PLC实训装置可编程控制器的概述

PLC实训装置可编程控制器的基础简介
可编程序控制器，英文称Programmable Logical Controller，简称PLC。它是一个以微处置整理器为核心的数字运算实操的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它应用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等实操指令，并经过数字式或模仿式的写入、输出连连接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相集合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的复杂接线、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分运用了微处置整理器的优点，又照顾到现场电气实操维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机数值数值编程语言知识，而是应用了一套以继电器梯形图为基础的简便指令形式，使用户程序编制形象、直观、便利易学；调动测量试验与查错也全部很便利。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提醒，做少量的接线和简易的用户程序的编制作业，就可灵活便利地将PLC应用来生产实践。
一、可编程控制器的基础构造
可编程控制器主要应用CPU模型块、写入模型块、输出模型块和编程器包括（如下图所示）。

1、CPU模型块
CPU模型块又叫中央处置整理单元或控制器，它主要应用微处置整理器（CPU）和存储器包括。它用以运行用户程序、监控写入/输出连连接口状态、作出逻辑判别和实行数值处置整理，即读取写入变量、完成用户指令规定的各种实操，将成果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及实行各种内部判别等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处置整理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数值存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数值和中间成果。
2、I/O模型块
I/O模型块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模型块的桥梁。写入模型块用来接收和收集写入信号。写入信号有两类：一类是从按钮、选用开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量写入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电动机、各种变送器提供的连续改变的模仿写入信号。
可编程序控制器经过输出模型块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调动阀、调动速度装置等执行器，可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显露装置和报警装置等。
3、电源
可编程序控制器一般使用220V交流ACAC电源。可编程序控制器内部的直线DC稳压电源为各模型块内的元件提供直线DC电压（V）（V）。
4、编程器
编程器是PLC的外部编程设备，用户可经过编程器写入、查验、修改、调动测量试验程序或监示PLC的作业情况。也可以经过专用的编程电缆线将PLC与电脑联接起来，并运用编程系统实行电脑编程和监控。
5、写入/输出拓展单元
I/O拓展连连接口用来将扩充外部写入/输出端子数的拓展单元与基础单元（即主机）连接在一起。
6、外部设备连连接口
此连连接口可将编程器、打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的实操。
本实训台（箱）选用的主机型号为欧姆龙CP-1H系列的主机。
二、可编程控制器的作业原理
可编程控制器有两种基础的作业状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。在运行状态，可编程序控制器经过执行反映控制要求的用户程序来完成控制功能。为了使可编程序控制器的 输出及时地响应随时可能改变的写入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或变换到STOP作业状态。
除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程序控制器还要完成内部处置整理、通信处置整理等作业，一次循环可分为5个阶段（如图所示）


在内部处置整理阶段，可编程序控制器查验CPU，模型块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部作业。在通信服务阶段，可编程序控制器与别的带微处置整理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显露内容。
在写入处置整理阶段，可编程序控制器把全部外部写入电子线路的接通/断开（ON/OFF）状态读入写入映像寄存器。
在程序执行阶段，即使外部写入信号的状态发生了改变，写入映像寄
存器的状态也不会随之而变，写入信号改变了的状态只能在下一个扫描周
期的写入处置整理阶段被读入。
在输出处置整理阶段，CPU将输出映像寄存器的通/断状态传送到输出锁存器。
三、可编程控制器的内部存储区域的分布及I/O配备装备
CP1H可使用下列内部存储区表

数值区			字	位		功能
IR区1	写入区		IR 000-IR 009 （10个字）	IR 00000-IR 00915 （160位）		这些位可以分配给外部I/O端。
	输出区		IR 100-IR 019 （10个字）	IR 0100-IR 0915（160位）
	作业区		IR 020-IR 049 IR 200-IR 227 （58个字）	IR 02000-IR 04915 IR 20000-IR 22715（928位）		在程序中可随意使用作业位。
SR区			SR 228-SR 255 （28字）	SR 22800-SR 25515（448位）		这些位用来特定功能，如标识和控制位。
TR区			——	TR 0-TR 7 （8位）		这些位用来存档程序分支中的ON/OFF状态。
HR区2			HR 00-HR 19 （20个字）	HR 0000-HR 1915 （320位）		这些位用来存档数值，可以在电源关闭后保持ON/OFF状态不变。
AR区2			AR 00-AR 23 （24个字）	AR 0000-AR 2315 （384位）		这些位用来特定功能，如标识和控制位。
LR区1			LR 00-LR 15 （16个字）	LR 0000-LR 1515 （256位）		用来与其他PC实行1：1数值链接。
定时器/计数器区2			TC 000-TC 255（定时器/计数器标号）3			同一标号既可用来定时器，也可用来计数器。
DM区 DM区		读/写2	DM 0000-DM 1999 DM 2022-DM 2047 （2，026个字）		——	DM区只能以字为单位实行访问。在电源关闭后，其值保持不变。
		错误日志2	DM 2000-DM 2021 （22个字）		——	用来存档所发生错误的错误代码。当不使用错误日志功能时，可当作普通读/写DM区使用权用。
		只读4	DM 6144-DM 6599 （456个字）		——	不可在程序中重新写入。
		PC设定4	DM 6600-DM 6655 （56个字）		——	用来存档控制PC运行的各种功能数值。

