《可编程控制器技术》总复习

可编程序控制器的基础知识（4学时）

CPM1A的指令系统（12学时）

PLC控制系统设计（6学时）

OMRON可编程序控制器、编程工具简介（2学时）

www.PLCworld.cn

绪论1、PLC是什么？

2、PLC何处来，往哪里去？

3、PLC有何独特之处？

4、PLC的应用领域在哪里?

www.PLCworld.cn

PLC控制原理简介

采用继电器控制

采用 PLC控制

PLC控制的等效电路图

www.PLCworld.cn

11、采用继电器控制、采用继电器控制

www.PLCworld.cn

22、采用、采用 PLCPLC控制控制

www.PLCworld.cn

33、、PLCPLC的控制的控制等效电路图

www.PLCworld.cn

第1章 PLC基本结构及工作原理

1.1 PLC基本结构

1.2 PLC工作原理

1.3 PLC的编程语言简介

www.PLCworld.cn

1.1 PLC基本结构

1、PLC基本组成 ------可按照结构形式的不同， 分为整体式和组合式两类。

整体式PLC

组合式PLC

www.PLCworld.cn

11）整体式）整体式PLCPLC的组成示意图的组成示意图

www.PLCworld.cn

2、各部分作用

1）CPU 5）扩展单元

2）存储器 6) 编程工具

3) I/O单元 7) 其它外部设备

4) 智能单元 8) 电源

www.PLCworld.cn

I/O单元

常用的常用的I/OI/O单元单元 开关量输入单元 （1）直流输入单元

（2）交流输入单元

开关量输出单元 （1）晶体管输出单元

（2）双向晶闸管输出单元

（3）继电器输出单元

www.PLCworld.cn

直流输入电路直流输入电路

www.PLCworld.cn

1.2 PLC工作原理

PLC的循环扫描工作过程

PLC的I/O滞后现象

PLC对输入点计数的频率问题

www.PLCworld.cn

1、 PLC的循环扫描工作过程

例如：欧姆龙公司的小型机CPM1A完成的任务如下 :

（1）公共处理(硬件检查、异常报警) （2）程序执行 （3）扫描周期计算处理 （4）I/O刷新 （5）外设端口服务

www.PLCworld.cn

2、 PLC的I/O滞后现象

a. I/Oa. I/O滞后现象的原因滞后现象的原因 （1）输入滤波器有时间常数 ；

（2）输出继电器有机械滞后 ；

（3）PLC循环操作时，进行公共处理、I/O 刷新和执行用户程序等产生扫描周期 ；

（4）程序语句的安排，也影响响应时间。

www.PLCworld.cn

1.3 PLC的编程语言简介

梯形图

语句表

逻辑功能图

逻辑方程式或布尔代数式

www.PLCworld.cn

1、梯形图----PLC的主要编程语言

PLC梯形图在形式上类似于继电器控制梯形图

www.PLCworld.cn

梯形图的主要特点 PLC梯形图中的某些编程元件沿用继电器名

称，但不是真实的继电器。

梯形图两侧的垂直公共线称为公共母线，能流只能从左到右。

梯形图的逻辑运算：根据梯形图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ON/OFF状态，逻辑运算是从左到右，从上到下进行的。

梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点可以无限多次的使用。

www.PLCworld.cn

第2章 CPM1A系列PLC的规格与系统构成

2.1 CPM1A的概述

2.2 CPMIA的基本构成

2.3 CPM1A的继电器区及数据区

www.PLCworld.cn

2.1 CPM1A的概述

CPM1A的各种单元

CPM1A的I/O规格

CPM1A的性能指标

www.PLCworld.cn

CPM1A的各种单元

CPU单元（主机）

I/O扩展单元

特殊功能单元

通信单元

www.PLCworld.cn

2.3 CPM1A的继电器区及数据区

一、内部继电器区（IR)二、特殊辅助继电器（SR)三、暂存继电器区（TR) 四、保持继电器区（HR) 五、辅助记忆继电器区（AR) 六、链接继电器区（LR)七、定时器/计数器区（TIM/CNT) (TC) 八、数据存储区（DM)

