PDF《【指令篇】》

1-1 第1章:PLC 梯形图程序基本原理及简码指令的转译法则 本章将介绍PLC 梯形图程序的基本原理,以及将梯形图程序转换成简码指令(MNEMONIC) 的转译法则.

1.1 梯形图工作原理梯形图为二次世界大战期间所发展出来的自动控制图形语言,是 历史最久、使 用最广泛的自动控制语言,最初只有A( 常开)接点、B( 常闭)接点、输出线圈、定时器、计数器等基本机构组件( 今日仍在使用的配电盘即是),直 到微电脑PLC 出现后,梯 形图的组件( 语言)除 上述组件外还增加了诸如微分接点、保持线圈等组件(请参考1-6 页的组件类别)以及传统配电盘无法实现的应用指令.无论是传统梯形图还是PLC 梯形图其工作原理都相同,只是在符号表示上传统梯形图比较接近实体的符号表示,而PLC 则采用较简明且易于计算机或报表上表示的符号表示.在梯形图逻辑方面可分为组合逻辑和顺序逻辑两种,现分述如下:1.1.1 组合逻辑组合逻辑的梯形图是单纯地将单一或一个以上的输入组件组合( 串 、并 联等)后 再将结果送到输出组件(线圈、计时/计数器或应用指令等)的回路结构.实际配线图回路1回路2回路3NO NC X3 NC(B) X2 NO(A) X1 NO X4 Y2 Y1 X0 AC110V Y0 【指令篇】 X0 Y0 X1 Y1 X2 X4 X2 X3 A C

11 0 V N C ( A ) N C ( B ) N C N O N O 1-2 本例为组合逻辑分别以实际配线、传统梯形图及PLC 梯形

图表示的范例,其中回路1使用一个常开开关(NO: Normally Open) 也就是一般所谓的A 开关或接点.其特性是在平常(未压下)时其接点为开路(OFF) 状态,故灯泡不亮,而在开关动作(压下按钮)时其接点变为导通( ON) ,故灯泡点亮.相 对地,回 路2使用一个常闭开关( NC:Normally Close) 也就是一般所称的B 开关或接点,其特性是在平常时其接点为导通,故灯泡点亮,而在开关动作时其接点反而变成开路,故灯泡熄灭.回路3为一个以上输入组件的组合逻辑输出范例,其输出Y2 灯泡只有在X2 不动作或X3 动作且X4 为动作时才会点亮.传统梯形图PLC 梯形图回路1回路2回路3X0 X1 X2 X3 X4 Y0 Y1 Y2 回路1回路2回路3X0 X1 X2 X3 X4 Y0 Y1 Y2 1.1.2 顺序逻辑顺序逻辑为具有回授结构的回路,也 就是将回路输出结果拉回当输入条件,这 样在相同输入条件下,会 因前次状态或动作顺序的不同,而 得到不同的输出结果,现 就下图具自保持功能的电机启动/停止回路作说明.实际配线图NO NC X5 AC110V X6 ~ Y3 START switch STOP switch Relay Contact

