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1、第三单元 PLC的应用基础,任务一 三相异步电动机连续运行控制电路,任务三 二台电动机顺序启动的电路,任务五 Y-启动的可逆运行电动机,任务六 灯光闪烁电路,任务四 顺序相连的传送带控制系统,任务二 三相异步电动机的正反转控制,任务一 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,如图3-1是三相异步电动机继电器-接触器控制的连续运行电路，本任务研究用PLC来实现其控制功能。,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。,表3-1 输入输出点分配表,1.PLC控制系统中的触点类型
2、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,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
3、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
4、、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，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,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
5、，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 三相异步电动机的正反转控制,、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,为了将图3-11b的控制电路
6、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,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,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 串联电路块并联连接,
7、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。MPS和
8、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,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3-12c的梯形图或指令
9、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 二台电动机顺序启动的电路,、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，完成相关工作后按下停止按钮SB2，两台电动机同时停止。本任务研
10、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,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,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,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
11、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（T200T245）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
12、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。,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 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
13、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，定性观察积算定时器的断电保持功能。,任务四 顺序相连的传送带控制系统,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。
14、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,表3-5 PLC资源分配表,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,1编程元件辅助继电器（1）通用辅助继电器（M0M499）FX2N系列
15、共有500点通用辅助继电器。通用辅助继电器在PLC运行时，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（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）
16、。可见由于M600和M601具有断电保持，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 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
17、和1min时钟脉冲的特殊辅助继电器。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 1按照资源分配表，自行设计主电路（参考图3-24a），并连
18、接主电路，检查电路正确性，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 Y-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形接法运
19、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,二、原理分析,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,主控指令（MC/MCR）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，
20、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
21、,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 灯光闪烁电路,、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,1.脉冲发生器,设计一个周期为300s
22、，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，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
23、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,（1）微分指令（PLS/PLF）1）PLS（上升沿微分指令）在输入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
24、，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3-55 INV指令,2.编程元件_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
25、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，C220C234（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 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,
