項(xiàng)目二PLC的編程元件和基本邏輯指令任務(wù)一PLC——三相異步電動(dòng)機(jī)啟?？刂迫蝿?wù)二PLC——樓梯照明控制程序設(shè)計(jì)任務(wù)三PLC——3臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)任務(wù)四PLC——產(chǎn)品出入庫數(shù)量監(jiān)控程序設(shè)計(jì)任務(wù)五PLC——電動(dòng)機(jī)單按鈕啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)任務(wù)六PLC——電動(dòng)機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)控制程序設(shè)計(jì)基本指令應(yīng)用實(shí)訓(xùn)一電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的PLC控制基本指令應(yīng)用實(shí)訓(xùn)二工作臺(tái)自動(dòng)往返的PLC控制基本指令應(yīng)用實(shí)訓(xùn)三搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本指令應(yīng)用實(shí)訓(xùn)四十字路口交通燈控制基本指令應(yīng)用實(shí)訓(xùn)五彩燈點(diǎn)亮的PLC控制基本指令應(yīng)用實(shí)訓(xùn)六數(shù)碼管循環(huán)點(diǎn)亮的PLC控制編程元件是PLC的重要元素，是各種指令的操作對(duì)象。基本指令是PLC中應(yīng)用最頻繁的指令，是程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本項(xiàng)目主要介紹三菱FX2N系列PLC的基本編程元件和基本邏輯指令及其編程使用。學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

(1)掌握三菱FX2N系列PLC的基本編程元件和邏輯指令；

(2)學(xué)會(huì)分析系統(tǒng)控制要求及分配I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制程序。

技能目標(biāo)

(1)能夠輸入梯形圖和指令表，并進(jìn)行調(diào)試；

(2)能夠獨(dú)立完成PLC——電動(dòng)機(jī)基本控制線路安裝和調(diào)試。工作任務(wù)單

任務(wù)一PLC——三相異步電動(dòng)機(jī)啟停控制

一、任務(wù)引入

在電氣控制中，對(duì)于小型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，一般采取全壓?jiǎn)?dòng)控制。連續(xù)控制適用于需要長(zhǎng)時(shí)間單向運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備等場(chǎng)合。例如港口運(yùn)輸機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、普通車床的主軸電動(dòng)機(jī)控制等。圖2-1所示為繼電接觸器控制電動(dòng)機(jī)啟停的電氣原理圖，圖2-2為繼電接觸器控制的接線圖。按下啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合使電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)；按下停止按鈕SB1，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。繼電接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易懂、使用方便、價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是可靠性不高，硬件接線較為復(fù)雜，通用性和靈活性較差。而應(yīng)用PLC則可以很方便地實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟?？刂?。圖2-1電動(dòng)機(jī)啟?？刂圃韴D圖2-2電動(dòng)機(jī)啟停控制接線圖二、任務(wù)分析

用PLC進(jìn)行控制時(shí)，主電路仍然和圖2-1所示相同，只是控制電路不一樣。首先要選定輸入、輸出設(shè)備，即先選定發(fā)布控制信號(hào)的按鈕、開關(guān)、傳感器、熱繼電器觸點(diǎn)等，再選定執(zhí)行控制任務(wù)的接觸器、電磁閥、信號(hào)燈等；然后把這些設(shè)備與PLC對(duì)應(yīng)相連，編制PLC程序，最后運(yùn)行程序就可以進(jìn)行控制了。

正確選擇輸入、輸出設(shè)備對(duì)于設(shè)計(jì)PLC控制程序、完成控制任務(wù)非常重要。一般情況下，一個(gè)控制信號(hào)就是一個(gè)輸入設(shè)備，一個(gè)執(zhí)行元件就是一個(gè)輸出設(shè)備。選擇開關(guān)還是按鈕，對(duì)應(yīng)的控制程序是不一樣的。熱繼電器FR觸點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的過熱保護(hù)信號(hào)，也應(yīng)該作為輸入設(shè)備。根據(jù)繼電接觸器控制原理，完成本控制任務(wù)需要有啟動(dòng)按鈕SB2和停止按鈕SB1兩個(gè)主令控制信號(hào)作為輸入設(shè)備，有執(zhí)行元件(接觸器)KM作為輸出設(shè)備，來控制電機(jī)主電路的接通和斷開，從而控制電動(dòng)機(jī)的啟停。

選擇好輸入、輸出設(shè)備后，接下來的問題是如何將它們與PLC連接，使輸入設(shè)備的動(dòng)作信息傳送給PLC？PLC又如何將運(yùn)行結(jié)果傳送給外部負(fù)載？這就要用到PLC的內(nèi)部要素——編程元件X、Y了。三、相關(guān)知識(shí)

1．PLC編程元件(軟繼電器)概念

PLC內(nèi)部有許多各種不同功能的編程元件，如輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，它們不是物理意義上的實(shí)物繼電器，而是由電子電路和存儲(chǔ)器組成的虛擬器件，其圖形符號(hào)和文字符號(hào)與傳統(tǒng)繼電器符號(hào)不同，所以又稱為軟元件或軟繼電器。每個(gè)軟元件都有無數(shù)對(duì)常開、常閉觸點(diǎn)，以供PLC內(nèi)部編程使用。

不同廠家不同型號(hào)的PLC，編程元件的數(shù)量和種類有所不同。

2．輸入繼電器(X)

輸入繼電器是PLC專門用來接收外界輸入信號(hào)的內(nèi)部虛擬繼電器。它在PLC內(nèi)部與輸入端子相連，有無數(shù)的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，可在PLC編程時(shí)隨意使用。輸入繼電器不能用程序驅(qū)動(dòng)，只能由輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)。

FX系列PLC的輸入繼電器采用八進(jìn)制編號(hào)。FX2N系列PLC帶擴(kuò)展時(shí)最多可達(dá)184點(diǎn)輸入繼電器，其編號(hào)為X0～X267。X0也即是X000。

3．輸出繼電器(Y)

輸出繼電器是PLC專門用來將程序執(zhí)行的結(jié)果信號(hào)經(jīng)輸出接口電路及輸出端子送達(dá)并控制外部負(fù)載的虛擬繼電器。它在PLC內(nèi)部直接與輸出接口電路相連，有無數(shù)的常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)，可在PLC編程時(shí)隨意使用。輸出繼電器只能由程序驅(qū)動(dòng)。

FX系列PLC的輸入繼電器采用八進(jìn)制編號(hào)。FX2N系列PLC帶擴(kuò)展時(shí)最多可達(dá)184點(diǎn)輸出繼電器，其編號(hào)為Y0～Y267。Y0也即是Y000。

三菱系列PLC的圖形符號(hào)和文字符號(hào)有如圖2-3所示幾種表示方式。圖2-3輸入/輸出繼電器(X/Y)電路

4．I/O地址分配

一個(gè)輸入設(shè)備原則上占用PLC一個(gè)輸入點(diǎn)(I)，一個(gè)輸出設(shè)備原則上占用PLC一個(gè)輸出點(diǎn)(O)。

5．FX2N系列PLC基本指令(一)

FX系列PLC產(chǎn)品很多，本書以FX2N機(jī)型為例，介紹FX2N系列PLC的指令系統(tǒng)。FX2N系列PLC提供了基本指令27條、步進(jìn)指令2條和應(yīng)用指令128種298條。下面將陸續(xù)介紹三菱FX2N系列PLC的基本指令及編程和部分功能指令及編程。

1)邏輯取及驅(qū)動(dòng)線圈指令(LD、LDI、OUT)

LD(Load)：取指令。用于常開觸點(diǎn)與母線(左母線、分支母線等)連接。操作元件有X、Y、M、T、C、S。

LDI(LoadInverse)：取反指令。用于常閉觸點(diǎn)與母線(左母線、分支母線等)連接。操作元件有X、Y、M、T、C、S。

OUT(Out)：輸出指令。用于線圈驅(qū)動(dòng)，將邏輯運(yùn)算的結(jié)果驅(qū)動(dòng)一個(gè)指定的線圈。OUT指令能夠操作的元件有Y、M、S、T和C。

LD/LDI及OUT指令的應(yīng)用見表2-1和圖2-4所示。表2-1邏輯取及輸出指令表圖2-4

LD/LDI及OUT指令應(yīng)用示例

2)觸點(diǎn)串聯(lián)指令(AND、ANI)

AND(And)：與指令。用于一個(gè)常開觸點(diǎn)同另一個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)連接。

ANI(AndInverse)：與非指令。用于一個(gè)常閉觸點(diǎn)同另一個(gè)觸點(diǎn)的串聯(lián)連接。

AND和ANI指令能夠操作的元件為X、Y、M、S、T和C。

AND和ANI指令是用來描述單個(gè)觸點(diǎn)與別的觸點(diǎn)或觸點(diǎn)組組成的電路的串聯(lián)連接關(guān)系的。單個(gè)觸點(diǎn)與左邊的電路串聯(lián)時(shí)，使用AND或ANI指令。AND和ANI指令能夠連續(xù)使用,即幾個(gè)觸點(diǎn)可以串聯(lián)在一起，對(duì)串聯(lián)觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒有限制。

AND和ANI指令的應(yīng)用見表2-2和圖2-5所示。表2-2觸點(diǎn)串聯(lián)指令表

圖2-5

AND/ANI指令應(yīng)用示例

3)觸點(diǎn)并聯(lián)指令(OR、ORI)

OR(Or)：或指令。用于一個(gè)常開觸點(diǎn)同另一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接。

ORI(OrInverse)：或非指令。用于一個(gè)常閉觸點(diǎn)同另一個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接。

