《PLC应用技术》ppt课件第三单元PLC的应用基础.ppt

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1、第三单元第三单元 PLC的应用基础的应用基础任务一任务一 三相异步电动机连续运行控制电路三相异步电动机连续运行控制电路任务三任务三 二台电动机顺序启动的电路二台电动机顺序启动的电路 任务五任务五 Y-启动的可逆运行电动机启动的可逆运行电动机 任务六任务六 灯光闪烁电路灯光闪烁电路 任务四任务四 顺序相连的传送带控制系统顺序相连的传送带控制系统 任务二任务二 三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制 任务一任务一 三相异步电动机连续运行控制电路三相异步电动机连续运行控制电路图3-1 三相异步电动机连续运行电路一、任务提出一、任务提出 如图3-1是三相异步电动机继电器-接触器控制的连续

2、运行电路，本任务研究用PLC来实现其控制功能。二、原理分析二、原理分析 为了将图3-1b的控制电路用PLC控制器来实现，PLC需要3个输入点，1个输出点，输入输出点分配见表3-1。输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件作用X0SB1启动按钮Y0KM运行用交流接触器X1SB2停止按钮X2KH过载保护表3-1 输入输出点分配表1.PLC控制系统中的触点类型沿用继电器控制系统中的触点类型 图3-2 PLC实现三相异步电动机连续运行电路方案一2.PLC 控制系统中的所有输入触点类型全部采用常开触点 图3-3 PLC实现三相异步电动机连续运行电路方案二 3.为了节省PLC的输入点，将过载保护的

3、常闭触点接在输出端 图3-4 PLC实现三相异步电动机连续运行电路方案三 三、知识链接三、知识链接1.指令（1）触点串联指令（AND/ANI/ANDP/ANDF）AND 与指令。完成逻辑“与”运算。ANI 与非指令。完成逻辑“与非”运算。ANDP 上升沿与指令。受该类触点驱动的线圈只在触点的上升沿接通一个扫描周期。ANDF下降沿与指令。受该类触点驱动的线圈只在触点的下降沿接通一个扫描周期。图3-5 上升沿与指令图3-6 下降沿与指令（2）触点并联指令（OR/ORI/ORP/ORF）OR 或指令。实现逻辑“或”运算。ORI 或非指令。实现逻辑“或非”运算。ORP 上升沿或指令。受该类触点驱动的线

4、圈只在触点的上升沿接通一个扫描周期。ORF 下降沿或指令。受该类触点驱动的线圈只在触点的下降沿接通一个扫描周期。图3-7 触点并联指令（3）自保持与解除（也称置位复位）指令（SET/RST）SET 自保持（置位）指令。指令使被操作的目标元件置位并保持。RST 解除（复位）指令。指令使被操作的目标元件复位并保持清零状态。图3-8 SET、RST指令的使用四、任务实施四、任务实施 按如图所示接线图连接主电路，检查正确性，确保无误。按如图a所示接线图连接PLC控制电路，检查线路正确性，确保无误。输入如图b所示的梯形图或指令表，进行程序调试，检查是否实现了连续运行的功能。输入图c所示的梯形图或指令表，

5、进行程序调试，检查是否完成了连续运行的功能。主电路同第一步不变，按如图a所示接线图连接PLC控制电路，输入如图b所示的的梯形图或如图c所示的指令表，进行程序调试，检查是否实现了连续运行的功能。四、任务实施四、任务实施 主电路和PLC控制电路同上一步，把如图b所示的用启-保-停方法编写的梯形图改用置位复位指令编写的梯形图，进行程序调试，直到完成连续运行的功能。主电路同第一步不变，按如图a所示的接线图连接PLC控制电路，输入如图b所示的梯形图或如图 c所示的指令表，进行程序调试，检查是否完成了连续运行的功能。主电路和PLC控制电路同上一步，把如图b所示用启-保-停方法编写的梯形图改用置位复位指令编

6、写的梯形图，进行程序调试，直到完成连续运行的功能。上述实训中，个梯形图中所用的触点都是电平触发的，它们可以改为边沿触发吗？试着修改，并进行调试。任务二任务二 三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制 1、任务提出、任务提出 如图3-11所示为三相异步电动机正反转控制电路。本任务研究用PLC来实现三相异步电动机正反转控制。图3-11 三相异步电动机正反转控制电路二、原理分析二、原理分析 为了将图3-11b的控制电路用PLC控制器来实现，PLC需要4个输入点，2个输出点，输入输出点分配如表3-3。表3-3 输入输出点分配表输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件作用X0SB1正