www.PLCworld.cn

第3章 PLC的指令系统

3.1 指令系统概述 3.2 基本指令

3.3 编制梯形图应注意的问题

3.4 应用指令

www.PLCworld.cn

CPM1A系列-----PLC的指令根据功能分为: 基本指令

应用指令

11．．指令的格式、操作数及标志 指令的格式为： 助记符（指令码）操作数１ 操作数２ 操作数３

www.PLCworld.cn

2．指令的两种形式:微分型和非微分型微分型和非微分型

只要执行条件为ON，指令的非微分形式在每个循环周期都将执行；

微分指令仅在执行条件由OFF变为ON时才执行一次。

00000MOV(21)

HR10

DM0000

a

00000@MOV(21)

HR10

DM0000

b

www.PLCworld.cn

3.2 基本指令(11类17条)一、LD和LD NOT指令

二、OUT和OUT NOT 指令

三、AND和AND NOT指令

四、OR和OR NOT指令

五、AND LD指令

六、OR LD指令

七、置位SET和复位指令RESET八、保持指令KEEP九、上升沿微分DIFU和下降沿微分指令DIFD十、控操作 NOP(00)十一、结束指令 END(01)

www.PLCworld.cn

3.3 编制梯形图应注意的问题

1、梯形图中线圈应放在最右边

www.PLCworld.cn

编制梯形图应注意的问题

2、除极少数指令（如ILC、JME等）不允许有执行条件外，几乎所有的指令都需要执行条件。

如何解决：

上电后指令一直执行？

上电后指令只执行一次？

特殊辅助继电器: 25313 为常ON继电器；

25314 为常OFF继电器；

25315 常用作初始化脉冲，在第一个扫描周期，处于 ON状态，然后处于OFF状态。

www.PLCworld.cn

编制梯形图应注意的问题

3、触点不能画在垂直路径上

1 2

3 45

6

（错误）

5 4

5 2

4

61

2

3

(正确)

