工业自动化控制实训装置使用说明书

1、工业自动化控制技术实训台实验指导书山东栋梁科技设备有限公司前言本实训台包括三菱可编程序控制器(PLCFX2N-32MT主机一台、通讯模块FX2N-485BD一块、三菱(A740变频器一台,人机界面(EX370GP一台,步进电机和步进电机驱动器;其它附件包括按钮盒、交流接触器、接近开关、电位器、开关电源(24V、下载通讯电缆等。另外,为了能够实现以太网的通讯功能,后续还应当扩展以太网模块及网络交换机等设备。在整个实验装置中,我们围绕可编程序控制器(PLC为核心,利用周围元器件来模拟工业设备中大量应用的开关量(I/O逻辑控制、运动控制、人机界面交互控制、数据处理和通讯联网等功能。使学生更直观的了解

2、和学习现代工业控制的理论基础,达到学以致用的效果,为学生的就业之路更为平坦,使学校的教学质量更上一层楼。目录第一章概述 (41.1 可编程序控制器(PLC发展的几个阶段 (51.2 可编程序控制器的定义 (71.3 可编程序控制器的分类 (81.4 可编程序控制器的特点 (101.5 可编程序控制器的功能和应用 (13第二章产品介绍 (152.1 三菱可编程序控制器(PLC (152.2 变频器简介 (262.3 EX370GP人机界面 (292.4 步进电机简介 (30第三章I/O逻辑控制实验 (323.1 可编程序控制器(PLC控制电机启动、停止 (333.2 利用人机界面EX370GP控

3、制电机的启动、停止 (373.3 利用触摸式人机界面GOT1000系列控制电机的启动、停止 (39第四章变频器控制 (484.1 变频器面板控制电机启动、停止、正转和反转 (484.2 变频器外部端子控制 (504.3 通过485网络对变频器控制 (534.4 基于触摸屏的单一变频器控制 (574.5 基于触摸屏的多个变频器控制 (58第五章可编程序控制器(PLC控制步进电机 (645.1 可编程序控制器(PLC控制步进电机正反转 (645.2 可编程序控制器(PLC控制步进电机正反转(含接近传感器 (675.3 基于触摸屏的步进电机控制 (69第六章通讯 (726.1 两台可编程序控制器之间

4、的485通讯 (726.2 1:N通信网络 (77第七章综合实训 (827.1 模拟自动定长切板机 (827.2 模拟自动配料系统 (857.3 模拟恒压供水系统 (91第一章概述在可编程序控制器问世以前,工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。这种由继电器构成的控制系统有着明显的缺点:体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高,尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差,一旦生产任务和工艺发生变化,就必须重新设计,并改变硬件结构,这造成了时间和资金的严重浪费。1968年,美国通用汽车公司(GM公司为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线,以便降低生产成本,缩短新产品的开发

5、周期,而提出了研制新型逻辑顺序控制装置,并提出了该装置的研制指标要求,即10项招标技术指标。其主要内容如下:(1 在使用者的工厂里,能以最短的中断服务时间,迅速方便地对其控制的硬件和设备进行编程,并重新进行程序设计。(2 所有系统单元必须能在工厂内无特殊支持的设备、硬件及环境条件下运行。(3 系统的维修必须简单易行。在系统中应设计有状态指示器和插入式模块,以便在最短的停车时间内使维修和故障诊断变得简单易行。(4 装置的体积应小于原有继电器控制柜的体积,它的能耗也应比较少。(5 必须能与中央数据收集处理系统进行通信,以便监视系统的运行状态和运行情况。(6 输入开关量可以是已有的标准控制系统的按钮

6、和限位开关的交流115 V电压信号。(7 输出的驱动信号必须能驱动以交流运行的电动机启动器和电磁阀线圈,每个输出量将设计为可开停和连续操纵具有115 V、2 A以下容量的电磁阀等负载设备。(8 具有灵活的扩展能力。在扩展时必须能以系统最小的变动及最短的更换和停机时间,使原有装置从系统的最小配置扩展到系统的最大配置。(9 在购买和安装费用上,应有与原有继电器控制和固态逻辑控制系统的竞争力,即具有较高的性能价格比。(10 用户存储器容量至少在4 KB以上(根据当时的汽车装配过程的要求提出。从上述10项指标可以看出,它实际上就是当今可编程序控制器最基本的功能。将它们归纳一下,其核心为以下四点:(1

