2.5 PLC 的常用指令及应用（课件）-《机械设备控制技术》同步精品课堂（高教版）

《机械设备控制技术》（高教社） 高等教育出版社 同步精品课程——中职专业课 项目二 X62W 型万能铣床电气控制线路的PLC 改造 2.5 PLC 的常用指令及应用 知识目标 理解 PLC 常用指令的功能和分类，如逻辑指令、定时器指令、计数器指令、数据处理指令等。 掌握常用指令的格式和使用方法，包括指令的参数设置和操作数的选择。 熟悉不同指令在实际控制程序中的应用场景和作用。 能力目标 能够根据具体的控制任务，正确选择和使用合适的 PLC 常用指令编写控制程序。 具备分析和调试简单 PLC 程序的能力，能够查找并纠正程序中的错误。 情感目标 培养对 PLC 技术的学习兴趣和热情，激发主动探索和创新的精神。 增强团队合作意识，通过小组讨论和项目合作，共同解决问题，提高协作能力。 树立严谨的工作态度和质量意识，在编程和调试过程中注重细节，保证控制程序的准确性和可靠性。 三维目标 导入情景 01 同学们，想象一下这样一个场景：在一个现代化的汽车生产车间里，机器人手臂精准地抓取和安装零部件，输送线有条不紊地运送着车身，喷漆设备均匀地为汽车上色。这一系列复杂而有序的操作，背后都有一个神秘的“大脑”在指挥着，那就是我们今天要深入了解的 PLC（可编程逻辑控制器）。 比如，机器人手臂抓取零部件这个动作，它是如何准确判断抓取的时机和力度的呢？这就需要用到 PLC 中的定时器和比较指令。输送线的启动和停止，又如何能根据生产进度自动控制呢？这就离不开 PLC 中的逻辑指令和计数器指令。 再想想我们日常生活中常见的电梯，它能准确地停靠在每一层楼，根据乘客的需求上下运行，这也是 PLC 在发挥作用。那 PLC 到底是怎样通过这些常用指令来实现这些神奇的控制效果的呢？让我们一起开启今天的探索之旅！ 新知学习 02 一、概述 PLC最常用的指令有基本位逻辑指令、定时器指令、计数器指令等,可以实现基本逻辑控制定时控制、计数控制等。试编写电动机间歇运行的PLC控制程序,并进行电路安装与程序调试要求控制过程如下:接通开关,经过5s后电动机起动,运行10s后,电动机停转;再经过5s后电动机又起动,如此循环5次后,电动机自动停止。 新知学习 02 二、基本位逻辑指令及其应用 1.逻辑操作开始指令(LD/LDN) LD/LDN 是逻辑操作开始指令,也称逻辑取指令。每一个网络的开始都要使用LD或LDN指令。 LD(LOAD):取指令。用于每个网络开始的动合触点与左母线之间的连接。 LDN(LOAD NOT):取反指令。用于每个网络开始的动断触点与左母线之间的连接。 2.线圈输出指令(=或OUT) =(OUT)是线圈输出指令,输出逻辑运算结果,驱动继电器线圈。在同一个程序中不能使用双线圈输出,即同一个元器件在同一个程序中只能使用一次=(OUT)指令。 LD、LDN及=指今举例如图 2-5-1 所示 新知学习 02 二、基本位逻辑指令及其应用 3.逻辑与指令(A/AN) A/AN 是触点的串联连接指令。 A(AND):逻辑与指令。表示单个的动合触点之间的串联连接。 AN(AND NOT):逻辑与非指令。表示单个的动断触点之间的串联连接。 新知学习 02 二、基本位逻辑指令及其应用 4.逻辑或指令(O/ON) O/ON 是触点的并联连接指令。 O(OR):逻辑或指令。表示单个的动合触点之间的并联连接。ON(ORNOT):逻辑或非指令。表示单个的动断触点之间的并联连接 在复杂的梯形图中,有些触点之间的串、并联关系并不能用简单的与、或、非逻辑关系描述因此设计了块连接指令以及栈操作指令。 新知学习 02 三、块连接指令(OLD/ALD） 电路块是指两个或两个以上触点之间的逻辑连接。在语句表指令中,每个电路块均以LD/LDN 指令为起始。 (1)块与指令(ALD) 两个或两个以上触点的并联连接叫作并联电路块。并联电路块之间的串联用 ALD指令,如图 2-5-4 所示。 (2)块或指令(OLD) 两个或两个以上触点的串联连接叫作串联电路块。串联电路块之间的并联用OLD指令,如图 2-5-5 所示。 在用语句表表达时,多个电路块之间的连接有分散连接和集中连接两种方式,如图 2-5-6所示。 新知学习 02 三、块连接指令(OLD/ALD） 新知学习 02 四、定时器的作用及分类 定时器用于延时控制,类似于继电-接触器控制系统中的时间继电器S7-200 系列 PLC 的定时器可以按功能和时间基准(时基)进行分类。