www.PLCworld.cn

编制梯形图应注意的问题

4、编程时，对于逻辑关系复杂的程序段，应按照先复杂后简单的原则编程。

宜将串联电路多的部分放在梯形图上方（上重下轻）

1

2 3

2 3

1

www.PLCworld.cn

编制梯形图应注意的问题

4、编程时，对于逻辑关系复杂的程序段，应按照先复杂后简单的原则编程。

宜将并联电路多的部分画在梯形图左方（左大右小）

3

21

3

2 1

www.PLCworld.cn

编制梯形图应注意的问题

5、尽量避免出现双线圈输出 ——同一个程序中，同一元件的线圈使用了两

次或多次，称为双线圈输出。

00000

00002

10000

10000

00000

00002

10000

双线圈引起逻辑关系混乱

www.PLCworld.cn

3.4 应用指令

一、处理梯形图的分支指令

二、跳转指令

三、定时器和计数器指令

四、数据移位指令

五、数据比较指令

六、数据传送指令

七、数据转换指令

八、十进制运算指令

九、二进制运算指令

十、逻辑运算指令

十一、流程控制指令

十二、特殊指令

www.PLCworld.cn

并联输出、连续输出和复合输出

00000 10000

10001

10002

00000 10000

10001

00002

00001

(b) 连续输出

00000 00001 10000

00002

00003

10001

10002

(a) 并联输出

(c) 复合输出

www.PLCworld.cn

两种分支语句的理解

TR 临时存放某节点状态应用：LD ----

OUT TR0 LD TR0

IL，ILC 造就新母线的工具应用： LD -----

IL LD ---- LD ---- ILC

www.PLCworld.cn

三、定时器和计数器指令

1、定时器指令TIM

TIM N

SV

N: 定时器号

000~511

SV: 定时器设定值（字、BCD码）

IR SR HR AR LR DM *DM #

为方便区分，本课程使用BCD数值时前面加#号。

www.PLCworld.cn

TIM指令的功能

最小定时单位为0.1S，定时范0~999.9S，定时时间为SV*0.1S；

当定时器的输入变为ON时，开始定时，定时时间到，定时器输出变为ON。若输入继续为ON，则定时器的输出保持为ON；

当定时器的输入变为OFF时，定时器的输出随之变为OFF，定时器恢复为设定值。

结论：输入ON----开始定时----延时---- 时间到----输出ON

www.PLCworld.cn

TIM指令的应用

TIM 000

#0150

TIM000

00000

10000

TIM 000

200

TIM000

00000

10000

LD 00000TIM 000 #0150LD TIM000OUT 10000

LD 00000TIM 000 200LD TIM000OUT 10000

注意：

定时器没有断电保持功能，断电时，定时器复位，不能保存定时器的当前值。

www.PLCworld.cn

3、计数器指令---CNT

N: 计数器号

000~511

SV: 定时器设定值（字、BCD码）

IR SR HR AR LR DM *DM #

注释：Ｎ为计数器TC号，SV为计数设定值。 CP为计数脉冲输入端，R为复位端。

CNT N

SV

CP

R

www.PLCworld.cn

CNT指令的应用

CNT 004

#0005

CNT004

00000

10000

00001

LD 00000LD 00001CNT 004 #0005LD CNT004OUT 10000

说明:(1)计数器编程时，先编计数输入端，再编复位端，最后编CNT指令。(2)定时器和计数器的编号是共用的，使用时不能冲突。

www.PLCworld.cn

CNT指令的工作时序 CNT 004

#0005

CNT004

00000

10000

00001

CNT004的当前值

00000

000014 3 2 1 0

CNT004

CNT的工作时序

www.PLCworld.cn

4、可逆计数器指令---CNTR（12）

N: 计数器TC号

000~511

SV: 定时器设定值（字、BCD码）

IR SR HR AR LR DM *DM #

CNTR N

SV

ACP

SCPR

注释注释: Ｎ为计数器TC号，SV为计数设定值。ACP为加计数脉

冲输入端，SCP为减计数脉冲输入端，R为复位端 。

www.PLCworld.cn

CNTR的工作时序 CNTR 001

#0003

CNT001

00002

10000

00001

00003

CNT001的当前值

00002

00001

CNT001

CNTR的工作时序

00003

加计数

减计数

复位

www.PLCworld.cn

实现长定时程序的方法

多个定时器组合长定时程序；

TIM 000

#0600

TIM 001

#0600

00000

TIM000

TIM001 10000

END(01)

www.PLCworld.cn

实现长定时程序的方法

利用计数器的长定时程序

CNT 000

#9999

SR25502

CNT000 10000

END(01)

00000

00000

www.PLCworld.cn

实现长定时程序的方法

计数器和定时器组合长定时程序

TIM 000

#9999

00000

CNT100 10000

END(01)

TIM000

CNT 100

#9999

TIM00000000

00000

www.PLCworld.cn

练习: 1小时定时程序

注：25500是特殊继电器的位，提供0.1s时钟脉冲。

www.PLCworld.cn

练习2：如何实现闪烁电路？

TIM 000

#0050

TIM 001

#0030

00000 TIM001

TIM000

1000000000

10000

5S 3S 5S 3S

时序图

www.PLCworld.cn

练习3：周期性脉冲序列发生器

TIM000

#0050

00000 TIM000 00000

TIM000

5S

CNT000

#0050

25500

CNT000

00000

00000

CNT000

5S

解释：电路中定时器的线圈上串接自身的常闭触点，定时时间到时，常闭 触点断开，使其自身线圈断电，因此，这种电路又称自复位定时器。

www.PLCworld.cn

数据指令

数据比较指令(4种)

数据移位指令(10种)

数据传送指令(9种)

