(Programmable Controller),并对PC给出如下定义:“PC是一种数字电子使用可编程存储器来存储指令的设备。它用于执行逻辑、顺序、计时、计数和算术等功能,并通过数字或类似的输入/输出模块,来控制各种机械或工作程序。数字电子计算机是如果它执行 PC 的功能,但不包括鼓或类似的机械顺序控制器,则也被视为 PC。”

此后,国际电工委员会(IEC)先后颁布了PLC标准的第一稿和第二稿,并于1987年2月通过了其定义:

“可编程控制器是一种用于数字操作的电子系统,专为工业环境中的应用而设计。它使用一种可编程存储器,用于内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数和算术运算等面向用户的指令,通过数字或模拟输入/输出控制各类机械或生产过程。来扩展它的功能。”

简而言之,可编程控制器是为在工业环境中使用而设计和制造的计算机。输入输出接口丰富,驱动能力强。但可编程控制器产品并非针对特定的工业应用。在实际应用中,其硬件需要根据实际需要进行选择和配置,软件需要根据控制要求进行设计和编译。

“PC是一种利用可编程存储器来存储指令的数字电子设备。它用于执行逻辑、顺序、定时、计数和算术等功能,并通过数字或类似的输入/输出模块来控制各种机械或工作程序。数字电子计算机如果执行PC的功能,但不包括鼓或类似的机械顺序控制器,也被视为PC。”

此后,国际电工委员会(IEC)先后颁布了PLC标准的第一稿和第二稿,并于1987年2月通过了其定义:

“可编程控制器是一种用于数字操作的电子系统,专为工业环境中的应用而设计。它使用一种可编程存储器,用于内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数和算术运算等面向用户的指令,通过数字或模拟输入/输出控制各类机械或生产过程。来扩展它的功能。”

简而言之,可编程控制器是为在工业环境中使用而设计和制造的计算机。输入输出接口丰富,驱动能力强。但可编程控制器产品并非针对特定的工业应用。在实际应用中,其硬件需要根据实际需要进行选择和配置,软件需要根据控制要求进行设计和编译。

三.PLC 功能

PLC的主要特点

1、高可靠性(1)所有I/O接口电路均采用光电隔离,将工业现场的外部电路与PLC内部电路进行电气隔离。(2)每个输入端采用R-C滤波器,其滤波时间常数一般为10~20ms。(3)所有模块均采用屏蔽措施,防止辐射干扰。(4)使用性能优良的开关电源。(5)对所用设备进行严格筛选。(6)良好的自诊断功能,一旦电源或其他软硬件出现异常,CPU立即采取有效措施,防止故障扩大(7)大型PLC还可以采用两个CPU组成的冗余系统或三个CPU组成的表决系统,进一步提高可靠性。

2、丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号,如:AC或DC;数字或模拟;电压或电流;脉搏或电位;有相应的I/O模块,直接与工业领域的设备或设备相连,如:按钮;行程开关;接近开关;传感器和发射器;电磁线圈;此外高级程序设计语言特点是什么,为了提高操作性能,还具有多种人机对话接口模块;为形成工业局域网,还具有多种通讯组网接口模块等。

3、采用模块化结构为满足各种工业控制需求,除单元式小型PLC外,大部分PLC均采用模块化结构。 PLC的各组成部分,包括CPU、电源、I/O等,均采用模块化设计。每个模块都通过机架和电缆连接。系统的规模和功能可以根据用户的需要进行组合。

4、编程简单易学 PLC编程大多采用类似于继电器控制电路的梯形图形式。对于用户来说,不需要具备专门的计算机知识,一般工程技术人员都容易理解。和主人。

5、易于安装和维护。 PLC不需要专门的机房,可以直接运行在各种工业环境中。使用时,只需将现场各种设备与PLC的相应I/O端子连接,即可投入运行。各模块上设有运行和故障指示装置,方便用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构,一旦某个模块出现故障,用户可以通过更换模块快速恢复系统。