OR與ORI指令能夠操作的元件為X、Y、M、S、T和C。

OR和ORI指令是用來描述單個(gè)觸點(diǎn)與別的觸點(diǎn)或觸點(diǎn)組組成的電路的并聯(lián)連接關(guān)系的。用于當(dāng)單個(gè)觸點(diǎn)與前面電路的并聯(lián)時(shí)，并聯(lián)觸點(diǎn)的左側(cè)接到該指令所在的電路塊的起始點(diǎn)LD處，右端與前一條指令對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)的右端相連。OR和ORI指令能夠連續(xù)使用，即幾個(gè)觸點(diǎn)可以并聯(lián)在一起，對(duì)并聯(lián)觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒有限制。

OR和ORI指令的應(yīng)用見表2-3和圖2-6所示。表2-3觸點(diǎn)并聯(lián)指令表

圖2-6

OR/ORI指令應(yīng)用示例

4)程序結(jié)束指令(END)

END：程序結(jié)束指令。若在程序中寫入END指令，則END指令以后的程序就不再執(zhí)行，將強(qiáng)制結(jié)束當(dāng)前的掃描執(zhí)行過程，直接進(jìn)行輸出處理；若用戶程序中沒有END指令，則將從用戶程序存儲(chǔ)器的第一步執(zhí)行到最后一步。將END指令放在用戶程序結(jié)束處，只執(zhí)行第一條指令至END指令之間的程序。使用END指令可以縮短掃描周期。

程序結(jié)束指令END的用法見表2-4所示。

另外，在調(diào)試程序時(shí)可將END指令插在各程序段之后進(jìn)行分段調(diào)試，切記調(diào)試好以后必須把程序中間的END指令刪去，因?yàn)樵诰幊虝r(shí)插入該指令只是為了便于程序的檢查和修改，而且在執(zhí)行END指令時(shí)，也可以刷新警戒時(shí)鐘。表2-4程序結(jié)束指令表

四、任務(wù)實(shí)施

1．器材準(zhǔn)備

按照表2-5配齊所有的工具、儀表及電器元件，并進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。表2-5工具、儀表及器材

2．輸入與輸出點(diǎn)分配

在這個(gè)控制任務(wù)中，輸入設(shè)備有SB1、SB2和FR；輸出設(shè)備有KM。

I/O地址分配如下：

啟動(dòng)按鈕SB1—X0；

停止按鈕SB2—X1；

FR觸點(diǎn)—X2；

接觸器KM—Y0；

PLC控制系統(tǒng)的輸入/輸出(I/O)端口地址分配如表2-6所示。

將選擇的輸入、輸出設(shè)備和分配好的I/O地址一一對(duì)應(yīng)連接，形成PLC的I/O接線圖，如圖2-7所示。

表2-6邏輯取及輸出線圈指令表

圖2-7

I/O接線圖

3．編制電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)的梯形圖程序

根據(jù)控制要求，電機(jī)全壓?jiǎn)⑼？刂频奶菪螆D和指令表程序如圖2-8所示。

按下啟動(dòng)按鈕SB1，通過輸入端子使輸入繼電器X0線圈得電，梯形圖中X0常開觸點(diǎn)閉合，使輸出繼電器Y0接通并且自鎖，通過輸出端子使執(zhí)行元件KM線圈得電，使圖2-1主電路中的KM主觸點(diǎn)閉合啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；按下停止按鈕SB2，輸入X1線圈得電，梯形圖中X1的常閉觸點(diǎn)動(dòng)作使輸出Y0斷電，從而使KM斷電，電機(jī)停止。如果電機(jī)過載，熱繼電器觸點(diǎn)FR動(dòng)作通過X2也會(huì)切斷Y0使電機(jī)停止。圖2-8所示梯形圖就是典型的啟—?！ｋ娐贰D2-8電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)的梯形圖和指令表程序

4．程序調(diào)試

把梯形圖程序輸入PLC后，將PLC置于“RUN”狀態(tài)，運(yùn)行程序，按下按鈕SB1，過一會(huì)兒松開，觀察電動(dòng)機(jī)的可運(yùn)行情況是否與控制要求一致。如果動(dòng)作情況和控制要求一致，表明程序正確，保存程序；如果發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況和控制要求不相符，則應(yīng)仔細(xì)分析，并找出原因，重新修改，直到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況和控制要求一致為止。

思考：PLC控制和繼電接觸器控制電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行有什么不同？

5．檢測(cè)評(píng)分

將學(xué)生任務(wù)完成情況的檢測(cè)與評(píng)價(jià)填入表2-7。

6．任務(wù)反饋

任務(wù)完成后，讓學(xué)生自己作個(gè)總結(jié)，將完成情況填入表2-8中。

思考：如何將圖2-9所示電動(dòng)機(jī)連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制改造成PLC控制？表2-7PLC控制電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行評(píng)分表

表2-8任務(wù)反饋情況表

圖2-9電動(dòng)機(jī)連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制電氣原理圖五、知識(shí)拓展

1．常閉觸點(diǎn)的輸入信號(hào)處理

PLC輸入端口可以與輸入設(shè)備不同類型的觸點(diǎn)連接，但不同的觸點(diǎn)類型設(shè)計(jì)出的梯形圖程序是不一樣的。

(1)?PLC外部的輸入觸點(diǎn)既可以接常開觸點(diǎn)，也可以接常閉觸點(diǎn)。接常閉觸點(diǎn)時(shí)梯形圖中的觸點(diǎn)狀態(tài)與繼電接觸器控制圖中的狀態(tài)相反。

(2)教學(xué)中PLC的輸入觸點(diǎn)常使用常開觸點(diǎn)，以便于進(jìn)行原理分析。但在實(shí)際控制中，停止按鈕、限位開關(guān)及熱繼電器等常要使用常閉觸點(diǎn)，以提高安全保障。

(3)為了節(jié)省成本，應(yīng)盡量少占用PLC的I/O點(diǎn)，因此有時(shí)也將FR常閉觸點(diǎn)串接在其他常閉輸入設(shè)備或輸出負(fù)載回路中。如圖2-10所示。圖2-10不同觸點(diǎn)類型的接線圖與梯形圖程序比較

2．置位與復(fù)位指令(SET、RST)

SET：置位指令。其功能是使操作保持ON(接通并自保持)的指令。

RST：復(fù)位指令。其功能是使操作保持OFF(斷開)的指令。

SET指令能夠操作的元件有Y、M、S。RST指令能夠操作的元件有Y、M、S，積算定時(shí)器T，計(jì)數(shù)器C，或?qū)⒆衷?shù)據(jù)寄存器D，變址寄存器V和Z清零。當(dāng)SET和RST信號(hào)同時(shí)接通時(shí)，寫在后面的指令有效。

SET和RST指令的用法見表2-9所示。表2-9置位與復(fù)位指令表

應(yīng)用舉例：電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)的程序應(yīng)用SET和RST指令編寫會(huì)更為簡(jiǎn)潔。圖2-11中，X000的常開觸點(diǎn)接通，Y000變?yōu)镺N并保持該狀態(tài)，即使X000的常開觸點(diǎn)斷開，它也仍然保持ON狀態(tài)。當(dāng)X001的常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，Y000變?yōu)镺FF并保持該狀態(tài)，即使X001的常開觸點(diǎn)斷開，它也仍然保持OFF狀態(tài)。也就是說，X000一接通，即使再變成斷開，Y000也保持接通。X001接通后，即使再變成斷開，Y000也保持?jǐn)嚅_，對(duì)于M、S也是如此。

SET/RST與OUT指令的用法區(qū)別可以從波形圖中看出，如圖2-12所示。圖2-11置位與復(fù)位指令應(yīng)用示例圖2-12SET/RST與OUT指令的用法比較

3．PLC控制系統(tǒng)與繼電接觸器控制系統(tǒng)的區(qū)別

1)組成的器件不同

繼電接觸器控制系統(tǒng)是由許多硬件繼電器、接觸器組成的，而PLC則是由許多軟繼電器組成的。傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)本來有很強(qiáng)的抗干擾能力，但其用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，因受物理性能疲勞、塵埃的隔離性及電弧的影響等因素，而使系統(tǒng)可靠性大大降低。PLC采用無機(jī)械觸點(diǎn)的邏輯運(yùn)算微電子技術(shù)，復(fù)雜的控制由PLC內(nèi)部運(yùn)算器完成，故其壽命長(zhǎng)、可靠性高。

2)觸點(diǎn)數(shù)量不同

繼電器、接觸器的觸點(diǎn)數(shù)量較少，一般只有4～8對(duì)，而軟繼電器可供編程的觸點(diǎn)數(shù)有無限對(duì)。

3)控制方法不同

繼電接觸器控制系統(tǒng)是通過元件之間的硬接線來實(shí)現(xiàn)的，控制功能固定在線路中。PLC控制功能是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的，只要改變程序，功能即可改變，控制較靈活。

4)工作方式不同

在繼電接觸器控制線路中，當(dāng)電源接通時(shí)，線路中各繼電器都處于受制約狀態(tài)。在PLC中，各軟繼電器都處于周期性循環(huán)順序掃描接通中，每個(gè)軟繼電器受制約接通的時(shí)間是短暫的。任務(wù)二PLC——樓梯照明控制程序設(shè)計(jì)

一、任務(wù)引入

圖2-13所示為一個(gè)樓梯結(jié)構(gòu)示意圖，樓上和樓下分別有LS1和LS2兩個(gè)開關(guān)，它們共同控制燈LP1和LP2的點(diǎn)亮。在樓下，按開關(guān)LS2，可以把燈點(diǎn)亮，當(dāng)?shù)綐巧蠒r(shí)，按開關(guān)LS1，可以將燈熄滅，反之亦然。圖2-13樓梯結(jié)構(gòu)示意圖二、任務(wù)分析