数据转换指令(6种)

www.PLCworld.cn

通道、位、字的概念

一个字为16进制的4位数 一位16进制数可表示为4位二进制数

进制转换：210，8，16

一个通道为16个继电器

一个继电器能表示1个二进制位

一个通道为16个二进制位

一个字为16个二进制位

www.PLCworld.cn

四、数据比较指令

单字比较指令—CMP

双字比较指令—CMPL

块比较指令—BCMP

表比较指令—TCMP

www.PLCworld.cn

五、数据移位指令

移位寄存器指令—SFT 可逆移位寄存器指令—SFTR 字移位指令—WSFT 算术左移指令—ASL 算术右移指令—ASR（26）/@ASR（26） 循环左移指令—ROL（27）/@ROL（27） 循环右移指令—ROR（28）/@ROR（28） 1位数字左移指令—SLD（74）/@SLD（74） 1位数字右移指令—SRD（75）/@SRD（75） 异步移位寄存器指令—ASFT（17）/@ASFT（17）

www.PLCworld.cn

1、移位寄存器指令—SFT（10）

梯形图符号及操作数取值区域

E

St

SFT(10)INSt: 开始通道

IR SR HR AR LR

E: 结束通道

IR SR HR AR LR

数据输入端

移位脉冲端

复位端

附注：开始通道号St必须小于或等于结束通道号E，且St和E必须在同一区域。

www.PLCworld.cn

SFT指令的功能示意图

当复位端R为OFF时，在移位脉冲端SP由OFF→ON的上升沿时，E到St通道中的所有位依次左移一位，E通道的最高位溢出丢失，St通道的最低位则移进数据输入端IN的数据。当复位端R为ON时，从St到E通道中的所有位将置为OFF，此时移位脉冲端和数据输入端无效。

E

St

SFT(10)数据输入端

移位脉冲端

复位端

www.PLCworld.cn

SFT指令的应用

SFT(10)

100

101

00005

25502

00006

LD 00005

LD 25502

LD 00006

SFT(10)

100

101

www.PLCworld.cn

例1：移位指令在自动生产线上的应用

0 1 2 3 4

说明：生产线上有5个工位，0号工位是检查站，4号工位是剔除站。

SFT

200

200

00000

00001

00002

20004 10000

20000 20001 20002 20003 20004

00000

10000

www.PLCworld.cn

例2：彩灯控制

SFT

200

200

20007

TIM000

00002

00000 TIM000 TIM 000

#0020

00500JMP 02

20000 10007

20001 10006

20007 10000……

JME 02

00500JMP 01

20000 10000

20001 10001

20007 10007……

JME 01

www.PLCworld.cn

六、数据传送指令

1、传送指令MOV（21）/@MOV(21)2、取反传送指令MVN（22）/@MVN(22)3、位传送指令MOVB(82)/@MOVB(82) 4、数字传送指令MOVD(83)/@MOVD(83)5、块传送指令XFER(70)/@ XFER(70)6、块设置指令BSET(71)/@ BSET(71) 7、数据交换指令XCHG(73)/@XCHG(73)8、单字分配指令DIST(80)/@ DIST(80) 9、数据调用指令COLL(81)/@COLL(81)

www.PLCworld.cn

3、位传送指令MOVB(82)/@MOVB(82)梯形图符号及操作数取值区域

C: 控制字(BCD数)

IR SR HR AR LR DM *DM #

D:目的通道

IR SR HR AR LR DM *DM

S: 源数据

IR SR HR AR LR DM *DM #

注：当执行条件为ON时，将S中指定的一位传送到D的指

定位上，S和D中的位由C指定。

D C S

MOVB(82)

www.PLCworld.cn

注释： 当执行条件为ON时，将S中指定的一位传送到D

的值定位 上，S和D中的位由C指定。C的最右边2个数字指定源位，C 的最左边2个数字指定目的位。

C(16位）

S中的源位(BCD数00~15)

D中的目的位(BCD数00~15)

www.PLCworld.cn

位传送指令的应用

LR01 #1201 #00FF

MOVB(82)00000

1111111100000000

111111000000000015 14 13 12

01#00FF

LR01

www.PLCworld.cn

4、数字传送指令MOVD(83)/@MOVD(83)梯形图符号及操作数取值区域

D C S

MOVD(82)

