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1、武 汉 软 件 工 程 职 业 学 院WUHAN VOCATIONAL COLLEGE OF SOFTWARE AND ENGINEERING,机电设备电气控制系统设计与装调,20162017学年秋季机械工程学院机自专业15034总90学时/周7学时,可编程控制器技术FX3U(2N)三菱PLC,教师：梁启裕个人网站,武 汉 软 件 工 程 职 业 学 院WUHAN VOCATIONAL COLLEGE OF SOFTWARE AND ENGINEERING,03,04,02,Contents,Contents,课程简介课程性质、学习方法,03,04,04,项目一、PLC基本知识认知、结构、历史
2、发展、应用、编程语言,03,04,08,补充项目、电气控制基础常用低压电器、电气基本控制线路,项目二、PLC实现电动机启停控制工作原理、软元件、I/O分配、逻辑指令,03,项目三、PLC实现电动机正反转控制编程规则、逻辑块、栈、主控指令,03,项目四、PLC实现电动机顺序启停控制编程方法、定时器应用,03,项目五、PLC实现物料输送线控制计数器应用、脉冲指令,项目六、PLC实现组合机床控制状态转移图SFC、步进指令,03,项目七、PLC实现大小球传送控制SFC设计、选择性、并行性流程,03,项目八、PLC实现工作台自动往返控制功能指令、复杂程序编制,03,项目九、提高篇模拟量控制、网络通信,0
3、6,08,08,08,08,14,16,06,【项目引入】生产设备常常要求具有上下、左右、前后等正反方向的运动，要求电动机能实现正反转控制。电动机正反转的实现方法，改变通入电动机定子绕组的三相电源相序，即把接入电动机的三相电源进线中的任意两根对调，电动机即从正转变为反转。【学习目标】（1）掌握电动机的正反转控制电路。（2）用PLC进行对象控制时，I/O点的确定，能实际正确接线。（3）学会用控制电路移植法设计梯形图，并熟悉PLC的编程规 则和技巧。,项目三 PLC实现电动机正反转控制,项目三 PLC实现电动机正反转控制,任务一 控制分析与硬件接线,一 电气控制电路及分析,电动机正反转控制电路图,
4、项目三 PLC实现电动机正反转控制,几点说明：（1）互锁控制：为保证电动机正反转控制可靠工作，在控制电路中，将KM1、KM2正反转接触器的动断触点串接在对方线圈电路中，形成相互制约的控制，这种相互制约关系称为互锁控制。互锁控制用于“当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作”的场所。（2）双重互锁:在电路中还增设了启动按钮的互锁，构成具有电气、按钮互锁（也称机械互锁）的控制电路，该电路的优点是正反转可以直接切换，不必再去按停止按钮，从而使操作变得方便。,项目三 PLC实现电动机正反转控制,二、PLC控制I/O分配表,输入输出I/O点分配表,关于硬连锁：在PLC的输出
5、规范与外部配线要求中，特别强调，对于同时接通有危险的正反转接触器等负载，除了用PLC内部程序连锁之外，还一定要有PLC的外部连锁。在工程上，有时把PLC内部程序连锁称为软连锁，把PLC外部连锁称为硬连锁。,三 I/O硬件接线图,项目三 PLC实现电动机正反转控制,任务二 梯形图的设计与分析,项目三 PLC实现电动机正反转控制,一、梯形图的设计,项目三 PLC实现电动机正反转控制,虽然在梯形图中已经有了软继电器的互锁触点，但在外部硬件输出电路中还必须使用KM1和 KM2的动断触点进行硬互锁。因为PLC内部软继电器互锁只相差一个扫描周期，而外部硬件接触器触点的断开时间往往大于一个扫描周期，来不及响
6、应。例如Y1虽然断开，可能KM1的触点还未断开，在没有外部硬件互锁的情况下，KM2的触点可能接通，引起主电路短路。因此必须采用软硬件双重互锁。,项目三 PLC实现电动机正反转控制,二、自锁的应用,在PLC控制程序的设计中，经常要对脉冲输入信号或者是点动按钮输入信号进行保持，这时常采用自锁电路。要注意的是，自锁电路必须有解锁设计，一般在并联之后采用某一动断触点作为解锁条件。,项目三 PLC实现电动机正反转控制,三、互锁的应用,互锁电路，有时也叫优先电路,项目三 PLC实现电动机正反转控制,任务三 控制电路移植法及梯形图编程规则,梯形图程序设计是指用户编写程序的设计过程，即以指令为基础，结合被控制