7、用计算机代替继电器控制盘。(2 用程序代替硬件接线。(3 输入/输出电平可与外部装置直接连接。(4 结构易于扩展。1.1可编程序控制器(PLC发展的几个阶段可编程序控制器的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关。这些高新技术的发展推动了可编程序控制器的发展,而可编程序控制器的发展又对这些高新技术提出了更高、更新的要求,促进了它们的发展。从控制功能来分,可编程序控制器的发展经历了下列四个阶段:第一阶段,从第一台可编程序控制器问世到20世纪70年代中期,是可编程序控制器的初创阶段。这一阶段的产品主要用于逻辑运算和定时、计数,它的CPU由中小规模的

8、数字集成电路组成,它的控制功能比较简单。这一阶段的典型产品有MODICON公司的084、ALLEN-BRADLEY(AB公司的PDQII、DEC的PDP-14、日立公司的SCY-022等。第二阶段,从20世纪70年代中期到末期,是可编程序控制器的扩展阶段。这一阶段产品的主要控制功能得到了较大的发展。它的发展主要来自两方面,一是从可编程序控制器发展而来的控制器,它的主要功能是逻辑运算,同时扩展了其他运算功能;二是从模拟仪表发展而来的控制器,其主要功能是模拟运算,同时扩展了逻辑运算功能。这一阶段的产品有MODICON公司的184、284、384,西门子公司的SYMATIC S3系列,富士电机公司的

9、SC系列等。第三阶段,从20世纪70年代末期到80年代中期,是PLC通信功能的实现阶段。与计算机通信的发展相联系,PLC也在通信方面有了很大的发展,初步形成了分布式的通信网络体系,但是,由于制造企业各自为政,通信系统自成系统,因此,各产品互相通信是较困难的。在该阶段,由于生产过程控制的需要,对PLC的需求大大增加,产品的功能也得到了发展,数学运算的功能得到了较大的扩充,产品的可靠性进一步提高。这一阶段的产品有西门子公司的SYMATIC S6系列、富士电机公司的MI-CREX和德州仪器公司的TI530等。第四阶段,从20世纪80年代中期开始,是PLC的开放阶段。由于开放系统的提出,使PLC也得到

10、了较大的发展。主要表现为通信系统的开放,使各制造企业的产品可以互相通信,通信协议的标准化使用户得到了好处。在这一阶段,产品的规模增大,功能不断完善,大中型产品多数有CRT屏幕的显示功能,产品的扩展也因通信功能的改善而变得方便,此外,还采用了标准的软件系统,增加了高级编程语言等。这一阶段的产品有西门子公司的SYMATIC S5和S7系列、AB公司的PLC-5、三菱公司的FX系列等。1.2 可编程序控制器的定义由于PLC在不断发展,因此,对它进行确切的定义是比较困难的。美国电气制造商协会(NEMA经过四年的调查工作,于1980年正式将可编程序控制器命名为PC(Programmable Contro

11、ller,并给PC作了如下定义: PC是一个数字式的电子装置,它使用了可编程序的记忆体来存储指令,用以执行诸如逻辑、顺序、定时、计数与演算等功能,并通过数字或类似的输入/输出模件来控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是用来执行PC的功能,亦被视同为PC,但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。1982年,国际电工委员会(International Electrical Committee,IEC颁布了PLC标准草案,1985年提交了第2版,并在1987年的第3版中对PLC 作了如下的定义:PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的进行数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用

12、来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体和易于扩展其功能的原则而设计。上述的定义表明,PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置,是以微处理器为基础,结合计算机技术、自动控制技术和通信技术,用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程的一种简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。1.3 可编程序控制器的分类一按硬件的结构类型分类可编程序控制器发展很快,目前,全世界有几百家工厂正在生产几千种不同型号的PLC。为了便于在工业

13、现场安装,便于扩展,方便接线,其结构与普通计算机有很大区别。通常从组成结构形式上将这些PLC分为两类:一类是一体化整体式PLC,另一类是结构化模块式PLC。1 整体式结构从结构上看,早期的可编程序控制器是把CPU、RAM、ROM、I/O接口及与编程器或EPROM写入器相连的接口、输入/输出端子、电源、指示灯等都装配在一起的整体装置。一个箱体就是一个完整的PLC。它的特点是结构紧凑,体积小,成本低,安装方便,缺点是输入/输出点数是固定的,不一定能适合具体的控制现场的需要。这类产品有OMRON公司的C20P、C40P、C60P,三菱公司的Fl系列,东芝公司的EX20/40系列等。2 模块式结构模块

