第二章 PLC的编程语言

PLC的编程语言 逻辑功能图 梯 形 图 逻辑方程式 语 句 表

一、 梯形图编程语言 1. 梯形图编程语言 梯形图编程语言是一种图形语言 两种梯形图的继电器符号图对照 物理继电器 PLC继电器 线 圈 常开 常闭 触 点 线 圈

2. 两种控制的梯形图比较 SB2 SB1 线圈 KM 继电器 控 制 常开触点 常闭触点 00000 00001 线圈 PLC控制 控 制 SB1 线圈 常开触点 常闭触点 00000 01000 PLC控制 00001 线圈

3. 两种控制中继电器的区别 物理继电器 PLC继电器 继电器需硬接线连接 触点个数有限 继电器的接线改变——控制功能改变 继电器用程序软连接 触点个数无限 PLC的用户程序改变—— 控制功能改变

例如 继电器控制接线 PLC控制外部接线 ~ 欲改变控制功能： 用继电器控制——要改变控制电路的实际接线。 KM Q FU KH M 3 ~ 例如 SB1 SB2 KM KH 主电路 相同 PLC控制外部接线 PLC ~ SB1 SB2 KH KM 输入设备 输出设备 欲改变控制功能： 用继电器控制——要改变控制电路的实际接线。 用PLC控制——外部接线不变，改变用户程序。

二、 语句表编程语言 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 多条指令语句的组合构成了语句表 程序 00000 01000 00001 LD 00000 OR 01000 AND NOT 00001 OUT 01000 梯形图程序 语句表程序

PLC的扫描工作方式

一、 PLC 采用循环扫描工作方式 扫描工作分为 5 个阶段 公 共 处 理 阶 段 程 序 执 行 阶 段 扫描周期计算阶段 公 共 处 理 阶 段 程 序 执 行 阶 段 扫描周期计算阶段 I/O 刷 新 阶 段 外设端口处理 阶段

PLC 循环扫描工作流程 异常报警 初始化 公共处理 接通电源 硬件检查 异常 正常？ 扫描周期监视 执行用户程序 执行用 户程序 异常处理 设置各异常继电器 异常： (ERR/ALM)LED 灯亮 警告： 闪烁 异常或警告？ 无 有 异常 检查结果正常？ 扫描周期监视 时间预置 执行用户程序 程序结束？(END命令？) No Yes 扫描周期固定值 设定检查 有固定值设置？ 等待设定扫描周期到 计算扫描周期 I/O 刷 新 正常 警告 接通电源 初始化 I/O 外设端口 服务 、内部辅助、特殊辅助、 辅助记忆继电器区域清零 定时器预置 识别扩展单元 公 共 处 理 执行用户 程序 扫 描 周 期 计 算 处 理 刷新 硬件、用户程序内存 检 查 外设端口服务 PLC 初始化 硬件检查 公共处理 异常 正常？ 异常报警 扫描周期监视 执行用户程序 执行用 户程序 异常处理 程序结束？ 循环扫描工作流程 扫描周期检查 扫描周期计算 有固定设置？ 等待 扫描周期计算 刷 新 I/O刷新 端口服务 外设端口服务

1. PLC扫描工作各环节的功能 ① PLC上电后，首先检查硬件是否正常。 ② 按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。 ③ 计算扫描周期。 若正常，则进行下一步；若不正常，则报警并作处理。 ② 按自上而下的顺序，逐条读用户程序并执行。 对输入的数据进行处理， 将结果存入元件映象寄存器。 00002 01000 00001 ③ 计算扫描周期。 ④ I/O刷新阶段。 母线 读输入点的状态并写入输入映像寄存器。 将元件映像寄存器的状态经输出锁存器、输出电路送到输出点。 ⑤ 外设端口服务。 访问外设端口连接的外部设备。

2. PLC执行用户程序的过程 执行用户程序 输入端子 输入电路 用户输入设备 输入映像寄存器 输出电路 输 出 端 子 元件映像寄存器 01001 01000 00000 00001 输入端子 输入电路 用户输入设备 输入映像寄存器 输出电路 输 出 端 子 元件映像寄存器 输出锁存器 用户输出设备 读 写 读 读 I/O刷新 I/O刷新 写 执行用户程序

3. PLC控制的原理 等效电路图 PLC ~ ≈ 输入部分 用户程序 输出部分 PLC KM FU KH 主电路 输出端子 输入端子 ~ SB1 SB2 KM ST 00000 00001 00002 01000 COM 3. PLC控制的原理 KM FU KH M 3 ~ Q 等效电路图 主电路 输出端子 输入端子 01000 PLC COM 00000 00001 00002 ≈ SB1 ~ KM SB2 ST 公共端 公共端 输入部分 用户程序 输出部分