PLC的功能

1、逻辑控制

2、定时控制

3、计数器控制

4、步进(顺序)控制

5、PID 控制

6、数据控制:PLC具有数据处理能力。

7、通讯和网络

8、其他:PLC还有很多特殊的功能模块,适合各种特殊的控制要求,比如:定位控制模块,CRT模块。 四、PLC的发展阶段

虽然PLC出现的时间不长,但随着微处理器的出现,大规模和超大规模集成电路技术的飞速发展以及数据通信技术的不断进步,PLC也得到了飞速发展它的发展过程大致可以分为三个部分。阶段:

1、早期的 PLC(1960 年代末至 1970 年代中期) 早期的 PLC 通常被称为可编程逻辑控制器。此时的PLC在某种程度上是继电器控制装置的替代品,它的主要功能只是执行之前由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现,并在I/O接口电路上进行了改进,以满足工业控制领域的要求。该装置中的器件主要采用分立元件和中小型集成电路,存储器采用磁芯存储器。此外,还采取了一些措施来提高其抗干扰能力。在软件编程中,采用了为广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制电路的方法——梯形图。因此,早期PLC的性能优于继电器控制装置,其优点包括简单易懂、易于安装、体积小、能耗低、故障指示、可重复使用。其中,PLC专用的编程语言——梯形图一直沿用至今。

2、1970年代中期的PLC(mid-1970s-1980s) 1970年代,微处理器的出现给PLC带来了很大的变化。美国、日本、德国等一些厂商相继采用微处理器作为PLC的中央处理器(CPU)。这样,PLC的功能就大大增强了。软件方面,除了保持原有的逻辑运算、定时、计数等功能外,还增加了算术运算、数据处理与传输、通信、自诊断等功能。硬件方面,除了保留原有的开关模块外,还增加了模拟量模块、远程I/O模块,以及各种特殊功能模块。并扩大内存容量,增加各种逻辑线圈的数量,并提供一定数量的数据寄存器,从而扩大PLC的应用范围。

3、最近的PLC(从1980年代中后期到现在)进入1980年代中后期。由于VLSI技术的飞速发展,微处理器的市场价格大幅下降,使得各类PLC使用的微处理器普遍提高的时代。而且,为了进一步提高PLC的处理速度,各厂商还开发了专用的逻辑处理芯片。这使得PLC的软硬件功能发生了很大的变化。 五、PLC的分类

1、小型PLC 小型PLC的I/O点数一般在128点以下。它的特点是体积小,结构紧凑。整个硬件是一体的。除开关量I/O外,还可连接模拟量I/O等各种特殊功能模块。可进行逻辑运算、定时、计数、算术运算、数据处理与传输、通讯联网,以及各种应用指令。

2、中型PLC 中型PLC采用模块化结构,其I/O点数一般在256点到1024点之间。 I/O处理方式除了一般的PLC扫描处理方式外,还可以采用直接处理方式,即在扫描用户程序的过程中,直接读取输入,刷新输出。可连接各种特殊功能模块,具有更强的通讯和联网功能,更丰富的指令系统,更大的内存容量,更快的扫描速度。

3、大型PLC一般有1024个以上的I/O点作为大型PLC。大型PLC的软硬件功能极其强大。具有很强的自诊断功能。通讯网络功能强大,有多种通讯网络模块,可组成三级通讯网络,实现工厂生产管理的自动化。大型PLC还可以使用三个CPU组成投票系统,使机器更加可靠。

六.PLC基本结构

PLC本质上是专用于工业控制的计算机,其硬件结构与微机基本相同。

1、中央处理器(CPU)是PLC的控制中心。根据PLC系统程序赋予的功能,接收并存储从编程器输入的用户程序和数据;检查电源、内存、I/O 和看门狗定时器的状态,并可以诊断用户程序中的语法错误。 PLC在投入运行时,首先通过扫描接收现场各输入设备的状态和数据,分别存入I/O映像区,然后从用户程序中逐一读取用户程序记忆,并在命令被解释后按下按钮。指令指定的逻辑或算术运算的结果被送入 I/O 映像区或数据寄存器。在所有用户程序执行完毕后,最后将I/O映像区的输出状态或输出寄存器中的数据传送到相应的输出设备中,如此循环直到停止运行。