14、式结构又叫积木式。这种结构形式的特点是把PLC的每个工作单元都制成独立的模块,如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、通信模块等。另外,机器上有一块带有插槽的母板,实质上就是计算机总线。把这些模块按控制系统需要选取后,都插到母板上,就构成了一个完整的PLC。这种结构的PLC的特点是系统构成非常灵活,安装、扩展、维修都很方便,缺点是体积比较大。常见产品有OMRON公司的C200H、C1000H、C2000H,西门子公司的S5-115U、S7-300、S7-400系列等。二按应用规模及功能分类为了适应不同工业生产过程的应用要求,可编程序控制器能够处理的输入/输出信号数是不一样的。一般将一路信号

15、叫做一个点,将输入点数和输出点数的总和称为机器的点。按照点数的多少,可将PLC分为超小(微、小、中、大、超大等五种类型。(1 超小型PLC:I/O点数小于64点,内存容量为256 B1 KB。(2 小型PLC:I/O点数为65128点,内存容量为13.6 KB。小型及超小型PLC在结构上一般是一体化整体式的,主要用于中等容量的开关量控制,具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制、通信等功能。(3 中型PLC:I/O点数范围为129512点,内存容量为3.613 KB。中型PLC除具有小型、超小型PLC的功能外,还增加了数据处理能力,适用于小规模的综合控制系统。(4 大型PLC:I/O点数范围为513

16、896点,内存容量为13 KB以上。(5 超大型PLC:I/O点数为896点以上,内存容量为13 KB以上。上述划分方式并不十分严格,也不是一成不变的。随着PLC的不断发展,划分标准已有过多次的修改。可编程序控制器还可以按功能分为低档机、中档机和高档机。低档机以逻辑运算为主,具有定时、计数、移位等功能。中档机一般有整数及浮点运算、数制转换、PID调节、中断控制及联网功能,可用于复杂的逻辑运算及闭环控制场合。高档机具有更强的数字处理能力,可进行矩阵运算、函数运算,完成数据管理工作,有更强的通信能力,可以和其他计算机构成分布式生产过程综合控制管理系统。可编程序控制器的按功能划分及按点数规模划分是有

17、一定联系的。一般来说,大型机、超大型机都是高档机。机型和机器的结构形式及内部存储器的容量一般也有一定的联系,大型机一般都是模块式机,都有很大的内存容量。1.4 可编程序控制器的特点PLC能如此迅速发展的原因,除了工业自动化的客观需要外,还有许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。其主要特点如下:一编程方法简单易学梯形图是可编程序控制器使用最多的编程语言,其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似。梯形图语言形象直观,易学易懂,熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言,并用来编制用户程序。梯形图语言实际上是一种面向用户的高

18、级语言,可编程序控制器在执行梯形图程序时,应先用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。二功能强,性能价格比高一台小型可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件,可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比,它具有很高的性能价格比。可编程序控制器可以通过通信联网,实现分散控制与集中管理。三硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强可编程序控制器产品已经标准化、系列化、模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。可编程序控制器有较强的带负载能力,可以直接驱动

19、一般的电磁阀和交流接触器。硬件配置确定后,可以通过修改用户程序,方便快速地适应工艺条件的变化。四可靠性高,抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良,容易出现故障。可编程序控制器用软件代替大量的中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件,接线可减少到继电器控制系统的1/101/100,因触点接触不良造成的故障大为减少。可编程序控制器采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。可编程序控制器已被广大用户公认为是最可靠的工业控制设备之一。五系统的设计、安装、调

20、试工作量少可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。可编程序控制器的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律,容易掌握。对于复杂的控制系统,梯形图的设计时间比继电器系统电路图的设计时间要少得多。可编程序控制器的用户程序可以在实验室模拟调试,输入信号用小开关来模拟,通过可编程序控制器上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后,在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决,系统的调试时间比继电器系统要少得多。六维修工作量小,维修方便可编程序控制器的故障率很低,且有完善