PLC 触点闭合 电动机转 ~ KM通电 00000 闭合 线圈通电 接点闭合 SB1闭合 触点闭合 ~ ≈ FU PLC KM KH ST 00000 00001 00002 01000 COM 触点闭合 KM FU KH M 3 ~ Q 电动机转 KM通电 00000 闭合 线圈通电 接点闭合 SB1闭合 PLC COM 00000 00001 00002 ≈ 01000 ~ KM SB2 ST 触点闭合

PLC ~ 触点断开 电动停转 KM通电 KM断电 00001 断开 线圈断电 接点断开 SB2闭合 ≈ ~ 触点断开 FU PLC KM ST 00000 00001 00002 01000 COM 触点断开 KM FU KH M 3 ~ Q 电动停转 KM通电 KM断电 00001 断开 线圈断电 接点断开 SB2闭合 PLC COM 00000 00001 00002 ≈ 01000 ~ KM SB2 ST 触点断开

4. PLC执行用户程序的特点 ① 按梯形图自左向右、自上而下逐次执行程序 ② 执行程序时所需数据取自于： 输入映像寄存器 元件映像寄存器 ③ 输入映像寄存器和元件映像寄存器中的数据 输入映像寄存器：在一个扫描周期中保持不变 元件映像寄存器：在一个扫描周期中可读可写 ④ 每个扫描周期I/O刷新阶段集中读入/读出数据

二、 PLC的I/O滞后现象 1. 产生I/O滞后现象的原因 （1） 由于PLC采用循环扫描的工作方式。 （2） 输入滤波器对信号的延迟作用。 滤波器时间常数越大，对输入信号的延迟作用越强。 有的PLC其输入电路滤波器的时间常数可以调整。

（3） 输出继电器的动作延迟（继电器输出型PLC）。 从输出锁存器ON、到输出触点ON经历一定时间 ——输出ON延时。 要求有较快响应的场合 最好不要使用继电器输出型PLC。 （4） 用户程序的长短及语句编排。 I/O滞后现象，对慢速控制系统影响不大。 要求快速响应的场合，需要解决I/O速度问题。

2. I/O响应时间的估算 以20点的继电器输出型CPM1A为例。 设输入ON延时为8毫秒 公共处理和I/O刷新时间为2毫秒 执行用户程序时间为14毫秒 输出ON延时为15毫秒 输入状态经过一个扫描周期后在输出得到响应 ——最小I/O响应时间 输入状态经过两个扫描周期后在输出得到响应 ——最大I/O响应时间

最小I/O响应时间的计算 最小I/O响应时间 = 输入ON延时 + （公共处理 + I/O刷新时间） 执行程序 其他 扫描周期(Ts) 输入ON延时 输入触点 输入滤波 输出锁存 输出ON延时 输出触点 I/O响应时间 最小I/O响应时间 = 输入ON延时 + （公共处理 + I/O刷新时间） + 执行程序时间 + 输出ON延时 = 8 + 2 + 14 + 15 = 39 ms

最大I/O响应时间的计算 最大I/O响应时间 = 输入ON延时+ (公共处理+ I/O刷新+执行程序)×2 其他 扫描周期(Ts) 输入ON延时 输入触点 输入滤波 输出锁存 输出ON延时 输出触点 I/O响应时间 最大I/O响应时间 = 输入ON延时+ (公共处理+ I/O刷新+执行程序)×2 + 输出ON延时 = 8 +（2 +14）× 2 + 15 = 55 ms。

程序语句安排对I/O响应时间的影响举例 当SB闭合，经过输入滤波，设第一个扫描周期I/O刷新时 00000的映像寄存器 ON。 20000 00000 01000 01001 PLC ~ SB KM1 COM KM2 当SB闭合，经过输入滤波，设第一个扫描周期I/O刷新时 00000的映像寄存器 ON。 第一个扫描周期 结束时，01000为OFF。 01000只能在第二个扫描周期结束后才能ON。

如果将梯形图的第一与第二梯级交换，如下图： 续 如果将梯形图的第一与第二梯级交换，如下图： 00000 20000 01000 01001 PLC ~ SB KM1 COM KM2 当SB闭合，经过输入滤波，设第一个扫描周期 00000的映像寄存器 ON。 01000 在第一个扫描周期结束后就能ON 。 显然，程序语句的安排对I/O响应的影响很大 。

1. 用户程序存储的容量大小； 2. 输入/输出点数的多少； 3. 循环扫描速度的快慢； 4. 编程指令的种类和条数的多少； 5. 内部器件的种类和数量的多少； 6. 功能及功能扩展的能力； 7. 智能单元数量的多少； 8. 连网通信能力等。