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PLC梯形图编程的特点与优势

 1)PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器(即硬件继电器)，而是在软件中使用的编程元件。每一编程元件与PLC存储器中元件映像寄存器的二个存储单元相对应。以辅助继电器为例，如果该存储单元为0状态，梯形图中对应的编程元件的线圈“断电”，其常开触点断开，常闭触点闭合，称该编程元件为0状态，或称该编程元件为OFF(断开)。该存储单元如果为1状态，对应编程元件的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称该编程元件为l状态，或称该编程元件为ON(接通)。

    2)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ON/OFF状态，称为梯形图的逻辑解算。逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左至右的顺序进行的。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。

    3)梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次地使用。

    4)输入继电器的状态**地取决于对应的外部输入电路的通断状态，因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈。

PLC硬件系统的简化框图

 

PLC编程应满足哪些要求

1、所编的程序要合乎所使用的PLC的有关的规定

主要是对指令要准确地理解，正确地使用。各种PLC指令多有类似之处，但还有些差异。对于有PLC使用经验的人，当选用另一种不太熟悉的型号进行编程设计时，一定要对新型号PLC的指令重新理解一遍，否则容易出错。

2、要使所编的程序尽可能简洁

简短的程序可以节省内存，简化调试，而且还可节省执行指令的时间，提高对输入的响应速度。要使所编的程序简短，就要注意编程方法，用好指令，用巧指令，还要能优化结构。要实现某种功能，一般而言，在达到的目的相同时，用功能强的指令比用功能单一的指令，程序步数可能会少些。

3、要使所编的程序尽可能清晰

这样既便于程序的调试、修改或补充，也便于别人了解和读懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的层次，讲究模块化、标准化。特别是在编制复杂的程序时，更要注意程序的层次，可积累自己的与吸收别人的经验，整理出一些标准的具有典型功能的程序，并尽可能使程序单元化，像计算机中的常用的一些子程序一样，移来移去都能用，这样，设计起来简单，别人也易了解。

4、要使所编的程序合乎PLC的性能指标及工作要求

所编程序的指令条数要少于所选用的PLC内存的容量，即程序在PLC中能放得下，所用的输入、输出点数要在所选用PLC的I/O点数范围之内，PLC的扫描时间要少于所选用PLC的程序运行监测时间。PLC的扫描时间不仅包括运行用户程序所需的时间，而且还包括运行系统程序，（如I/O处理、自监测）所需的时间。

5、所编程序能够循环运行

PLC的工作特点是循环反复、不间断地运行同一程序。运行从初始化后的状态开始，待控制对象完成了工作循环，则又返回初始化状态。只有这样才能使控制对象在新的工作周期中也得到相同的控制。

常用的塑壳式低压断路器(图)型号及选用

低压断路器也称自动开关或自动空气断路器。它是一种既能作开关用，又具有电路自动保护功能的低压电器。

（1）断路器有三大部分组成：

触头和灭弧系统——通断电路的部件

各种脱扣器——检测电路异常状态并作出反应，即保护性动作的部件；

操作机构和自动脱扣机构——中间联系部件。

（2）图是断路器外型、结构原理图。

 

 

 

结构图中触点2有三对，串联在被保护的三相主电路中。手动扳动按钮为“合”位置（图中未画出），这时触点2由锁键3保持在闭合状态，锁键3由搭钩4支持着。要使开关分断时，扳动按钮为“分”位置（图中未画出），搭钩4被杠杆7顶开（搭钩可绕轴5转动），触点2就被弹簧1拉开，电路分断。

自动开关的自动分断，是由电磁脱扣器6、欠压脱扣器11和热脱扣器12使搭钩4被杠杆7顶开而完成的。电磁脱扣器6的线圈和主电路串联，当线路工作正常时，所产生的电磁吸力不能将衔铁8吸合，只有当电路发生短路或产生很大的过电流时，电磁吸力才能将衔铁8吸合,撞击杠杆7，顶开搭钩4，使触点2断开，从而将电路分断。

