水塔水位的PLC控制讲义

1、PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块 PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块本模块介绍三菱本模块介绍三菱FX2NFX2N系列系列PLCPLC常用的功能指令及常用的功能指令及其编程方法。要求达到以下学习目标：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；掌握功能指令的识读方法； 掌握常用的功能指令及应用；掌握常用的功能指令及应用； 进一步熟悉进一步熟悉PLCPLC的编程方法；的编程方法； 进一步掌握进一步掌握PLCPLC解决实际问题的方法。解决实际问题的方法。模块学习目标模块学习目标PLC原理及应用模块模

2、块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制控制项目项目2 2 运料小车的运料小车的PLCPLC控制控制项目项目3 3 数码管显示时间的交通灯数码管显示时间的交通灯PLCPLC控制控制项目项目4 4 密码锁的密码锁的PLCPLC控制控制模块项目模块项目本模块包括九个项目：PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制控制PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块 某高层住宅的消防供水系统，因供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，水水压无法满足楼层较

3、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为此，采用通过屋顶水塔保持固定水位来解决，如图决，如图3-1-13-1-1所示。楼顶水塔利用用水位所示。楼顶水塔利用用水位开关开关K1K1、K2K2监测水塔水位的高、低；通过水监测水塔水位的高、低；通过水泵泵M M从蓄水池抽水向楼顶水塔供水；蓄水池从蓄水池抽水向楼顶水塔供水；蓄水池利用水位开关利用水位开关K3K3、K4K4监测水池水位的高低；监测水池水位的高低；通过电磁阀通过电磁阀YAYA由外部供水系统向蓄水池注水。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，由切换开系统有自动和手动两种控制方式，由切换开关关SA5SA5进

4、行切换，进行切换，SA5SA5为为OFFOFF时，为自动方式；时，为自动方式；SA5SA5为为ONON时，为手动方式。时，为手动方式。项目描述项目描述项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制图图3-1-1 3-1-1 水塔水位的系统控制示意图水塔水位的系统控制示意图PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目描述项目描述1 1自动控制方式自动控制方式（1 1）水位开关的动作：水位高于设定水位时，开关动作（）水位开关的动作：水位高于设定水位时，开关动作（ONON），），水位低于设定水位时，开关复位（水位低于设

5、定水位时，开关复位（OFFOFF）。）。（2 2）水塔水位的控制：当水塔水位达到高水位，）水塔水位的控制：当水塔水位达到高水位，K1K1为为ONON时，水时，水泵泵M M停止抽水；当水塔水位达到低水位，停止抽水；当水塔水位达到低水位，K2K2为为OFFOFF时，水泵时，水泵M M工作工作抽水。抽水。（3 3）蓄水池水位的控制：当蓄水池水位达到高水位，）蓄水池水位的控制：当蓄水池水位达到高水位，K3K3为为ONON时，时，电磁阀电磁阀YAYA停止向蓄水池注水；当蓄水池水位达到低水位，停止向蓄水池注水；当蓄水池水位达到低水位，K4K4为为OFFOFF时，电磁阀时，电磁阀YAYA工作向蓄水池注水。工

6、作向蓄水池注水。（4 4）水泵）水泵M M的控制：水塔缺水（的控制：水塔缺水（K2K2为为OFFOFF），且蓄水池有水（），且蓄水池有水（K4K4为为ONON）时，水泵）时，水泵M M工作；水塔缺水（工作；水塔缺水（K2K2为为OFFOFF）且蓄水池缺水（）且蓄水池缺水（K4K4为为OFFOFF）时，水泵）时，水泵M M不能工作；水塔水位到达高水位（不能工作；水塔水位到达高水位（K1K1为为ONON）时，）时，水泵水泵M M停止工作。停止工作。（5 5）电磁阀）电磁阀YAYA的控制：蓄水池缺水（的控制：蓄水池缺水（K4K4为为OFFOFF）时，电磁阀）时，电磁阀YAYA工工作；蓄水池达到高水位