在電工技術(shù)中，我們知道異地控制可以采用如圖2-14所示的電路來實(shí)現(xiàn)。如何用PLC實(shí)現(xiàn)樓上樓下異地控制，如何進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，需要用到PLC的一些指令。圖2-14異地控制照明電路圖三、相關(guān)知識(shí)——PLC基本邏輯指令(二)

1．與塊指令(ANB)

功能：串聯(lián)一個(gè)并聯(lián)電路塊，無操作元件。

ANB指令使用說明：

(1)兩個(gè)或兩個(gè)以上接點(diǎn)并聯(lián)連接的電路稱為并聯(lián)電路塊。當(dāng)并聯(lián)電路塊與前面的電路串聯(lián)連接時(shí)，使用ANB指令。

(2)?ANB指令無操作元件。

(3)并聯(lián)電路塊的分支開始用LD、LDI指令，分支結(jié)束后需使用ANB指令，以表示與前面電路的串聯(lián)。

(4)當(dāng)多個(gè)電路塊串聯(lián)時(shí)，可以分別使用ANB指令。

當(dāng)有多個(gè)并聯(lián)電路塊串聯(lián)時(shí)，如果依次用ANB指令與前面電路連接，那么支路數(shù)量沒有限制；如果連續(xù)使用ANB指令編程，那么使用次數(shù)應(yīng)限制在8次以下。

ANB指令用法如圖2-15所示。圖2-15與塊(ANB)指令應(yīng)用示例指令表程序如下：

步序指令 地址

0LD X000

1OR X001

2LD X002

3AND X003

4OR X004

5ANB

6OUT Y000

2．或塊指令(ORB)

功能：并聯(lián)一個(gè)串聯(lián)電路塊，無操作元件。

ORB指令使用說明：

(1)兩個(gè)或兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為串聯(lián)電路塊。當(dāng)串聯(lián)電路塊與前面的電路并聯(lián)連接時(shí)，使用ORB指令。

(2)?ORB指令無操作元件。

(3)串聯(lián)電路塊的分支開始用LD、LDI指令，分支結(jié)束用ORB指令，以表示與前面電路的并聯(lián)。

(4)當(dāng)多個(gè)電路塊并聯(lián)時(shí)，可以分別使用ORB指令。

ORB指令用法見圖2-16所示。圖2-16或塊指令(ORB)指令應(yīng)用示例

ANB和ORB指令的用法見表2-10所示。

ANB和ORB指令綜合應(yīng)用舉例，如下圖2-17所示。這個(gè)梯形圖就既應(yīng)用到電路塊的并聯(lián)，又應(yīng)用到電路塊的串聯(lián)。表2-10ANB和ORB指令表

圖2-17ANB和ORB指令綜合用法示例四、任務(wù)實(shí)施

1．器材準(zhǔn)備

按照表2-11配齊所有工具、儀表及器材，并進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。

2．分配I/O地址

X0：樓上開關(guān)LS1；

X1：樓下開關(guān)LS2；

Y0：樓梯燈LP1和LP2。

將選擇的輸入、輸出設(shè)備和分配好的I/O地址一一對(duì)應(yīng)連接，形成樓梯照明PLC控制的I/O接線圖，如圖2-18所示。表2-11工具、儀表及器材

圖2-18樓梯照明PLC控制的I/O接線圖

3．程序設(shè)計(jì)

樓梯照明PLC控制程序如圖2-19所示，樓上和樓下的兩個(gè)開關(guān)狀態(tài)一致，即都為“ON”或都為“OFF”狀態(tài)時(shí)，燈熄滅。燈在熄滅狀態(tài)時(shí)，不管人是在樓下還是樓上，只要撥動(dòng)該處的開關(guān)到另外一個(gè)狀態(tài)，即可將燈點(diǎn)亮。同樣，燈在點(diǎn)亮狀態(tài)時(shí)，不管人是在樓下還是樓上，只要撥動(dòng)該處的開關(guān)到另外一個(gè)狀態(tài)，都可將燈熄滅。

在圖2-19中使用了或塊指令(ORB)，它表示兩個(gè)串聯(lián)分支電路的并聯(lián)。

圖2-19樓梯照明PLC控制程序

4．調(diào)試運(yùn)行

(1)按照如圖2-18所示將PLC的I/O接線圖連接起來。注意：兩盞燈是并聯(lián)關(guān)系。

(2)將如圖2-19的程序輸入到PLC中。

(3)按下開關(guān)X2(準(zhǔn)備上樓)，觀察燈是否點(diǎn)亮，若點(diǎn)亮，則按下開關(guān)X1(人已經(jīng)在樓上)，觀察燈是否熄滅，若熄滅，說明可以達(dá)到上樓的控制要求；接著再按下開關(guān)X1(準(zhǔn)備下樓)，觀察燈是否點(diǎn)亮，若點(diǎn)亮，按下開關(guān)X2(人已經(jīng)在樓下)，觀察燈是否熄滅，若熄滅，說明滿足下樓時(shí)的控制要求。五、知識(shí)拓展

1．梯形圖的特點(diǎn)

(1)梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列，程序按從上到下、從左到右的順序執(zhí)行。每個(gè)繼電器線圈為一個(gè)邏輯行，即一層階梯。每一邏輯行開始于左母線，然后是觸點(diǎn)的連接，最后終止于繼電器線圈。母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與右母線之間不能有任何觸點(diǎn)。

(2)在梯形圖中，每個(gè)繼電器均為存儲(chǔ)器中的一位，稱為軟繼電器。當(dāng)存儲(chǔ)器狀態(tài)為“1”時(shí)，表示該繼電器線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合或常閉觸點(diǎn)斷開。

(3)在梯形圖中，梯形圖兩端的母線并非實(shí)際電源的兩端，而是概念電流。概念電流只能從左到右流動(dòng)。

(4)在梯形圖中，同一編號(hào)的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次(除跳轉(zhuǎn)指令和步進(jìn)指令的程序段外)，而繼電器觸點(diǎn)可無限次引用。如果同一繼電器的線圈使用兩次，PLC則將其視為語法錯(cuò)誤，絕對(duì)不允許。

(5)在梯形圖中，前面所有繼電器線圈為一個(gè)邏輯執(zhí)行結(jié)果，會(huì)立刻被后面邏輯操作利用。

(6)在梯形圖中，除了輸入繼電器沒有線圈，只有觸點(diǎn)，其他繼電器既有線圈又有觸點(diǎn)。

2．梯形圖編程規(guī)則

梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，很容易就可以將繼電器控制電路圖轉(zhuǎn)化為梯形圖，具有直觀、易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被電氣人員掌握。因此，梯形圖已經(jīng)成為了國(guó)內(nèi)外技術(shù)人員主要的編程語言。

為了便于閱讀和理解，與其他語言一樣，梯形圖語言也有自己的編程規(guī)則。首先，梯形圖的設(shè)計(jì)必須滿足工藝控制要求，這是梯形圖設(shè)計(jì)的前提條件。此外，在繪制梯形圖時(shí)，還須遵循以下幾個(gè)基本規(guī)則：

(1)按照“從上到下、從左到右”的順序繪制。與每個(gè)繼電器線圈相連的全部支路形成一個(gè)邏輯行，每個(gè)邏輯行始于左母線，終于右母線(可省略，本書右母線均省略)，繼電器線圈與右母線直接相連，在繼電器線圈右邊不能插入其他元素。其應(yīng)用示例如圖2-20所示。

(2)串聯(lián)觸點(diǎn)多的電路應(yīng)盡量放在上部，以減少編程指令。其應(yīng)用示例如圖2-21所示。

(3)并聯(lián)觸點(diǎn)多的電路應(yīng)盡量靠近左母線，以減少編程指令。梯形圖應(yīng)體現(xiàn)“左重右輕”、“上重下輕”的原則。其應(yīng)用示例如圖2-22所示。圖2-20梯形圖編程規(guī)則(1)圖2-21梯形圖編程規(guī)則(2)圖2-22梯形圖編程規(guī)則(3)

(4)垂直方向支路上不能有觸點(diǎn)，否則會(huì)有雙向電流經(jīng)過，形成不能編程的梯形圖，應(yīng)進(jìn)行重新編排。其應(yīng)用示例如圖2-23所示。

(5)邏輯行之間的關(guān)系要清晰，互有牽連且邏輯關(guān)系不清晰的應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)，以方便閱讀和編程。其應(yīng)用示例如圖2-24所示。圖2-23梯形圖編程規(guī)則(4)圖2-24梯形圖編程規(guī)則(5)任務(wù)三PLC——3臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)

一、任務(wù)引入

某設(shè)備有3臺(tái)電動(dòng)機(jī)，控制要求如下：按下啟動(dòng)按鈕，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)，運(yùn)行5?s后，第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)，M2運(yùn)行10?s后，第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)；按下停止按鈕，3臺(tái)電動(dòng)機(jī)全部停止運(yùn)行。其主電路如圖2-25所示。

二、任務(wù)分析

這是一個(gè)典型的按時(shí)間原則設(shè)計(jì)的順序控制電路，在繼電接觸器控制電路中，電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)時(shí)間控制一般采用時(shí)間繼電器來完成。若用PLC實(shí)現(xiàn)控制，就要用到PLC內(nèi)部的編程軟元件定時(shí)器才能完成定時(shí)任務(wù)，較為復(fù)雜的順序控制還需要用到輔助繼電器來實(shí)現(xiàn)。圖2-253臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)主電路三、相關(guān)知識(shí)

(一)輔助繼電器(M)

輔助繼電器是PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，一般的輔助繼電器與繼電接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似。輔助繼電器不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，負(fù)載只能由輸出繼電器的外部觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng)。輔助繼電器的常開與常閉觸點(diǎn)在PLC內(nèi)部編程時(shí)可無限次使用。輔助繼電器采用M與十進(jìn)制數(shù)共同組成編號(hào)。在FX2N系列PLC中，除了輸入繼電器X和輸出繼電器Y采用八進(jìn)制外，其他編程元件均采用十進(jìn)制。輔助繼電器主要包含以下三類。

