PLC可编程控制器初级培训教程

1 PLC 初级培训教材

第一章 电气系统及PLC 简介

一、设备电气系统结构简介 设备电气系统一般由以下几部分组成

1、执行机构：执行工作命令

陶瓷行业中常见的执行机构有：电动机（普通、带刹车、带离合）、电磁阀（控制油路或气路的通闭完成机械动作）、伺服马达（控制调节油路、气路的开度大小）等。

2、输入元件：从外部取入信息

陶瓷行业中常见的输入元件有：各类主令电器（开头、按扭）、行程开关（位置）、近接开关（反映铁件运动位置）、光电开关（运动物体的位置）、编码器（反映物体运动距离）、热电偶（温度）、粉位感应器粉料位置）等。

控制中心：记忆程序或信息、执行逻辑运算及判断

常见控制中心部件有各类PLC 、继电器、接触器、热继电器、等。 电源向输入元件、控制中心提供控制电源；向执行机构提供电气动力。

二、简单的单台电动机电气系统

例：一台星——角启动的鼠笼式电动机的电气系统

1、一次线路图

2、二次线路图

R

JC1 SJ

JC1

3、上图看出，二次回路图中为实现延时控制，要使用一个时间继电器，而在

陶瓷行业中，星——角启动控制可说是一种非常简单的例子，若在陶瓷生产设备上全部采用继电器类来实现生产过程的自动控制，要使用许多的继电器、时间继电器等其它一些电气产品，而该类产品占空间大，且运行不是十分可靠。

三、PLC简介

1、可编程序控制器

早期的PLC只能做些开关量的逻辑控制，因而叫PLC，但近年来，PLC采用微

处理器作为中央处理单元，不仅有逻辑控制功能，还有算术运算、模拟量处理甚至通信联网功能，正确应称为PC，但为了与个人计算机有所区别，仍称其为PLC。

2、PLC的特点

1>、灵活、通用

控制功能改变，只要改变软件及少量的线路即可实现。

2>、可靠性高、抗干扰能力强

①硬件方面：采用微电子技术开关动作由无触点的半导体电路及大规模集成电路完成，

CPU与输入输出之间，采用光电隔离措施，隔离了它们之间电的联系。

②软件方面：有自身的监控程序，对强干扰信号、欠电压等外界环境定期检查，有故障

时，存现状态到存储器，并对其封闭以保护信息；监视定时器WTD，检查程序循环状态，超出循环时间时报警；对程序进行校验，程序有错误进输出报警信息并停止执行。

3>、使用简单

采用自然语言——梯形图语言编程方式，编程容易，更改方便。输入输出接口可以与各种开关、传感器、继电器、接触器、电磁阀连接，接线简单。

4>、功能强、体积小

纵向——PLC不仅可能完成各种条件控制，还能完成模/数、数/模转换并进行数字运算，可以完成对模拟量的控制；横向——可以控制一台至几台设备，还可实现远距离控制；重量轻，体积小，便于安装。

3、PLC控制思路

以前面的星——角起动二次回路为例。

按控制等效电路可分为三个部分：输入部分、输出部分及控制部分。

1>、输入部分：

接收由各种主令电器发出的操作指令及由各种反映设备状态信息的输入元件传来的各种状态信息。PLC的一个输入点单独对应一个内部继电器，当输入点与输入用的公用脚COM接

2

通时，该输入继电器得电。

2>、输出部分：

根据控制程序的执行结果直接驱动相应负载。在PLC内部设有输出继电器（可能是继电器形式，也可能是晶体管形式），每个继电器对应一个硬触点，当程序执行结果让输出继电器线圈通电时，该输出继电器的输出触点闭合，实现外部负载的控制运行。

3>、控制部分：

是由用户自行编制的控制程序。它存放在PLC的用户程序存储器中，系统运行时，PLC依次读取用户程序存储器中的程序内容，并对它们进行解释并执行，执行结果送输出端子，以使相应的外部负载得到控制。PLC的用户程序采用梯形图的编程方式，它由继电器控制电路演变而来，所不同的是，它内部的继电器并非实际的继电器，而是“软”继电器，由软继电器组成的控制线路并不是真正意义上的物理连接，而只是逻辑关系上的连接（软接线）。它的

