可编程控制器基本应用实践

1、第9章 可编程控制器基本应用实践教学提示教学提示 实践环节是PLC教学中重要的一环，在实践中能锻炼学生的动手能力、思维能力和解决实际问题的能力。本章以任务为驱动，从简单的小程序开始，让学生熟悉、掌握基本指令的应用，掌握PLC控制系统的输入/输出分配及外部接线。教学过程中注重学生的思维引导，鼓励学生按自己的想法实现控制功能。教学目标教学目标 通过对本章内容的学习与动手实践，掌握PLC的外部接线、常用软组件的使用，掌握基本指令的灵活应用，定时器、计数器的使用。掌握如起停保等常用逻辑控制功能的实现。锻炼学生的创造性思维。9.1 FX2N系列系列PLC的结构及接线的结构及接线 9.3 点动、连续运行控

2、制点动、连续运行控制9.4 电动机的电动机的Y-起动控制起动控制9.2 MELSOFT系列系列FXGP/WIN-C编程软件的使用编程软件的使用9.5 电动机正电动机正/反转联锁控制反转联锁控制9.7 抢答器控制抢答器控制9.8 铁塔之光铁塔之光9.6 水塔水位自动控制水塔水位自动控制9.9 物料传送系统自动控制物料传送系统自动控制9.1 FX2N系列PLC的结构及接线1. 任务目标任务目标1) 熟悉常用控制电器（按钮、继电器等）及其执行特点。2) 熟悉三菱FX2N-48MR型PLC的外部接口及面板功能。3) PLC的硬件组成及各部分作用，PLC内部组件。2. 知识要点知识要点1) 输入/输出接

3、口电路类型及特点。2) 如何成功地把输入信号接入到PLC。3) 如何成功地把PLC的输出接给被控制对象。3. 实施过程实施过程1) 任务任务 认识认识PLC 三菱（MITSUBISHI）FX2N-48MR是由电源、CPU、存储器和输入输出器件组成的单元型可编程序控制器。它是一台AC电源、DC输入型、继电器输出型PLC。其外观如图9.1所示。输入端子排输出端子排输出指示状态指示、报警指示输入指示图9.1 FX2N-48MR外观图 (1) PLC供电电源：供电电源：220V。(2) 通信接口及电缆：通信接口及电缆：SC-09。(3) RUN-STOP开关：拨动这个并关，开关：拨动这个并关，PLC在

4、在RUN与与STOP之间切换。之间切换。(4) 状态状态/报警指示。报警指示。 POWER指示灯：PLC供电正常时点亮。 RUN指示灯：PLC处于RUN状态时亮，处于STOP状态时灭。 BATTY报警灯：当PLC内部电池电量不足时亮。 PORG-E（程序出错）/CPU-E（CPU出错）：当传入的程序存在错误时，闪烁；当CPU出错时，全亮。(5) 输入输入/输出（输出（I/O）接口及指示）接口及指示。 24个输入点，八进制编号（X0X7，X10X17，X20X27），共用一个输入公共端（COM）。24个输出点，八进制编号（Y0Y7，Y10Y17，Y20Y27），四个4点公用COM（COM1COM

5、4）及一个8点公用COM（COM5）。 每一个I/O点都有一个LED指示灯，当某一指示灯亮时，即表示对应的I/O点有信号。2) 任务任务 认识实验台认识实验台 总电源开关及指示、PLC电源开关、交流接触器、热继电器、12V与24V直流电源、数码管、负载灯、拨码开关。 实验屏布局和用途实验屏布局和用途图9.2 实验屏布局图 负载是一个发光二极管串联上一个限流电阻，要使发光管亮需注意极性要求。要保证PLC有输出时，使二极管正向导通工作。 COM1Y0PLCL112V图9.3 负载及电源与PLC输出端的连接(3) 输入输入/输出外部接线原理输出外部接线原理输入信号的连接：输入信号的连接：将PLC输入