欠压脱扣器11的线圈并联在主电路上，当线路电压正常时，欠压脱扣器产生的电磁吸力能够克服弹簧9的拉力而将衔铁10吸合，如果线路电压降到某一值以下，电磁吸力小于弹簧9的拉力，衔铁10被弹簧9拉开，衔铁撞击杠杆7使搭钩顶开，则触点2分断电路。当线路发生过载时，过载电流通过热脱扣器的发热元件13而使双金属片12受热弯曲，于是撞杆7顶开搭钩，使触点断开，从而起到过载保护作用。根据不同的用途，自动开关可配备不同的脱扣器。

（3）按结构分类自动开关有**式（框架式）和塑料外壳式（装置式）两种。控制线路中常用塑壳式自动开关作为电源引入开关或作为控制和保护不频繁起动、停止的电动机开关，以及用于宾馆、机场、车站等大型建筑的照明电路。其操作方式多为手动，主要有扳动式和按钮式两种。**式（框架式）主要用于供配电系统。

自动开关与刀开关和熔断器相比，具有以下优点：结构紧凑，安装方便，操作安全，而且在进行短路保护时，由于用电磁脱扣器将电源同时切断，避免了电动机缺相运行的可能。另外，自动开关的脱扣器可以重复使用，不必更换。

（4）常用的塑壳式断路器主要有DZ5、DZ10、DZ15、DZ20等系列。

低压断路器的型号含义举例说明如下，其技术数据见表1-2

                      

 

表1-2  DZ15系列塑壳式断路器

 

用于电动机保护的断路器的热脱扣器要根据电动机的额定电流进行选择和整定，而瞬时过流电磁脱扣器则按照电动机额定电流的12倍来选择，以保证在电动机起动电流的峰值不至于动作。

西门子PLC填表指令应用举例

填表指令应用举例。将VW100中的数据1111，填入首地址是VW200的数据表中（图1）。程序及运行结果如图2所示。

图1

 

LD     I0.0

ATT    VW100, VW200

 

 

 

图2

图形、文字符号——电气控制系统图的基本知识

１．图形符号
图形符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。
电气控制系统图中的图形符号必须按国家标准绘制，
２．文字符号
文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。文字符号适用于电气技术领域中技术文件的编制，也可表示在电气设备、装置和元件上或其近旁以标明它们的名称、功能、状态和特征。
３．主电路各接点标记
三相交流电源引入线采用 L1 、 L2 、 L3 标记。
电源开关之后的三相交流电源主电路分别按 U 、 V 、 W 顺序标记。
分级三相交流电源主电路采用三相文字代号 U 、 V 、 W 的前边加上阿拉伯数字 1 、 2 、 3 等来标记，如 1U 、 1V 、 1W ； 2U 、 2V 、 2W 等。

   机电设备上经常会用到一些反射式光电传感器。

   反射式光电传感器也是集发射器与接收器于一体，但与漫射式光电传感器不同的是其前方装有一块反射板。当反射板与发射器之间没有物体遮挡时，接收器可以接收到光线，开关不动作，如图1（a）图所示。当被测物体遮挡住反射板时，接收器无法接收到发射器发出的光线，传感器产生输出，开关动作，如图1（b）图所示

西门子PLC递增、递减指令的格式简介

递增、递减指令用于对输入无符号数字节、符号数字、符号数双字进行加1或减1的操作。指令格式如表1所示。

1. 递增字节（INC-B）/递减字节（DEC-B）指令

递增字节和递减字节指令在输入字节（IN）上加1或减1，并将结果置入OUT指定的变量中。递增和递减字节运算不带符号。

2. 递增字（INC-W）/递减字（DEC-W）指令

递增字和递减字指令在输入字（IN）上加1或减1，并将结果置入OUT。递增和递减字运算带符号（16#7FFF > 16#8000）。

3.递增双字（INC-DW）/递减双字（DEC-DW）指令

递增双字和递减双字指令在输入双字（IN）上加1或减1，并将结果置入OUT。递增和递减双字运算带符号（16#7FFFFFFF > 16#80000000）。

表1 递增、递减指令格式

LAD
STL	INCB OUT	DECB OUT	INCW OUT	DECW OUT	INCD OUT	DECD OUT
功能	字节加1	字节减1	字加1	字减1	双字加1	双字减1
操作及数据类型	IN：VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, 常量, *VD, *LD, *AC OUT：VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *LD, *AC  IN/OUT数据类型：字节		IN： VW, IW, QW, MW, SW, SMW, AC, AIW, LW, T, C, 常量, *VD, *LD, *AC OUT：VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AC, T, C, *VD, *LD, *AC  数据类型：整数		IN：VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, HC, 常量, *VD, *LD,*AC  OUT；VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC 数据类型：双整数