7、向启动按钮Y0KM1正向运行用交流接触器X1SB2停止按钮Y1KM2反向运行用交流接触器X2SB3反向启动按钮X3KH过载保护1根据输入输出点分配，画出PLC的接线图如图3-12 图3-12 PLC实现三相异步电动机正反转控制电路2 PLC实现三相异步电动机正反转控制电路的优化设计图3-13 PLC实现电动机正反转控制电路的优化设计三、知识链接三、知识链接1指令 ORB指令的使用 几个串联电路块并联连接时，每个串联电路块开始应该用LD、LDI、LDP或LDF指令，图3-14中有三个串联电路块：X0、X1，X2、X3，X4、X5，每块开始的三个触点X0、X2、X4都使用了LD指令。图3-14 串

8、联电路块并联连接 ORB指令也可以连续使用，如图3-15所示，但这种程序写法不推荐使用，ORB只能连续使用8次以下。图3-15 ORB指令连续使用 ANB指令的使用 并联电路块串联连接时，并联电路块的开始应该用LD、LDI、LDP或LDF指令，如图3-16所示。ANB指令的使用次数没有限制，也可连续使用ANB，但与ORB一样，使用次数不超过8次。图3-16 并联连接的电路之间的串联 栈存储器指令 在FX系列PLC中有11个存储单元，如图3-17a所示，它们采用先进后出的数据存取方式，专门用来存储程序运算的中间结果，被称为栈存储器。图3-17 栈存储器指令堆栈指令的使用说明：堆栈指令没有目标元件

9、。MPS和MPP必须配对使用。由于栈存储单元只有11个，所以栈的层次最多11层。2梯形图画法规则与梯形图的优化（1）画法规则 触点电路块画在梯形图的左边，线圈画在梯形图的右边。（2）优化 1）在串联电路中，单个触点应放在电路块的右边 2）在并联电路中，单个触点应放在电路块的下边。3）在有线圈的并联电路中，将单个线圈放在上面。a)不推荐的梯形图 b)推荐的梯形图 图3-19 梯形图优化四、任务实施四、任务实施 1按图3-11a连接主电路，检查电路正确性，确保无误。2按图3-12a连接PLC控制电路，检查电路正确性，确保无误。3输入图3-12b的梯形图，观察能否录入，并说明原因。4输入如图3-12

10、c的梯形图或指令表，进行程序调试，检查是否实现了正反转运行的功能。5输入如图3-13b所示的梯形图或指令表，进行程序调试，检查是否实现了正反转运行的功能。6把图3-13b所示用启-保-停方法编写的梯形图改用置位复位指令，进行程序调试，直到完成正反转运行的功能。7图3-13b所用的触点都是电平触发的，它们可以改为边沿触发吗？试修改，并进行调试。任务三任务三 二台电动机顺序启动的电路二台电动机顺序启动的电路 1、任务提出、任务提出 在实际工作中，常常需要两台或多台电机顺序起动，如图3-24所示，两台交流异步电动机M1和M2，按下启动按钮SB1后，第一台电机M1启动，5s后第二台电机M2启动，完成相

11、关工作后按下停止按钮SB2，两台电动机同时停止。本任务研究用PLC实现两台电动机的顺序启动控制。图3-24 两台电动机顺序启动及运行二、原理分析二、原理分析 PLC需要4个输入点，2个输出点和1个定时器，输入输出点分配如表3-4。表3-4 输入输出点分配表输入资源内部与输出资源输入继电器输入元件作用内部与输出资源元件作用X0SB1M1启动按钮Y1KM1M1用交流接触器X1SB2停止按钮Y2KM2M2用交流接触器X2KH1M1过载保护T0KT5s延时X3KH2M2过载保护 根据资源分配，画出PLC的接线图如图3-25a所示，PLC 控制系统中的所有输入触点类型全部采用常开触点，由此设计的梯形图如