6、信号的某个端口（X000，X001，X027中的某个或某些）与输入的COM接通，就能成功地给PLC送入某个输入信号。接通一般用导线加按钮开关等。输出信号的连接输出信号的连接：FX2N-48MR的PLC是继电器输出的，有输出的时候，就是输出继电器触点闭合，也就是，输出COM与输出端口（Y000，Y001，Y027）之间在PLC内部接通了。有没有输出就是输出COM与Y?之间的开关有没有闭合导通。所以要把PLC输出状态指示出来，或带动负载是需要外接电源的。也就是在输出COM与Y?之间串接上合适的电源和负载。4. 练习与思考练习与思考1) 将按钮SB1的常开触点接X10，常闭触点接X14，并正触连接输

7、入COM。2) 将输出Y14、Y15接负载L1、L2，正确连接电源及输出COM。 3) 如何让PLC处于RUN状态？9.2 MELSOFT系列FXGP/WIN-C编程软件的使用1. 任务目标任务目标1) 熟悉MELSOFT系列FXGP/WIN-C编程环境和操作界面。2) 掌握FXGP中的程序传送到PLC的方法。3) 掌握调试程序的方法。2. 知识要点知识要点1) 梯形图和指令表程序设计语言。2) 电路的逻辑表示及逻辑运算。3) 常用基本指令，理解指令表和梯形图的对应关系。3. 实施过程实施过程1) 任务任务 在梯形图窗口编程在梯形图窗口编程做一做：做一做：(1) 梯形图中横线、竖线的绘制与删除

8、。(2) 梯形图中常开、常闭触点的修改。(3) 行的插入与删除。2) 任务任务 在指令表窗口编程在指令表窗口编程做一做：做一做：(1) 在指令表中修改与删除指令。(2) 在指令表中插入指令。3) 任务任务 程序的运行与调试程序的运行与调试将图9.6所示梯形图输入并保存，并将程序传入PLC，进行监控、调试。X0和X1分别连接按钮SB1和SB2的常开触点。按动SB1，查看M0的状态，T0、T1的变化以及C0的变化，输出Y0和Y1的变化。按动SB2，查看Y0和Y1的变化。做一做：做一做：(1) T0、T1的设定值，查看各输出Y0、Y1的变化。(2) 修改C0的设定值，查看输出Y1的变化。图9.6 梯

9、形图的运行与调试4. 练习与思考练习与思考1) 根据图9.4中的梯形图，试写出对应的指令表。2) 根据图9.5中的指令表，试画出梯形图。3) 分析图9.6中Y1输出的延迟时间（按动SB1后，过多久Y1得电）。4) 试画出图9.6中输入/输出时序波形图。9.3 点动、连续运行控制1. 任务目标任务目标1) 实现三相异步电动机点动控制、连续运行控制。2) 熟悉基本指令的应用。2. 知识要点知识要点1) 电器控制线路中三相异步电动机点动、连续运行的工作原理。2) 基本指令LD、LDI、OR、ORI、AND、ANI、OUT。3) 自锁电路。3. 实施过程实施过程1) 任务任务 点动控制点动控制(1)

10、编程要求：按下按钮SB1，KM1得电，电动机转动；放松SB1，KM1失电，电动机停止。(2) 进行I/O分配，编写程序，用编程软件输入程序、并检验。 点动控制输入点动控制输入/输出分配表输出分配表 点动控制程序点动控制程序(a) 梯形图 (b) 指令表图9.7 点动控制程序(3) 外部接线及调试外部接线及调试X0 Y0X1P L CSB1FRKM1220VCOMCOM1图9.8 点动控制接线图2) 任务任务 连续运转（起连续运转（起-停停-保控制）保控制）(1) 编程要求：按一下按钮SB2，KM1得电，电动机运转，放开SB2电动机仍然运转；按一下SB3，KM1失电，电动机停止。即SB2为电动机