为了进一步提高PLC的可靠性,近年来,大型PLC也采用双CPU组成冗余系统,或三个CPU的表决系统。这样,即使一个 CPU 出现故障,整个系统仍然可以正常运行。

2、内存 存储系统软件的内存称为系统程序内存。存储应用软件的存储器称为用户程序存储器。 PLC常用的内存类型

(1)RAM (Random Assess Memory) 这是一种读写速度最快的存储器(随机存取存储器),由锂电池供电。

(2)EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 这是一个可擦写只读存储器。在断电的情况下,存储器的所有内容保持不变。(在持续的紫外线照射下可擦写存储器(3)EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) 这是一种电可擦除只读存储器。很容易使用编程器对其存储的内容进行编程修改。

PLC存储空间分配

虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同,但根据PLC的工作原理,其存储空间一般包括以下三个区域:

(1)系统程序存储区

(2)系统RAM存储区(包括I/O映像区和系统软设备等)

(3)用户程序存储区系统程序存储区:相当于计算机操作系统的系统程序存储在系统程序存储区。它包括监控程序、管理程序、命令解释器、功能子程序、系统诊断子程序等。由厂家固化在EPROM中,用户不能直接访问。它与硬件一起决定了PLC的性能。

系统RAM存储区:系统RAM存储区包括I/O映像区和各种软设备,如:逻辑线圈;数据寄存器;计时器;计数器;索引寄存器;蓄电池和其他存储器。

(1)I/O图像区:PLC投入运行后,仅在输入采样阶段依次读取输入状态和数据,将输出状态和数据送到输出端刷新阶段。对应的外设。因此需要一定数量的存储单元(RAM)来存储I/O状态和数据,这些单元称为I/O图像区。一个开关I/O占用其中一个存储单元位(bit),一个模拟量I/O在存储单元中占用一个字(16位),因此整个I/O映像区可以看成两部分:开关量I/O映像区;模拟量I/O映像区(2)系统软设备存储区:系统RAM存储区除了I/O映像区外,还包括PLC内部的各类软设备(逻辑线圈、定时器、计数器、数据寄存器和蓄电池等)存储区。该存储区又分为掉电保持的存储区和不掉电保持的存储区。前者在PLC断电时由内部锂电池供电,数据不存储。丢失;后面的数据在PLC掉电时清除。

1)逻辑线圈和开关量输出一样,每个逻辑线圈在系统RAM存储区占位,但不能直接驱动外设,仅供用户编程使用,其作用类似于线路中的电气控制继电器。另外,不同的PLC还提供不同数量的不同功能的特殊逻辑线圈。

2)数据寄存器与模拟量I/O 相同,每个数据寄存器占用系统RAM 存储区的一个字(16 位)。此外,PLC还提供了许多具有不同功能的特殊数据寄存器。

3)定时器

4)计数器

用户程序存储器

用户程序存储区存储用户编译的用户程序。不同类型的PLC具有不同的存储容量。

3、电源

PLC的电源在整个系统中起着非常重要的作用。如果没有好的可用的电源系统,就无法正常工作,所以PLC厂家也非常重视电源的设计和制造。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,PLC无需采取其他措施即可直接接入交流电网。

图片[1]-早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)-老王博客

七.PLC的工作原理

最初研发生产的PLC主要用于替代传统的由继电器接触器组成的控制装置,但两者的运行方式不同:

(1)继电器控制装置采用硬逻辑并联方式,即如果该继电器的线圈通电或断电,继电器的所有触点(包括其常开或常闭触点)在继电器中控制线上的任何位置都会同时动作。

(2)PLC的CPU采用时序逻辑扫描用户程序的运行方式,即如果一个输出线圈或逻辑线圈开启或关闭,该线圈的所有触点(包括它的常开或常闭触点)不会立即动作,只有在扫描触点时才会动作。

为了消除两者因工作模式不同而产生的差异,考虑到继电器控制装置的各个触点的动作时间一般都在100ms以上,而PLC扫描用户程序的时间一般比较少小于100ms,因此,PLC采用了不同于一般微机的操作方式——扫描技术。这样在I/O响应要求不高的情况下,PLC和继电器控制设备的处理结果就没有区别了。

1、扫描技术PLC在投入运行时,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新。完成以上三个阶段称为一个扫描周期。在整个运行过程中,PLC的CPU以一定的扫描速度反复执行上述三个阶段。