2 Contact

1 Motor X5 X6 Y3 1-3 传统梯形图PLC 梯形图X5 Y3 X6 Y3 X5 Y3 X6 Y3 在此回路刚接上电源时,虽 X6 开关为ON,但X5 开关为OFF,故继电器不动作,而 继电器的输出接点1和接点2都为A接点(继电器动作时才ON) , 故接点1和接点2都不导通,电机在停止状态.在启动开关X5 按下后,继电器动作,接点1及接点2同时ON, 电机开始运转,一旦继电器动作后,即使放开启动开关(X5 变成OFF) 继电器电源因为自身的接点1回授而仍可继续保持动作(即为自保持回路),其动作可以下表表示:X5 开关(NO) X6 开关(NC) 电机(继电器)状态放开放开停止压下放开动作放开放开动作放开压下停止c↓d↓e↓f↓g放开放开停止由上表可知在不同顺序下,虽 然输入状态完全一致,但 输出结果也可能不一样,如 表中的状态c和 e其X5 和X6 开关都为放开,在c状 态下电机为停止,但状态e时 电机却为运转,这 种继电器输出状态拉回当输入( 即所谓的回授)而 使回路具有顺序控制效果是梯形图回路的主要特性,因此有人称梯形图为顺序控制回路,而将PLC 称为顺序控制器(Sequencer) .在本节范例中仅列举A、B 接点和输出线圈作说明,其 它组件的用法和此相同,请参考第5章顺序指令说明.1.2 传统梯形图和PLC 梯形图的差异虽然传统梯形图和PLC 梯形图的工作原理是完全一致的,但实际上PLC 仅是利用微电脑( CPU)来模拟传统梯形图的动作,也 就是利用扫描的方式逐一地查看所有输入组件及输出线圈的状态,再将这些状态按照梯形图的组态逻辑来演算出和传统梯形图一样的输出结果,但因CPU 只有一个,只能逐一地查看梯形图程序,并按照该程序及输入/出 状态演算输出结果,再将结果送到输出界面,然后又重新读取输入状态、演算、输出,如此周而复始地循环执行上述动作,这 一完整的循环动作所费的时间称为扫描时间,其 时间会随着程序的增大而加长,此扫描时间将造成PLC 从输入检测到输出反应的延时,延时时间越长对控制所造成的误差越大,甚至造成无法胜任控制要求的情况,此时就必须选用扫描速度更快的PLC, 因此PLC 的扫描速度是PLC 的重要规格,只有靠计算机及ASIC( 特定用途IC) 技术的进步,现在的PLC 在扫描速度上都有极大的改善,以FBs -PLC 为例1K step 接点的扫描时间只需0.33ms, 下图为PLC 的梯形图程序扫描的示意图.1-4 按照梯形图组态演算出输出结果(还未送到外界输出点)X0 Y0 M100 X100 X1 X3 M505 X10 Y126 Y0 Y1 First step Last step Input processing (Reading the status of all external input terminals) Output processing (Output the resulting signals to external output terminals) 周而复始地执行除上述扫描时间差异外,PLC 梯形图和传统梯形图还有如下逆向回流的差异,如 下图所示图中若X0, X1, X4, X6 为导通,其它为不导通,在传统的梯形图回路上输出Y0 会如虚线所示形成回路而为ON, 但在PLC 梯形图因PLC 的CPU 在演算梯形图程序的结果时,是由左而右,由 上而下地扫描.在 同样输入条件下,本 图例中的a点状态因X3 接点OFF 故CPU 认定为OFF, 虽然a点经由X4 接至b点都为ON, 但因PLC 梯形图只由左至右扫描,CPU 无法察觉,故Y0 输出为OFF. 传统梯形图的逆向回流X2 X5 X0 X3 X1 X4 X6 a b Y0 从外界读取输入点状态将输出结果送到外界输出点程序开头程序最后 X1 Y0 X2 X0 X3 X5 X4 X6 a b 1-5 1.3 梯形图组成及其术语定义图一:梯形图程序范例Y4 X11 X14 M6 Y0 X16 X10 X12 M1 X20 X1 X0 X7 X10 X2 X9 X3 X4 X5 X6 / Y4 Y5 / Y2 Y0 Serial block Parallel block Node Element Origin line Network