说明：

（1）使ENO = 0的错误条件：SM4.3（运行时间），0006（间接地址），SM1.1溢出）

（2）影响标志位：SM1.0 （零），SM1.1（溢出），SM1.2（负数）。

（3）在梯形图指令中，IN和OUT可以指定为同一存储单元，这样可以节省内存，在语句表指令中不需使用数据传送指令。

PLC单流程控制设计及其编程方法

 功能流程图的单流程结构形式简单，如图1所示，其特点是：每一步后面只有一个转换，每个转换后面只有一步。各个工步按顺序执行，上一工步执行结束，转换条件成立，立即开通下一工步，同时关断上一工步。用顺序控制指令来实现功能流程图的编程方法，在前面的章节已经介绍过了，在这里将重点介绍用中间继电器M来记忆工步的编程方法。

在图1中，当n-1为活动步时，转换条件b成立，则转换实现，n步变为活动步，同时n-1步关断。由此可见，第n步成为活动步的条件是：X_n-1=1，b=1；第n步关断的条件只有一个X_n+1=1。用逻辑表达式表示功能流程图的第n步开通和关断条件为：

   式中等号左边的Xn为第n步的状态，等号右边X_n+1表示关断第n步的条件，Xn表示自保持信号，b表示转换条件。

编写出实现红绿两种颜色信号灯循环显示程序(要求循环间隔时间为0.5s)。

 

I/O分配

I0.0    启动按钮           I0.4     停止按钮

Q0.1    红灯               Q0.2     绿灯

 

 

PLC可编程控制器系统RAM存储区简介

PLC可编程控制器系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备（例如：逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等）存储区。

（A）I/O映象区

由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要有一定数量的存储单元（RAM）以供存放I/O的状态和数据，这些存储单元称作I/O映象区。一个开关量I/O占用存储单元中的一个位（bit）, 一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字（16个bit)。因此，整个I/O映象区可看作由开关量的I/O映象区和模拟量的I/O映象区两部分组成。

（B）系统软设备存储区

除了I/O映象区以外，系统 RAM存储区还包括PLC内部各类软设备（逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等）的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC断电时，由内部的锂电子供电。使这部分存储单元内的数据得以保留；后者当PLC停止运行时，将这部分存储单元内的数据全部置“零”。

可编程控制器是一种数字运算电子系统，专为在工业环境下运用而设计。它采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等特定功能的用户指令，并通过数字式或模拟式的输人、输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其辅助设备都应按易于构成一个工业控制系统，且它们所具有的全部功能易于应用的原则设计。
         数控机床的控制由数控装置和可编程控制器协调配合共同完成，其中数控装置主要完成与数字运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、伺服位置控制等；可编程控制器主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有实现轨迹运动上的具体要求。PLC通过辅助控制装置完成机床相应的开关动作，如刀具的更换、工件的装夹、冷却液的开／关、自动润滑等一些辅助动作。它还接受机床操作面板的指令，一方面直接控制机床的动作，另一方面将一部分信息送往数控装置用于加工过程的控制。

西门子PLC表取数指令简介

从数据表中取数有**先出（FIFO）和后进先出（LIFO）两种。执行表取数指令后，实际填表数EC值自动减1。

**先出指令（FIFO）：移出表格（TBL）中的**个数（数据0），并将该数值移至DATA指定存储单元，表格中的其他数据依次向上移动一个位置。

后进先出指令（LIFO）：将表格（TBL）中的**后一个数据移至输出端DATA指定的存储单元，表格中的其他数据位置不变。

表取数指令格式如表1所示。 

 