7、（作；蓄水池达到高水位（K3K3为为ONON）时，电磁阀）时，电磁阀YAYA停止工作。停止工作。2 2手动控制方式：手动控制方式：由控制按钮由控制按钮SB1SB1控制电磁阀控制电磁阀YAYA向蓄水池注水水，蓄水池达到高水向蓄水池注水水，蓄水池达到高水位后自动停止；由控制按钮位后自动停止；由控制按钮SB2SB2控制水泵控制水泵M M向水塔抽水，水塔达到向水塔抽水，水塔达到高水位后自动停止，若蓄水池缺水，水泵高水位后自动停止，若蓄水池缺水，水泵M M不能工作。不能工作。图图3-1-1 3-1-1 水塔水位的系统控制示意图水塔水位的系统控制示意图PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模

8、块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制目标与要求目标与要求 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。PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目准备项目准备1.1.功能指令的格式功能指令的格式 功能指令由指令功能助记符和操作数两部分组成。功能指令由指令功能助记符和操作数两部分组成。图图3-1-2 3-1-2 功能指令的格式图功能指令的格式图（1 1）指令功能助记符）指令功能助记符D D：表示处理的数据为：表示处理的数据为

9、3232位二进制数，位二进制数，没有没有D D表示处理的数据为表示处理的数据为1616位二进制位二进制数。数。FNC45FNC45：功能指令的功能编号，即功：功能指令的功能编号，即功能指令的编排顺序，范围为能指令的编排顺序，范围为FNC00FNC00FNC249FNC249。注：在电脑中输入功能指。注：在电脑中输入功能指令时不用输入功能编号。令时不用输入功能编号。MEANMEAN：功能指令的助记符，该指令：功能指令的助记符，该指令的功能为求平均值。的功能为求平均值。P P：表示脉冲执行，没有：表示脉冲执行，没有P P表示连续表示连续执行。执行。PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应

10、用模块项目准备项目准备图图3-1-2 3-1-2 功能指令的格式图功能指令的格式图（2 2）操作数）操作数SS：源操作数。指令中可能有多个：源操作数。指令中可能有多个源操作数时用源操作数时用S1S1、S2S2等表示。等表示。DD：目标操作数。指令中可能有多：目标操作数。指令中可能有多个目标操作数时用个目标操作数时用D1D1、D2D2等表等表示。示。nn：数值常数，常用来表示数值或作：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。为源操作数和目标操作数的补充注释。操作数量多时，用操作数量多时，用n1n1、n2n2等表示。等表示。（3 3）操作数的选择范围：如图）操作数的选择范围：

11、如图3-1-23-1-2（b b）所示。）所示。SS：表示源操作数的选择范围。：表示源操作数的选择范围。DD：表示目标操作数的选择范：表示目标操作数的选择范围。围。nn：表示数值的选择范围，：表示数值的选择范围，K K表示表示十进制数，十进制数，H H表示十六进制数。表示十六进制数。项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目准备项目准备2 2功能指令的数据长度：功能指令的数据长度： 功能指令中使用的数据长度有功能指令中使用的数据长度有1616位（位（bitbit）和

12、）和3232位（位（bitbit）两种。功能指令中用）两种。功能指令中用D D来区分来区分1616位数据和位数据和3232位数据，带位数据，带D D的指令的处理的是的指令的处理的是3232位数据。如计数器位数据。如计数器C0C0C199C199中的数据为中的数据为1616位数据，位数据，即计数器中的数值是用即计数器中的数值是用1616位二进制数来表示；计数器位二进制数来表示；计数器C200C200C255C255中的数据为中的数据为3232位数据，即计数器位数据，即计数器中的数值是用中的数值是用3232位二进制数来表示。位二进制数来表示。3 3功能指令的执行形式：如图功能指令的执行形式：如图3

13、-1-33-1-3所示。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。功能指令的执行形式有脉冲执行和连续执行两种形式。（1 1）脉冲执行：如图）脉冲执行：如图3-1-33-1-3（a a）所示，功能指令在）所示，功能指令在X1X1由由OFFOFF变为变为ONON（上升沿）时执行该指令。（上升沿）时执行该指令。（2 2）连续执行：如图）连续执行：如图3-1-33-1-3（b b）所示，功能指令在）所示，功能指令在X1X1为为ONON时连续执行该指令。时连续执行该指令。图图3-1-3 3-1-3 功能指令的执行形式功能指令的执行形式PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块

