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1、模块3 提高应用模块,本模块介绍三菱FX2N系列PLC常用的功能指令及其编程方法。要求达到以下学习目标： 掌握功能指令的识读方法； 掌握常用的功能指令及应用； 进一步熟悉PLC的编程方法； 进一步掌握PLC解决实际问题的方法。,模块学习目标,项目1 水塔水位的PLC控制项目2 运料小车的PLC控制项目3 数码管显示时间的交通灯PLC控制项目4 密码锁的PLC控制,模块项目,本模块包括九个项目：,项目1 水塔水位的PLC控制,某高层住宅的消防供水系统，因供水水压无法满足楼层较高住户消防用水需求，为此，采用通过屋顶水塔保持固定水位来解决，如图3-1-1所示。楼顶水塔利用用水位开关K1、K2监测水塔
2、水位的高、低；通过水泵M从蓄水池抽水向楼顶水塔供水；蓄水池利用水位开关K3、K4监测水池水位的高低；通过电磁阀YA由外部供水系统向蓄水池注水。系统有自动和手动两种控制方式，由切换开关SA5进行切换，SA5为OFF时，为自动方式；SA5为ON时，为手动方式。,项目描述,项目1 水塔水位的PLC控制,图3-1-1 水塔水位的系统控制示意图,项目1 水塔水位的PLC控制,项目描述,1自动控制方式（1）水位开关的动作：水位高于设定水位时，开关动作（ON），水位低于设定水位时，开关复位（OFF）。（2）水塔水位的控制：当水塔水位达到高水位，K1为ON时，水泵M停止抽水；当水塔水位达到低水位，K2为OFF
3、时，水泵M工作抽水。（3）蓄水池水位的控制：当蓄水池水位达到高水位，K3为ON时，电磁阀YA停止向蓄水池注水；当蓄水池水位达到低水位，K4为OFF时，电磁阀YA工作向蓄水池注水。（4）水泵M的控制：水塔缺水（K2为OFF），且蓄水池有水（K4为ON）时，水泵M工作；水塔缺水（K2为OFF）且蓄水池缺水（K4为OFF）时，水泵M不能工作；水塔水位到达高水位（K1为ON）时，水泵M停止工作。（5）电磁阀YA的控制：蓄水池缺水（K4为OFF）时，电磁阀YA工作；蓄水池达到高水位（K3为ON）时，电磁阀YA停止工作。2手动控制方式：由控制按钮SB1控制电磁阀YA向蓄水池注水水，蓄水池达到高水位后自动停
4、止；由控制按钮SB2控制水泵M向水塔抽水，水塔达到高水位后自动停止，若蓄水池缺水，水泵M不能工作。,图3-1-1 水塔水位的系统控制示意图,项目1 水塔水位的PLC控制,目标与要求, 掌握功能指令的识读方法； 掌握条件跳转指令CJ的使用； 掌握水塔水位的PLC控制方法； 进一步掌握常用的PLC程序设计方法。,项目1 水塔水位的PLC控制,项目准备,1.功能指令的格式,功能指令由指令功能助记符和操作数两部分组成。,图3-1-2 功能指令的格式图,（1）指令功能助记符D：表示处理的数据为32位二进制数，没有D表示处理的数据为16位二进制数。FNC45：功能指令的功能编号，即功能指令的编排顺序，范围
5、为FNC00FNC249。注：在电脑中输入功能指令时不用输入功能编号。MEAN：功能指令的助记符，该指令的功能为求平均值。P：表示脉冲执行，没有P表示连续执行。,项目准备,图3-1-2 功能指令的格式图,（2）操作数S：源操作数。指令中可能有多个源操作数时用S1、S2等表示。D：目标操作数。指令中可能有多个目标操作数时用D1、D2等表示。n：数值常数，常用来表示数值或作为源操作数和目标操作数的补充注释。操作数量多时，用n1、n2等表示。（3）操作数的选择范围：如图3-1-2（b）所示。S：表示源操作数的选择范围。D：表示目标操作数的选择范围。n：表示数值的选择范围，K表示十进制数，H表示十六进
6、制数。,项目1 水塔水位的PLC控制,项目1 水塔水位的PLC控制,项目准备,2功能指令的数据长度： 功能指令中使用的数据长度有16位（bit）和32位（bit）两种。功能指令中用D来区分16位数据和32位数据，带D的指令的处理的是32位数据。如计数器C0C199中的数据为16位数据，即计数器中的数值是用16位二进制数来表示；计数器C200C255中的数据为32位数据，即计数器中的数值是用32位二进制数来表示。3功能指令的执行形式：如图3-1-3所示。 功能指令的执行形式有脉冲执行和连续执行两种形式。（1）脉冲执行：如图3-1-3（a）所示，功能指令在X1由OFF变为ON（上升沿）时执行该指令