11、的起动按钮，SB3为电动机的停止按钮。(2) 完成I/O分配，编写程序，用编程软件输入程序、并检验。 连续运转控制输入连续运转控制输入/输出分配表输出分配表 连续运转控制程序连续运转控制程序(a) 梯形图 (b) 指令表图9.9 连续运转控制程序梯形图(3) 外部接线及调试外部接线及调试X2 Y0X3X1P L CSB2SB3KM1220VFRX2 Y0X3X1P L CSB2SB3KM1220VFRCOMCOM1COMCOM1(a) 停止按钮用常开触点 (b) 停止按钮用常闭触点图9.10 连续运转控制接线图4. 练习与思考练习与思考1) 什么情况下，在编写PLC程序时需要加自锁？2) 外部

12、电器按钮的常开、常闭触点与PLC程序中的常开、常闭触点有何关系？9.4 电动机的Y-起动控制1. 任务目标任务目标1) 了解降压起动的意义及各种办法。2) Y-转换起动的多种编程现实方法。3) 定时器的编程应用。4) 位元件与组元件的理解。2. 知识要点知识要点1) 降压起动，Y-起动的意义。2) 定时器T0和T200的应用。3) MOV K6 K1Y000指令的应用。 3. 实施过程实施过程1) 控制任务控制任务(1) 一台三相异步电动机，要求一台三相异步电动机，要求Y起动，起动，运行。具体要求如运行。具体要求如下下： 按下起动按钮SB1，电动机Y形起动（KM1和KMY接通）；2s后电动机变

13、为运行状态（KMY断开、KM接通）。 按下停止按钮SB2，电动机停止运行。(2) 完成完成I/O分配，编写程序，用编程软件输入程序、并检验。分配，编写程序，用编程软件输入程序、并检验。 星星-三角转换起动控制输入三角转换起动控制输入/输出分配表输出分配表 星星-三角转换起动控制程序如图三角转换起动控制程序如图 (a) 用基本指令编写的程序 (b) 用MOV指令编写的程序图9.12 星-三角转换控制程序梯形图 图图9.12(a)程序程序：当按下起动按钮SB1时，X1接通，Y1得电并自锁，Y2得电。同时，T0开始计时；定时2s时间到，Y3得电，Y2断开。当按下停止按钮SB2，Y1失电，定时器T0复

14、位，Y3断开，电机停止。 图图9.12(b)程序程序：当按下起动按钮SB1时，X1接通，MOV K6 K1Y000使“Y3Y2Y1Y0”=“0110”，即Y1=1，Y2=1，KM1、KMY得电，星形起动。同时，T0开始计时，T0计时到，MOV K10 K1Y000使“Y3Y2Y1Y0”=“1010”，即Y3=1，Y1=1，Y2=0，电机变为三角形运行状态。按下停止按钮，“Y3Y2Y1Y0”=“0000”，电机停止运转。(3) 外部接线及调试外部接线及调试X1 Y1X2P L CSB2Y2KM1220VY3SB1KMYKMCOMCOM1图9.13 星-三角转换控制接线图4. 思考与提升思考与提升

15、 按下起动按钮SB1，电动机星形起动（KM1和KMY接通）；3.45s后KMY断开，再过1s后KM接通，电动机变为三角形运行状态；按下停止按钮SB2，电动机停止运行。9.5 电动机正/反转联锁控制1. 任务目标任务目标1) 三相异步电动机实现正/反转的工作机理。2) 正/反转联锁的实现。3) 定时器的应用编程，延时起动、延时停止控制。2. 知识要点知识要点1) 三相异步电动机正/反转工作原理。2) 互锁控制的硬件实现与软件实现。3) 定时器的使用。3. 实施过程实施过程1) 任务任务 电动机正电动机正/反转联锁控制反转联锁控制(1) 编程要求编程要求：要求当按下正转按钮，三相异步电动机连续正转