C: 控制字

IR SR HR AR LR DM *DM #

D:目的通道

IR SR HR AR LR DM *DM

S: 源数据

IR SR HR AR LR DM *DM #

功能：当执行条件为ON时，将S中指定的数字位（4个二进制位）传送到D中指定的数字位，一次最多可以传送4个数字位。 S中要传送的第一个数字位、传送的数字位数、D中接收被传送数字的第一个数字位由C指定。

www.PLCworld.cn

控制字C的含义

S中要传送的第一个数字位（0~3）

传送的数字位数（0~3）

0：传送1位数字

1：传送2位数字

2；传送3位数字

3：传送4位数字

D中接收被传送数字的第一个数字位（0~3）

不用

www.PLCworld.cn

传送举例

3

2

1

0

1

0

3

2

1

0

3

2

1

0

3

2

1

0 1

C =#0010 C =#0030 C =#0001

DS DS DS

www.PLCworld.cn

七、数据转换指令

1、十进制/二进制转换指令 BIN

2、二进制/十进制转换指令 BCD

3、七段码指令SDEC(78)/@SDEC(78)

www.PLCworld.cn

3、七段码指令SDEC(78)/@SDEC(78)

D C SSDEC(78)

C: 控制字

IR SR HR AR LR DM *DM #

D:结果开始通道

IR SR HR AR LR DM *DM

注：当执行条件为ON时，SDEC对源通道S中的数字进行7段译码，译码结果放入从D开始的结果通道中。一次最多可对S中的4个数据进行转换。

S: 源通道号（二进制数）

IR SR HR AR LR DM *DM

www.PLCworld.cn

X X X 0

S中要译码的第一个数字位（0~3）

S中被译码的数字位数（0~3）

0：1位数字

1：2位数字

2；3位数字

3：4位数字

指定从D的高8位还是低8位开始接收第1个转换结果

0：低8位

1：高8位

固定为0

控制字C的含义

www.PLCworld.cn

3

2

1

0

3

2

1

0

3

2

1

0

C =#0030 C =#0011C =#0130

DS DSD

S

低8位

高8位

D+1

低8位

高8位

低8位

高8位

低8位

高8位

低8位

高8位

低8位

高8位

D+1

D+2

www.PLCworld.cn

七段码举例：

1111001X

0100110001111011 S

D

abcdefg

C =#0101

1111001X D

abcdefgabcdefg

100 #0001 DM0000

SDEC(78)

DM0000

100

100

C =#0001

www.PLCworld.cn

十、逻辑运算指令

以通道为单位对数据进行与、或、非、异或、同或等逻辑运算。

1、求反指令COM(29)/@COM(29)2、逻辑与指令ANDW(34)/@ANDW(34)3、逻辑或指令ORW(35)/@ORW(35)4、异或指令XORW(36)/@XORW(36)5、异或非指令XNRW(37)/@XNRW(37)

