第二章 PLC的编程语言.

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1 第二章 PLC的编程语言

2 PLC的编程语言 逻辑功能图 梯 形 图 逻辑方程式 语 句 表

3 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

4 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

5 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

6 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。

7 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 OR AND NOT OUT 梯形图程序 语句表程序

8 PLC的扫描工作方式

9 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

10 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

11 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。

12 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

13 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

14 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

15 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

16 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

17 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。

18 （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。

19 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

20 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 = = 39 ms

21 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）× = 55 ms。

22 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。

23 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 。

24 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。