PLC編程是什么?圖解PLC編程入門教程 - 全文

　　PLC編程是什么

　　PLC編程是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦?a target="_blank">控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。

　　隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，PLC編程正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。

　　PLC編程的七大特點(diǎn)

　　1、編程方法淺顯易懂，容易學(xué)習(xí)

　　梯形圖是使用得最多的PLC的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。

　　梯形圖語(yǔ)言實(shí)際上是一種面向用戶的高級(jí)語(yǔ)言，PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，將它“翻譯”成匯編語(yǔ)言后再去執(zhí)行。

　　2、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)

　　PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和中小型交流接觸器。

　　硬件配置確定后，通過(guò)修改用戶程序，就可以方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。

　　3、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高

　　一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。

　　4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少

　　PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。

　　PLC的梯形圖程序可以用順序控制設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如果掌握了正確的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。

　　可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試PLC的用戶程序，輸入信號(hào)用小開關(guān)來(lái)模擬，可通過(guò)PLC發(fā)光二極管觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。

　　5、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

　　傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一到百分之一，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。

　　PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。

　　6、體積小，能耗低

　　對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PIC的體積僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的l/2~1/10。

　　PLC控制系統(tǒng)的配線比繼電器控制系統(tǒng)的少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少很多安裝接線工時(shí)，加上開關(guān)柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費(fèi)用。

　　7、維修工作量小，維修方便

　　PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。

　　plc編程的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要裝置之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域得到了廣泛的使用，在其他領(lǐng)域（例如民用和家庭自動(dòng)化）的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。

　　PLC編程工作原理

　　PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描，在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。

　　PLC的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。

　　PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入，隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。

　　PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。

　　輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過(guò)一定的方式（繼電器、晶體管或晶間管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。

　　PLC的五種標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言

　　1、梯形圖語(yǔ)言（LD）

　　梯形圖語(yǔ)言是PLC程序設(shè)計(jì)中最常用的編程語(yǔ)言。它是與繼電器線路類似的一種編程語(yǔ)言。由于電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語(yǔ)言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。

　　梯形圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)是：與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握。

　　梯形圖編程語(yǔ)言與原有的繼電器控制的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，應(yīng)用時(shí)，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對(duì)待。

　　圖1是典型的交流異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)控制電路圖。圖2是采用PLC控制的程序梯形圖。

　　圖1交流異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)電路圖

　　2、指令表語(yǔ)言（IL）

　　指令表編程語(yǔ)言是與匯編語(yǔ)言類似的一種助記符編程語(yǔ)言，和匯編語(yǔ)言一樣由操作碼和操作數(shù)組成。在無(wú)計(jì)算機(jī)的情況下，適合采用PLC手持編程器對(duì)用戶程序進(jìn)行編制。同時(shí)，指令表編程語(yǔ)言與梯形圖編程語(yǔ)言圖一一對(duì)應(yīng)，在PLC編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換。圖3就是與圖2PLC梯形圖對(duì)應(yīng)的指令表。

　　圖3指令表

　　指令表表編程語(yǔ)言的特點(diǎn)是：采用助記符來(lái)表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無(wú)計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其特點(diǎn)與梯形圖語(yǔ)言基本一致。

　　3、功能模塊圖語(yǔ)言（FBD）

　　功能模塊圖語(yǔ)言是與數(shù)字邏輯電路類似的一種PLC編程語(yǔ)言。采用功能模塊圖的形式來(lái)表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。圖4是對(duì)應(yīng)圖1交流異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)的功能模塊圖編程語(yǔ)言的表達(dá)方式。

　　圖4功能模塊圖

　　功能模塊圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡(jiǎn)單容易；功能模塊是用圖形的形式表達(dá)功能，直觀性強(qiáng)，對(duì)于具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)人員很容易掌握的編程；對(duì)規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達(dá)功能關(guān)系，使編程調(diào)試時(shí)間大大減少。

　　4、順序功能流程圖語(yǔ)言（SFC）

　　順序功能流程圖語(yǔ)言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言。編程時(shí)將順序流程動(dòng)作的過(guò)程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對(duì)控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動(dòng)作。每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。這種編程語(yǔ)言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時(shí)間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合。圖5是一個(gè)簡(jiǎn)單的功能流程編程語(yǔ)言的示意圖。

　　圖5

　　順序功能流程圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對(duì)用戶程序理解；避免梯形圖或其他語(yǔ)言不能順序動(dòng)作的缺陷，同時(shí)也避免了用梯形圖語(yǔ)言對(duì)順序動(dòng)作編程時(shí)，由于機(jī)械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時(shí)間也大大縮短。

　　5、結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言（ST）

　　結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言是用結(jié)構(gòu)化的描述文本來(lái)描述程序的一種編程語(yǔ)言。它是類似于高級(jí)語(yǔ)言的一種編程語(yǔ)言。在大中型的PLC系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化文本來(lái)描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。主要用于其他編程語(yǔ)言較難實(shí)現(xiàn)的用戶程序編制。

　　結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言采用計(jì)算機(jī)的描述方式來(lái)描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)PLC制造商采用的結(jié)構(gòu)化文本編程語(yǔ)言與BASIC語(yǔ)言、PASCAL語(yǔ)言或C語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語(yǔ)句的表達(dá)方法及語(yǔ)句的種類等方面都進(jìn)行了簡(jiǎn)化。

　　PLC編程入門教程

　　PLC的基本功能依賴于所使用的控制邏輯或編程技術(shù)。編程可以使用流程圖或使用梯形圖邏輯或使用語(yǔ)句邏輯或助記符來(lái)完成。

　　將所有這些相互關(guān)聯(lián)，讓我們看看我們?nèi)绾卧赑LC中編寫一個(gè)程序。

　　一、計(jì)算流程圖

　　流程圖是指令的符號(hào)表示。這是控制邏輯的最基本和最簡(jiǎn)單的形式，只涉及邏輯決策。不同的符號(hào)如下所示：

　　1、寫入不同邏輯的布爾表達(dá)式。布爾表達(dá)式通常涉及邏輯運(yùn)算，如AND，OR，NOT，NAND和NOR。不同的符號(hào)是：

　　+OR運(yùn)算符

　　。AND運(yùn)算符

　??！NOT運(yùn)算符。

　　2、用簡(jiǎn)單的語(yǔ)句形式寫下說(shuō)明：

　　IF輸入1AND輸入2然后SET輸出1ELSESET輸出。

　　二、編寫梯形邏輯程序

　　這是PLC編程最重要的部分。在解釋關(guān)于梯形邏輯編程之前，讓我們了解一些符號(hào)和術(shù)語(yǔ)。

　　Rung：在梯子上的一步叫做梯級(jí)。簡(jiǎn)而言之，基本語(yǔ)句或者一個(gè)控制邏輯被稱為Rung。

　　Y-常規(guī)輸出信號(hào)

　　M-電機(jī)符號(hào)

　　T-定時(shí)器

　　C-計(jì)數(shù)器

　　符號(hào)：

　　使用梯形邏輯的基本邏輯功能

　　三、寫助記符

　　助記符是用符號(hào)形式寫成的指令。它們也被稱為操作碼，用于手持式編程設(shè)備。不同的符號(hào)如下所示：

　　Ldi-負(fù)載反相

　　Ld-負(fù)載

　　AND-和邏輯

　　OR-或邏輯

　　ANI-與非邏輯

　　ORI-或非邏輯

　　OUT-輸出