表1表取数指令格式

LAD
STL	FIFO  TBL，DATA	LIFO  TBL，DATA
说明	输入端TBL为数据表的首地址，输出端DATA为存放取出数值的存储单元
操作数及数据类型	TBL：VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, *VD, *LD, *AC。数据类型：字。 DATA：VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AC, T, C, AQW, *VD, *LD, *AC。 数据类型：整数。

使ENO = 0的错误条件：0006（间接地址），0091（操作数超出范围），SM1.5（空表）SM4.3（运行时间）。

对特殊标志位的影响：SM1.5（试图从空表中取数，SM1.5=1）。

PLC现场安装的注意事项的安装步骤

    到了现场后，进行系统安装前，需要考虑安装环境是否满足PLC的使用环境要求，这一点可以参考各类产品的使用手册。但无论什么PLC，不都能装设在下列场所：含有腐蚀性气体之场所，阳光直接照射到的地方，温度上下值在短时间内变化急遽的地方，油、水、化学物质容易侵入的地方，有大量灰尘的地方，振动大且会造成安装件移位的地方。

         如果必须要在上面的环境使用，则要为PLC制作合适的控制箱，采用规范和必要的防护措施。如果需要在野外极低温度下使用，可以使用有加热功能的控制箱。如何做这些防护箱或控制箱，各制造商和和资格的系统集成商将会为客户提供相应的供应和设计。

         在使用控制箱时，在控制箱内OpenPLC安装的位置要注意如下事项：控制箱内空气流通是否顺畅（各装置间须保持适当的距离），变压器、马达控制器、变频器等是否与PLC保持适当距离，动力线与信号控制线是否分离配置，组件装设之位置是否利于日后之检修，是否需预留空间，供日后系统扩充使用。

         除了上述注意事项之外，还有其它注意事项要留意。

          首先比较重要的是静电的隔离。静电是无形的杀手，但可能因为不会对人造成生命危险，所以许多人常常忽视它。在中国的北方、干燥的场所，人体身上的静电都是造成静电损坏电子组件的因素。虽然你被静电打到的话，只不过是轻微的酥麻，但这对PLC和其它任何电子器件就足以致命了。

         要避免静电的冲击有下列三种方式：在进行维修或更换组件时，请先碰触接地的金属，以去除身上的静电；不要碰触电路板上的接头或是IC接脚；电子组件不使用时，请用有隔离静电的包装物，将组件放置在里面。想象PLC里的元器件是一个娇嫩的婴儿，而那些静电会导致这个婴儿死亡，你就会更容易以正确的态度对待这个问题了。

         基座安装（RACK）时，在决定控制箱内各种控制组件及线槽位置后，要依照图纸所示尺寸，标定孔位，钻孔后将固定螺丝旋紧到基座牢固为止。在装上电源供应模块前，必须同时注意电源线上的接地端有无与金属机壳连结，若无则须接上。接地不好的话，会导致一系列的问题，静电、浪涌、外干扰，等等。由于不接地，往往PLC也能够工作，因此，不少经验不足的工程师就误以为接地不那么重要了。这就像登山的时候，没有系上保护缆绳一样，虽然你正常前进的时候，保护缆绳没有任何作用，但一旦你失足的时候，没有那根绳子，你的生命就完结了。PLC的接地，就相当于给PLC系上保护缆绳。

          在I/O模块安装时，须注意如下事项：I/O模块插入机架上的槽位前，要先确认模块是否为自己所预先设计的模块；I/O模块在插入机架上的导槽时，务必插到底，以确保各接触点是紧密结合的；模块固定螺丝务必锁紧；接线端子排插入后，其上下螺丝必须旋紧。由于现场的变压器、电机等影响，多少会有振动，如果这些螺丝钉松动了，会导致模块从机架中松开。

PLC是如何产生的

在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：

(1）编程方便，现场可修改程序；

(2）维修方便，采用模块化结构；

(3）可靠性高于继电器控制装置；

(4）体积小于继电器控制装置；

(5）数据可直接送入管理计算机；

(6）成本可与继电器控制装置竞争；

(7）输入可以是交流115V；

(8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；

(9）在扩展时，原系统只要很小变更；

(10）用户程序存储器容量至少能扩展到4K。

1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出**台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了**其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本**台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的**台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。