7、对象的控制要求和现场信号，对照PLC的软元件，画出梯形图，进而写出指令表程序的过程。,一、电路移植法编程,用PLC改造继电器控制系统时，继电器电路图与梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，因此可以根据继电器电路图设计梯形图，即将继电器电路转换为具有相同功能的PLC外部接线硬件接线图和梯形图，这就是继电器控制电路移植法设计梯形图。,项目三 PLC实现电动机正反转控制,继电器控制电路移植法设计梯形图的步骤如下：,（1）了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，,（2）确定PLC的输入信号和输出信号，画出PLC外部接线图。,（3）确定与继电器电路图中的中间继电器、时间继电器对应 的梯形图中
8、的辅助继电器（M）和定时器（T）的元件号。,（4）根据上述对应关系画出PLC的梯形图。,（5）根据被控设备的工艺过程和机械的动作情况以及梯形 图编程的基本规则，优化梯形图。,项目三 PLC实现电动机正反转控制,二、梯形图编程规则,（1）线圈不能重复使用,项目三 PLC实现电动机正反转控制,（2）线圈右边无触点,梯形图中每一逻辑行从左到右排列，以触点与左母线连接开始，以线圈、功能指令与右母线（可允许省略右母线）连接结束。,触点E被画在垂直线上，便很难正确识别它与其他触点的关系，也难判断通过触点E对输出线圈的控制方向,（3）对桥渡回路不能编程序,触点应画在水平线上，不能画在垂直线上。,项目三 PL
9、C实现电动机正反转控制,项目三 PLC实现电动机正反转控制,（4）触点可并可串无限制,触点可用于串行电路，也可用于并行电路，且使用次数不受限制，所有输出继电器也都可以作为辅助继电器使用。,（5）多个线圈可并联输出,两个或两个以上的线圈可以并联输出，但不能串联输出。,项目三 PLC实现电动机正反转控制,自动往返行程控制电路常用于机械加工设备需要其运动部件在一定范围内自动往返循环的场合。在摇臂钻床、万能铣床、镗床、桥式起重机及各种自动或半自动控制机床设备中经常遇到这种控制要求。其继电器接触器控制电路如图所示。讨论设计：选用合适的方法，并利用FX2N系列PLC来实现其电路改造。,停止按钮,正转按钮,
10、项目三 PLC实现电动机正反转控制,任务四 基本逻辑指令学习,一、ORB与ANB,1串联电路块的并联指令（ORB）两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结果用ORB指令。ORB指令有时也简称为或块指令。ORB指令的使用方法有两种：一种是在要并联的每个串联电路块后加ORB指令；另一种是集中使用ORB指令。对于前者分散使用ORB指令时，并联电路块的个数没有限制；但对于后者集中使用ORB指令时，这种电路块并联的个数不能超过8个。,梯形图,指令表,LD X000AND X001LDI X002AND X003ORBLD X004ANI X
11、005ORBOUT Y000,ORB的梯形图与指令表1,梯形图,指令表,ORB的梯形图与指令表2,LD X000AND X001LDI X002AND X003LD X004ANI X005ORBORBOUT Y000,2.并联电路块的串联连接指令ANB 两个或两个以上接点并联的电路称为并联电路块。分支的起点用LD、LDI指令，并联电路块结束后，使用ANB指令与前面电路串联。ANB指令也简称与块指令。,项目三 PLC实现电动机正反转控制,（1）与ORB指令相似，ANB指令分散使用时，次数不限；如果连续使用，则使用次数不能超过8次。,（2）在具体编写程序时，特别是在对程序步数有严格要气的场合，建
12、议通过调整软元件的位置，少用或尽量不要ANB、ORB指令，以达到减少程序步数的目的。,（3）简化程序的技巧1：在串联电路左右位置可调时，应将单个触点放在右边。,（4）简化程序的技巧2：并联电路上下位置可调，应将单个触点的支路放下面。,串联电路左右位置可调，应将单个触点放在右边（串左原则）。,不优化,优化,并联电路上下位置可调，应将单个触点的支路放下面（多上原则）。,不优化,优化,项目三 PLC实现电动机正反转控制,二、MPS,MRD和MPP,MPS、MRD和 MPP这组栈操作指令在具有多重输出的梯形图中使用。在编程时需要将中间运算结果存储时，就可以使用栈操作指令。,（1）MPS：进栈指令，将数