7、。（2）连续执行：如图3-1-3（b）所示，功能指令在X1为ON时连续执行该指令。,图3-1-3 功能指令的执行形式,项目1 水塔水位的PLC控制,项目准备,4位元件和字元件：（1）位元件：只有ON/OFF两种状态的元件，如X、Y、M、S，称为位元件。（2）字元件：处理数值数据的元件，如T、C、D，称为字元件。（3）位元件的组合：多个位元件可组合起来进行数据的处理，其中位元件每4位组合成一个单元。如KnX0中，n表示单元个数，X0表示低位开始元件的编号。例如K1X0，则表示将X3、X2、X1、X0作为一个组合单元使用；K2M10则表示将M17M10作为两个组合单元使用。,项目1 水塔水位的PL
8、C控制,项目准备,5条件跳转指令：FNC00（CJ）（1）指令格式：如图3-1-4所示。P：脉冲执行，Pn = P0P127。,图3-1-4 条件跳转指令的指令格式,（2）使用举例：如图3-1-5所示。当X0=OFF时，顺序执行程序。当X0=ON时，执行跳转指令，程序跳到P1标示处开始执行，跳过的中间部分程序不执行。,图3-1-5 条件跳转指令应用举例,项目1 水塔水位的PLC控制,项目分析,根据控制要求，本项目主要是针对水泵M和电磁阀YA两个设备进行控制。1水泵M的控制：水泵M的启动应由低水位开关K2=OFF时（水塔缺水）控制，停止应由高水位开关K1=ON时（水塔水位达到高水位）控制。同时水
9、池低水位开关K4=OFF（水池缺水）时，水泵M不能启动。2电磁阀YA的控制：电磁阀YA的启动应由低水位开关K4=OFF时（水池缺水）控制，停止应由高水位开关K3=ON时（水池水位达到高水位）控制。3.系统程序由自动控制和手动控制两种方式组成，利用条件跳转指令实现两种方式的切换。,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（一）确定PLC的I/O分配表,表3-1-1 水塔水位的PLC控制项目I/O分配表,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（二）画出PLC的I/O接线图,图3-1-6 水塔水位的PLC控制项目接线原理图,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（三）项目器材,表3-1-2 水塔
10、水位的PLC控制项目器材表,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（四） 按I/O接线图完成接线,按图3-1-6接好线路。输入端的接线：（1）连接PLC的输入端外接元件；（2）连接PLC的输入公共端与外接元件的公共端；输出端的接线：（1）连接PLC的输出端外接元件；（2）将外接元件的公共端与电源的负极连接起来；（3）将电源的正极与PLC的输出公共端连接起来。,图3-1-7 水塔水位的PLC控制项目实物模拟接线图,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（五）程序编写,1自动控制方式的编程,（1）水泵M的控制程序：水泵M的启动与停止：控制程序如图3-1-8所示。水泵M的启动由K2的下降沿启动，
11、当水塔水位降至低水位时，K2（X2）由ON变为OFF，X2下降沿触点接通，水泵M（Y0）通电工作并保持。水泵M的停止由K1（X1）为ON控制，当水塔水位上升至高水位时，K1由OFF变为ON，X1常闭触点断开，水泵M（Y0）断电停止工作。,图3-1-8 水泵M的启动和停止,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（五）程序编写,1自动控制方式的编程,（1）水泵M的控制程序：当K4为OFF时，水泵M不能工作，控制程序如图3-1-9所示。若蓄水池水缺水，蓄水池低水位开关K4（X4）为OFF，即X4断开，则水泵M不能通电工作。,图3-1-9 水泵M的保护,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（五）