1．通用輔助繼電器(M0～M499)

FX2N系列內(nèi)部共有通用輔助繼電器500點(diǎn)，從M0～M499。通用輔助繼電器在PLC運(yùn)行時(shí)，如果電源突然斷電，則全部線圈均為“OFF”狀態(tài)。當(dāng)電源再次接通時(shí)，除了因外部輸入信號(hào)而變?yōu)椤癘N”狀態(tài)的以外，其余的仍將保持“OFF”狀態(tài)，它們沒有斷電保護(hù)功能。通用輔助繼電器常用作輔助運(yùn)算、狀態(tài)暫存、移位等。

2．?dāng)嚯姳３?鎖存)輔助繼電器(M500～M3071)

FX2N系列共有2572點(diǎn)斷電保持(鎖存)輔助繼電器。它與普通輔助繼電器不同的是具有斷電保護(hù)功能，即能記憶電源中斷瞬時(shí)的狀態(tài)，并在重新通電后再現(xiàn)其狀態(tài)。它之所以能在電源斷電時(shí)保持其原有的狀態(tài)，是因?yàn)殡娫粗袛鄷r(shí)可以用PLC中的鋰電池保持它們映像寄存器中的內(nèi)容。其中，M500～M1023共524點(diǎn)可以通過編程軟件的參數(shù)來設(shè)定，改為通用輔助繼電器。

下面以圖2-26所示小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制來說明斷電保持輔助繼電器的應(yīng)用。圖2-26繼電保持輔助繼電器的應(yīng)用舉例在小車的正反向運(yùn)動(dòng)中，用M600、M601控制輸出繼電器驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)。X001、X000為限位輸入信號(hào)。運(yùn)行的過程是：

X000=ON→M600=ON→Y000=ON→小車右行→停電→小車中途停止→上電(M600=ON→Y000=ON)再右行→X001=ON→M600=OFF、M601=ON→Y001=ON(左行)。可見由于M600和M601具有斷電保持功能，所以中途因停電小車停止運(yùn)行后，一旦電源恢復(fù)，M600或M601仍記憶原來的狀態(tài)，仍將由它們控制相應(yīng)的輸出繼電器，小車?yán)^續(xù)原

方向運(yùn)動(dòng)。若不用斷電保護(hù)輔助繼電器，則當(dāng)小車中途斷電后，即使再次得電小車也不能運(yùn)動(dòng)。

3．特殊輔助繼電器(M8000～M8255)

PLC內(nèi)有大量的特殊輔助繼電器，它們都有各自的特殊功能。FX2N系列中有M8000～M8255共256個(gè)特殊輔助繼電器，它們用來表示PLC的某些狀態(tài)，提供時(shí)鐘脈沖和標(biāo)志(如進(jìn)位、借位標(biāo)志)、設(shè)定PLC的運(yùn)行方式，或用于步進(jìn)順控、禁止中斷、設(shè)定計(jì)算器是加計(jì)數(shù)器或是減計(jì)數(shù)器等。特殊輔助繼電器可分成觸點(diǎn)型和線圈型兩大類。

1)觸點(diǎn)利用型

由PLC的系統(tǒng)程序來自動(dòng)驅(qū)動(dòng)特殊輔助繼電器線圈，在用戶程序中直接使用其觸點(diǎn)，但是不能利用它們的線圈。例如：

M8000：運(yùn)行監(jiān)視器(在PLC運(yùn)行時(shí)接通)，M8001與M8000相反邏輯。

M8002：初始脈沖(僅在運(yùn)行開始時(shí)第一個(gè)掃描周期接通)，M8003與M8002相反邏輯。

M8011、M8012、M8013和M8014分別是產(chǎn)生10?ms、100?ms、1?s和1?min時(shí)鐘脈沖的特殊輔助繼電器。

M8005(鋰電池電壓降低時(shí)使用)：電池電壓下降至規(guī)定值時(shí)變?yōu)椤癘N”，可以用它的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出繼電器和外部指示燈，從而提醒工作人員更換電池。

M8000、M8002、M8012的波形圖如圖2-27所示。圖2-27M8000、M8002、M8012波形圖

2)線圈驅(qū)動(dòng)型

由用戶程序驅(qū)動(dòng)特殊輔助繼電器線圈，從而使PLC執(zhí)行特定的操作，因此用戶并不使用他們的觸點(diǎn)。例如：

M8030：若使其線圈得電，則當(dāng)PLC電池電壓降低后，發(fā)光二極管熄滅。

M8033：若使其線圈得電，則當(dāng)PLC停止時(shí)，可以保持輸出映象存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容。

M8034：若使其線圈得電，則將PLC的輸出全部禁止。

M8039：若使其線圈得電，則PLC將按D8039中指定的掃描時(shí)間工作。

(二)常數(shù)

常數(shù)K用來表示十進(jìn)制常數(shù)，16位常數(shù)的范圍為?-32?768～+32?767，32位常數(shù)的范圍為?-2?147?483?648～+2?147?483?647。

常數(shù)H用來表示十六進(jìn)制常數(shù)，十六進(jìn)制包括0～9和A～F這16個(gè)數(shù)字和字母。16位常數(shù)的范圍為0～FFFF，32位常數(shù)的范圍為0～FFFFFFFF。

(三)定時(shí)器(T)

PLC中的定時(shí)器是PLC內(nèi)部的軟元件，其作用相當(dāng)于繼電接觸器控制系統(tǒng)中的通電延時(shí)性時(shí)間繼電器，其內(nèi)部有幾百個(gè)定時(shí)器。定時(shí)器中有1個(gè)設(shè)定值寄存器(1個(gè)字長(zhǎng))，1個(gè)當(dāng)前值寄存器(1個(gè)字長(zhǎng))和1個(gè)用來存儲(chǔ)其輸出觸點(diǎn)的映像寄存器(1個(gè)二進(jìn)制位)，這3個(gè)量使用同一地址編號(hào)，定時(shí)器采用T與十進(jìn)制數(shù)共同編號(hào)，如T0、T10、T100等。

FX2N系列PLC中，定時(shí)器可分為通用定時(shí)器和積算型定時(shí)器兩種。它們是通過一定周期的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)定時(shí)的，時(shí)鐘脈沖的周期有1?ms、10?ms、100?ms三種，當(dāng)所計(jì)脈沖個(gè)數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。設(shè)定值可用常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器D來設(shè)置。FX2N系列PLC內(nèi)部可提供256個(gè)定時(shí)器，其編號(hào)為T0～T255。其中，普通定時(shí)器246個(gè)，積算定時(shí)器10個(gè)，定時(shí)器的元件編號(hào)及設(shè)定值如表2-12所示。

PLC內(nèi)部定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累計(jì)形式，將PLC內(nèi)的1?ms、10?ms、100?ms等時(shí)鐘脈沖進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，當(dāng)所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。表2-12定時(shí)器的編號(hào)及設(shè)定值

PLC內(nèi)部定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累計(jì)形式，將PLC內(nèi)的1?ms、10?ms、100?ms等時(shí)鐘脈沖進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，當(dāng)所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。

1．通用定時(shí)器

通用定時(shí)器的地址范圍為T0～T245，有兩種計(jì)時(shí)脈沖，分別是100?ms和10?ms，其對(duì)應(yīng)的設(shè)定值分別為0.1?s～3276.7?s和0.01?s～327.67?s。通用定時(shí)器線圈通電時(shí)，開始計(jì)時(shí)；斷電時(shí)，自動(dòng)復(fù)位，不保存中間數(shù)值。定時(shí)器有兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)是設(shè)定值寄存器(字元件)，另一個(gè)是當(dāng)前值寄存器(字元件)，另外還有一個(gè)線圈以及無數(shù)個(gè)常開/常閉觸點(diǎn)(位元件)。這些寄存器都是16位，定時(shí)器的定時(shí)值=設(shè)定值×?xí)r鐘。其應(yīng)用舉例如圖2-28所示。圖2-28通用定時(shí)器應(yīng)用示例圖2-29通用定時(shí)器的工作原理和過程：當(dāng)驅(qū)動(dòng)線圈的信號(hào)X0接通時(shí)，定時(shí)器T0的當(dāng)前值對(duì)100ms脈沖開始計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值198個(gè)脈沖時(shí)，T150的輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，使輸出繼電器Y0接通并保持，即輸出是在驅(qū)動(dòng)線圈后的19.8?s(100?ms?×?198個(gè)?=?19.8?s)時(shí)動(dòng)作。當(dāng)信號(hào)X0斷開或發(fā)生停電時(shí)，通用定時(shí)器T150復(fù)位(觸點(diǎn)復(fù)位、當(dāng)前值清0)，輸出繼電器Y0斷開。

通用定時(shí)器沒有斷電保持功能，相當(dāng)于通電延時(shí)繼電器，如果要實(shí)現(xiàn)斷電延時(shí)，可采用圖2-29所示電路。當(dāng)X000斷開時(shí)，X000的常閉觸點(diǎn)恢復(fù)，定時(shí)器T1開始計(jì)時(shí)，當(dāng)T1?=?250?×?100?ms?=?25?s時(shí)，T1的常閉觸點(diǎn)斷開，從而實(shí)現(xiàn)了斷電延時(shí)。圖2-29斷電延時(shí)

2．積算定時(shí)器

積算定時(shí)器共有10個(gè)點(diǎn)，從T246～T249是1?ms積算型定時(shí)器，從T250～T255是100?ms積算定時(shí)器。積算定時(shí)器應(yīng)用如圖2-30所示。