CP1HX型

型号	规格
	电源	输出	写入
CP1H-X40DR-A	AC100~250V	继电器输出16点	DC24V 24点
CP1H-X40T1-D	DC24V	晶体管输出漏型 16点	DC24V 24点
CP1H-X40DT1-D		晶体管输出源型 16点

CP1HXA型

型号	规格
	电源	输出	写入
CP1H-XA40DR-A	AC100~250V	继电器输出16点	DC24V 24点
CP1H-XA40T1-D CP1H-XA40DT1-D	DC24V	晶体管输出漏型 16点	DC24V 24点
		晶体管输出源型 16点
CP1H-Y20DT-D	DC24V	晶体管输出漏型8点	DC24V 12点

四、可编程控制器的编程语言基础简介
现代的可编程控制器一般备有多种编程语言，供用户使用。IEC1131-3—可编程序控制器编程语言的国际标准详细的说明了下述可编程控制器编程语言：
顺序功能图
梯形图
功能块图
指令表
构造文本
其中梯形图是使用得多的可编程控制器图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电子线路图很相似，设定有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的电气人员掌控把握，特别适用来开关量逻辑控制。
梯形图的主要特别点：
1）可编程控制器梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如写入继电器、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），而是在系统中使用的编程元件。每一编程元件与可编程序控制器存储器中元件映像寄存器的一个存储单元相对应。
2）梯形图两侧的垂直一起合作共用线称为一起合作共用母线（BUS bar）。在解析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电子线路的解析方法，可以想象左右两侧母线之间有一个左正右负的直线DC电源电压（V）（V），当图中的触点接通时，有一个假想的"概念电流（A）（A）"或"能流（Power flow）从左到右流动，这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。
3）按照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。逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左到右的顺序实行的。
4）梯形图中的线圈和其他输出指令应放在右边。
5）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。
五、可编程控制器的编程步骤
（1）确定被控系统必须完成的动作及完成这些动作的顺序。
（2）分配写入输出设备，即确定哪些外围设备是送信号到PLC，哪些是外围设备是接收来自PLC信号的。并将PLC的写入、输出口与之对应实行分配。
（3）设计PLC程序画出梯形图。梯形图体现了按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互关系。
（4）完成用计算机数值数值对PLC的梯形图直接编程。
（5）对程序实行调动测量试验（模仿和现场）。
（6）存档已完成的程序。
显然，在建立一个PLC控制系统时，必须首先把系统的需要的写入、输出数量确定下来，然后按需要确定各种控限限制动作作作的顺序和各个控制装置彼此之间的相互关系。确定控制上的相互关系之后，就可实行编程的第二步──分配写入输出设备，在分配了PLC的写入输出点、内部辅助继电器、定时器、计数器之后，就可以设计PLC程序画出梯形图。在画梯形图时要注意每个从左边母线开始的逻辑行必须终止于一个继电器线圈或定时器、计数器，与实际的电子线路图不一样。梯形图画好后，使用编程系统直接把梯形图写入计算机数值数值并下载到PLC实行模仿调动测量试验，修改→下载直至符合控制要求。这便是程序设计的整个过程。
可编程控制器基础指令简介
CP1H系列PLC主机基础指令表

助记符	名称	功能
LD	装载	指定位用来指令行的开始或使用权用AND LD和ORLD指令时定义逻辑块。
AND	与	指定位与执行条件实行逻辑与运算。
AND LD	逻辑块与	前面程序块实行逻辑与运算的成果。
AND NOT	与非	指定位的非与执行条件实行逻辑与运算。
OR	或	指定位与执行条件实行逻辑或运算。
OR NOT	或非	指定位的非与执行条件实行逻辑或运算。
OUT	输出	在执行条件为ON时使实操数位变ON；在执 行条件为OFF时使实操数位变OFF。
SET	置位	在执行条件为ON时使实操数位变ON，在执行条件为OFF时不影响实操位的状态。
RSET	复位	在执行条件为ON时使实操位数变OFF, 在执行条件为OFF时不影响实操数位的状态。
NOP	空实操	不作任何实操，程序转移到下一个指令。
END	结束	用来程序结束。
JMP	跳转	如果跳转条件为OFF，则JMP（04）与JME（05）之间的全部指令均被忽略
JME	跳转结束
SFT	移位寄存器	生成一个位移位寄存器
KEEP	保持	将一个位定义为由置位写入和复位写入控制的锁存。
TIM	定时器	ON延迟（减数）定时器实操。
CNTR	可逆计数器	多加或减少写入信号由OFF变ON时，多加或减小PV值。
DIFU	上升沿微分	在写入信号的上升沿时刻将某个指定位变ON一个循环周期。
DIFD	下降沿微分	在写入信号的下降沿时刻将某个指定位变ON一个循环周期。
@MOV	传送	将源数值（字或常数）复制到目标字中。
@ASL	算术左移	将单字数值中的每一位向左实行带CY移位。
@ASR	算术右移	将单字数值中的每一位向右实行带CY移位。
AND LD	逻辑块与	前面程序块实行逻辑与运算的成果。
OR LD	逻辑块或	前面程序块实行逻辑或运算的成果。
NETR NETW	TABLE,PORT TABLE,PORT	互联网读 互联网写
SLCR SLCT SLCE	N N	顺控继电器段的启动 顺控继电器段的变换 顺控继电器段的结束