www.PLCworld.cn

与、或、非逻辑运算

www.PLCworld.cn

异或、同或逻辑运算

www.PLCworld.cn

第三章 PLC控制系统设计 第一节 PLC控制系统设计的一般步骤：

1、深入了解控制要求，确定控制的操作方式，应完成的动作。

2、确定所需的信号输入元件，输出执行条件，据此确定PLC的I/O点

数，进行I/O点的分配

3、选定PLC的型号

4、绘制PLC外部接线图，涉及控制系统的主电路。

5、设计PLC控制程序

6、模拟调试

7、制作控制柜

8、进行现场调试

9、编制技术文件

www.PLCworld.cn

第二节 梯形图的顺序控制设计方法

一、顺序控制的特点

二、功能表图及其对应的梯形图

三、顺序控制程序设计举例

www.PLCworld.cn

一、顺序控制的特点

ST1 ST2

左行 右行

00004 00003

1装料 2右行 3卸料 4左行

15s后 碰到ST2 10s后

碰到ST1

规律性强、时序清晰

www.PLCworld.cn

二、 功能表图及其对应的梯形图

1、功能表图的组成 步+ 转向条件+有向连线+动作 （功能表图又叫状态转移图、状态图或流程图）

1 装料

启动

右行

卸料

左行

2

3

4

15s后

碰到ST2

10s后

碰到ST1

1装料 2右行 3卸料 4左行

15s后 碰到ST2 10s后

碰到ST1

www.PLCworld.cn

2、功能表图的结构

（1）单序列结构

（2）选择序列结构

（3）并列结构

（1）单序列结构

单序列由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅有一个转换条件，每一个转换条件后面仅有一步。

1

2

3

a

b

c

a

www.PLCworld.cn

（2）选择序列结构

选择序列的开始称为分支，某一步的后面有几个步，当满足不同的转换条件时，转向不同的步。

5

7 6 8

e f g e

10 9 11

h i j

12

(a) (b)

www.PLCworld.cn

（3）并列序列结构

并列序列的开始称为分支，当转换的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列。

5

7 6 8

f g e

(a)

h 10 9 11

12

(b)

m

www.PLCworld.cn

3、功能表图的综合结构及梯形图

20000

20001

20002

20003

20004

20005

20006

20007

20009

20010

20011

20013

20014

20008 20012

20015

00001

00000

TIM000

00002

CNT001

20100

00003

TIM002

00004

TIM003

20102

00005

00006

1

2

00000

20015 20104

20000

2000020001

1

20000 00001

20001

20001200022

3

20001 TIM000

20009

2000920010

3

20013

42001220011

20014 CNT004

20012

200154

20102

5 2001520004 20008

20015

20012

5

20103 20000

CNT004

20103

20104

www.PLCworld.cn

4、顺序控制程序设计举例

例1：一动力头进给运动

快进 工进

快退

ST1ST3 ST2

(1) I/O分配

输入：ST1 00001

ST2 00002

ST3 00003

启动 00000

输出：快进 10000

工进 10001

快退 10002

1 等待

启动

快进

工进

快退

2

3

4

按启动按钮且ST3接通

碰到ST1

碰到ST2

碰到ST3

www.PLCworld.cn

1 等待

启动

快进

工进

快退

2

3

4

按启动按钮且ST3接通

碰到ST1

碰到ST2

碰到ST3

20000 等待

25315

10000

10001

10002

20001

20002

20003

00000.00003

00001

00002

00003

www.PLCworld.cn

20000 等待

25315

10000

10001

10002

20001

20002

20003

00000.00003

00001

00002

00003

2000020003

25315

20000

2000100003

20000 00000

20001

2000100003 20002

10000

20002 00002

20003

2000320000

10002

20001 00001

20002

2000220003

10001

www.PLCworld.cn

例2、传送带启停控制

0000100000 00002

A B

1000010000 10001

控制要求：被传送物体碰到ST1时，A开始运转。碰到ST2时，A、B同时运转，碰到ST3时B运行。

ST1 ST2 ST3

1 等待

启动

A运行

AB都运行

B运行

2

3

4

按启动按钮且ST1接通

碰到ST2

碰到ST3

碰到ST1

www.PLCworld.cn

1 等待

启动

A运行

AB都运行

B运行

2

3

4

按启动按钮且ST1接通

碰到ST2

碰到ST3

碰到ST1

20000 等待

25315

10000

10000.10001

10001

20001

20002

20003

00000.00005

00001

00002

00001

www.PLCworld.cn

20000 等待

25315

10000

10000.10001

10001

20001

20002

20003

00000.00005

00001

00002

00000

20000 00000

20001

2000100005 20002

2000020003

25315

20000

2000100000

20001 00001

20002

2000220003

20002 00002

20003

2000320000

1000020001

20002

1000120002

20003

www.PLCworld.cn

试题结构及分值分配

1、选择题 15分

2、分析题 15分

3、简答题 20分

4、编程题 20分

5、综合设计题 30分

总成绩=卷面X70%+实验X20%+平时X10%

www.PLCworld.cn