該圖中，定時(shí)器線圈T251的驅(qū)動(dòng)輸入X0接通時(shí)，T251的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器開始對(duì)100ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)該值與設(shè)定值K128相等時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作。在計(jì)數(shù)過程中，即使輸入X0斷開或PLC斷電時(shí)，它也會(huì)把當(dāng)前值(如圖2-30中的5?s)保持下來，當(dāng)X0再次接通或PLC重新上電時(shí)，再繼續(xù)累積7.8?s，當(dāng)累積時(shí)間為12.8?s?(100ms?×?128?=?12.8ms)時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，Y0得電。圖2-30積算型定時(shí)器應(yīng)用示例積算定時(shí)器與通用定時(shí)器的區(qū)別：線圈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)X0斷開或停電時(shí)，積算定時(shí)器不復(fù)位，當(dāng)前值保持，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)X0再次被接通或恢復(fù)來電時(shí)，積算定時(shí)器累計(jì)計(jì)時(shí)。

需要注意的是，必須要用復(fù)位信號(hào)才能對(duì)積算定時(shí)器復(fù)位。當(dāng)復(fù)位信號(hào)X1接通時(shí)，積算定時(shí)器處于復(fù)位狀態(tài)，輸出觸點(diǎn)復(fù)位，當(dāng)前值清0，且不計(jì)時(shí)。四、任務(wù)實(shí)施

1．器材準(zhǔn)備

按照表2-13配齊所有工具、儀表及器材，并進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。

2．分配I/O地址

通過分析控制要求可知，該系統(tǒng)有3個(gè)輸入：?jiǎn)?dòng)按鈕SB1—X0、停止按鈕—X1，為了節(jié)約PLC的輸入點(diǎn)數(shù)，將第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)FR1、第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)FR2、第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)FR3串聯(lián)在一起，如圖2-31所示，然后接到PLC的輸入端子X2上；輸出有3個(gè)：第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)KM1—Y0、第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)KM2—Y1、第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)KM3—Y2。表2-13工具、儀表及器材

圖2-313臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)控制I/O接線圖

3．程序設(shè)計(jì)

該控制系統(tǒng)是典型的順序啟動(dòng)控制。其控制程序如圖2-32所示，按下啟動(dòng)按鈕X0，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)Y0啟動(dòng)；同時(shí)定時(shí)器T0的線圈接通5s后，延時(shí)時(shí)間到，其常開觸點(diǎn)閉合，第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)Y1啟動(dòng)；定時(shí)器T1的線圈接通10s后，延時(shí)時(shí)間到，其常開觸點(diǎn)閉合，第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)Y2啟動(dòng)。停止運(yùn)行時(shí)，按下停止按鈕X1，所有的線圈都失電，3臺(tái)電動(dòng)機(jī)都停止運(yùn)行。指令表學(xué)生可自行寫出。圖2-323臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)控制程序

4．調(diào)試運(yùn)行

(1)按照如圖2-31所示的接線圖將電路正確連接，連接時(shí)須注意3個(gè)熱繼電器的常閉觸點(diǎn)要串聯(lián)在一起，然后接入PLC的輸入端子X2上。

(2)將如圖2-32所示的程序用GX軟件編程并下載到PLC。

(3)如圖2-31所示，按下啟動(dòng)按鈕X0，首先看到第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，接著第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，再接著是第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；按下停止按鈕，3臺(tái)電動(dòng)機(jī)全部停止運(yùn)行。

啟動(dòng)GX軟件的監(jiān)視功能，注意觀察兩個(gè)定時(shí)器當(dāng)前值的變化和電動(dòng)機(jī)線圈的通電情況，對(duì)照控制要求，驗(yàn)證該軟件能否達(dá)到控制要求。五、知識(shí)拓展

1．定時(shí)器接力電路

定時(shí)器接力程序如圖2-33所示。

在圖2-33(a)所示的梯形圖程序中，使用了兩個(gè)定時(shí)器，并利用T0的常開觸點(diǎn)控制T1定時(shí)器的啟動(dòng)，輸出線圈Y0的啟動(dòng)時(shí)間由兩個(gè)定時(shí)器的設(shè)定值決定，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)延時(shí)，即開關(guān)X0閉合后，延時(shí)(3?+?5)?s?=?8?s，輸出線圈Y0才得電，其時(shí)序波形圖如圖2-33(b)所示。圖2-33定時(shí)器的接力電路

2．閃爍(振蕩)電路

在如圖2-34所示的程序中，當(dāng)X0一直為“ON”狀態(tài)時(shí)，T0定時(shí)器首先開始定時(shí)，0.5s后定時(shí)時(shí)間到，T0的常開觸點(diǎn)閉合，T1開始定時(shí)，同時(shí)Y0為“ON”狀態(tài)。0.5?s后T1定時(shí)時(shí)間到，T1的常閉觸點(diǎn)斷開，T0、T1復(fù)位，同時(shí)Y0為“OFF”狀態(tài)。由于X0一直為“ON”狀態(tài)，此時(shí)T0又開始定時(shí)，此后Y0線圈將這樣周期性地“通電”和“斷電”，直到X0為“OFF”狀態(tài)，Y0“通電”和“斷電”的時(shí)間分別等于T1和T0的設(shè)定值。即當(dāng)撥動(dòng)開關(guān)將X0接通，將啟動(dòng)脈沖發(fā)生器。延時(shí)0.5?s后Y0接通，再延時(shí)0.5?s后Y0斷開。這一過程周期性地重復(fù)。Y0輸出一系列脈沖信號(hào)，其周期為1?s，脈寬為0.5?s。此電路是一個(gè)具有一定周期的時(shí)鐘脈沖電路，只要改變兩個(gè)定時(shí)器的設(shè)定值，即可改變此電路脈沖周期的占空比。圖2-34振蕩電路梯形圖及輸出波形圖時(shí)鐘脈沖信號(hào)除了可以有如圖2-34所示的程序外，還可以由PLC內(nèi)部特殊輔助繼電器產(chǎn)生，如M8011、M8012、M8013和M8014分別是10?ms、100?ms、1?s和1?min時(shí)鐘脈沖，用戶只能使用它們的觸點(diǎn)。

3．延時(shí)接通/斷開電路

在如圖2-35(a)所示的程序中，用X0控制Y0，要求X0變?yōu)椤癘N”狀態(tài)，再過5?s后Y0才變?yōu)椤癘N”狀態(tài)，X0變?yōu)椤癘FF”狀態(tài)，再過7?s后Y0才變?yōu)椤癘FF”狀態(tài)，且Y0用自鎖電路控制。圖2-35延時(shí)接通/斷開電路程序

X0的常開觸點(diǎn)接通后，T0開始定時(shí)，5?s后T0的常開觸點(diǎn)接通，使Y0為“ON”狀態(tài)。當(dāng)X0為“ON”狀態(tài)時(shí)其常閉觸點(diǎn)斷開，使T1復(fù)位，X0變?yōu)椤癘FF”狀態(tài)后T1開始定時(shí)，7?s后T1的常閉觸點(diǎn)斷開，使Y0為“OFF”狀態(tài)，同時(shí)T1也被復(fù)位，其時(shí)序波形圖如圖2-35(b)所示。任務(wù)四PLC——產(chǎn)品出入庫數(shù)量監(jiān)控程序設(shè)計(jì)

一、任務(wù)引入

有一個(gè)小型倉庫，需要每天對(duì)存放進(jìn)來的產(chǎn)品數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。倉庫結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-36所示，在倉庫的出入口均設(shè)置有檢測(cè)產(chǎn)品的光電傳感器。當(dāng)有產(chǎn)品入庫時(shí)，即X0閉合，倉庫內(nèi)的數(shù)量就加“1”；當(dāng)產(chǎn)品出庫時(shí)，即X1閉合，倉庫貨物的總量就減“1”；當(dāng)倉庫內(nèi)的產(chǎn)品數(shù)量達(dá)到40000個(gè)時(shí)，Y0開始報(bào)警。圖2-36倉庫貨物計(jì)數(shù)示意圖二、任務(wù)分析

該控制任務(wù)的核心是需要對(duì)倉庫進(jìn)出庫貨物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)，這就需要用到PLC的另一編程元件——計(jì)數(shù)器。下面介紹計(jì)數(shù)器的相關(guān)知識(shí)。

三、相關(guān)知識(shí)

1．計(jì)數(shù)器的分類

計(jì)數(shù)器的作用，就是對(duì)指定輸入端子上的輸入脈沖或其他繼電器邏輯組合的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。FX2N系列PLC有256個(gè)計(jì)數(shù)器，其編號(hào)為C000～C255，編號(hào)采用十進(jìn)制。計(jì)數(shù)器可按其計(jì)數(shù)方式、計(jì)數(shù)范圍、計(jì)數(shù)開關(guān)的頻率、計(jì)數(shù)器的元件號(hào)及設(shè)定值分為如下五類，見表2-14所示。表2-14計(jì)數(shù)器分類

(1)?16位通用計(jì)數(shù)器，C0～C99共100點(diǎn)，設(shè)定值K：1～32767。16位是指其設(shè)定值寄存器為16位。

(2)?16位鎖存(斷電保持)計(jì)數(shù)器，C100～C199共100點(diǎn)，設(shè)定值K：1～32

767。

(3)??32位通用雙向(加/減)計(jì)數(shù)器，C200～C219共20點(diǎn)，設(shè)定值K：-2?147?483?648～+2?147?483?647。

(4)?32位鎖存雙向(加/減)計(jì)數(shù)器，C220～C234共15點(diǎn)，設(shè)定值K：?2?147?483?648～+2?147?483?647。

(5)32位高速雙向計(jì)數(shù)器，C235～C255共21點(diǎn)，共享PLC上6個(gè)高速計(jì)數(shù)器輸入(X000～X005)。高速計(jì)數(shù)器按中斷原則運(yùn)行。

