《PLC的编程元件》课件

的编程元件PLC本课件旨在全面介绍PLC（可编程逻辑控制器）的编程元件PLC作为现代工业自动化的核心，其编程的掌握对于工程师至关重要我们将从PLC的基本概念入手，逐步深入到各种编程元件的原理、使用方法以及实际应用，帮助大家构建扎实的PLC编程基础简介PLC什么是的优势PLC PLCPLC，即可编程逻辑控制器，是一种专门为工业应用设计的数字运相比传统的继电器控制系统，PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、算操作电子系统它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执编程灵活、易于维护、体积小、功耗低等优点PLC的应用极大地行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等指令，并通过提高了工业生产的自动化水平和效率数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械或生产过程的基本组成PLC中央处理器CPU1CPU是PLC的核心，负责执行程序指令，进行逻辑运算和数据处理其性能直接影响PLC的运行速度和控制能力存储器2存储器用于存储系统程序、用户程序和数据常见的存储器类型包括RAM、ROM和EEPROM输入输出模块/I/O3I/O模块是PLC与外部设备之间的接口，负责接收输入信号和输出控制信号电源4电源为PLC提供稳定的工作电压，是PLC正常运行的保障的输入输出设备PLC输入设备输出设备输入设备用于向PLC提供外部信输出设备用于接收PLC的控制信号，例如按钮、传感器、开关、号并执行相应的动作，例如继电接近开关等这些信号反映了外器、电磁阀、指示灯、电机等部设备的状态或操作指令这些设备根据PLC的指令控制外部设备的运行模块类型I/O根据信号类型，I/O模块可分为数字量I/O模块和模拟量I/O模块数字量I/O模块处理开关信号，模拟量I/O模块处理连续变化的信号的数字量输入输出PLC数字量输入数字量输出输出类型数字量输入模块接收来数字量输出模块根据常见的数字量输出类型自外部设备的开关信号，PLC的指令控制外部设包括继电器输出、晶体例如按钮、限位开关等备的开关状态，例如继管输出和可控硅输出这些信号只有两种状态电器、指示灯等输出不同的输出类型适用于开或关，对应于逻辑1或信号也只有两种状态不同的负载和应用场景逻辑0开或关，对应于逻辑1或逻辑0的模拟量输入输出PLC模拟量输入1模拟量输入模块接收来自外部设备的连续变化的信号，例如温度、压力、流量等这些信号的数值在一定范围内连续变化模拟量输出2模拟量输出模块根据PLC的指令控制外部设备的模拟量信号，例如调节阀的开度、电机的转速等输出信号的数值在一定范围内连续变化信号类型3常见的模拟量信号类型包括电压信号（0-10V、-10V-+10V）和电流信号（4-20mA、0-20mA）选择合适的信号类型取决于具体的应用需求分辨率4模拟量模块的分辨率决定了其能够识别的最小信号变化分辨率越高，精度越高的中间继电器PLC作用中间继电器是PLC内部的虚拟继电器，用于存储逻辑运算的中间结果或实现复杂的逻辑控制特点中间继电器不与外部设备直接相连，只在PLC内部使用它们可以无限次使用，不受物理数量的限制应用中间继电器可以用于实现自锁、互锁、延时等复杂的控制逻辑它们是PLC编程中常用的元件的定时器元件PLC类型常见的定时器类型包括TON（通电延2时）、TOF（断电延时）和TP（脉冲延时）作用1定时器元件用于实现延时控制，在设定参数的时间到达后改变状态定时器的参数包括设定时间（PT）和当前时间（ET）设定时间决定了延时的3时间长度，当前时间表示已经过去的延时时间的计数器元件PLC作用计数器元件用于对事件或脉冲进行计数，当计数值达到设定值时改变状态1类型2常见的计数器类型包括CTU（增计数）、CTD（减计数）和CTUD（增减计数）参数3计数器的参数包括设定值（PV）和当前值（CV）设定值决定了计数的上限或下限，当前值表示当前的计数值复位4计数器可以通过复位信号（R）将当前值清零，重新开始计数的位元件PLC定义1位元件是PLC中存储一位二进制数据的元件，只能表示0或1两种状态类型2常见的位元件包括输入位（I）、输出位（Q）、中间继电器位（M）和系统位（S）应用3位元件是PLC编程中最基本的元件，用于表示开关状态、逻辑结果等的字元件PLC字元件是PLC中存储多个二进制数据的元件，可以表示整数、浮点数等数值常见的字元件包括数据寄存器（D）、模拟量输入（AI）和模拟量输出（AQ）不同长度的字元件可以表示不同范围的数值输入元件的访问方法直接访问符号访问直接访问是指通过指定输入元件的地址来访问其状态例如，I