表示，常开点用来表示，常闭点用来表示。

从PLC内部可区分为六个部分即：输入、输出、存储器、CPU、电源及操作显示部分。详见P8~14页

①输入部分：负责采集外部指令及设备状态，以使CPU作出判断。见P11页图1.6及1.7。

②输出部分：将CPU的运算结果向外部输出，以完成过程动作。见P12页图1.8、1.9、

及1.10

注：以上输入输出部分CPM1A产品均可扩展，最大可扩展到40点输入输出。

③存储器：存储用户程序及信息。

④CPU：执行各种逻辑及运算程序。

⑤电源：向输入输出及CPU提供电源。

⑥操作显示：向存储器输入用户程序或更改用户程序，显示程序运行状态。

从外型看见P31页图2.1，CPM1A主机与多数PLC主机一样，有电源端子（交流供电型还设有供外部输入设备用的服务电源）、功能接地端子（抗干扰、防电击，务必接地）、保护接地端子（防触电）、输入输出端子及其LED（当对应的输入或输出端子ON时，相应的输入输出LED灯亮，但当CPU异常、I/O总线发生异常时所有输入LED灭；当内存异常及系统异常（FALS）发生时，所有输入LED保持发生异常时的状态，即使输入状态发生变化，输入的LED 状态也不改变）、PLC状态显示LED（POWER电源、RUN 运行监视/编程停止、ERROR/ALARM 亮故障/闪警告、COMM外设通讯亮）、模拟设定电位器及扩展连接器。

4、PLC工作原理见P15页PLC的循环扫描工作过程示意图

PLC上电

3

4

初始化

检查I/O 单元连接、继电器区清0 定时器预置、识别扩展单元 异常警告

第二章 CPM1A 的性能规格和区域分配

一、CPM1A 的性能规格

性能规格

5

二、输入输出规格

①输入单元000~009CH

输入阻抗：IN00000~00002为2KΩ，其它为4.7 KΩ

输入电压：DC24V+10%、-15%

ON电压：最小 DC14.4V

OFF电压:最大 DC5.0V

ON及OFF响应时间(IN00000~00002作为高速计数器使用时除外):1~128mｓ以

下可选,缺省为8 mｓ

IN00000~00002作为高速计数器使用时响应时间：200μｓ左右（可满足高速计数频率单相5KHZ、两相2.5KHZ）的要求

IN00003~00006作为中断输入时响应时间为0.3 mｓ以下(从输入ON开始到执行中断处理

子程序为止的时间)

输入单元是可以把外部输入设备的信号直接取到PLC内部的继电器，当CPU及输入单元装入时，方有输入继电器的动作。

输入继电器可以作为程序中的接点或通道数据使用。

在程序中继电器号的顺序及常开/常闭接点的使用次数是没有限制的，但要注意：请不要对输入继电器的号数使用输出命令。

②输出单元010~019CH

断电器输出型：最大开关能力AC250V/2A DC24V/2A 公共端4A

最小开关能力DC5V、10mA

继电器寿命：电气寿命：阻性负载30万次

感性负载10万次

机械寿命：2000万次

ON响应时间：15mS以下

OFF响应时间：15 mS以下

晶体管输出型：最大开关能力：24VDC+10% -15% 300 mA

最小开关能力：10 mA

ON响应时间：0.1 mS以下

OFF响应时间：1 mS以下

输出单元可以把PLC内部程序执行结果送到外部。

输出点在程序中，可以作为继电器线圈接点及通道数据使用：在程序中输出继电器

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的号数使用顺序、常开/常闭接点的使用次数均没有限制。

在编程过程中注意不要对同一个输出继电器重复使用两次输出命令。

三、CPM1A继电器地址的分配及继电器功能作用介绍

①内部辅助继电器512点，200~231CH

仅可在程序中作为继电器线圈、接点、通道数据使用的继电器，而不能作为输入输出继电器去直接取入外部信号或向外部输出，程序中使用的顺序及常开/常闭点的使用次数无限制，电源切断或运行停止时复位。相当于在继电器控制回路中的中间继电器。

内部继电器在电源切断时、运行停止时复位。

②特殊辅助继电器384点，232~255CH

特殊辅助继电器只能当作具有特定功能的继电器接点使用。

特殊辅助继电器功能

7

8

③辅助记忆继电器AR00~15CH 256点

用于PC的工作状态信息

9

④暂存继电器8点TR0～7

它是复杂的梯形图回路中不能用助记符描述的时候，用于对回路的分叉点的ON/OFF状态作暂存的继电器，仅在用助记符编程时使用。用梯形图编程时，在内部由于能自动处理，暂存继电器没有使用的必要.