(1)输入采样阶段

在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次读取所有输入状态和数据,并存储在I/O图像区的相应单元中。输入采样结束后,进入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O图像区域中相应单元的状态和数据也不会发生变化。因此,如果输入是脉冲信号,脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,以保证输入在任何情况下都能被读取。

(2)用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段,PLC总是从上到下依次扫描用户程序(梯形图)。在扫描每个梯形图时,总是先扫描梯形图左侧的触点组成的控制电路,对触点组成的控制电路按先左后右的顺序进行逻辑运算,先上后下。 ,然后根据逻辑运算的结果,刷新系统RAM存储区中逻辑线圈对应位的状态;或刷新I/O图像区输出线圈对应位的状态;或者判断是否执行指定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中,只有I/O映像区的输入点的状态和数据不会改变,而其他的输出点和软设备都在I/O映像区或系统RAM中。储藏区域。状态和数据都可能发生变化,上面列出的梯形图的程序执行结果会影响下一行所有使用这些线圈或数据的梯形图;相反,下面列出的梯形图有其刷新的逻辑线圈的状态或数据,只能在下一个扫描周期之前对其上方排列的程序生效。 (1)输出刷新阶段

扫描用户程序结束后,PLC进入输出刷新阶段。在此期间,CPU根据I/O图像区对应的状态和数据刷新所有输出锁存电路,然后通过输出电路驱动相应的外设。此时才是PLC的真正输出。

2、PLC I/O 响应时间

为增强PLC的抗干扰能力,提高其可靠性,PLC各开关量输入端均采用光电隔离等技术。为了实现继电器控制电路的硬逻辑并行控制,PLC采用了不同于一般微机的操作方式(扫描技术)。以上两个主要原因使得PLC的I/O响应比一般微机组成的工控系统的I/O响应更充分,其响应时间至少等于一个扫描周期,一般大于一个扫描周期甚至更长。所谓I/O响应时间是指从PLC的某个输入信号发生变化到系统相关输出信号发生变化所需要的时间。

八.PLC I/O系统

1、I/O 寻址方式

PLC的硬件结构主要分为单元式和模块式两种。前者将PLC的主要部分(包括I/O系统和电源等)安装在一个机箱中。后者将PLC的主要硬件部分分别制成模块,然后用户根据需要将选定的模块插入PLC机架上的插槽中,形成PLC系统。无论采用哪种硬件结构,都必须建立用于连接工业现场的每个输入/输出点与PLC的I/O图像区的对应关系,即为每个输入建立一个明确的地址/输出点。用于这种对应的方法称为 I/O 寻址方法。

共有三种 I/O 寻址模式:

(1)固定I/O寻址方式这种I/O寻址方式是PLC厂商在设计生产PLC时确定的,它的每个输入/输出点都有一个明确的固定地址。一般来说,单元PLC采用这种I/O寻址方式。

(2)开关设置的I/O寻址方式 该I/O寻址方式由用户通过机架和模块上开关位置的设置来确定。

(3)软件设置的I/O寻址方式 该I/O寻址方式由用户通过软件编制I/O地址分配表确定

PLC编程语言介绍

PLC中有多种编程语言,分别是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能块图语言和结构化语句描述语言。梯形图语言和布尔助记符语言是基本的编程语言,通常由一系列指令组成,用这些指令可以完成最简单的控制功能,如顺序控制和逻辑控制代替继电器、计数器和定时器等。扩展或增强指令集,它们还可以执行其他基本操作。功能图语言和语句描述语言是高级编程语言,可以根据需要进行更高效的操作,如模拟量控制、数据操作、报表打印等基础编程语言。特征。功能模块图语言采用功能模块图的形式,通过软连接完成所需的控制功能。它不仅广泛应用于PLC,还经常用于分布式控制系统的编程和组态。具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点,深受广大工程设计和应用人员的喜爱。根据PLC的应用范围,可以组合使用编程语言。常用的编程语言有:梯形编程语言;布尔助记编程语言(语句列表);功能图编程语言;功能块图编程语言;结构化语句描述编程语言;梯形图和结构化语句描述编程语言;布尔助记符和函数图编程语言;布尔助记和结构化语句描述编程语言。