2．計(jì)數(shù)器的使用說明

(1)計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部元件X、Y、M、S、T、C的觸點(diǎn)通斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。

圖2-37表示加計(jì)數(shù)器的動(dòng)作過程。X011為計(jì)數(shù)輸入，X011每接通一次，當(dāng)前值加“1”。當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值輸入達(dá)到第10次時(shí)，C0的輸出觸點(diǎn)接通。之后即使輸入X011再接通，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值也保持不變。當(dāng)復(fù)位輸入X010接通時(shí)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值為0，輸出觸點(diǎn)C0斷開。圖2-37加計(jì)數(shù)器的動(dòng)作過程

(2)計(jì)數(shù)器同定時(shí)器一樣，也有1個(gè)設(shè)定值寄存器(字)、1個(gè)當(dāng)前值寄存器(字)、1個(gè)線圈以及無數(shù)個(gè)常開常閉觸點(diǎn)(位)。設(shè)定值既可以用常數(shù)K設(shè)定，也可以用數(shù)據(jù)寄存器D設(shè)定。

(3)普通定時(shí)器若在計(jì)數(shù)過程中發(fā)生斷電，則前面所記的數(shù)值將全部丟失，再次通電后從0開始計(jì)數(shù)；鎖存計(jì)數(shù)器若在計(jì)數(shù)過程中發(fā)生斷電，則前面所記數(shù)值保存，再次通電后從原來的數(shù)值基礎(chǔ)上繼續(xù)計(jì)數(shù)。

(4)?C200～C255加/減雙向計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方向由特殊繼電器M8200～M8255設(shè)定，對(duì)應(yīng)的特殊輔助繼電器為“ON”狀態(tài)時(shí)，為減計(jì)數(shù)器(每記一個(gè)數(shù)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值就從設(shè)定值開始逐步減1)，反之為加計(jì)數(shù)器(每記一個(gè)數(shù)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值就從設(shè)定值開始逐步加1)。

如圖2-38所示，當(dāng)X012為“OFF”狀態(tài)時(shí)，M8200為“OFF”狀態(tài)，M8200將計(jì)數(shù)器C200設(shè)定為加計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)輸入端X014每次驅(qū)動(dòng)將計(jì)數(shù)器C200時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加“1”；當(dāng)X012為“ON”狀態(tài)時(shí)，M8200為“ON”狀態(tài)，此時(shí)由M8200將計(jì)數(shù)器C200設(shè)定為減計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值由-5→-6(減少)時(shí)，計(jì)數(shù)器的線圈失電，常開觸點(diǎn)C200斷開，Y0為“OFF”狀態(tài)。當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值由-6→-5(增加)時(shí)，計(jì)數(shù)器的線圈得電，常開觸點(diǎn)C200閉合，Y0為“ON”狀態(tài)。當(dāng)復(fù)位輸入X013接通(“ON”)時(shí)，執(zhí)行RST指令，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值為0，其常開觸點(diǎn)C200也復(fù)位，Y0為“OFF”狀態(tài)。應(yīng)注意的是，對(duì)于計(jì)數(shù)器C100～C199，即使PLC斷電，當(dāng)前值與觸點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)也能保持。圖2-38計(jì)數(shù)器指令形式與時(shí)序圖

(5)計(jì)數(shù)器必須用RST指令強(qiáng)制復(fù)位。

(6)32位加減計(jì)數(shù)器是循環(huán)計(jì)數(shù)方式。如果從2?147?483?647開始增計(jì)數(shù)，則成為-2?147?483?648，形成循環(huán)計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)過程中當(dāng)前值可加可減。無論是加計(jì)數(shù)狀態(tài)還是減計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)前值大于等于設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，計(jì)數(shù)器輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，即常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開；當(dāng)前值小于設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)復(fù)位。四、任務(wù)實(shí)施

1．分配I/O地址

根據(jù)控制要求，需要三個(gè)輸入，一個(gè)輸出。輸入/輸出分配如下：

入庫檢測(cè)光電傳感器——X0；

出庫檢測(cè)光電傳感器——X1；

復(fù)位按鈕——X2；

報(bào)警燈——Y0。

圖2-39所示是倉庫監(jiān)控系統(tǒng)的I/O接線圖。圖2-39倉庫監(jiān)控系統(tǒng)的I/O接線圖

2．程序設(shè)計(jì)

圖2-40所示為倉庫監(jiān)控系統(tǒng)的梯形圖程序。本任務(wù)的關(guān)鍵是利用特殊輔助繼電器M8200來控制32位的鎖存加減計(jì)數(shù)器C220進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。當(dāng)有產(chǎn)品入庫時(shí)，X0由OFF→ON變化一次，M8200=OFF，C220為加計(jì)數(shù)，其當(dāng)前值加“1”；當(dāng)有產(chǎn)品出庫時(shí)，X1由OFF→ON變化一次，M8200=ON，C220為減計(jì)數(shù)，其當(dāng)前值減“1”。無論何種方式，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值始終隨計(jì)數(shù)信號(hào)的變化而變化，準(zhǔn)確反映了庫存產(chǎn)品的數(shù)量。當(dāng)C220的計(jì)數(shù)值達(dá)到40000時(shí)，C220=ON，其常開觸點(diǎn)閉合，Y0為ON，報(bào)警燈亮，控制任務(wù)完成。指令表程序?qū)W生可自行完成。

3．程序調(diào)試

按照如圖2-39所示接線，按圖2-40輸入程序并進(jìn)行調(diào)試，直至滿足控制要求。圖2-40倉庫監(jiān)控系統(tǒng)的梯形圖程序五、知識(shí)拓展

(一)定時(shí)器與計(jì)數(shù)器構(gòu)成長(zhǎng)延時(shí)電路

FX系列定時(shí)器的最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間為32?767.7?s，若需要更長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間，如定時(shí)24?h，則可以使用定時(shí)器和計(jì)算器相配合，組成如圖2-41所示的電路。圖2-41定時(shí)器與計(jì)數(shù)器構(gòu)成長(zhǎng)延時(shí)電路在圖2-41電路中，當(dāng)X0為“OFF”狀態(tài)時(shí)，C0和T0均處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)X0為“ON”狀態(tài)時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，T0開始定時(shí)，2880?s后定時(shí)器T0的定時(shí)時(shí)間到，其當(dāng)前值等于設(shè)定值，則T0常開觸點(diǎn)閉合，計(jì)算器當(dāng)前值加“1”；T0常閉觸點(diǎn)斷開，使自己復(fù)位，復(fù)位后T0的當(dāng)前值變?yōu)?，同時(shí)其常閉觸點(diǎn)閉合，使自己的線圈重新得電，又開始定時(shí)。T0就這樣周而復(fù)始地工作，直到X0變?yōu)椤癘FF”狀態(tài)。

T0產(chǎn)生的脈沖序列送給C0計(jì)數(shù)，記滿30個(gè)數(shù)(即24?h)后，C0的當(dāng)前值等于設(shè)定值，其常開觸點(diǎn)閉合，Y0“通電”。設(shè)T0和C0的設(shè)定值分別為KT和KC，對(duì)于100?ms定時(shí)器，總定時(shí)時(shí)間為

T?=?0.1KTKC

(二)空操作指令(NOP)

1．指令及其用法

(1)?NOP(NonProcessing)：空操作。其功能是使該步序做空操作，主要用于短路電路、改變電路功能及程序調(diào)試。

(2)執(zhí)行完清除用戶存儲(chǔ)器(即程序存儲(chǔ)器)的操作后，用戶存儲(chǔ)器的內(nèi)容全部變?yōu)榭詹僮?NOP)指令。PLC一般都有指令的插入與刪除功能，實(shí)際上NOP指令很少使用。

(3)若在程序中加入NOP指令，則在改動(dòng)或追加程序時(shí)，可以減少步序號(hào)的改變。

(4)若將LD、LDI、ANB、ORB等指令換成NOP指令，則電路構(gòu)成將有較大幅度的變化，必須注意。

2．應(yīng)用舉例

在圖2-42(a)中，用NOP指令取代ANDX003和ANDX004指令，就將X003和X004短路；在圖2-42(b)所示中，用NOP指令取代LDX000和ORX001指令，就將X000和X001短路；在圖2-42(c)所示，用NOP指令取代LDX003和ANDX004指令，電路結(jié)構(gòu)將有較大幅度的變化。

(三)邏輯運(yùn)算結(jié)果取反(INV)

1．指令及其用法

INV：取反指令。該指令的功能是將該指令處的邏輯運(yùn)算結(jié)果取反。

INV指令在梯形圖中用一條45°的短斜線來表示，它將使該指令前的運(yùn)算結(jié)果取反，即運(yùn)算結(jié)果如為邏輯0，則將它變?yōu)檫壿?；運(yùn)算結(jié)果為邏輯1，則將其變?yōu)檫壿?。

NOP和INV指令的用法見表2-15所示。表2-15NOP和INV指令表

圖2-42NOP指令應(yīng)用示例

2．應(yīng)用舉例

INV指令應(yīng)用示例如圖2-43所示，串接了INV指令后，輸出結(jié)果取反。圖2-43INV指令應(yīng)用任務(wù)五PLC——電動(dòng)機(jī)單按鈕啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)

一、任務(wù)引入

在本項(xiàng)目任務(wù)一中，采用啟動(dòng)和停止兩個(gè)按鈕控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，現(xiàn)在要求設(shè)計(jì)一個(gè)只用一個(gè)按鈕控制電動(dòng)機(jī)啟停的電路，即第一次按下該按鈕，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，第二次按下該按鈕，電動(dòng)機(jī)停止，其外圍電路如圖2-44所示。為了節(jié)約PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，可將電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)接在PLC輸出電路中。