21、的自诊断和显示功能。可编程序控制器或外部的输入装置和执行机构发生故障时,可以根据可编程序控制器上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明产生故障的原因,用更换模块的方法迅速地排除故障。七体积小,能耗低对于复杂的控制系统,使用可编程序控制器后,可以减少大量的中间继电器和时间继电器,小型可编程序控制器的体积仅相当于几个继电器的大小,因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/21/10。可编程序控制器的配线比继电器控制系统的配线少得多,故可以省下大量的配线和附件,减少大量的安装接线工时,加上开关柜体积的缩小,可以节省大量的费用。1.5 可编程序控制器的功能和应用一开关逻辑和顺序控制这是PLC应用最广泛、最

22、基本的场合。它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制,从而可以实现各种简单或十分复杂的控制要求。二模拟控制在工业生产过程中,许多连续变化的需要进行控制的物理量,如温度、压力、流量、液位等,这些都属于模拟量。为了实现工业领域对模拟量控制的广泛要求,目前大部分PLC产品都具备处理这类模拟量的功能。特别是当系统中模拟量控制点数不多,同时混有较多的开关量时,PLC具有其他控制装置所无法比拟的优势。另外,某些PLC产品还提供了典型控制策略模块,如PID模块,从而可实现对系统的PID等反馈或其他模拟量的控制运算。三定时控制PLC具有很强的定时、计数功能,它可以为用户提供数十甚至上百个定时器与计数器

23、。对于定时器,其定时间隔可以由用户加以设定。对于计数器,如果需要对频率较高的信号进行计数,则可以选择高速计数器。四数据处理新型PLC都具有数据处理的能力,它不仅能进行算术运算、数据传送,而且还能进行数据比较、数据转换、数据显示打印等功能,有些PLC还可以进行浮点运算和函数运算。五信号联锁系统信号联锁是安全生产所必需的。在信号联锁系统中,采用高可靠性的PLC是安全生产的要求。对安全要求高的系统还可采用多重的检出元件和联锁系统,而对其中的逻辑运算等,可采用冗余的PLC实现。六通信联网把PLC作为下位机,与上位机或同级的可编程序控制器进行通信,可完成数据的处理和信息的交换,实现对整个生产过程的信息控

24、制和管理,因此PLC是实现工厂自动化的理想工业控制器。第二章产品介绍2.1三菱可编程序控制器(PLC三菱可编程序控制器(PLC是日本三菱电机工业有限公司自行研发和制造的自主产品,根据功能的不同分为FX0N系列、FX1N系列、FX2N 系列、Q系列等;根据输出方式的不同又分为MT(晶体管输出和MR(继电器输出。FX2系列可编程序控制器是日本三菱公司继F1、F2系列可编程序控制器之后推出的新产品。它采用整体式结构,按功能可分为基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊适配器等四种类型产品。基本单元内有CPU、存储器、输入/输出(I/O、电源等,是一个完整的PC机,可以单独使用。基本单元型号表示方法如下:F

25、X2-××M×|1 2式中,1部分用两位数表示输入/输出(I/O的总点数,有16、24、32、48、64和80六种;2部分用字符表示输出类型:R表示继电器触点输出, T表示晶体管输出,S表示双向晶闸管输出。例如,FX2-32MR表示是FX2系列的基本单元,输入/输出(I/O总点数为32点,其中16点为直流24 V输入,16点为继电器输出。FX2系列输入类型为直流输入,采用直流24 V或交流220V供电。输出类型有继电器、晶体管、双向晶闸管三种输出形式。继电器输出可靠性高,价格低,适用电压范围广,既可控制交流负载又可控制直流负载,因而使用广泛;但因为有触点输出,尤其

26、在感性负载时继电器触点寿命较短,动作响应时间较长(10 ms以下,因而不适应要求高速通断、快速响应的工作场合。晶体管输出是无触点输出,动作响应时间短(0.5 ms以下,用于控制直流负载。双向晶闸管输出亦是无触点输出,动作响应时间较短,用于控制交流负载。晶体管和双向晶闸管输出过载、过压能力较差,价格高,因而适应于要求高速通断、快速响应的工作场合。在本装置中我们使用的是FX2N32MT的主机。本装置选用MT(晶体管输出机型的主要原因是为了能够在本装置上同时实现PLC晶体管的运动控制及I/O控制功能的实训。2.1.1 PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行