1 Network

2 Network

3 Branch (注:FBs 系列PLC 的网络最大为22 行*16 列)如上梯形图程序可分为一个个小方块(本图例为8列*11 行=88 个小方块),每个小方块都可以放置一个组件,将 所有组件按照控制需求作成各种不同的连结即构成所谓的梯形图程序,现就梯形图程序相关的术语及其意义,分述如下:c接 点(Contact) 接点为表示导通(ON) 与不导通(OFF) 状态的组件,共有两类.一为输入接点(编号以X开头的),其 状态是来自外界( 端子台上的输入点).另 一为继电器附属的接点(请参考d项 说明),其状态是反应(来自)继电器线圈的状态.FBs 系列PLC 所提供的接点有A接点、B接点、上/下微分接点、开/短路接点6种,请参考f组 件的说明.d继 电器(Relay) 正如同传统继电器,它包含线圈(Coil) 和接点(Contact) , 如下图例所示.继电器线圈Y0 COIL Y0 Y0 Y0 Y0 A B TU TD 继电器接点X5 X4 X6 Y0 Y2 X3 X2 X9 X10 分支串联区块并联区块X1 X7 Y4 X10 X11 母线接点元件网络1X0 Y5 Y4 M6 M1 Y0 X12 X20 X16 网络2网络3X14 1-6 如图示继电器必有线圈,要 使继电器动作,需 驱动其线圈( 用OUT 指令驱动),在 线圈被驱动后,其接点状态会受到影响.如上图例若将Y0 以1驱动(使它为ON) , 则继电器的A接点为1, B 接点为0, TU 接点只ON 一个扫描时间,TD 接点为0. 当Y0 变成OFF 时,A接点为0, B 接点为1, TU 接点为0, 而TD 接点只ON 一个扫描时间(A、 B、 TU、 TD 接点的动作请参考第5章顺序指令说明).FBs-PLC 的继电器有四种,分别为Y(输出继电器),M(内部辅助继电器),S(步进继电器)和TR ( 暂存继电器),其 中输出继电器Y的状态会被送到外部(端子台上的输出点)去.e母 线(Origin) : 梯形图最左侧的起始线.f组 件(Element) : 组件(即线圈或接点)为组成梯形图程序的最基本单位.组件的表示分为两部分,一为组件的符号,称之为运算码(OP Code) , 另一为数字部分,称之为操作数(Operand) , 如下图所示.操作数X100 Y15 运算码FBs 系列PLC 的组件有下列9种:组件类别符号简码指令表示方式备注A接点(常开接点)(ORG、 LD、 AND、 OR) B 接点(常闭接点)(ORG、 LD、 AND、 OR)NOT 可为X、 Y、 M 、 S 、 T 、 C ( 请参考3.2 节说明)上微分接点(ORG、 LD、 AND、 OR)TU 下微分接点(ORG、 LD、 AND、 OR)TD 可为X、 Y、 M、 S 开路接点(ORG、 LD、 AND、 OR)OPEN 短路接点(ORG、 LD、 AND、 OR)SHORT 输出线圈OUT 倒相输出线圈OUT NOT 可为Y、 M、 S 保持型外部输出线圈YLOUT L Y 注:X、 Y、 M、 S、 T、 C 等接点或线圈范围请参考3.2 节、其组件特性请参考5.2 节.另外尚有三个特殊顺序指令(OUT TRn、 LD TRn 及FOn) 也属组件的一种,但却不显示在梯形图上,请参考第1.6 节暂存继电器(TR) 的使用及第5.1.4 节功能输出FO 的说明.1-7 g节点(Node) : 任意两个或两个以上组件相连接的点(FBs-PLC 可对节点状态作运作,请参考第4.3 节节点运作指令的说明).h区 块(Block) : 两个或两个以上的组件组合成的回路称之为区块.基本的区块有两种:?串联区块:两个或两个以上组件串接而成的单列回路.例:?并联区块:由组件或串联区块并联组成的平行(矩形)封闭回路称之为并联区块.例:注:由 组件、串 联区块及并联区块等三种基本单元可以组成许多更复杂的串并联区块回路.在梯形图程序输入时,若 以简码指令输入,必 须先将所有网络拆分成上述的组件、串 联区块、并联区块等基本单元后才能输入,请参考1.5 节梯形图网络的拆解说明.i分 歧(Branch) : 任一个网络中的垂直线右方有两列或两列以上的回路连接,这就是分歧,而该垂直线称为分歧线或称为支线.例:分支分歧线的右边若有另一垂直线将分歧的两列回路合并( 该垂直线称为合并线),则 此回路即形成一个封闭的回路(形成并联区块),此回路即非分歧回路.分支线合并线若垂直线左、右边都有两列以上的回路连接,则该垂直线既是合并线,又是分歧线.如下例:Parallel block

1 Parallel block

2 区块1的合并线区块2的分支线1-8 j网络(Network) : 由组件、分歧、区块组成一个能执行特定功能的回路,称为网络.网络是梯形图程序中能执行完整功能的基本单位,而 梯形图程序就是由一连串网络所组成.网 络的起始必须由母线开始,任 一个无垂直线连接的两列回路即属于不同的两个网络( 有垂直线相连的则属于同一网络).根据该法则,如图一可区分成网络1~

3 三个网络.1.4 梯形图程序转成简码指令的转译法则(梯形图大师用户请跳过本节 ) FBs-PLC 如果以梯形图大师软件包当规划工作,则可由CRT 屏幕直接以梯形图输入,使用简易、方 便 .但 如果使用FP-07C 当输入工具,则 因FP-07C 没有CRT 屏幕来供绘图输入,用户必须按照本节至1.6 节所述的法则以人工方式先将梯形图转译成等效的简码指令(MNEMONIC) 后才能输入.以下为其转译法则:z程序编辑由左而右、由上而下,故网络的开头一定在回路的最左上角,网络开头指令必须用ORG 指令,且一个网络只能有一个ORG 指令(无输入控制的应用指令除外,请参........