二、任務(wù)分析

通過分析控制要求可知，要完成這個(gè)控制任務(wù)，就需要使用PLC的上升沿微分指令，即PLS指令。圖2-44單按鈕啟停電路接線圖三、相關(guān)知識(shí)——PLS、PLF指令

1．指令及其用法

PLS(Pulse)：上升沿微分輸出指令，在輸入信號(hào)上升沿產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖輸出，專用于操作元件的短時(shí)間脈沖輸出。

PLF：下降沿微分輸出指令，在輸入信號(hào)下降沿產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖輸出。

PLS、PLF指令的操作元件是Y和M。

PLS和PLF指令的用法見表2-16所示。表2-16PLS和PLF指令表

2．指令說明

(1)?PLS為驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)上升沿(OFF→ON)時(shí)，目標(biāo)元件在一個(gè)掃描周期內(nèi)為“ON”狀態(tài)；PLF為驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)下降沿(ON→OFF)時(shí)，目標(biāo)元件接通一個(gè)掃描周期。

(2)?PLS、PLF指令的目標(biāo)操作元件為Y和M，但特殊輔助繼電器不能使用PLS或PLF的操作元件。

(3)在驅(qū)動(dòng)輸入接通時(shí)，PLC由運(yùn)行(RUN)→停機(jī)(STOP)→運(yùn)行(RUN)，此時(shí)PLSM0動(dòng)作，但PLSM600(斷電時(shí)有電池后備的輔助繼電器)不動(dòng)作。這是因?yàn)镸600是保持繼電器，即使在斷電停機(jī)時(shí)其動(dòng)作也能保持。

3．指令舉例

PLS、PLF指令應(yīng)用示例如圖2-45所示。

如圖2-45(a)所示，按下按鈕X000，燈Y000點(diǎn)亮；當(dāng)按下按鈕X001時(shí)，燈Y000仍點(diǎn)亮；只有當(dāng)松開按鈕X001時(shí)，燈Y000才會(huì)熄滅。圖2-45(b)為指令表程序。

如圖2-45(c)所示，PLS(上升沿微分指令)在輸入信號(hào)X000的上升沿產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖輸出；PLF(下降沿微分指令)在輸入信號(hào)X001的下降沿產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖輸出。當(dāng)按下按鈕X000時(shí)，M0閉合一個(gè)掃描周期，通過SET指令讓Y000通電，Y000燈亮；當(dāng)按下按鈕X001時(shí)，輔助繼電器M1并不通電，只有松開按鈕X001，此時(shí)PLF指令使M1閉合一個(gè)掃描周期，M1的常開觸點(diǎn)閉合，通過RST指令對(duì)Y000復(fù)位，Y000燈熄滅。圖2-45PLS、PLF指令應(yīng)用舉例四、任務(wù)實(shí)施

采用PLS指令可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)單按鈕啟?？刂?，接線圖如圖2-44所示，控制程序梯形圖如圖2-46(a)所示。第一次按下啟動(dòng)按鈕X000，M0閉合一個(gè)掃描周期，X000通電并自鎖，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；第二次按下啟動(dòng)按鈕X000，M0再閉合一個(gè)掃描周期，此時(shí)M1線圈通電，M1的常閉觸點(diǎn)斷開，Y000失電，電動(dòng)機(jī)停止。從如圖2-46(b)所示的時(shí)序圖可知，對(duì)于外部輸入信號(hào)X000來說，Y000的輸出脈沖信號(hào)是其二分頻，所以又把這樣的電路稱為二分頻電路。將如圖2-46(a)所示的梯形圖程序用GX軟件下載到PLC中，并按照如圖2-44所示將外圍電路連接起來，然后閉合上開關(guān)QS，第一次按下按鈕SB，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，第二次按下按鈕SB，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。圖2-46單按鈕啟?？刂瞥绦蛭?、知識(shí)拓展

(一)?ALT指令

圖2-46所示實(shí)現(xiàn)單按鈕啟?？刂频某绦虮容^復(fù)雜，實(shí)際在三菱PLC中有一個(gè)應(yīng)用指令A(yù)LT，它可以很方便地實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。交替輸出指令A(yù)LT的應(yīng)用如圖2-47所示。

在圖2-47所示中，第一次按下X000，Y000得電，第二次按下X000，Y000失電。由于交替輸出指令在執(zhí)行中每個(gè)掃描周期其輸出狀態(tài)都要翻轉(zhuǎn)一次，因此采用脈沖輸出方式，即加上指令后綴P，這樣只在指令執(zhí)行條件滿足后的第一個(gè)掃描周期執(zhí)行一次指令。圖2-47交替輸出指令實(shí)現(xiàn)單按鈕啟停控制程序

(二)?LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP和ORF指令

1．指令用法

LDP：從母線直接取用上升沿脈沖觸點(diǎn)指令；

LDF：從母線直接取用下降沿脈沖觸點(diǎn)指令；

ANDP：串聯(lián)上升沿觸點(diǎn)指令；

ANDF：串聯(lián)下降沿觸點(diǎn)指令；

ORP：并聯(lián)上升沿觸點(diǎn)指令；

ORF：并聯(lián)下降沿觸點(diǎn)指令。

其指令含義及用法見表2-17所示。表2-17LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP和ORF指令表

2．指令說明

LDP、ANDP、ORP指令：用來檢測(cè)觸點(diǎn)狀態(tài)變化的上升沿(由OFF→ON變化時(shí))的指令，當(dāng)上升沿到來時(shí)，使其操作對(duì)象接通一個(gè)掃描周期，又稱為上升沿微分指令。

LDF、ANDF、ORF指令：用來檢測(cè)觸點(diǎn)狀態(tài)變化的下降沿(由ON→OFF變化時(shí))的指令，當(dāng)下降沿到來時(shí)，使其操作對(duì)象接通一個(gè)掃描周期，又稱為下降沿微分指令。

上述6個(gè)指令的操作元件都為X，Y，M，S，T，C。

3．指令應(yīng)用舉例

如圖2-48所示，某臺(tái)設(shè)備有M1和M2兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，接觸器分別接在PLC的輸出端Y000和Y001上，啟動(dòng)/停止按鈕分別接在PLC的輸入端口X000和X001上。為了減少兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)對(duì)供電電網(wǎng)的影響，故讓M2延時(shí)啟動(dòng)。控制要求：按下啟動(dòng)按鈕，M1啟動(dòng)，延緩幾秒鐘后，松開啟動(dòng)按鈕，M2才啟動(dòng)；按下停止按鈕，M1和M2同時(shí)停止運(yùn)行。圖2-48上升沿與下降沿檢測(cè)指令舉例根據(jù)控制要求，啟動(dòng)第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)用LDP指令，啟動(dòng)第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)用LDF指令，梯形圖程序和指令表如圖2-48所示。

圖2-48程序工作原理：按下啟動(dòng)按鈕X000時(shí)，輸入繼電器X000的常開觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期，使輸出繼電器Y000得電并自鎖，M1啟動(dòng)；松開啟動(dòng)按鈕X000的瞬間，輸入繼電器X000由“ON”狀態(tài)變?yōu)椤癘FF”狀態(tài)時(shí)，它閉合一個(gè)掃描周期使Y001得電并自鎖，M2啟動(dòng)。按下停止按鈕，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)均停止運(yùn)行。

(三)光電式自動(dòng)沖水設(shè)備控制程序

1．控制要求

自動(dòng)沖水設(shè)備在有人使用時(shí)，光電開關(guān)使X000為“ON”狀態(tài)。沖水控制系統(tǒng)在使用者使用3?s后令沖水閥Y000為“ON”狀態(tài)并沖水2?s；使用者離開后，沖水5?s后停止。

2．程序設(shè)計(jì)

通過分析控制要求可知，該系統(tǒng)只有一個(gè)輸入X000，一個(gè)輸出Y0，其I/O接線圖非常簡(jiǎn)單，讀者可自行設(shè)計(jì)。其程序如圖2-49所示，X000為反射式光電開關(guān)，當(dāng)人來時(shí)遮光反射，X000的常閉觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器T0開始定時(shí)，3?s計(jì)時(shí)時(shí)間到，采用SET指令使Y000(沖水)保持，Y000的常閉觸點(diǎn)閉合，T1開始計(jì)時(shí)至2?s，T1的常閉觸點(diǎn)閉合，使Y000復(fù)位，停止沖水；當(dāng)使用者離開時(shí)，PLF指令使M1閉合一個(gè)掃描周期，M1的常開觸點(diǎn)閉合，使Y000(沖水)保持，同時(shí)將M2置為“ON”，目的是保持離開時(shí)的信號(hào)，此時(shí)M2的常閉觸點(diǎn)斷開T1以區(qū)分沖水時(shí)間，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T2定時(shí)5?s，定時(shí)時(shí)間到，T2的常開觸點(diǎn)閉合對(duì)Y000復(fù)位，停止沖水，并對(duì)M2復(fù)位，為下一次作準(zhǔn)備。圖2-49自動(dòng)沖水設(shè)備梯形圖程序

3．調(diào)試運(yùn)行

由于該系統(tǒng)只有一個(gè)輸入和一個(gè)輸出，所以直接用GX軟件將如圖2-49所示的程序下載到PLC中，接著將PLC模式開關(guān)扳到“RUN”位置，讓X000閉合，3?s后，Y000沖水閥開始沖水，2?s后停止；將X000開關(guān)斷開(即使用者離開)，Y000立即開始沖水，5?s后停止。任務(wù)六PLC——電動(dòng)機(jī)Y-△?降壓?jiǎn)?dòng)控制程序設(shè)計(jì)

