PLC编程原则、语言、方法、常用指令及实例

PLC的编程原则

1.梯形图的每一逻辑行（梯级）均起始于左母线，然后是中间接点，终止于右母线。各种元件的线圈接于右母线一边；任何触点不能放在线圈的右边与右母线相连；线圈一般也不允许直接与左母线相连。正确的接线如图1a所示。

2.编制梯形图时，应尽量按“从左到右、自上而下”的执行程序的顺序，并易于编写指令语句表。图1b所示的是合理的接线方法。

3.在梯形图中应避免将触点画在垂直线上，这种桥式梯形图无法用指令语句编程，应改画成能够编程的形式，如图1c所示。

图1 正确接线示意图

4.继电器线圈和触点的使用。同一编号的继电器线圈在程序中只能使用一次，不得重复使用，否则将引起误操作，但其常开常闭触点可重复多次使用，如图1c中的X1、X2、X3。由此可以看出，在同一逻辑支路中，串联和并联触点数目是无限的。

5.不允许几条并联支路同时运行。当PLC处于运行状态时，PLC就开始按照梯形图符号排列的先后顺序（从上到下，从左到右）逐一进行处理，PLC对梯形图是按扫描方式顺序执行，因此不存在几条并列支路同时动作的因素，所以在设计上可减少许多约束关系的联锁电路，从而使程序简单化。

6.计数器、计时器在使用前要赋值。

7.外部输入设备常闭触点的处理。图2a是电动机直接起动控制的继电器接触器控制电路，其中停止按钮SB1是常闭触头。如用PLC来控制，则停止按钮SB1和起动按钮SB2是它的输入设备。在外部接线时，SB1有两种接法。

如图2b所示的接法，SB1仍接成常闭，接在PLC输入继电器的X1端子上，则在编制梯形图时，用的是常开触点X1。因SB1闭合，对应的输入继电器接通，这时它的常开触点X1是闭合的。按下SB1，断开输入继电器，它才断开。

如图2c所示的接法，将SB1接成常开形式，则在梯形图中，用的是常闭触点X1。因SB1断开时对应的输入继电器断开，其常闭触点X1仍然闭合。当按下SB1时，接通输入继电器，它才断开。

图2 电动机直接起动控制的继电器接触器控制电路

在图2c的外部接线图中，输入端的直流电源E通常是由PLC内部提供的，输出端的交流电源是外接的。“COM”是两边各自的公共端子。

从图2a和图c可以看出，为了使梯形图和继电器接触器控制电路一一对应，PLC输入设备的触点应尽可能地接成常开形式。

此外，热继电器FR的触头只能接成常闭的，通常不作为PLC的输入信号，而将其直接接通断接触器线圈。

PLC的编程语言

逻辑功能图表达方式基本上沿用了数字逻辑电路的“与”、“或”、“非”门电路的逻辑语言来描述，用逻辑框图形式表示。对每一种功能都使用一个运算方块，其运算功能则由方块内外的符号确定，如图3所示。

图3 简单的逻辑图

如，“&”表示逻辑“与”运算；“≥1”表示逻辑“或”运算；“o”（框图右边的小圆圈）表示逻辑“非”。

图3a是一个简单的逻辑功能图。一般与功能块有关的输入信号画在方块的左边，与功能块有关的输出信号画在方块的右边。在左边和右边应分别写上标志符和地址码。图中，X000、X001、M100为输入信号的标志符和地址码；Y030为输出信号的标志符和地址码。功能块表示如下的逻辑关系：

Y030=X000•X001•M100

采用逻辑功能图来描述程序，易于描述较为复杂的控制功能，表达直观，查错容易。因此它是编程中较为常用的一种表达方式。但它必须采用带有显示屏的编程器才能描述，而且连接范围也受到显示屏幅面的限制。

2.梯形图

（1）常用符号

PLC梯形图图形符号借助于继电器接触器的常开触头、常闭触头、按钮、线圈以及它们的串联、并联的术语和符号，两者对照，则直观明了。和电路图一样，在绘制梯形图之前首先熟悉绘制梯形图的有关符号，如表1所示。

表1 梯形图常用符号

对输入信号和被控制对象必须标上相应的标志符和地址码，如图4（与或门）中的X000、X001、X002和Y030。图中所表示的逻辑关系为

Y030=X000•X001+X002

图4 符号在梯形图中

（2）梯形图的绘制

采用触点梯形图来表达程序的方法，看上去与传统的继电器电路图非常类似。因此它比较直观形象，对于那些熟悉继电器电路的设计者来说，易被接受。

另外，为了在编程器的显示屏上直接读出触点梯形图所描述的程序段，构成触点梯形图的图案电流支路都是一行接一行地横着向下排列的。每一条电流支路的触点符号为起点，而最右边的线圈符号为终点，如图5所示。触点梯形图多半适用于简单的连接功能的编程。

图5 多条支路的梯形图

3.语句表

语句表形式是使用助记符来编制PLC程序的语言，表示程序的各种功能。语句表类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言容易得多。每一条指令都包含操作码和操作数两个部分，操作数一般由标志符合地址码组成。下面是一个简单的语句表。