1、梯形图

编程语言 梯形图编程语言是一种用梯形图的图形符号来描述程序的编程语言。使用梯形图编程语言,程序以梯形图的形式描述。这种编程语言使用因果关系来描述事件的条件和后果。每个梯级都是因果关系。在梯级中,描述事件发生的条件显示在左侧,事件发生的结果显示在后面。梯形图编程语言是最常用的编程语言。来源于继电器逻辑控制系统的描述。

在工业过程控制领域,电气技术人员熟悉继电器逻辑控制技术。因此,由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到欢迎并得到广泛应用。 The characteristics of the ladder diagram programming language are: (1)Corresponding to the electrical operation schematic diagram, it is intuitive and corresponding;

(2)Consistent with the original relay logic control technology, it is easy to hold and learn for electrical technicians;

(3)The difference between the original relay logic control technology and the original relay logic control technology is that the power flow (Power FLow) in the ladder diagram is not a real current, and the internal relay is not an actual relay. Therefore, When applied, it needs to be treated differently from the related concepts of the original relay logic control technology;

(4)There is a one-to-one correspondence with the Boolean mnemonic programming language, which is convenient for mutual conversion and program inspection.

2、Boolean Mnemonic

Programming Language Boolean Mnemonics A programming language is a programming language that uses Boolean mnemonics to describe programs. Boolean mnemonics The programming language is very similar to the assembly language in the computer, and uses Boolean mnemonics to represent operational functions.

The Boolean mnemonic programming language has the following features:

(1)Use mnemonics to represent operation functions, which are easy to remember and easy to hold;

(2)It is represented by mnemonics on the keyboard of the programmer, which is easy to operate and can be programmed without a computer;

(3)There is a one-to-one correspondence with the ladder diagram. Its features are basically similar to the ladder diagram language.

3、Sepuential Function Chart

Programming Language Function Chart Programming language is a programming language that uses function chart to describe programs. It is a programming language developed in recent years. Using the description of the function chart, the control system is divided into several subsystems. Starting from the function, the operation of the system has a clear meaning, which is convenient for designers and operators to communicate design ideas, and is convenient for program division, design, inspection and debugging.

Characteristics of a chart programming language are:

(1)Focusing on the function as the main line, it is well organized and easy to understand and communicate with the program operation;

(2)For large-scale programs, it can be designed by division of labor and adopt a more flexible program structure, which can save program design time and debugging time;

(3)It is often used when the scale of the system is large and the program relationship is more complicated; (4)Only the commands and operations of the active step are executed, and the transitions after the active step are scanned, Therefore, the scanning time of the whole program is greatly shortened compared with the scanning time of other programs. The function table diagram is derived from the Petri net. Because of its graphical expression, it can describe concurrent systems and complex systems more simply and clearly. It can analyze and model all the phenomena of the system, and can analyze and model abnormal phenomena such as deadlock and insecurity in the system, and can directly program on the basis of the model, so it has been widely used. The PLC and small-scale distributed control system of the company have also provided the software for programming using the function table diagram description language. About some basic concepts of Petri net, I will introduce to you when I have the opportunity in the future, in order to help For a better understanding of the function chart.

5、Structured Text

Descriptive Programming Language Structured Statement Description Programming Language is a programming language that uses structured descriptive statements to describe programs. It is a programming language similar to a high-level language. In large and medium-sized PLC systems, structured statements are often used to describe the programming language to describe the relationship of each variable in the control system. It is also used in the programming and configuration of distributed control systems. Structured statement description programming language uses computer description statements to describe various operational relationships between various variables in the system to complete the required functions or operations. The statement description programming language adopted by most manufacturers is similar to high-level languages ​​such as BASIC language, PASCAL language or C language, but for the convenience of application, the expression methods and types of statements are simplified.

Structured programming languages ​​have the following characteristics:

(1)Use high-level language for programming, which can complete more complex control operations;

(2)A certain knowledge of advanced computer programming language and programming skills are required, and the skill requirements for programmers are relatively high, which cannot be completed by ordinary electrical personnel.