12、程序编写,1自动控制方式的编程,（2）电磁阀YA的控制程序：控制程序如图3-1-10所示。电磁阀YA的启动由K4的下降沿启动，当蓄水池水位降至低水位时，K4（X4）由ON变为OFF，X4下降沿触点接通，电磁阀YA（Y1）通电工作并保持。电磁阀YA的停止由K3（X3）为ON控制，当蓄水池水位上升至高水位时，K3由为ON，X3常闭触点断开，电磁阀YA（Y0）断电停止工作。,图3-1-10 电磁阀YA的启动和停止,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（五）程序编写,1自动控制方式的编程,（3）自动控制方式控制程序，如图3-1-11所示。,图3-1-11 水塔水位的自动控制方式程序,项目1 水塔水
13、位的PLC控制,项目实施,（五）程序编写,2手动控制方式的编程：,（1）水泵M的手动控制程序水泵M由水塔手动启动和停止：控制程序如图3-1-12所示；按下水塔手动按钮SB2（X6），水泵M（Y0）通电工作并保持。水泵M的停止由K1（X1）为ON控制，当水塔水位上升至高水位时，K1为ON，X1常闭触点断开，水泵M（Y0）断电停止工作。,图3-1-12 水泵M的手动启动和停止,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（五）程序编写,2手动控制方式的编程：,（1）水泵M的手动控制程序当K4为OFF时，水泵M不能工作，控制程序如图3-1-13所示。若蓄水池水缺水，蓄水池低水位开关K4（X4）为OFF，
14、即X4断开，则水泵M不能通电工作。,图3-1-13 水泵M的保护,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（五）程序编写,2手动控制方式的编程：,（2）电磁阀YA的手动控制程序：控制程序如图3-1-14所示。按下水池手动按钮SB1（X5），电磁阀YA（Y1）通电并保持。电磁阀YA的停止由K3（X3）为ON控制，当蓄水池水位上升至高水位时，K3（X3）为ON，X3常闭触点断开，电磁阀YA（Y0）断电停止工作。,图3-1-14 电磁阀YA的手动启动和停止,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（五）程序编写,2手动控制方式的编程：,（3）手动控制方式控制程序，如图3-1-15所示。,图3-1-1
15、5 水塔水位的手动控制方式程序,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（五）程序编写,3.系统完整控制程序：如图3-1-16所示。,图3-1-16 系统完整控制程序,当SA5（X7）为OFF时，执行自动控制方式程序，跳过手动控制方式程序。当SA5（X7）为ON时，跳过自动控制方式程序，执行手动控制方式程序。,项目1 水塔水位的PLC控制,项目实施,（六）程序调试,1输入程序并传送到PLC，然后运行调试，看是否符合控制要求，否则要检查接线、PLC程序，直至满足控制要求方可。（1）水泵M的调试：（2）电磁阀YA的调试：2由于本项目涉及PLC、水泵M、电磁阀YA，为了保护好设备，也可按下面方法调试
16、：（1）模拟调试程序。（2）系统调试。,项目1 水塔水位的PLC控制,项目拓展,本项目只是采用了经验编程法编程。从控制系统的要求来看，水泵M和电磁阀YA的控制同时进行而且相对独立的控制系统，因此可试用其他指令和编程方法进行编程。,项目1 水塔水位的PLC控制,思考与练习,在本项目的控制基础上增加下述控制要求： （1）增加控制系统的启停控制，按下启动按钮SB1，启动控制系统工作；按下停止按钮SB2，停止控制系统工作； （2）系统停电恢复后，控制系统自动恢复停电前的工作状态； （3）当外部供水系统缺水时，自动停止电磁阀YA并示警（可用指示灯或蜂鸣器）。,项目评估,项目1 PLC应用准备,1请对本项目的知识、技能、方法及项目实施情况等方面进行总结。2请做出对本项目的功能扩展。3有条件时请对上述内容进行展（演）示、交流、讨论。4填写项目评估表。项目评估表见教材表3-1-3。,