16、，此时反转按钮不起作用（互锁），按下停止按钮电机断开电源，按下反转按钮电机连续反转，正转不起作用。SB1为电机的正转起动按钮，SB2为电机的反转起动按钮，SB3为电机停止按钮。完成电动机正/反转联锁运行控制。(2) 完成I/O分配，编写程序，用编程软件输入程序、并检验。 电动机正电动机正/反转联锁控制输入反转联锁控制输入/输出端口分配如表输出端口分配如表 电动机正电动机正/反转联锁控制程序反转联锁控制程序(a) 梯形图 (b) 指令表图9.14 正/反转联锁控制程序梯形图(3) 外部接线及调试外部接线及调试X1 Y1X2X3P L CSB2Y2KM1220VSB1KM2SB3KM1KM2COM

17、COM1图9.15 正/反转联锁控制接线图2) 任务任务 正正/反转延时联锁控制反转延时联锁控制 编程要求编程要求：SB1为三相异步电动机的正转起动按钮，SB2为电机的反转起动按钮，SB3为电机停止按钮。要改为相反方向运转时，必须先停止，且停止后满5秒才能起动相反方向的运行，相同方向则不用等待。完成电动机正/反转联锁运行控制。 正正/反转延时联锁控制程序反转延时联锁控制程序图9.16 正/反转延时联锁控制程序梯形图4. 思考与提升思考与提升1) 为什么要进行联锁（互锁）？控制程序中和外部硬件接线分别怎么样实现联锁的？2) 为什么要反转延时？延时时间T0和T1如何选取？9.6 水塔水位自动控制1

18、. 任务目标任务目标1) 基本指令SET、RST的使用。2) 液面传感器的信号定义。3) 熟悉水塔水位自动控制的工作过程。2. 知识要点知识要点1) 起停保控制电路的应用。2) 用SET、RST指令实现起-停-保控制。3. 实施过程实施过程1) 任务任务 水塔水位自动控制水塔水位自动控制(1) 编程要求编程要求：当水池水位低于水池下限水位（S4为ON表示），电磁阀Y打开注水（Y为ON）。S4为OFF，表示水位高于下限水位。当水池液面高于上限水位（S3为ON）后，电磁阀Y关闭（Y为OFF）。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔下限水位时（S2为ON），电机M运转抽水。S2为OFF，表示水塔水位高

19、于下限水位。当水塔水位高于水塔上限水位（S1为ON）时电机M停止。S1S2S3S4YM图9.17 水塔水位自动控制模拟图(2) 完成I/O分配，编写程序，用编程软件输入程序、并检验。 水塔水位自动控制输入水塔水位自动控制输入/输出分配表输出分配表 水塔水位自动控制程序水塔水位自动控制程序图9.18 水塔水位自动控制程序 其中(a)图使用一般的输出指令（OUT指令），是典型的起-停-保电路，(b)图采用置位、复位指令，实现相同的功能。由于SET指令输出具有自保持，逻辑关系变得比较清晰，缺水时注水（或抽水），水满停止。水塔不能抽水的条件是水塔满或水池没有水，所以RST Y002指令的前面是X001

20、与X004的并联。(3) 外部接线及调试外部接线及调试X1 Y1X2P L CS2Y2Y12VS1MS4S3X3X4COMCOM1图9.19 水塔水位自动控制接线图2) 任务任务 下限水位传感器定义改变后的水塔水位自动控制下限水位传感器定义改变后的水塔水位自动控制(1) 编程要求编程要求：当水池水位低于水池下限水位（S4为OFF表示），电磁阀Y打开注水（Y为ON）。S4为ON，表示水位高于下限水位。当水池液面高于上限水位（S3为ON）后，电磁阀Y关闭（Y为OFF）。当S4为ON时，且水塔水位低于水塔下限水位时（S2为OFF），电机M运转抽水。S2为ON，表示水塔水位高于下限水位。当水塔水位高于