12、图3-25b所示。图3-25 PLC控制二台电机顺序启动及运行三、知识链接三、知识链接1编程元件定时器 FX2N系列中定时器可分为通用定时器、积算定时器二种。它们是通过对一定周期的时钟脉冲的个数进行累计而实现定时的，时钟脉冲的周期有1ms、10ms、100ms三种，当所计脉冲个数达到设定值时触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。（1）通用定时器 1）100ms通用定时器（T0T199）共200点，其中T192T199为子程序和中断服务程序专用定时器。这类定时器是对100ms时钟累积计数，设定值为132767，所以其定时范围为0.13276.7s。2）10ms通用定时器（T200

13、T245）共46点。这类定时器是对10ms时钟累积计数，设定值为132767，所以其定时范围为0.01327.67s。图3-26是通用定时器的内部结构示意图。通用定时器的特点不具备断电保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。图3-26 通用定时器的内部结构示意图图3-27 通用定时器举例（2）积算定时器 1）1ms积算定时器（T246T249）共4点，是对1ms时钟脉冲进行累积计数，定时的时间范围为0.00132.767s。2）100ms积算定时器（T250T255）共6点，是对100ms时钟脉冲进行累积计数，定时的时间范围为0.13276.7s。图3-28 积算定时器的内部结构示意图。

14、图3-29 积算定时器举例2.断电延时问题 FX2N系列的定时器是通电延时定时器，如果需要使用断电延时的定时器，可用图3-30的电路。图3-30 断电延时定时器四、任务实施四、任务实施 按图3-24a连接主电路，检查电路正确性，确保无误。按图3-25a连接PLC控制电路，检查电路正确性，确保无误。输入如图3-25b所示的梯形图或指令表，进行程序调试，检查是否实现了顺序启动的功能。自行设计接线图和操作步骤，调试图3-30的程序，观察是否实现了断电延时的功能。自行设计接线图和操作步骤，调试图3-37的程序，定性观察通用定时器无断电保持的功能。自行设计接线图和操作步骤，调试图3-29的程序，定性观察

15、积算定时器的断电保持功能。任务四任务四 顺序相连的传送带控制系统顺序相连的传送带控制系统 一、任务提出一、任务提出 如图3-32a所示为某车间两条顺序相连的传送带，为了避免运送的物料在2号传送带上堆积，按下启动按钮后，2号传送带开始运行，5s后1号传送带自动启动。而停机时，则是1号传送带先停止，10s后2号传送带才停止。本任务研究用PLC实现顺序相连的传送带控制系统。图3-32 两条顺序相连的传送带二、原理分析二、原理分析表3-5 PLC资源分配表输入资源内部与输出资源输入继电器输入元件作用内部与输出资源元件作用X0SB1启动按钮Y0KM11号传送带接触器X1SB2停止按钮Y1KM22号传送带

16、接触器T0KT15s通电延时T1KT210s断电延时 SB1是2号传送带的启动按钮，1号传送带在2号传送带启动5s后自行启动，SB2是1号传送带的停止按钮，1号传送带停止10s后2号传送带自行停止。为了将这个控制关系用PLC控制器实现，PLC需要2个输入点，2个输出点和2个定时器，PLC资源分配见表3-5。借助辅助继电器M0或M1间接驱动Y1，可以解决双线圈问题，如图3-34所示。图3-34 PLC控制二条顺序相连传送带的梯形图和时序图三、知识链接三、知识链接1编程元件辅助继电器（1）通用辅助继电器）通用辅助继电器（M0M499）FX2N系列共有500点通用辅助继电器。通用辅助继电器在PLC运

17、行时，如果电源突然断电，则全部线圈均断开。（2）断电保持辅助继电器）断电保持辅助继电器（M500M3071）FX2N系列有M500M3071共2572个断电保持辅助继电器。它与普通辅助继电器不同的是具有断电保护功能，即能记忆电源中断瞬时的状态，并在重新通电后再现其状态。图3-35 通用辅助继电器和断电保持辅助继电器比较下面通过小车往复运动控制来说明断电保持辅助继电器的应用，如图3-36所示。运行的过程是X0=ONM600=ONY0=ON小车右行停电小车中途停止上电（M600=ONY0=ON）再右行X1=ONM600=OFF、M601=ONY1=ON（左行）。可见由于M600和M601具有断电保