按照功能分类,定时器可分为通电延时型定时器(TON)、断电延时型定时器(TOF)和有记忆的通电延时型(又称保持型)定时器(TONR)。时间基准又称为定时精度或分辨率,是指单位时间的时间增量。按照时间基准,定时器可以分为1ms、10 ms、100 ms 三种类型。定时器的工作原理是定时器使能输入有效后,当前值寄存器对 PLC内部的时基脉冲增1计数,当计数值大于或等于定时器的设定值时,状态位置1。从定时器输人有效,到状态位输出有效经过的时间为定时时间。定时时间=设定值x时间基准(分辨率),时间基准越大,定时时间越长,但精度越差。定时器的时间基准不同,定时精度、定时范围和刷新方式不同。定时器的刷新方式见表2-5-5S7-200 系列 PLC 共有 256 个定时器,编号范围为 T0~ T255,分属 TON、TOF 和 TONR其详细分类方法见表 2-5-6。TON 和 TOF 共享同一组定时器,不能把一个定时器同时用作TON 和 TOF. 新知学习 02 四、定时器的作用及分类 由表 2-5-6中可以看出,定时器的编号一旦确定后,其时间基准也就随之确定了。只要选定定时器编号和设定值,就可计算出定时时间。 若选用 TON 定时器 T34,时间设定值是 50,则定时时间为：50x10 ms=500 ms=0.5 s 若选用 TON 定时器 T37,时间设定值同样是 50,则定时时间为：50x100 ms=5 000 ms=5 s 新知学习 02 Txxx 编号范围为 TO ~ T255;IN为使能输人端,当输人条件满足时,当前值按相应的时基增1计数;PT是设定值输入端,最大设定值为32767。 (1)通电延时型定时器(TON)：通电延时型定时器用于定时器通电后的延时。当使能输入端接通时,定时器开始计时,当前值从0开始递增,当前值大于或等于设定值时,该定时器被置位(动合触点接通,动断触点断开)。达到设定值后,定时器继续计时,一直到最大值32767。当使能输人端断开时,定时器复位(当前值清零,各触点复位)。Txxx 编号范围为 TO ~ T255;IN为使能输人端,当输人条件满足时,当前值按相应的时基增1计数;PT是设定值输入端,最大设定值为32767。 五、定时器指令格式及应用 新知学习 02 通电延时型定时器的应用如图 2-5-13 所示 当10.1接通时,定时器T37线圈得电开始计时,经过2s后,设定时间到,T37动合触点闭合，Q0.1线圈得电;当10.1断开时,T37线圈断电,当前值清零,T37动合触点立即断开,Q0.1线圈断电。由于定时器的最大设定值为 32767,对于长时间延时电路,仅使用一个定时器满足不了控制要求,可以使用多个定时器进行控制。 六、通电延时型定时器的应用 新知学习 02 断电延时型定时器用于定时器断电后的延时。当使能输人端接通时,定时器线圈得电,把当前值设为0;当使能输人端由接通转为断开时,定时器线圈断电,开始计时,当前值从0开始递增,直到达到设定值。达到设定值后,定时器停止计时,各触点复位。当输人断开的时间短于设定值时,定时器各触点不会复位。 断电延时型定时器的应用如图 2-5-14 所示。 七、断电延时型定时器(TOF) 小试牛刀 题目 1： 当需要在 PLC 中存储一个 16 位的整数时，可选用的寄存器是（ ） A. V B. I C. Q D. M 答案：A 解析：V 寄存器可以存储 16 位整数，I 是输入寄存器，Q 是输出寄存器，M 是辅助继电器。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 在 PLC 控制中，以下哪个指令常用于实现顺序控制？（ ） A. SCR B. SCRP C. SCRE D. END 答案：A 解析：SCR 指令常用于实现顺序控制，SCRP 是顺序控制继电器的上升沿指令，SCRE 是顺序控制结束指令。 尝试解答下面习题 单相变压器的基本结构包括以下哪些部分？ A. 铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料 B. 铁芯、次级绕组、初级绕组、绝缘材料 C. 铁芯、绝缘材料、初级绕组、次级绕组 D. 初级绕组、次级绕组、铁芯、绝缘材料 解析：正确答案是A。单相变压器的基本结构包括铁芯、初级绕组、次级绕组和绝缘材料等组成部分，它们共同实现电能的变压和传输。 