0.0符号访问是指通过定义符号名称来访问输入元件的状态例如，表示第一个输入模块的第一个输入点不同的PLC厂商可能使用不可以将I

0.0定义为“启动按钮”，在程序中使用“启动按钮”来访问该同的地址表示方法输入点符号访问可以提高程序的可读性输出元件的访问方法直接访问符号访问12与输入元件类似，可以直接通也可以通过定义符号名称来控过指定输出元件的地址来控制制输出元件的状态例如，可其状态例如，Q

0.0表示第一以将Q

0.0定义为“电机启动”，个输出模块的第一个输出点在程序中使用“电机启动”来控不同的PLC厂商可能使用不同制该输出点符号访问可以提的地址表示方法高程序的可读性编程技巧3在程序中，应该避免直接对输出元件进行多次赋值，以免产生冲突可以使用中间继电器作为缓冲，先对中间继电器赋值，再根据中间继电器的状态控制输出元件中间继电器的访问方法地址访问符号访问中间继电器也有自己的地址，可与输入输出元件类似，也可以通以通过地址来访问其状态例如，过定义符号名称来访问中间继电M

0.0表示第一个中间继电器的第器的状态例如，可以将M

0.0定一个位不同的PLC厂商可能使义为“运行状态”，在程序中使用用不同的地址表示方法“运行状态”来访问该中间继电器符号访问可以提高程序的可读性灵活应用中间继电器可以灵活应用于各种控制逻辑中，例如自锁、互锁、延时等它们是PLC编程中不可或缺的元件定时器元件的访问方法访问当前值修改设定值复位定时器可以通过访问定时器的当前值（ET）来获可以通过程序修改定时器的设定值（PT），可以通过复位信号（R）将定时器的当前值取已经过去的延时时间当前值的单位通常从而改变延时的时间长度修改设定值可以清零，重新开始计时复位信号可以用于中为毫秒或秒，取决于PLC的设置在程序运行过程中动态调整控制策略断延时过程或重新启动延时计数器元件的访问方法访问当前值1可以通过访问计数器的当前值（CV）来获取当前的计数值当前值表示已经发生的事件或脉冲的数量修改设定值2可以通过程序修改计数器的设定值（PV），从而改变计数的上限或下限修改设定值可以在程序运行过程中动态调整控制策略复位计数器3可以通过复位信号（R）将计数器的当前值清零，重新开始计数复位信号可以用于初始化计数器或重新启动计数位元件的访问方法读取状态可以直接读取位元件的状态，判断其为0或1读取状态可以用于判断开关状态、逻辑结果等赋值可以通过程序对位元件进行赋值，将其设置为0或1赋值可以用于控制输出元件、设置中间状态等逻辑运算位元件可以参与各种逻辑运算，例如与、或、非、异或等逻辑运算的结果可以用于控制其他元件或进行判断字元件的访问方法赋值可以通过程序对字元件进行赋值，将其设2置为指定的数值赋值可以用于控制模拟读取数值量输出、设置数据寄存器等的值1可以通过访问字元件来读取其存储的数值读取数值可以用于获取模拟量输入、数学运算数据寄存器等的值字元件可以参与各种数学运算，例如加、减、乘、除等数学运算的结果可以用于3控制其他元件或进行计算整数和浮点数的表示方法整数整数在PLC中通常使用二进制补码表示常见的整数类型包括8位、16位和32位整数1不同类型的整数可以表示不同范围的数值浮点数2浮点数在PLC中通常使用IEEE754标准表示浮点数可以表示小数，具有更高的精度和更大的范围数据类型转换在PLC编程中，可能需要进行不同数据类型之间的转换例如，3可以将整数转换为浮点数进行计算，或者将浮点数转换为整数进行显示码和二进制的转换BCD码BCD1BCD码（Binary-Coded Decimal）是一种用二进制数来表示十进制数的编码方式BCD码可以方便地进行十进制数的显示和输入二进制2二进制是计算机中最基本的数制，使用0和1两个数字表示数值转换3在PLC编程中，可能需要在BCD码和二进制之间进行转换PLC通常提供专门的指令用于实现这种转换的指令系统PLCPLC的指令系统是PLC编程的基础，包含了各种用于实现控制逻辑和数据处理的指令不同的PLC厂商可能使用不同的指令系统，但基本原理是相同的的基本指令PLC与或LD LoadST