14、项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目准备项目准备4 4位元件和字元件：位元件和字元件：（1 1）位元件：只有）位元件：只有ON/OFFON/OFF两种状态的元件，如两种状态的元件，如X X、Y Y、M M、S S，称为位元件。，称为位元件。（2 2）字元件：处理数值数据的元件，如）字元件：处理数值数据的元件，如T T、C C、D D，称为字元件。，称为字元件。（3 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）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 4位组合位组合成一个单元。如成一个单元。如KnX0KnX0中，中，n n表

15、示单元个数，表示单元个数，X0X0表示低位开始元件的编号。例如表示低位开始元件的编号。例如K1X0K1X0，则表示将则表示将X3X3、X2X2、X1X1、X0X0作为一个组合单元使用；作为一个组合单元使用；K2M10K2M10则表示将则表示将M17M17M10M10作为两个作为两个组合单元使用。组合单元使用。PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目准备项目准备5 5条件跳转指令：条件跳转指令：FNC00FNC00（CJCJ） （1 1）指令格式：如图）指令格式：如图3-1-43-1-4所示。所示。P P：脉冲执行，：脉

16、冲执行，Pn = P0Pn = P0P127P127。图图3-1-4 3-1-4 条件跳转指令的指令格式条件跳转指令的指令格式（2 2）使用举例：如图）使用举例：如图3-1-53-1-5所示。所示。当当X0=OFFX0=OFF时，顺序执行程序。时，顺序执行程序。当当X0=ONX0=ON时，执行跳转指令，程序时，执行跳转指令，程序跳到跳到P1P1标示处开始执行，跳过的标示处开始执行，跳过的中间部分程序不执行。中间部分程序不执行。图图3-1-5 3-1-5 条件跳转指令应用举例条件跳转指令应用举例PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPL

17、C控控制制项目分析项目分析根据控制要求，本项目主要是针对水泵根据控制要求，本项目主要是针对水泵M M和电磁阀和电磁阀YAYA两个设备进行两个设备进行控制。控制。1 1水泵水泵M M的控制：水泵的控制：水泵M M的启动应由低水位开关的启动应由低水位开关K2=OFFK2=OFF时（水塔缺时（水塔缺水）控制，停止应由高水位开关水）控制，停止应由高水位开关K1=ONK1=ON时（水塔水位达到高水位）时（水塔水位达到高水位）控制。同时水池低水位开关控制。同时水池低水位开关K4=OFFK4=OFF（水池缺水）时，水泵（水池缺水）时，水泵M M不能启不能启动。动。2 2电磁阀电磁阀YAYA的控制：电磁阀的控

18、制：电磁阀YAYA的启动应由低水位开关的启动应由低水位开关K4=OFFK4=OFF时时（水池缺水）控制，停止应由高水位开关（水池缺水）控制，停止应由高水位开关K3=ONK3=ON时（水池水位达到时（水池水位达到高水位）控制。高水位）控制。3.3.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。指令实现两种方式的切换。PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （一）确定（一）确定PLCPLC的的I/OI/O分配表分配表表表3-

19、1-1 3-1-1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制项目控制项目I/OI/O分配表分配表输入端（I）输出端（O）外接元件输入端子外接元件输出端子水塔高水位开关SA1X1水泵MY0水塔低水位开关SA2X2电磁阀YAY1水池高水位开关SA3X3水池低水位开关SA4X4水池手动控制按钮SB1X5水塔手动控制按钮SB2X6方式切换开关SA5X7PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （二）画出（二）画出PLCPLC的的I/OI/O接线图接线图图图3-1-6 3-1-6 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制项目