18、持，所以在小车中途因停电停止后，一旦电源恢复，M600或M601仍记忆原来的状态，将由它们控制相应输出继电器，小车继续原方向运动。图3-36 断电保持辅助继电器的作用（3）特殊辅助继电器）特殊辅助继电器 FX2N系列中有256个特殊辅助继电器，可分成触点型和线圈型两大类。1）触点型 其线圈由PLC自动驱动，用户只可使用其触点。例如：M8000：运行监视器（在PLC运行中接通），M8001与M8000相反逻辑。M8002：初始脉冲（仅在运行开始时瞬间接通），M8003与M8002相反逻辑。M8011、M8012、M8013和M8014分别是产生10ms、100ms、1s和1min时钟脉冲的特殊辅

19、助继电器。M8000、M8002、M8012的波形图如图3-37所示。图3-37 M8000、M8002、M8012波形图 2）线圈型 由用户程序驱动线圈后PLC执行特定的动作。例如：M8033：若使其线圈得电，则PLC停止时保持输出映象存储器和数据寄存器内容。M8034：若使其线圈得电，则将PLC的输出全部禁止。M8039：若使其线圈得电，则PLC按D8039中指定的扫描时间工作。2双线圈问题 在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，在编程时要避免出现双线圈输出的现象。四、任务实施四、任务实施 1按照资源分配表，自行设计主电路（参考图3-24a），并连接主电路，检查电路

20、正确性，确保无误。2按照资源分配表，自行设计PLC控制电路（参考图3-33a，图中没画出过载保护），并连接PLC控制电路，检查电路正确性，确保无误。3输入图3-34所示的梯形图或指令表，进行程序调试，检查是否完成了顺序运行的功能。4输入图3-34b所示的梯形图，观察双线圈输出的现象。5分别输入图3-35a和图3-35b所示的梯形图，观察通用辅助继电器和断电保持辅助继电器的区别。任务五任务五 Y-启动的可逆运行电动机启动的可逆运行电动机 按下正转按钮SB1，电机以Y-方式正向启动，Y形接法运行30秒后转换为形运行。按下停止按钮SB3，电机停止运行。按下反转按钮SB2，电机以Y-方式反向启动，Y形

21、接法运行30秒后转换为形运行。按下停止开关SB3，电机停止运行。本任务研究用PLC实现Y-启动的可逆运行电动机控制电路三相电动机控制要求如下：表3-6 输入输出点分配表输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件作用X0SB1正向启动按钮Y0KM1正向运行用交流接触器X1SB2反向启动按钮Y1KM2反向运行用交流接触器X2SB3停止按钮Y2KM3Y形减压启动Y3KM4形全压运行二、原理分析二、原理分析一、任务提出一、任务提出图3-41 Y-启动的可逆运行电动机电路图3-42 Y-启动的可逆运行电动机程序图3-42 Y-启动的可逆运行电动机程序三、知识链接三、知识链接 主控指令（MC/MCR

22、）1.MC（主控指令）用于公共串联触点的连接。执行MC后，左母线移到MC触点的后面。2.MCR（主控复位指令）它是MC指令的复位指令，即利用MCR指令恢复原左母线的位置。MC、MCR指令的使用说明：（1）MC、MCR指令的目标元件为Y和M，但不能用特殊辅助继电器。MC占3个程序步，MCR占2个程序步。（2）主控触点在梯形图中与一般触点垂直。主控触点是与左母线相连的常开触点，是控制一组电路的总开关。与主控触点相连的触点必须用LD类指令。（3）MC指令的输入触点断开时，在MC和MCR之内的积算定时器、计数器、用复位/置位指令驱动的元件保持其之前的状态不变。非积算定时器和计数器，用OUT指令驱动的元

23、件将复位。（4）在一个MC指令区内若再使用MC指令称为嵌套。嵌套级数最多为8级，编号按N0N1N2N3N4N5N6N7顺序增大，每级的返回用对应的MCR指令，从编号大的嵌套级开始复位。图3-43 主控指令的使用图3-44 MC指令的嵌套 四、任务实施四、任务实施 1按图3-41a连接主电路，检查电路正确性，确保无误。2按图3-41b连接PLC控制电路，检查电路正确性，确保无误。3输入如图3-42a所示的梯形图或指令表，进行程序调试，检查是否实现了Y-启动的可逆运行电动机启动及运行的功能。4输入如图3-42b所示的梯形图或指令表，进行程序调试，检查是否完成了Y-启动的可逆运行电动机启动及运行的功