(3)Intuitiveness and ease of operation are poor;

(4)It is often used to implement some control functions that are difficult to implement in other languages ​​such as function modules. Some PLC manufacturers provide users with a simple structured programming language, which is similar to the mnemonic It is similar to the standard programming language, and has certain restrictions on the number of steps of the program. At the same time, it provides the programming method of the interface or communication connection with the PLC, which provides the user’s application program with room for expansion.

PLC is a device specially developed for industrial control. Its main users are the electrical technicians in the factory. In order to adapt to their traditional habits and mastery, PLC usually does not use the programming language of microcomputer, but often adopts the control process-oriented programming language. , problem-oriented “natural language” programming. The IEC1131-3 (Programmable Controller Language Standard) published by the International Electrotechnical Commission (IEC) in May 1994 specifies the syntax, semantics and the following five programming languages: function chart (sequential function chart), ladder diagram ( Ladder diagram), function block diagram (Function black diagram), instruction list (Instruction list), structured text (structured text). Ladder diagram and function block diagram are graphical language, instruction list and structured text are text language, and function table diagram is a structure block control flow chart.

Ladder diagram is the most used graphical programming language, known as the first programming language of PLC. The ladder diagram is very similar to the circuit diagram of the electrical control system. It has the advantages of being intuitive and easy to understand. It is easy to be mastered by the electrical personnel of the factory, and it is especially suitable for switching logic control. Ladder diagrams are often referred to as circuits or programs, and the design of ladder diagrams is called programming.

The following four basic concepts are used in ladder diagram programming:

1。 Soft relay

Some programming components in the PLC ladder diagram continue to use the name of relay, such as input relay, output relay, internal auxiliary relay, etc., but they are not real physical relays, but some storage units (soft relays), each A soft relay corresponds to a storage unit of the image register in the PLC memory. If the storage unit is in the “1” state, it means that the coil corresponding to the soft relay in the ladder diagram is “energized”, the normally open contact is connected, and the normally closed contact is disconnected. This state is called “1” of the soft relay. ” or “ON” state.如果该存储单元为“0”状态,对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反,称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。

2.能流

如图1-1所示触点1、2接通时,有一个假想的“概念电流”或“能流”(Power Flow)从左向右流动,这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。能流只能从左向右流动。利用能流这一概念,可以帮助我们更好地理解和分析梯形图。图1-1a中可能有两个方向的能流流过触点5(经过触点1、5、4或经过触点3、5、2),这不符合能流只能从左向右流动的原则,因此应改为如图1-1b所示的梯形图。

a)错误的梯形图 b)正确的梯形图

3.母线

梯形图两侧的垂直公共线称为母线(Bus bar),。在分析梯形图的逻辑关系时,为了借用继电器电路图的分析方法,可以想象左右两侧母线(左母线和右母线)之间有一个左正右负的直流电源电压,母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可以不画出。

4.梯形图的逻辑解算

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。梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果,马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值,而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。

PLC顺序控制设计法编制梯形图的四种方式

可编程控制器PLC外部接线简单方便,它的控制主要是程序的设计,编制梯形图是最常用的编程方式,使用中一般有经验设计法,逻辑设计法,继电器控制电路移植法和顺序控制设计法,其中顺序控制设计法也叫功能表图设计法,功能表图是一种用来描述控制系统的控制过程功能、特性的图形,它主要是由步、转换、转换条件、箭头线和动作组成。这是一种先进的设计方法,对于复杂系统,可以节约60%~90%的设计时间.我国1986年颁布了功能表图的国家标准(GB6988.6-86)。有了功能表图后,可以用四种方式编制梯形图,它们分别是:起保停编程方式、步进梯形指令编程方式、移位寄存器编程方式和置位复位编程方式。本文以三菱公司F1系列PLC为例,说明实现顺序控制的四种编程方式。

例如:某PLC控制的回转工作台控制钻孔的过程是:当回转工作台不转且钻头回转时,若传感器X400检测到工件到位,钻头向下工进Y430当钻到一定深度钻头套筒压到下接近开关X401时,计时器T450计时,4s后快退Y431到上接近开关X402,就回到了原位。功能表图见图1:

© 版权声明
THE END
喜欢就支持一下吧
点赞0
分享
评论 抢沙发

请登录后发表评论