27、时,CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段:首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其写入各对应的输入状态寄存器中,即刷新输入。随即关闭输入端口,进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段:按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经相

28、应的运算和处理后,其结果再写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段:当所有指令执行完毕,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶闸管输出,驱动相应输出设备工作。2.1.2 PLC的程序编制1、编程元件PLC是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件,它们可提供无数个动合和动断触点。编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等。PLC内部这些继电器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似,也有“线圈”与“触点”,但它们

29、不是“硬”继电器,而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时,则表示相应继电器线圈得电,其动合触点闭合,动断触点断开。所以,内部的这些继电器称之为“软”继电器。FX2N-48MR编程元件的编号范围与功能说明如下表所示 2、编程语言所谓程序编制,就是用户根据控制对象的要求,利用PLC厂家提供的程序编制语言,将一个控制要求描述出来的过程。PLC最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言,且两者常常联合使用。1梯形图(语言梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言。它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号,根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输

30、出之间逻辑关系的图形,直观易懂。梯形图中常用图形符号分别表示PLC编程元件的动断和动合接点;表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数加以区别。梯形图的设计应注意到以下三点:梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行(或称梯级起始于左母线,然后是触点的串、并联接,最后是线圈与右母线相联。梯形图中每个梯级流过的不是物理电流,而是“概念电流”,从左流向右,其两端没有电源。这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。输入继电器用于接收外部输入信号,而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此,梯形图中只出现输入继电器的触点,而不出现其线圈。输出

31、继电器则输出程序执行结果给外部输出设备,当梯形图中的输出继电器线圈得电时,就有信号输出,但不是直接驱动输出设备,而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出继电器的触点也可供内部编程使用。2指令语句表指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言,它类似于计算机的汇编语言,但比汇编语言易懂易学,若干条指令组成的程序就是指令语句表。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。下例为PLC实现三相鼠笼电动机起/停控制的两种编程语言的表示方法:步序 指令语 器件号0 LD X000 1 OR Y000 2ANI X001 3 OUT Y0004END2.1.3 基本指令简介

32、基本指令如表所示:SS KMSTKM(1电接触控制线路图继(2形图梯X000X001Y000Y000 一、逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUTLD,取指令。表示一个与输入母线相连的动合接点指令,即动合接点逻辑运算起始。LDI,取反指令。表示一个与输入母线相连的动断接点指令,即动断接点逻辑运算起始。OUT,线圈驱动指令,也叫输出指令。LD、LDI两条指令的目标元件是X、Y、M、S、T、C,用于将接点接到母线上。也可以与后述的ANB指令,ORB指令配合使用,在分支起点也可使用。OUT是驱动线圈的输出指令,它的目标元件是Y、M、S、T、C。对输入继电器不能使用。OUT指令可以连续使用多次。LD、

33、LDI是一个程序步指令,这里的一个程序步即是一个字。OUT是多程序步指令,要视目标元件而定。OUT指令目标元件是定时器和计数器时,必须设置常数K。二、接点串联指令AND、ANIAND,与指令。用于单个动合接点的串联。ANI,与非指令。用于单个动断接点的串联。AND与ANI都是一个程序步指令,它们串联接点的个数没有限制,也就是说这两条指令可以多次重复使用。这两条指令的目标元件为X、Y、M、S、T、C。OUT指令后,通过接点对其它线图使用OUT指令称为纵输出或连续输出。这种连续输出如果顺序没错,可以多次重复。三、接点并联指令OR、ORIOR,或指令,用于单个动合接点的并联。ORI,或非指令,用于单

34、个动断接点的并联。OR与ORI指令都是一个程序步指令,它们的目标元件是X、Y、M、S、T、C。这两条指令都是一个接点。需要两个以上接点串联连接电路块的并联连接时,要用后述的ORB指令。OR、ORI是从该指令的当前步开始,对前面的LD、LDI指令并联连接。并联的次数无限制。四、串联电路块的并联连接指令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,分支结束用ORB指令。ORB指令与后述的ANB指令均为无目标元件指令,而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步。ORB有时也简称或块指令。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后

35、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(即重复使用LD、LDI指令的次数限制在8次以下,所以不推荐用后者编程。五、并联电路的串联连接指令ANB两个或两个以上接点并联电路称为并联电路块,分支电路并联电路块与前面电路串联连接时,使用ANB指令。分支的起点用LD、LDI指令,并联电路结束后,使用ANB指令与前面电路串联。ANB指令也简称与块指令,ANB也是无操作目标元件,是一个程序步指令。六、主控及主控复位指令MC、MCRMC为主控指令,用于公共串联接点的连接,MCR叫主控复位