13、据压入栈顶，用在回来开始分支的地方。,（2）MRD：读栈指令，读取栈数据。用在MPS下继续的分支，表示分支的继续。,（3）MPP：出栈指令，取出栈顶的数据。用在最后分支的地方，表示分支的结束。,FX系列PLC有11个栈存储器，有11个专门的存储器构成。采用先进后出数据存取方式。,MRD总是读取最上层的堆栈，操作时不影响堆栈的数据MPS将数据压入堆栈MPP将数据从最上的一层堆栈弹出,注意：多重电路的第一个支路前使用MPS指令，中间支路前使用MRD指令，最后一个支路前使用MPP指令。,LD X001MPSAND M100OUT Y001MRDAND M101OUT Y002MPPAND M102O
14、UT Y003,梯形图,指令表,一层栈示例1,项目三 PLC实现电动机正反转控制,（1）MPS、MRD、MPP指令无编程元件。,（2）MPS、MPP指令必须成对出现，可以嵌套使用。由于受到栈存 储器数量的限制，连续使用不能超过11次，否则数据丢失。,（3）MRD指令在程序中可以使用，也可以不使用，使用次数可重 复，不限制。,没有使用MRD指令梯形图和指令表,项目三 PLC实现电动机正反转控制,（4）简化程序的技巧：如果分支后直接输出，作为特例，不作 分支处理，而直接当作输出，第二条支路作为串联处理，直接使用AND指令。,简化前的梯形图和指令表,简化后梯形图指令表,项目三 PLC实现电动机正反转
15、控制,（5）栈操作指令仅在语句表中。,二层栈示例梯形图及指令表,项目三 PLC实现电动机正反转控制,三、MC与MCR,MC：主控指令，用于公共触点串联连接，3个程序步。MCR：主控复位指令，2个程序步,执行MC指令后，母线（LD，LDI）向MC触点后移动，这个MC触点称为主控触点。相当于分支电路中的总开关。MCR则是将其反回到原母线指令。在没有嵌套结构时，可再次使用N0编制程序，N0的使用次数无限制。在有嵌套结构时，嵌套级的编号从N0 N1N6 N7增大。在将指令返回时，采用MCR指令，则从大的嵌套级开始消除。（N7N6N5N4N3N2N1N0）。嵌套级最大可编写8级（N7）。,项目三 PLC
16、实现电动机正反转控制,三、MC与MCR,（1）MC、MCR指令的编程元件为Y、M（不允许使用特殊辅助继 电器）；（2）MC指令后用LD/LDI指令，表示建立子母线，MCR使母线返 回到MC指令调用前的位置。（3）MC、MCR指令成对出现，缺一不可，否则母线的位置错乱 导致程序出错。（4）MC、MCR指令的编程元件Y、M称为主控节点，该节点是控制一组电路的总开关，接通时，MC、MCR之间的语句得以执行；断开时，MC、MCR之间的语句被跳过。（5）MC、MCR指令可以嵌套使用，嵌套层次最多8级，为N0N7,项目三 PLC实现电动机正反转控制,编程时的梯形图格式,程序转换后的格式,项目三 PLC实现
17、电动机正反转控制,X0、X1、X3为ON时程序执行监视图,X0为OFF，X1、X3为ON时程序的执行监视图,项目三 PLC实现电动机正反转控制,四、INV,NOP和END,MCR：取反指令。其功能是将INV指令执行之前的结果取反。,（1）无操作元件，指令为1个程序步长。（2）不能直接与母线连接，该指令前面一定有其他逻辑运算指 令梯形图。,1.INV指令,项目三 PLC实现电动机正反转控制,NOP：空操作指令。END：结束指令。,（1）NOP、END指令无编程元件，1个程序步。（2）PLC执行程序时从0步扫描到END指令为止，后面的程序不执行。（3）END指令不是PLC的停止指令，而是程序结束指令。在调试程 序使用时，具有任意设置程序断点的作用。（4）NOP指令用在普通指令之间，PLC无视其存在继续工作。也可 用在调试程序时，可以作为记号使用，在程序调试完毕后应 删除。,2.NOP,END指令,项目三 PLC实现电动机正反转控制,抢答器PLC控制,如图所示，要求制作一个三人用抢答比赛装置，要求三位抢答者中仅最先按按钮者的指示灯持续地亮，同时鸣钟鸣叫。另外主持人可用复位按钮来复位。,项目三 PLC实现电动机正反转控制,训练评价表,本 章 节 结 束,第二篇 应用篇,