StoreANDOR加载指令，将指定位元件的状存储指令，将累加器的状态存与指令，将累加器的状态与指或指令，将累加器的状态与指态加载到累加器中储到指定的位元件中定位元件的状态进行与运算定位元件的状态进行或运算的逻辑指令PLC与AND1与指令，当所有输入条件都为真时，输出为真或OR2或指令，当任何一个输入条件为真时，输出为真非NOT3非指令，将输入条件的状态取反异或XOR4异或指令，当输入条件的状态不同时，输出为真的移位指令PLC左移SHL左移指令，将指定字元件中的数据向左移动指定的位数，空出的位用0填充右移SHR右移指令，将指定字元件中的数据向右移动指定的位数，空出的位用0填充循环左移ROL循环左移指令，将指定字元件中的数据向左循环移动指定的位数，移出的位填充到空出的位循环右移ROR循环右移指令，将指定字元件中的数据向右循环移动指定的位数，移出的位填充到空出的位的算术指令PLC加减乘ADDSUBMUL加指令，将两个字元件减指令，将两个字元件乘指令，将两个字元件中的数据相加，结果存中的数据相减，结果存中的数据相乘，结果存储到指定的字元件中储到指定的字元件中储到指定的字元件中除DIV除指令，将两个字元件中的数据相除，结果存储到指定的字元件中的比较指令PLC等于EQ1等于指令，判断两个字元件中的数据是否相等，如果相等则输出为真不等于NE2不等于指令，判断两个字元件中的数据是否不相等，如果不相等则输出为真大于GT3大于指令，判断第一个字元件中的数据是否大于第二个字元件中的数据，如果大于则输出为真小于LT4小于指令，判断第一个字元件中的数据是否小于第二个字元件中的数据，如果小于则输出为真的程序流程控制指令PLC跳转JMP跳转指令，将程序执行跳转到指定的标签处调用CALL调用指令，调用指定的子程序返回RET返回指令，从子程序返回到主程序结束END结束指令，结束程序的执行的定时器指令PLC断电延时TOF2断电延时定时器，当输入条件为假时开始计时，延时时间到达后输出为假通电延时TON1通电延时定时器，当输入条件为真时开始计时，延时时间到达后输出为真脉冲延时TP脉冲延时定时器，当输入条件发生变化时3产生一个指定长度的脉冲信号的计数器指令PLC增计数CTU增计数器，每当输入条件发生上升沿时，计数值加1，当计数值达到设定值时输出为真1减计数CTD2减计数器，每当输入条件发生上升沿时，计数值减1，当计数值达到设定值时输出为真增减计数CTUD3增减计数器，根据不同的输入条件进行增计数或减计数，当计数值达到设定值时输出为真的数据操作指令PLC移动MOV1移动指令，将一个字元件中的数据移动到另一个字元件中比较CMP2比较指令，比较两个字元件中的数据的大小，并根据比较结果设置状态位增加INC3增加指令，将指定字元件中的数据加1减少DEC4减少指令，将指定字元件中的数据减1的显示指令PLCHMI文本显示器指示灯显示指令用于将PLC中的数据输出到显示设备上，例如人机界面（HMI）、文本显示器、指示灯等显示指令可以用于监控设备状态、显示运行参数等的特殊功能指令PLC控制运动控制通信指令PIDPID控制指令用于实现闭环控制，可以根运动控制指令用于控制伺服电机、步进电通信指令用于实现PLC与其他设备之间的据设定值和实际值的偏差自动调节控制量，机等运动部件，可以实现精确的位置控制通信，例如Modbus、Ethernet等通信例如温度、压力、流量等和速度控制指令可以用于数据交换、远程监控等编程方法概述PLC梯形图编程1梯形图编程是最常用的PLC编程方法，使用类似于继电器电路图的图形符号表示控制逻辑功能块图编程2功能块图编程使用预定义的功能块来实现复杂的控制逻辑，每个功能块都有特定的输入和输出指令表编程3指令表编程使用类似于汇编语言的文本指令来实现控制逻辑，需要对PLC的指令系统有深入的了解结构化文本编程4结构化文本编程使用类似于高级编程语言的文本语法来实现控制逻辑，具有更高的灵活性和可读性梯形图编程特点梯形图编程直观易懂，易于学习和使用，适合于实现简单的逻辑控制元件梯形图由触点（常开、常闭）、线圈、功能块等元件组成规则梯形图的执行顺序从左到右，从上到下每个梯级表示一个控制逻辑应用梯形图广泛应用于各种工业自动化控制系统中，例如电机控制、液位控制、温度控制等功能块图编程特点功能块连接功能块图编程模块化程功能块是预定义的程序通过将功能块的输入和度高，易于重用和维护，模块，具有特定的输入输出连接起来，可以实适合于实现复杂的控制和输出，例如PID控制、现复杂的控制逻辑逻辑运动控制等指令表编程特点1指令表编程效率高，可以实现底层控制，但需要对PLC的指令系统有深入的了解指令2指令表由一系列文本指令组成，每个指令都有特定的操作码和操作数格式3指令表通常使用类似于汇编语言的格式，例如“LD I