程序中暂存继电器使用顺序及使用次数无限制,但在同一段程序中,TR继电器号不能重复使用,否则会造成程序出错。

使用方法：在梯形图的最末一个分支点以后有两个以上的与接点串接的输出，或在一个与接点串接的输出后面，还有一个没有通过接点的直接输出时，在分支点上要使用TR暂存继电器，只能用LD及OUT指令。

⑤保持继电器HR00~19CH 256点

在电源切断时或在编程设备向编程状态转换时,其仍保持原有的ON/OFF状态使用方法与内部辅助继电器一样。一般可用KEEP（FUN11）指令；也可用OUT 指令，但切记使用OUT指令时要有自保回路。

保持继电器的复位信号要尽量使用常开点，否则可能在复电时复位该HR继电器。

⑥链接继电器LR00~15CH 256点

链接继电器用于安装了PC链接单元，与其它PC进行1：1链接数据交换（输入输出）。CPM1A可实现CPM1A族、及同CQM1、CPM1、C200HS作1：1连接，一方作主动方，另一方作从动方。在CPM1A中使用1：1上位链接功能时，能够用外围设备在主动局和从动局的系统设定区域（DM6650）中设定。

例：在主站CPM1A与从站CPM1A之间，互相将输入000CH的状态反映到对方的内部辅助

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11 继电器200CH RS —232C 电缆

CPM1A CPM1A

CPU 单元 CPU 单元

主站侧程序 从站侧程序

MOV （21） MOV （21）

000 000

LR00 LR08

MOV （21） MOV （21）

LR08 LR00

200 200

写入

主站侧 从站侧

⑥ 定时器/计数器（TIM/CNT ）

定时器/计数器号，可以在定时（TIM ）、计数（CNT ）、高速计数（TIMH ）、可逆计数（CNTR ） 指令中使用，但这些指令不能使用相同的号数，例如：同一个程序中不可以同时有CNT010及TIM010，若重复使用时，程序检查中，会有“线圈重复使用”的显示，如执行程序，则会产生动作异常。

当使用互锁IL （02）和解锁ILC （03）指令时，若IL （02）至ILC （03）指令之间有定时器（包括高速定时器）或计数器时，定时器根据本指令前面的条件OFF 时复位，而计数器保持原有的数据。

定时器/计数器的现在值，也可作为通道数据使用。

若使用中断处理的定时器用高速定时器时，请指定TIM000~001。

⑦ 数据存储器DM0000～1023（可读/写1024字） DM6144～6655（只读 512字）共1536个

通道，用于记忆一个字（16bit ）为单位的数据，它只能以字为单位使用。它不是继电器，因而不能做为继电器线圈和接点使用，可作为数据的输入输出区使用；当电源切断时，DM

仍保持原有数据；可以间接指定使用（*DM），这时，DM的内容是要寻找的DM的地址。

数据存储器分为可读/写DM及只读DM，只读DM可以用编程器写入，但不能在程序中写入。其中DM6600～6614仅在编程模式时设定，而DM6615～6655则可在编程模式及监控模式时设定。

在可读写DM区域内，DM1000～1021这22个通道由DM6655的00～03bit指定可主要用于存放故障履历；在只读DM区域中DM6600～6655为系统设定区，用来设定各种系统参数。

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13

第三章 CPM1A的基本指令

一、程序和指令的理解方法

1、程序的步的理解方法

OMRON的PLC程序中，每一条指令对应为一步，一条指令为1～4个字，依指令而异。

因为指令的字数不同，所以根据在程序中使用的指令不同，可编程的步数亦不同.例如：LD指令为一步，而运算指令（以双字BCD码减法指令SUBL（55）为例）为4步指令

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15

（

55）

S1+1、

S1

、S2 S2 — CY

2、通道数据的理解方法

在输入输出继电器、内部辅助继电器、保持继电器（HR ）、辅助记忆继电器（AR ）、链接继电器（LR ）以通道为单位使用时，以及作为计时器（TIM ）、计数器（CNT ）区的现在值，数据存储器（DM ）区的内容表示用的通道数据，可有以16 bit 的0和1表达方式及16进制4桁的表达方式。16 bit 的0和1表达方式及16进制4桁的表达方式的关系如下： LSB 例：HR00CH 的内容 （1=ON 0=OFF ） LSB 为最下位bit （00 bit ） MSB 为最上位bit （15 bit ）

①HR00CH 的内容用16位bit 表达方式表示时，如下 示： 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 M S B L S B