20、接线原理图控制项目接线原理图PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （三）项目器材（三）项目器材表表3-1-2 3-1-2 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制项目器材表控制项目器材表序号符号器材名称型号、规格、参数单位数量备注1PLC可编程控制器FX2N-48MR台12SA1水塔水位开关L位13SA2水塔水位开关L位14SA3水池水位开关L位15SA4水池水位开关L位16SB1水池手动按钮LA39-11位17SB2水塔手动按钮LA39-11位18SA5方式切换开关L位19M水泵Y-4 380V台10YA

21、电磁阀DF-50-AC个111计算机装有FXGP-Win-C或 GX Developer软件台112常用电动工具套113连接导线条若干PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （四）（四） 按按I/OI/O接线图完成接线接线图完成接线按图按图3-1-63-1-6接好线路。接好线路。输入端的接线：输入端的接线：（1 1）连接）连接PLCPLC的输入端外接元件；的输入端外接元件；（2 2）连接）连接PLCPLC的输入公共端与外接的输入公共端与外接元件的公共端；元件的公共端；输出端的接线：输出端的接线：（1 1）

22、连接）连接PLCPLC的输出端外接元件；的输出端外接元件；（2 2）将外接元件的公共端与电源）将外接元件的公共端与电源的负极连接起来；的负极连接起来；（3 3）将电源的正极与）将电源的正极与PLCPLC的输出公的输出公共端连接起来。共端连接起来。图图3-1-7 3-1-7 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制项目实物模拟接线图控制项目实物模拟接线图PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （五）程序编写（五）程序编写1 1自动控制方式的编程自动控制方式的编程（1 1）水泵）水泵M M的控制程序：的控制程序：

23、水泵水泵M M的启动与停止：控制程序如图的启动与停止：控制程序如图3-1-83-1-8所示。水泵所示。水泵M M的启动由的启动由K2K2的下降沿启动，当水塔水位降至低水位时，的下降沿启动，当水塔水位降至低水位时，K2K2（X2X2）由）由ONON变为变为OFFOFF，X2X2下降沿触点接通，水泵下降沿触点接通，水泵M M（Y0Y0）通电工作并保持。水泵）通电工作并保持。水泵M M的停止由的停止由K1K1（X1X1）为）为ONON控制，当水塔水位上升至高水位时，控制，当水塔水位上升至高水位时，K1K1由由OFFOFF变为变为ONON，X1X1常闭触点断开，水泵常闭触点断开，水泵M M（Y0Y0）

24、断电停止工作。）断电停止工作。图图3-1-8 3-1-8 水泵水泵M M的启动和停止的启动和停止PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （五）程序编写（五）程序编写1 1自动控制方式的编程自动控制方式的编程（1 1）水泵）水泵M M的控制程序：的控制程序：当当K4K4为为OFFOFF时，水泵时，水泵M M不能工作，控制程序如图不能工作，控制程序如图3-1-93-1-9所示。若蓄水所示。若蓄水池水缺水，蓄水池低水位开关池水缺水，蓄水池低水位开关K4K4（X4X4）为）为OFFOFF，即，即X4X4断开，则水

25、泵断开，则水泵M M不不能通电工作。能通电工作。图图3-1-9 3-1-9 水泵水泵M M的保护的保护PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （五）程序编写（五）程序编写1 1自动控制方式的编程自动控制方式的编程（2 2）电磁阀）电磁阀YAYA的控制程序：控制程序如图的控制程序：控制程序如图3-1-103-1-10所示。电磁阀所示。电磁阀YAYA的的启动由启动由K4K4的下降沿启动，当蓄水池水位降至低水位时，的下降沿启动，当蓄水池水位降至低水位时，K4K4（X4X4）由）由ONON变为变为OFFOFF，X

26、4X4下降沿触点接通，电磁阀下降沿触点接通，电磁阀YAYA（Y1Y1）通电工作并保持。电）通电工作并保持。电磁阀磁阀YAYA的停止由的停止由K3K3（X3X3）为）为ONON控制，当蓄水池水位上升至高水位时，控制，当蓄水池水位上升至高水位时，K3K3由为由为ONON，X3X3常闭触点断开，电磁阀常闭触点断开，电磁阀YAYA（Y0Y0）断电停止工作。）断电停止工作。图图3-1-10 3-1-10 电磁阀电磁阀YAYA的启动和停止的启动和停止PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （五）程序编写（五）程序编写