LD X000

AND M100

OR Y030

ANI X002

OUT Y030

语句表中各部分含义如表2所示

表2 语句表

采用这种类似计算机语言的编程方式，可使编程设备简单，逻辑紧凑，而且连接范围也不受限制。上述三种程序的表达方式各有所长，在比较复杂的控制系统中，这三种方式可能会同时使用，但对于简单的控制系统采用一般的可编程序控制器进行人工编程时，大多采用触点梯形图编制程序。当设计好触点梯形图后再根据接口、梯形图写出语句表，最后便可将语句表键入可编程序控制器中进行调试。

PLC的常用指令

表3 常用的基本指令表

PLC的编程方法

以图6所示的交流电动机正反转控制电路为例来介绍用PLC控制的编程方法。

图6 交流电动机的正反转控制电路

1.确定I/O点数及其分配

停止按钮SB1、正传起动按钮SB2、反转起动按钮SB3这3个外部按钮须接在PLC的3个输入端子上，可分别分配为X0、X1、X2来接收输入信号；正转接触器线圈KM1和反转接触器线圈KM2须接在两个输出端子上，可分别分配为Y1和Y2。共需用5个I/O点，如表4所示。

表 4 I/O点数

外部接线如图7所示。按下SB2，电动机正转；按下SB3，电动机则反转。在正转时如要求反转，必须先按下SB1。至于自锁和互锁触点是内部的“软”触点，不占用I/O点。

图7 外部接线

2.编制梯形图和指令语句表

表5 语句表

图8 梯形图

PLC的编程举例

用PLC对喷漆机械手的定位控制

喷漆机械手是采用步进顺序器分步控制的，首先介绍步进顺序控制器。

（1）步进顺序控制器

步进顺序器（SS）能够按顺序逐一启动后续的7个内部继电器线圈（ST），组成一个步进顺序器。当第一个标有（SS）的内部继电器得电后，使随后的7个线圈均处于释放状态。随后当其后一个标有（ST）的内部继电器得电时，这组步进顺序器带的其他继电器均释放，通电顺序必定是由小至大，逐一轮流。因此，步进顺序器是把连续的几个内部继电器组合起来，协调行动，它们在梯形图中的图形符号如表6所示。

表6 步进顺序器图形符号

在EPS软件中并不规定步进顺序器从哪个内部继电器编号开始，也不一定在（SS）线圈后要跟随7个（ST）继电器，但最多是7个。如果需要超过8步时，可以把2个步进顺序器串接起来。

（2）喷漆机械手定位控制电路

若有一个带有红、绿、蓝三种颜色油漆喷枪的机械手在一条有4个工位的通道中移动。机械手能喷出三种颜色，在四工位要喷刷四段颜色，如图9a所示。每个工位的交界处都设置一个位置传感器，此外，在起点及终点也各设一个位置传感器，总共5个位置传感器，其梯形图如图9b所示。

喷漆机械手由X0位置传感器启动控制。红色喷枪由输出点Y2控制，绿色喷枪及蓝色喷枪分别由Y3及Y4控制。R0~R5组成一组步进顺序器。输出点YO控制机械手前进，Y1控制机械手返回。

首先，X0位置传感器发出启动信号，使步进顺序器启动，这时R0内部继电器吸合，其余5个线圈释放。由于R0接通，使R10置位，驱动输出点Y0。于是机械手前进，同时R0触点驱动输出点Y2，使机械手上的红色喷枪工作。当机械手行进到X1处，X1位置传感器发出信号，使X1触点接通，内部继电器R1吸合，同时R0断开。因为R0是步进顺序器的第一个线圈。R1触点驱动输出点Y3，使机械手上的绿色喷枪工作。当机械手继续前进到X2处，X2位置传感器动作，使R2吸合，同时断开R1。与此类同，直至机械手到达终点，R4使R10复位，于是机械手停止前进。当R4接通Y1线圈，机械手便返回起始点。起始点X0的位置传感器X0又发出信号，于是PLC的R0又接通，机械手又开始下一次的喷漆工作。

图9 喷漆机械手的定位控制

汽车涂装控制如何应用PLC？

在汽车涂装控制中，PLC应用广泛，用于实现汽车涂装过程的自动化控制。下面是一些汽车涂装控制中常见的PLC应用：

（1）涂装机器人控制：PLC被用于控制涂装机器人的运动、速度、喷枪位置等参数。通过编程PLC，可以实现对涂装机器人的精确控制，确保均匀的喷涂质量和涂层厚度。

（2）喷涂设备控制：PLC用于控制涂装设备，如喷枪、涂料供给系统、气压调节等。通过PLC的编程，可以调节喷涂设备的操作参数，如喷涂压力、喷嘴间距、涂料流量等，以实现涂装过程的精确控制。

（3）涂装过程参数监测：PLC可集成传感器和仪表，实时监测涂装过程中的参数，如温度、湿度、涂层厚度等。通过对这些参数的监测和反馈，PLC可以自动调整涂装过程中的参数，以保证涂装质量的一致性和稳定性。

（4）涂装过程调度：PLC可根据预设的涂装方案和产品要求进行自动调度。通过PLC的编程，可以实现涂装过程中涂装颜色、涂装顺序、喷涂模式等的自动切换和调整。

（5）涂装线速控制：PLC可用于控制涂装线的运行速度。根据产品类型和涂装需求，PLC可以自动调节涂装线的运行速度，以确保涂装过程中的匀速和一致性。

（6）故障监测和报警：PLC可以监测涂装设备和涂装过程中的故障，并发出警报。这有助于及时发现和排除故障，以避免涂装质量的下降和生产线的停机。

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