②HR00CH 的内容，若用16进制4位表达方式时，则 如下示： 632A

3、每次扫描执行型指令和输入微分型指令 CPM1A 型机中，几乎所有的应用指令，都有每次 扫描执行型和输入微分型。下面以传送指令为例，说明其不同之处：

①每次扫描执行型----MOV （FUN21） 动作说明：

输入0000ON 时，保持继电器

HR10CH 的内容，每次扫描都向数据存储器DM0000中传送。 当程序循环时间为80MS ，输入0000 ON 为2S 时，则传送25在此期间，如果HR10CH 的内容是变化的，则DM0000中保持每次传送前的最终内容。 ②输入微分型-----@MOV(FUN21) 动作说明：

仅在输入0000的上升沿（OFF —ON ）时，执行一次把保持继电器HR10CH 的内容传送到数据存储器DM0000中的操作。

编程器键入操作时，是接着在功能号FUN后，再输入指令代码21，最后按NOT键，即已输入了传送微分指令。

5、CPM1A的特殊功能

1>、模拟设定电位器功能

位于CPU面板左上角有两个模拟设定电位器，可以用来模拟设定定时器/计数器的设定值，区域范围为0~200（BCD），经这两个电位器设定的值自动存入特殊辅助继电器250CH 和251CH，可作为计时/计数器指令的设定值。

2>、输入时间常数设定功能

输入电路上有滤波器，可以减少外部干扰（振动、杂波等），输入滤波器的时间常数可以根据实际需要进行设置为1/2/4/8/16/32/64/128ms之一。

3>、外部输入中断功能

10点型CPM1A有两个00003、00004输入点，10点以上型有00003~00006四个输入点可作为中断输入点使用，实现外部输入中断（模式有两种：即输入中断模式和计数器中断模式）详见中断控制指令。

4>、快速响应输入功能

PC采用循环扫描方式工作，输出滞后输入。如果用户要使用一些瞬间信号，可以采用快速响应输入端，使CPU可以接收到瞬间脉冲。10点型有00003、00004两点，10点以上型有00003~00006四点（与外部中断输入端子号相同，通过对系统设置区域DM6628的设置，可以将00003~00006定义为普通输入端0、外部中断输入端1或快速响应输入端2）

5>、间隔定时中断功能

间隔定时器一到定时时间，即转去执行中断子程序。有单次中断模式（设定的定时到仅产生一次中断）和重复中断模式（每隔设定的一定时间就产生一次中断）两种，详见中断控制指令中的间隔定时器中断指令。

6>、高速计数器功能

脉冲编码器所发出的A相、B相、Z相脉冲信号输入到00000~00002输入端，有单相递增输入（B相脉冲输入端不接）和相位差输入两种模式，它们与中断功能配合可以实现目标值一致比较控制和区域（范围）比较控制。

7>、脉冲输出功能

CPM1A的晶体管输出单元能产生一个20HZ~2KHZ的单相脉冲输出（占空比50%），输出点为01000、01001。有连续模式（由SPED指令设置输出脉冲频率为0停止脉冲输出或由动作模式控制INI指令控制脉冲输出停止）和独立模式（输出脉冲数目达到设定的脉冲数目时

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脉冲输出停止）两种输出模式。

输出脉冲的数目及脉冲频率分别由设置脉冲指令（PULS）及速度输出指令（SPED）设置，详见脉冲输出指令及高速计数器指令。

1、与母线连接的接点，必须使用LD指令。

2、接点串联连接时，使用AND指令；接点并联连接时，使用OR指令。

3、程序中的常闭接点，使用NOT指令。

4、程序块与程序块串接时使用（逻辑与）AND LD指令。在与前面程序块串联连接的下一程

序块的起点使用第二次LD指令。

5、程序块与程序块并联时使用（逻辑或）OR LD指令。在与前面程序块并联的下一程序块的

起始接点处使用第二次LD指令。

AND LD指令练习： OR LD指令练习：

A例① A例② O例① O例②

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AND LD指令，可以连续使用任意次，用第②方法 OR LD指令，可以连续使用任意次，用第②方法编

编程时，AND LD 的数目等于前面的LD及LD NOT指程时，AND LD 的数目等于前面的LD及LD NOT指令的

令的数目减一；另外，用第②方法编程时AND LD前面数目减一；另外，用第②方法编程时AND LD前面的LD 的LD及LD NOT的个数请勿超过8个，在9个以上时及LD NOT的个数请勿超过8个，在9个以上时请采

