专题二十二 可编程序控制器的编程语言与工作原理（教案）-浙江省职教高考《工厂电气控制设备》机工版（第3版）专题复习讲练测

专题二十二. 可编程序控制器的编程语言与工作原理（讲义）《工厂电气控制设备》第3版 专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 了解可编程序控制器的概念和工作原理，掌握可编程序控制器在工业自动化控制中的应用。 2. 了解可编程序控制器的编程语言三种类型，并能够掌握其中一种或多种编程语言的使用。 3. 了解可编程序控制器的工作方式，掌握控制器的工作全过程和各个阶段的任务和执行顺序。 4. 将可编程序控制器与其他控制设备进行比较，了解它们各自的特点和适用场景，掌握在不同应用场景下，选择最适合的控制设备的原则和方法。 5. 通实际案例，对可编程序控制器的编程语言和工作原理进行深入的分析和应用实践，掌握将所学知识应用于实际工程控制项目的能力。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、梯形图(LAD)编程语言 (1)梯形图中的母线 梯形图的两侧各有一垂直的公共母线，有的梯形图会将右侧的母线省去，母线之间是触点和线圈，用短线连接。 (2)梯形图中的触头 PLC内部“软元件”的常开和常闭触头都用表5-3中的符号表示，可被无限次地引用。触头放置在梯形图的左侧。 (3)梯形图中的线圈 对PLC内部存储器中的某一位进行写操作时，这一位便是继电器线圈，用表5-3中的椭圆符号表示，有的系列PLC也用括弧(西门子公司)、圆圈(欧姆龙公司)表示。通常继电器线圈在整个用户程序中只能使用一次。继电器线圈放置在梯形图的右侧。一个继电器线圈的驱动线路形成一个梯级。 (4)能流 能流是梯形图中的“概念电流”，只能从左向右流动。利用“电流”这个概念可以更好地理解和分析梯形图，设想在梯形图垂直母线的左、右侧加上电源的“+”“-”极，如能形成通路，有“概念电流”流通，则该梯级上的继电器线圈得电，其状态变为“1”，触头动作(常开触头闭合，常闭触头断开)；反之，无“概念电流”流通，继电器线圈不得电，其状态变为“0”，触点为复位状态(常开触头断开，常闭触头闭合)。 二、指令表(STL)编程语言 指令表(STL)编程语言是一种类似计算机汇编语言的助记符语言，由语句指令依一定的顺序排列而成。一条典型指令往往由两部分组成：一是几个容易记忆的字符来代表PLC的某种操作功能，称为助记符；另一部分为操作数或称为操作数的地址。指令与梯形图程序有严格的对应关系，不同厂家PLC的指令不尽相同。 三、顺序功能图(SFC)编程 顺序功能图常用来编制顺序控制类程序，是一种图形化的编程方法。顺序功能图由步、动作、有向连线、转换、转换条件5个要素组成，方框表示整个控制过程中一个个“状态”，或称“功能”或称“步”，方框内是步的元件号或步的名称，反映控制系统中一个相对不变的状态。“步”与“步”之间用“有向线段”连接，并且转换将各步分隔，当相邻两步之间的转换条件得到满足时，则上一步动作结束，下一步动作开始。“转换”用与“有向连线”垂直的短线表示。“转换条件”用数字、文字、图形、符号在短线的旁边注明。“动作”用矩形框中的文字或数字表示，放于对应“步”的符号右侧且相平行放置。“有向连线”的进展方向公认为从上到下或从左到右，否则需用箭头标注进展方向。 四、可编程序控制器的工作方式 众所周知，继电接触器控制系统是一种“硬件逻辑系统”，三条支路是并行工作的。当按下起动按钮SB2，中间继电器KA线圈通电并自锁，KA的另两对常开触头闭合，使接触器KM1、KM2线圈同时通电吸合动作，所以继电接触器控制系统采用的是并行工作方式。 五、可编程序控制器的工作全过程 PLC工作的整个过程分为三部分。 第一部分是上电处理。机器通电后对 PLC系统进行一次初始化工作，包括硬件初始化、I/O模块配置检查。停电保持范围设定及其他初始化处理等。 第二部分是扫描过程。PLC上电处理完成后进入扫描工作过程。先完成输入处理，其次完成与其他外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新。当CPU处于STOP方式时，转入执行自诊断检查。当CPU处于RUN方式时，还须完成用户程序的执行和输出处理，再转入执行自诊断检查。 第三部分是出错处理。PLC每扫描一次，执行一次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常，如CPU、电池电压、程序存储器、I/O、通信等是否异常或出错。如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描停止。 六、可编程序控制器的扫描工作过程 由PLC工作全过程可知，当PLC处于正常运行状态时，它将不断重复图5-10所示的工作过程，不断循环扫描地工作下去。这个扫描过程主要为“输入采样”、“程序执行”、“输出刷新”三个阶段。 （1）输入采样阶段 PLC首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入输入映像寄存器。此时输入映像寄存器被刷新，为程序执行阶段