24、能。5在前面涉及的梯形图中，有哪些可以改为主控指令实现，试着修改，并进行程序调试。任务六任务六 灯光闪烁电路灯光闪烁电路 一、任务提出、任务提出 灯光闪烁电路本质上都是逻辑电路，如脉冲发生器、振荡电路、分频电路、电子钟等。二、原理分析二、原理分析1.脉冲发生器 设计一个周期为300s，脉冲持续时间为一个扫描周期的脉冲发生器，如图3-49所示。图3-49 脉冲发生器 特殊辅助继电器M8011M8014能分别产生10ms、100ms、1s和1min的时钟脉冲。2.振荡电路 设计一个振荡电路，产生亮3s灭2s的闪烁效果，该电路也称为闪烁电路。为了实现这一功能，设置T0为2s定时器，T1为3s定时器，

25、设计的电路、梯形图与波形图如图3-51所示。图3-51 振荡电路设计3.分频电路 用PLC可以实现对输入信号的任意分频，图3-52是二分频电路，要分频的脉冲信号加入X0端，Y0端输出分频后的脉冲信号。图3-52 二分频电路 图3-53是电子钟程序，M8013是PLC内部的秒时钟脉冲，C0、C1、C2分别是秒、分、时计数器，M8013每来一个秒时钟脉冲，秒计数器C0当前值加1，一直加到60，达到1分钟，C0常开触点闭合，使C1分计数器计数，C1当前值加1，同时C0当前值清0。4.电子钟图3-53 电子钟程序三、知识链接三、知识链接（1）微分指令（PLS/PLF）1）PLS（上升沿微分指令）在输入

26、信号上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出。2）PLF（下降沿微分指令）在输入信号下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。1.指令PLS、PLF指令的使用说明：1）PLS、PLF指令的目标元件为Y和M；2）使用PLS时，仅在驱动输入为ON后的一个扫描周期内目标元件ON，如图3-54所示，M0仅在X0的常开触点由断到通时的一个扫描周期内为ON；使用PLF指令时只是利用输入信号的下降沿驱动，其它与PLS相同。图3-54 微分指令的使用（2）取反、空操作和END指令1）取反INV指令。它将执行该指令之前的运算结果取反。2）空操作NOP指令。使该步序作空操作。3）结束END指令。将强制结束当前的扫描执行过程。图3

27、-55 INV指令2.编程元件编程元件_计数器计数器（C）FX2N系列计数器分为内部计数器和高速计数器两类。内部计数器是在执行扫描操作时对内部信号（如X、Y、M、S、T等）进行计数。（1）16位加计数器（C0C199）共200点。其中C0C99为通用型，C100C199共100点为断电保持型（断电保持型即断电后能保持当前值待通电后继续计数）。计数器的设定值为132767。下面举例说明通用型16位加计数器的工作原理。如图3-56所示。图3-56 通用型16位加计数器 （2）32位加/减计数器（C200C234）共有35点32位加/减计数器，其中C200C219（共20点）为通用型，C220C23

28、4（共15点）为断电保持型。这类计数器与16位加计数器除位数不同外，还在于它能通过控制实现加/减双向计数。设定值范围均为-214783648-+214783647（32位）。C200C234是加计数还是减计数，分别由特殊辅助继电器M8200M8234设定。对应的特殊辅助继电器被置为ON时为减计数，置为OFF时为增计数。如图3-57所示，X12用来控制M8200，X12闭合时为减计数方式，否则为加计数方式。X13为复位信号，X14为计数输入，C200的设定值为5。图3-57 32位加/减计数器四、任务实施四、任务实施 1按图3-51a所示的接线图连接PLC控制电路，并连好电源，检查电路正确性，确保无误。2按图3-51b所示的梯形图或指令表，进行程序调试，检查是否实现了振荡器的功能。3改变图3-51b所示的梯形图中T0和T1的设定值，再调试程序，观察振荡器的振荡频率。THE END