请采用第①方法编程。用第①方法编程。

⑴、输入输出继电器，内部辅助继电器，计时器等的接点的使用次数是没有限制的，

对于维护等方面而言，最佳设计莫过于节约接点的使用个数，把复杂的设计用简单、

明快的电路构成。

⑵、在PLC程序中，信号的流向是由左向右的。

⑶、在串联、并联电路中对于构成串联的接点数，构成并联的接点数，没有限制。

三、顺序输出指令

说明：当输入继电器号00000~00915在实际中未被使用时，方可在基本输出指令中作为内部

继电器使用。

特殊辅助继电器232CH~249CH只有当其不作为特殊辅助继电器使用时，方可作为内部继

电器使用。

1、输出继电器的使用

⑴继电器的线圈，使用OUT指令。输出线圈不能直接与母线相连，确有此必要时，请把

18

19 不用的内部辅助继电器的常闭接点或者特殊辅助继电器25313（常ON 接点）作为虚拟接点插入。

⑵输出继电器的接点，除了输出驱动实际负载的信号之外，还可在电路上使用它的辅助接点，且这个接点的使用次数没有限制。

⑶输出继电器的线圈的后面不能插入接点，接点必须在线圈前面插入。

⑷输出线圈可以2个以上并联。

2、TR0~7的使用方法： 00000 A 01000

00001 01001

00002 00003 01002

TR0 01003

在不使用互锁（IL —ILC ）指令编程时，使用TR ；在图一中因A 点的ON/OFF 状态与输出01000相同，故可在OUT01000后面，继续编入AND0001，OUT01001，而不必用TR ；但在图二中，分支点处的状态与01000的状态不一致帮应先用TR 暂存，如果把二改写成一，则可减少程序步数。 TR 在有多个输入分支的电路中，仅用于记忆（OUT TR0~7）和再现（

LD TR0~7）分支点的ON/OFF 状态，与一般继电器接点不同之处在于不能用于AND 、OR 指令及附有NOT 的指令。

例：在同一程序块内TR 的继电器号不能重复使用，但可在其它程序块中使用。见下图。 00000 TR0 00001 TR1 00002 01000

00003 01001

00004 01002

00010 TR0 00011 TR1 00012 01100

00013 01101

00014 01102

00015 00100 01103

00101 01104

20 3、保持KEEP （11）指令的使用

KEEP 指令编程时，请按照置位输入、复位输入、继电器号的顺序来编

程。

⑴KEEP 指令当置位输入ON 时，保持ON 的状态；当复位输入ON 时，为OFF 状态。分置位输入与复位输入同时ON 时，复位输入优先，此时，保持指令不接受置位输入，而保持原有的状态。 KEEP 置位输入

复位输入

KEEP 输出

00000 00001 01000 00000 KEEP

01000 01000

00001

上图的区别在于，当该程序段位于IL —ILC 之间时，在IL 条件OFF 时，左图使输出继电器01000 OFF ；而右图使用

KEEP 指令的程序，输出继电器保持原有的状态。

⑵KEEP 指令若使用保持继电器，则即使在停电时，亦能记忆断电之前的状态。 外部异常输入

外部复位输入 HR0000 01000 外部异常指示输出

上图为一防掉电的异常显示的例子。

⑶如果直接采用外部控制设备的常闭点作为KEEP 指令的复位输入，可能会导致保持继电器不正常复位，请不要如此使用。

输入单元

上图中，当AC 电源断时，PLC 主机的直流电源不能立刻OFF ，此时会使HR0000不正常复位。

4、上升沿微分指令DIFU/下降沿微分指令

上升沿微分指令DIFU （13）：当输入信号的上升沿（由OFF ON ）时，DIFU 指令所

21 指定的继电器在一个扫描周期内ON

；下降沿微分指令当输入信号的下降沿（由ON OFF ）时，DIFD 指令所指定的继电器在一个扫描周期内ON 。 00000 DIFU

DIFD

20000 MOV （21）

#FFFF DM0100

20001 OUT 01000

输入点00000

内继20000

内继20001

当输入点00000的上升沿（OFF ON ）时，内部辅助继电器20000在一个扫描周期内ON ，MOV 指令在一个扫描周期内执行。

当输入点00000的下降沿（ON OFF ）时，内部辅助继电器20001在一个扫描周期内ON ，输出指令执行一个扫描周期。

注意：MOV 等应用指令尚有微分型，此时不需用DIFU 、DIFD 指令构成输入电路而可直接采用微分型指令即可。

5、置位SET 与复位（RESET ）指令

当SET 指令的执行条件ON 时，使指定继电器置位为ON ；当执行条件OFFSET 指令仍不能改变指定继电器的状态。当RESET 指令的执行条件ON 时，使指定继电器复位为OFF ；当执行条件OFF 后，RESET 指令仍不能改变指定继电器的状态。

四、基本顺序控制指令

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