一、任務(wù)引入

當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流一般為額定電流的4～7倍。大容量電動(dòng)機(jī)若直接啟動(dòng)將導(dǎo)致較大電網(wǎng)壓降，這不僅減小了電動(dòng)機(jī)本身的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且還會(huì)影響同一供電線路上其他電氣設(shè)備的正常工作。所以大容量電動(dòng)機(jī)必須采用降壓?jiǎn)?dòng)的方法，以限制啟動(dòng)電流。常用的方法有星形-三角形(Y-△)降壓?jiǎn)?dòng)、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)、定子繞組串電阻降壓?jiǎn)?dòng)和延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)等。

Y-△降壓?jiǎn)?dòng)控制線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但轉(zhuǎn)矩特性差。其適用于正常運(yùn)行時(shí)為三角形聯(lián)結(jié)的異步電動(dòng)機(jī)，空載或輕載狀態(tài)下的啟動(dòng)。在本任務(wù)的學(xué)習(xí)中，我們主要介紹應(yīng)用PLC進(jìn)行Y-△?降壓?jiǎn)?dòng)控制。繼電接觸器電氣控制原理圖見圖2-50。圖2-50Y-△?降壓?jiǎn)?dòng)電氣控制原理圖二、任務(wù)分析

在圖2-50中，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中采用星形連接，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后自動(dòng)轉(zhuǎn)換為正常運(yùn)行的三角形連接。其啟動(dòng)過程為：按下啟動(dòng)按鈕SB2，主接觸器KM1線圈得電并自鎖，同時(shí)，時(shí)間繼電器KT和啟動(dòng)用接觸器KM3線圈得電，進(jìn)行星形連接啟動(dòng)；當(dāng)KT的5?s延時(shí)到達(dá)，則KT的延時(shí)斷開觸點(diǎn)斷開，KM3線圈失電，同時(shí)，KT的延時(shí)閉合觸點(diǎn)閉合，接觸器KM2線圈得電并自鎖，星形啟動(dòng)過程結(jié)束，電機(jī)以三角形連接進(jìn)入正常運(yùn)行。在此過程中，按下停止按鈕SB1或熱繼電器FR動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)無條件停止運(yùn)行?，F(xiàn)應(yīng)用PLC設(shè)計(jì)一個(gè)Y-△啟動(dòng)控制系統(tǒng)，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB1時(shí)，接觸器KM1和KM3得電，電動(dòng)機(jī)接成星形啟動(dòng)，5?s后KM1和KM2得電，電動(dòng)機(jī)接成三角形運(yùn)行；當(dāng)按下停止按鈕SB2時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

要實(shí)現(xiàn)上述控制要求，除要運(yùn)用到前面介紹過的定時(shí)器、輔助繼電器等外，還需要用到PLC的其他指令。三、相關(guān)知識(shí)——多重輸出指令MPS、MRD、MPP

1．指令用法

MPS(Push)：進(jìn)棧指令，即將該指令處以前的邏輯運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)起來；

MRD(Read)：讀棧指令，讀出由MPS指令存儲(chǔ)的邏輯運(yùn)算結(jié)果；

MPP(Pop)：出棧指令，讀出并清除由MPS指令存儲(chǔ)的邏輯運(yùn)算結(jié)果。

其指令含義及用法見表2-18。表2-18MPS、MRD、MPP指令表

2．指令說明

(1)?MPS、MRD、MPP實(shí)際上是用來解決如何對(duì)具有分支的梯形圖進(jìn)行編程的一組指令，用于多重輸出電路。該組指令沒有操作元件。

(2)MPS指令用于存儲(chǔ)電路中有分支處的邏輯運(yùn)算結(jié)果，其功能是將左母線到分支點(diǎn)之間的邏輯運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)起來，以備下面處理有線圈的支路時(shí)可以調(diào)用該運(yùn)算結(jié)果。每使用一次MPS指令，當(dāng)時(shí)的邏輯運(yùn)算就壓入堆棧的第一層，堆棧中原來的數(shù)據(jù)依次向下一層推移。

(3)MPS指令可將多重電路的公共觸點(diǎn)或電路塊先存儲(chǔ)起來，以便后面的多重輸出支路使用。多重電路的第一個(gè)支路前使用MPS進(jìn)棧指令，多重電路的中間支路前使用MRD讀棧指令，多重電路的最后一個(gè)支路前使用MPP出棧指令。

(4)MRD指令用在MPS指令支路以下、MPP指令以上的所有支路。其功能是讀取存儲(chǔ)在堆棧最上層的電路中分支點(diǎn)處的運(yùn)算結(jié)果，將下一個(gè)觸點(diǎn)強(qiáng)制性地連接在該點(diǎn)。讀取后堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不會(huì)上移或下移，實(shí)際上是將左母線到分支點(diǎn)之間的梯形圖同當(dāng)前使用的MRD指令的支路連接起來的一種編程方式。

(5)?MPP指令用在梯形圖分支點(diǎn)處最下面的支路，也就是最后一次使用由MPS指令存儲(chǔ)的邏輯運(yùn)算結(jié)果，其功能是先讀出由MPS指令存儲(chǔ)的邏輯運(yùn)算結(jié)果，同當(dāng)前支路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，最后將MPS指令存儲(chǔ)的內(nèi)容清除，結(jié)束分支點(diǎn)處所有支路的編程。使用MPP指令時(shí)，堆棧中各層的數(shù)據(jù)向上移動(dòng)一層，最上層的數(shù)據(jù)在讀出后從棧區(qū)內(nèi)消失。

(6)當(dāng)分支點(diǎn)以后有很多支路時(shí)，用過MPS指令后，反復(fù)使用MRD指令，使用完畢，最后一條支路必須用MPP指令結(jié)束該分支點(diǎn)處所有支路的編程。在處理最后一條支路時(shí)必須使用MPP指令，而不是MRD指令，且MPS和MPP指令的使用不能多于11次，還要成對(duì)出現(xiàn)。

(7)用編程軟件生成梯形圖程序后，如果將梯形圖轉(zhuǎn)換為指令表程序，那么編程軟件會(huì)自動(dòng)加入MPS、MRD和MPP指令。寫入指令表程序時(shí)，必須由用戶來寫入MPS、MRD和MPP指令。

3．應(yīng)用舉例

MPS、MRD、MPP指令的應(yīng)用示例如圖2-51和圖2-52所示，圖2-51是一層堆棧的應(yīng)用，圖2-52是二層堆棧的應(yīng)用。圖2-51一層堆棧指令圖2-52二層堆棧指令四、任務(wù)實(shí)施

(一)主電路接線圖和分配I/O地址

電動(dòng)機(jī)Y/△減壓?jiǎn)?dòng)控制主電路如圖2-53所示。根據(jù)繼電接觸器控制三相異步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)控制原理可知，其控制原理為：合上斷路器QF之后，當(dāng)KM1和KM2主觸點(diǎn)接通，則電動(dòng)機(jī)Y形連接啟動(dòng)；當(dāng)KM1和KM3主觸點(diǎn)閉合，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為△形連接運(yùn)行，接觸器線圈都斷電后，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。圖2-53電動(dòng)機(jī)Y/△減壓?jiǎn)?dòng)控制主電路及I/O接線圖通過分析控制要求可知，該控制系統(tǒng)有3個(gè)輸入：?jiǎn)?dòng)按鈕SB1→X0，停止按鈕SB2→X1，過載保護(hù)FR→X2。有3個(gè)輸出：電源接觸器KM1線圈→Y0，Y形接觸器KM2→Y1，△形接觸器KM3→Y2。

注意：Y形和△形接觸器的常閉觸點(diǎn)在線圈中進(jìn)行機(jī)械互鎖，確保Y形和△形接觸器不同時(shí)得電。

(二)程序設(shè)計(jì)

根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)的梯形圖程序如圖2-54所示。由于熱繼電器的過載保護(hù)接的是常閉觸點(diǎn)，所以輸入繼電器X002得電，其常開觸點(diǎn)閉合，按下啟動(dòng)按鈕X000，輔助繼電器M0得電，其常開觸點(diǎn)閉合，Y001和Y000得電，接觸器KM3和KM1吸合，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)接成Y形啟動(dòng)；同時(shí)定時(shí)器T0開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到，其常開觸點(diǎn)閉合，Y001失電，解除Y形連接，Y001的常閉觸點(diǎn)恢復(fù)閉合，為Y002得電作好準(zhǔn)備，T0的常開觸點(diǎn)閉合，接通T1延時(shí)0.5?s后，Y002得電，電動(dòng)機(jī)接成△形運(yùn)行。在Y001和Y002線圈中，互串對(duì)方的常閉觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)軟件上的互鎖。用T1定時(shí)器實(shí)現(xiàn)Y形和△形繞組換接時(shí)的0.5s延時(shí)，以防KM2、KM3同時(shí)通電，而造成主電路的短路。圖2-54電動(dòng)機(jī)Y/△減壓?jiǎn)?dòng)控制梯形圖

(三)程序調(diào)試

用FX系列編程軟件將梯形圖輸入PLC后，將PLC置于“RUN”狀態(tài)，運(yùn)行程序，按下按鈕SB1，過一會(huì)兒松開，觀察電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況是否與控制要求一致。如果動(dòng)作情況和控制要求一致，則表明程序正確，保存程序；如果發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況和控制要求不相符，則應(yīng)仔細(xì)分析，找出原因，重新修改，直到電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況和控制要求一致為止。

思考：定時(shí)器和時(shí)間繼電器控制有什么不同？

(四)檢測(cè)評(píng)分

將學(xué)生任務(wù)完成情況的檢測(cè)與評(píng)價(jià)填入表2-19。表2-19評(píng)分表

(五)任務(wù)反饋

任務(wù)完成后，讓學(xué)生自己作個(gè)總結(jié)，將完成情況填入表2-20中。

(六)拓展訓(xùn)練

試用其他方法實(shí)現(xiàn)PLC控制電動(dòng)機(jī)Y-△減壓?jiǎn)?/p>