27、1 1自动控制方式的编程自动控制方式的编程（3 3）自动控制方式控制程序，如图）自动控制方式控制程序，如图3-1-113-1-11所示。所示。图图3-1-11 3-1-11 水塔水位的自动控制方式程序水塔水位的自动控制方式程序PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （五）程序编写（五）程序编写2 2手动控制方式的编程：手动控制方式的编程：（1 1）水泵）水泵M M的手动控制程序的手动控制程序水泵水泵M M由水塔手动启动和停止：控制程序如图由水塔手动启动和停止：控制程序如图3-1-123-1-12所示；按下

28、水所示；按下水塔手动按钮塔手动按钮SB2SB2（X6X6），水泵），水泵M M（Y0Y0）通电工作并保持。水泵）通电工作并保持。水泵M M的停止的停止由由K1K1（X1X1）为）为ONON控制，当水塔水位上升至高水位时，控制，当水塔水位上升至高水位时，K1K1为为ONON，X1X1常闭常闭触点断开，水泵触点断开，水泵M M（Y0Y0）断电停止工作。）断电停止工作。图图3-1-12 3-1-12 水泵水泵M M的手动启动和停止的手动启动和停止PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （五）程序编写（五）程序编

29、写2 2手动控制方式的编程：手动控制方式的编程：（1 1）水泵）水泵M M的手动控制程序的手动控制程序当当K4K4为为OFFOFF时，水泵时，水泵M M不能工作，控制程序如图不能工作，控制程序如图3-1-133-1-13所示。若蓄水所示。若蓄水池水缺水，蓄水池低水位开关池水缺水，蓄水池低水位开关K4K4（X4X4）为）为OFFOFF，即，即X4X4断开，则水泵断开，则水泵M M不不能通电工作。能通电工作。图图3-1-13 3-1-13 水泵水泵M M的保护的保护PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （五

30、）程序编写（五）程序编写2 2手动控制方式的编程：手动控制方式的编程：（2 2）电磁阀）电磁阀YAYA的手动控制程序：控制程序如图的手动控制程序：控制程序如图3-1-143-1-14所示。按下水所示。按下水池手动按钮池手动按钮SB1SB1（X5X5），电磁阀），电磁阀YAYA（Y1Y1）通电并保持。电磁阀）通电并保持。电磁阀YAYA的停的停止由止由K3K3（X3X3）为）为ONON控制，当蓄水池水位上升至高水位时，控制，当蓄水池水位上升至高水位时，K3K3（X3X3）为）为ONON，X3X3常闭触点断开，电磁阀常闭触点断开，电磁阀YAYA（Y0Y0）断电停止工作。）断电停止工作。图图3-1-1

31、4 3-1-14 电磁阀电磁阀YAYA的手动启动和停止的手动启动和停止PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （五）程序编写（五）程序编写2 2手动控制方式的编程：手动控制方式的编程：（3 3）手动控制方式控制程序，如图）手动控制方式控制程序，如图3-1-153-1-15所示。所示。图图3-1-15 3-1-15 水塔水位的手动控制方式程序水塔水位的手动控制方式程序PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （五）程序编

32、写（五）程序编写3.3.系统完整控制程序：系统完整控制程序：如图如图3-1-163-1-16所示。所示。NoImage图图3-1-16 3-1-16 系统完整控制程序系统完整控制程序当当SA5SA5（X7X7）为）为OFFOFF时，时，执行自动控制方式程序，执行自动控制方式程序，跳过手动控制方式程序。跳过手动控制方式程序。当当SA5SA5（X7X7）为）为ONON时，跳时，跳过自动控制方式程序，过自动控制方式程序，执行手动控制方式程序。执行手动控制方式程序。PLC原理及应用模块模块3 3 提高应用模块提高应用模块项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施 （六）程序调试（六）程序调试1 1输入程序并传送到输入程