小试牛刀 题目 3： PLC 中用于单个常开触点串联连接的指令是（ ） A. AND B. OR C. ANI D. ORI 答案：A 解析：AND 用于单个常开触点串联连接，ANI 用于单个常闭触点串联连接，OR 用于单个常开触点并联连接，ORI 用于单个常闭触点并联连接。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 以下指令中，能够实现将数据左移一位的是（ ） A. ROL B. ROR C. SHL D. SHR 答案：C 解析：SHL 是左移指令，ROL 是循环左移指令，ROR 是循环右移指令，SHR 是右移指令。 尝试解答下面习题 题目 5： 在 PLC 编程里，用于接通延时定时器的指令是（ ） A. TON B. TOF C. RTC D. CTUD 答案：A 解析：TON 是接通延时定时器指令，TOF 是断开延时定时器指令，RTC 是实时时钟指令，CTUD 是加减计数器指令。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 6： 若要在 PLC 中对计数器进行预置操作，应使用的指令是（ ） A. CTU B. CTD C. CTUD D. PRE 答案：D 解析：PRE 用于计数器的预置操作。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 7： 以下哪个指令可以在 PLC 中实现子程序调用？（ ） A. CALL B. JMP C. LBL D. RET 答案：A 解析：CALL 用于子程序调用，JMP 是跳转指令，LBL 是跳转标签，RET 是从子程序返回。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 8： PLC 中用于比较两个整数是否相等的指令是（ ） A. EQ B. NE C. GT D. LT 答案：A 解析：EQ 表示相等，NE 表示不相等，GT 表示大于，LT 表示小于。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 9：在一个自动化生产线上，有一个减计数器 CTD 用于记录产品的不合格数量。当不合格数量达到 5 个时，生产线停止运行并发出报警信号。请简述如何使用 PLC 实现这个功能， 答案：首先，我们需要定义一个减计数器 CTD ，设定其预置值为 5 。当检测到不合格产品时，给计数器的 CD 输入端一个脉冲信号，计数器的值减 1 。当计数器的值减到 0 时，其 Q 输出端置位，触发生产线停止运行的指令，并同时触发报警信号。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 10： 在一个包装机的控制系统中，需要使用 PLC 对包装的产品数量进行计数。每包装一个产品，计数器加 1，当计数器达到 100 时，包装机停止工作；简述工作原理。 答案：首先，我们使用增计数器 CTU 来实现计数功能。 工作原理：当包装机每完成一次包装，I0.1 输入一个脉冲信号，计数器 C1 的值加 1 。当计数器的值达到 100 时，Q 输出端置位，即 Q0.0 输出为 1 ，控制包装机停止工作。 其中，I0.1 为表示完成一次包装的输入信号，Q0.0 用于控制包装机停止。 小试牛刀 尝试解答下面习题 课堂小结 03 我们学习了常开触点指令（LD、LDN）、常闭触点指令（AND、ANI、OR、ORI）等，用于构建简单的逻辑控制电路。定时器（TON、TOF 等）用于实现定时控制，计数器（CTU、CTD 等）用于计数操作。包括传送指令（MOV）、比较指令（CMP）、算术运算指令（ADD、SUB、MUL、DIV）等，用于处理数据。跳转指令（JMP、LBL）、循环指令（FOR、WHILE）、子程序调用与返回指令（CALL、RET）等，控制程序的执行流程。根据具体的控制需求，选择合适的指令来实现功能。例如定时器和计数器的设定值范围、数据处理指令的数据类型等。保持程序的清晰、简洁和易于理解，使用有意义的标识符和注释。 作业布置 04 完成课堂上未完成的练习题目，确保对PLC 的常用指令及应用的掌握。 复习PLC 的常用指令及应用的相关概念和应用，整理笔记，梳理知识框架。 完成作业本上关于PLC 的常用指令及应用习题，加深对定理的理解。 准备下节课的讨论问题：你认为PLC 的常用指令及应用在实际生活中有哪些应用？请结合具体例子进行讨论。 感谢观看 $$