36、指令,即MC的复位指令。在编程时,经常遇到多个线圈同时受到一个或一组接点控制。如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的接点,将多占用存储单元,应用主控指令可能解决这一问题。使用主控指令的接点称为主控接点,它在梯形图中与一般的接点垂直。它们是与母线相连的动合接点,是控制一组电路的总开关。MC指令是3程序步,MCR指令是2程序步,两条指令的操作目标元件是Y、M,但不允许使用特殊辅助继电器M。七、置位与复位指令SET、RSTSET为置位指令,使动作保持;RST为复位指令,使操作保持复位。SET指令的操作目标元件为Y、M、S。而RST指令的操作元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。这两条指令是13个程序

37、步。用RST指令可以对定时器、计数器、数据寄存、变址寄存器的内容清零。八、脉冲输出指令PLS、PLFPLS指令在输入信号上升沿产生脉冲输出,而PLF在输入信号下降沿产生脉冲输出,这两条指令都是2程序步,它们的目标元件是Y和M,但特殊辅助继电器不能作目标元件。使用PLS指令,元件Y、M仅在驱动输入接通后的一个扫描周期内动作(置1。而使用PLF指令,元件Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内动作。使用这两条指令时,要特别注意目标元件。例如,在驱动输入接通时, PLC由运行到停机到运行,此时PLS M0动作,但PLS M600(断电时,电池后备的辅助继电器不动作。这是因为M600是特殊保持继电器,

38、即使在断电停机时其动作也能保持。九、空操作指令NOPNOP指令是一条无动作、无目标元件的1程序步指令。空操作指令使该步序作空操作。用NOP指令替代已写入指令,可以改变电路。在程序中加入NOP指令,在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。十、程序结束指令ENDEND是一条无目标元件的1程序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理,若在程序最后写入END指令,则END以后的程序就不再执行,直接进行输出处理。在程序调试过程中,按段插入END指令,可以按顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段,在确认处于前面电路块的动作正确无误之后,依次删去END指令。要注意的是在执行

39、END指令时,也刷新监视时钟。2.1.4编程的八个步骤(一决定系统所需的动作及次序当使用可编程控制器时,最重要的一点是决定系统所需的输入及输出,这主要取决于系统所需的输入及输出接口分立元件。输入及输出要求:(1第一步是设定系统输入及输出数目,可由系统的输入及输出分立元件数目直接取得。本实验装置的输入输出点数是:输入24点,输出24点。(2第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。(二将输入及输出器件编号第一输入和输出,包括定时器、计数器、内置继电器等都有一个唯一的对应编号,不能混用。(三画出梯形图根据控制系统的动作要求,画出梯形图。梯形图设计规则(1触点应画在水平线上,不能画在垂直

40、分支上。应根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的几种可能控制路径来画。(2不包含触点的分支应放在垂直方向,不可放在水平位置,以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。(3在有几个串联回路相并联时,应将触点多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时,应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这种安排所编制的程序简洁明了,语句较少。(4不能将触点画在线圈的右边,只能在触点的右边接线圈。(四将梯形图转化为程序把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码,当完成梯形图以后,下一步是把它的编码成可编程控制器能识别的程序。这种程序语言是由地址、控制语句、数据组成。地址是控制语句及数据所存

41、储或摆放的位置,控制语句告诉可编程控制器怎样利用数据作出相应的动作。(五在编程方式下用键盘输入程序。(六编程及设计控制程序。(七测试控制程序的错误并修改。(八保存完整的控制程序。2.2变频器简介三菱变频器全称为“三菱交流变频调速器”,主要用于三相异步交流电机,用于控制和调节电机速度。当电机的工作电流频率低于50Hz的时候,会节省电能,因此变频器是国家号召提倡推广的节能产品之一。随着节能的普及和工业自动化的推广,变频器的使用越来越多,每年在中国有上百亿的销售额。三菱变频器,是三菱电机自动化(上海有限公司生产的一款产品,具有闭环时可进行高精度的转矩/速度/位置控制、无传感器矢量控制可实现转矩/速度