21、水塔上限水位（S1为ON）时电机M停止。(2) 控制程序编写控制程序编写 下限水位传感器信号的定义改变后的控制程序如图所示。图9.20 下限水位传感器信号定义改变后的梯形图 对比图9.18(a)，不难发现，我们只要将程序中表示下限水位的输入继电器的常开、常闭取反，即X4和X2的常开触点的地方改为常闭触点，原来常闭触点的地方改为常开触点。(3) 外部接线及调试外部接线及调试 外部接线同图9.19。 9.7 抢答器控制1. 任务目标任务目标1) 理解抢答器控制原理。2) 互锁控制的编程，辅助继电器的应用，定时器的使用。3) 七段译码程序的编写。4) 功能指令MOV、SEGD。2. 知识要点知识要点

22、1) 抢答器：在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。通过抢答者的指示灯显示、数码显示和警示显示等手段指示出第一抢答者。第一抢答者，要锁定其他抢答者不能再抢答。2) 抢答后，显示抢答者的组号，并提示已有人抢答，有译码显示，抢答提示。3) 组号的显示可以采用直接译码输出七段数码，也可以用功能指令SEGD。3. 实施过程实施过程(1) 一个四组抢答器，任一组抢先按下按键后，显示器能及时显示该组的编号并使蜂鸣器发出2秒的响声，同时锁住抢答器，使其它组按下按键无效，抢答器有复位开关，复位后可重新抢答。(2) 完成I/O分配，编写程序，用编程软件输入程序、并检验。 抢

23、答器控制输入抢答器控制输入/输出分配表输出分配表 组号直接译码的抢答器程序组号直接译码的抢答器程序图9.22 用译码指令的抢答器控制程序(3) 外部接线及调试外部接线及调试X1 Y0X2X3X4X6P L CCOM COMSB2Y2AY3SB1SB3SB4SB612VBCDEFGL1Y1Y4Y5Y6Y10图9.23 抢答器控制接线图4思考与提升思考与提升 限时抢答器控制：在上述抢答器控制的基础上，加开始抢答按钮，只有按了该按钮，抢答才有效。增加限时抢答功能，必须在按了开始抢答按钮后的10秒钟内抢答才有效，过10秒后该题作废。9.8 铁塔之光1. 任务目标任务目标1) 用定时器产生设定周期的脉冲

24、信号。2) 用定时器产生高、低电平时间可设定的脉冲信号。3) 计数器的编程应用。2. 知识要点知识要点1) 使用一个定时器，实现设定周期脉冲信号的产生，脉冲宽度为一个扫描周期。2) 使用两个定时器，实现产生占空比可调的周期脉冲信号。3) 定时器、计数器的复位。3. 实施过程实施过程1) 任务任务 定时器与计数器的应用定时器与计数器的应用 熟悉定时器和计数器的使用。由单个定时器产生指定周期的脉冲信号。图9.24 定时器与计数器的应用2) 任务任务 占空比可设定脉冲发生电路占空比可设定脉冲发生电路 熟悉由两个定时器产生指定占空比的脉冲信号。图9.25 占空比可调的脉冲发生器3) 任务任务 铁塔之光自动控制铁塔之光自动控制(1) 某电视发射塔上有9盏夜间闪光灯。用PLC实现发射型闪烁。即合上开关SB12后，L1亮2s后灭L2、L3、L4、L5亮2s后灭L6、L7、L8、L9亮2s后灭L1亮2s后灭如此循环。(2) 完成I/O分配，编写程序，用编程软件输入程序、并检验。 铁塔之光控制输入铁塔之光控制输入/输出端口分配输出端口分配 铁塔之光控制程序铁塔之光控制程序图9.26 铁塔之光控制程序(3) 外部接线及调试外部接线及调试X10 Y0 P L CY2L1Y3SB1212VL2L3L4L5L6L7L9Y1Y4Y5Y6Y10L8Y