0.0”结构化文本编程特点结构化文本编程灵活性高，易于阅读和维护，适合于实现复杂的控制逻辑语法结构化文本使用类似于高级编程语言的文本语法，例如IF、WHILE、FOR等优势结构化文本可以提高程序的可读性和可维护性，方便团队协作开发编程软件使用入门PLC创建项目安装软件创建一个新的PLC项目，并选择PLC的型2首先需要安装PLC厂商提供的编程软件号和通信方式1不同的PLC厂商使用不同的编程软件编写程序使用梯形图、功能块图、指令表或结构3化文本编写PLC程序5调试程序在线调试PLC程序，检查程序的运行状态，下载程序4并进行修改和优化将编写好的程序下载到PLC中编程实例PLC1控制目标1实现一个传送带的启动、停止和急停控制输入2启动按钮、停止按钮、急停按钮输出3传送带电机程序4使用梯形图编写控制程序，实现启动、停止和急停功能编程实例PLC2控制目标1实现一个水箱的自动液位控制输入2高液位传感器、低液位传感器输出3水泵程序4使用梯形图编写控制程序，当液位低于低液位时启动水泵，当液位高于高液位时停止水泵编程实例PLC3时间温度实现一个恒温控制系统，保持温度在设定值附近使用PID控制指令，根据温度传感器反馈的温度值自动调节加热器的功率，从而实现恒温控制可以通过人机界面设置温度的设定值和PID参数编程实例PLC4控制目标程序实现一个自动生产线的控制，控制机械手的动作和生产流程使用功能块图编写控制程序，将各个控制模块封装成功能块，例如机械手控制、物料检测、流程控制等通过连接这些功能块实现整个生产线的自动控制编程实例PLC5控制目标程序12实现一个交通信号灯的控制，使用梯形图和定时器指令编写控制红灯、黄灯和绿灯的亮灭控制程序，实现交通信号灯的时间和切换顺序自动切换可以根据实际交通情况调整红灯、黄灯和绿灯的亮灭时间扩展3可以扩展该程序，实现更复杂的交通信号灯控制，例如感应式交通信号灯、联网交通信号灯等编程实例PLC6控制目标实现一个自动化仓库的控制，控制货物的入库、出库和存储位置的管理程序使用结构化文本编写控制程序，实现仓库的管理和控制可以使用数据库存储货物的信息，例如货物名称、数量、存储位置等可以使用条码扫描器或RFID识别货物编程实例PLC7控制目标程序传感器实现一个自动灌装机的使用功能块图编写控制使用各种传感器检测瓶控制，控制瓶子的传送、程序，将各个控制模块子的位置和状态，例如灌装和封盖等过程封装成功能块，例如瓶光电传感器、接近开关子检测、灌装控制、封等盖控制等通过连接这些功能块实现整个灌装机的自动控制编程实例PLC8控制目标1实现一个风力发电机的控制，控制风机的启动、停止和发电功率的调节程序2使用PID控制指令调节风机的桨距角，从而控制发电功率可以使用Modbus通信指令将风机的运行数据上传到监控中心安全3实现风机的安全保护，例如过速保护、过压保护等结语通过本课件的学习，相信大家对PLC的编程元件有了更深入的了解PLC编程是工业自动化的核心技术，掌握PLC编程技术对于工程师来说至关重要希望大家能够将所学知识应用于实际项目中，不断提升自己的PLC编程能力，为工业自动化的发展做出贡献。