42、控制、内置PLC功能(特殊型号、强大的网络通讯功能,支持DeviceNet,Profibus-DP,Modbus等协议等功能。例如:恒压供水系统、自动配料系统、定长裁断系统等等。对电网适应性强,过载能力强,特别适应电网质量较差的国家与地区。它操作及接线简单易学,功能齐全,比较有代表性,很适合学生的学习、实验、实训要求。三菱变频器FR A740端子说明,见下表: 2.3 EX370GP人机界面人机界面是设备或系统的操作者与机器交流信息的最主要的工具,人机界面的广泛应用是目前工业自动化发展的一个大趋势,随着人机界面成本的不断降低,它已经成为自动控制系统中不可或缺的控制元件。在一些设备控制中时常会遇

43、到需要对一些必要的参数进行监视或设定的情况,如:温度、压力、时间、长度等,特别是自动运转的设备中最为典型,这就需要一种能够与PLC内部运转的程序进行对话的工具-人机界面。EX370GP是可编程序控制器的小型人机界面,以文字或指示灯等形式监视、修改PLC内部寄存器或继电器的数值及状态,从而使操作人员能够自如地控制机器设备。EX370GP显示器有以下特长:通过编辑软件OP20在计算机上作画,自由输入汉字及设定PLC地址,使用串口通讯下载画面通讯协议和画面数据一同下载到显示器,无须PLC编写通讯程序对应PLC机种广泛,包括三菱FX系列、力扬EX系列、欧姆龙C系列、西门子S7-200系列、光洋SG系列

44、等具有密码保护功能内置时钟(可选件文本精灵,动态显示文本具有报警列表功能,逐行实时显示当前报警信息7个按键可被定义成功能键,可替代部分控制柜上机械按键自由选择通讯方式,RS232/RS422/RS485任选带背景光STN液晶显示,可显示24字符×4行,即12汉字×4行显示器表面IP65构造,防水、防油可显示位图在本装置中我们选用EX370GP作为实训的工具,虽然功能较为简单但比较有代表性,且目前在生产中应用相当广泛。它的操作界面清晰,而且编程简单易学,可以设置系统口令,显示报警画面,DC 24V直流供电,操作安全,每一个按键可以在不同画面下定义不同的作用,使用方便,在一些小

45、型设备中被广泛应用。2.4 步进电机简介本装置所选用的步进电机及驱动器是北京四通公司的产品,也是目前市场上比较通用的一款产品。它采用控制电源及驱动电源分开的供电方式,带有一个高速脉冲信号接收端及方向信号接收端。步进电机驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分七种运行模式,利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3 三位可组合出不同的状态。也可以根据负载的不同选择不同的输出电流,利用拨码开关的第4、5、6 三位组合出不同的电流输出值。 第三章I/O逻辑控制实验实训目的:通过实验了解和熟悉三菱可编程序控制器的结构和外部接线方法,了解和熟悉GX Developer7编

46、程软件的使用方法。通过一些简单程序的写入和模拟运行,熟悉三菱可编程序控制器的的指令,了解写入和编辑程序的方法,以及运行监视的方法。初步了解EX370GP的使用方法,初步认识人机界面的编程软件。实验装置:三菱可编程序控制器(PLCFX2N32MT主机一台。人机界面EX370GP一台。接触器,按钮盒,交流电机、测试线等附件。各实验所用的实验装置都是相同的,开关量输入盒上的按钮开关用来产生模拟的开关输入信号,连接图如附图3-1所示主电路: 图3-1实验内容:3.1可编程序控制器(PLC控制电机启动、停止按附图2-1接线,将编程电缆连接到计算机的COM1串口上,并将通讯板上的按钮开关拨到STOP位置,接通可编程序控制器的电源。打开计算机上的GX Developer编程软件,工程/创建新工程,会出现如图3-2:选择“PLC系列”为FXCPU,“PLC类型”为FX2N 如图3-3,图3-4所示,选择“设置工程名”输入驱动路经和工程名,如图3-5确认后进入工作画面。 图 3-2 图 3-3 图 3-4 图 3-5 进入到编程画面后输入程序:梯形图: 图 3-6按“F4”将程序编译后写入到PLC,写入完毕后把通讯板上的开关拨到RUN ,PLC的RUN指示灯亮,这时用“在线监视”来观察运行情况。3.2利用人机界