PLC应用技术模块二

1、1T68镗床PLC控制系统的接线2电动机正反转控制电路的程序设计与装调3T68镗床控制电路的程序设计与装调1技能点 进行PLC控制系统的功能分析，确定输入、输出及地址分配 设计电路原理图，并绘制相应的PLC接线图 进行 PLC电路的连接与检测知识点 三菱 FX系列PLC的结构和型号 PLC的选用原则 PLC的安装使用方法任务提出传统机械加工设备使用继电接触器控制方式，存在接触触点多、电路复杂、故障诊断和检修困难、维修工作量大等缺点，影响设备利用率。而PLC与传统继电接触器控制方式相比，在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方便，而且体积小、功耗低、使用维护方便，

2、具有广阔的应用前景。3任务分析为了实现对T68镗床PLC电气控制系统的设计，首先进行 T68镗床电气系统的控制功能分析，确定输入/输出，合理分配PLC的I/O地址，选用合适的PLC与控制器件，设计并绘制 PLC控制电路原理图与接线图，检测所需元器件，并根据接线图在模拟控制板上连接电路。4相关知识一、三菱 FX系列PLC的结构和型号1. FX2 N-64MR型PLC的结构5三菱 FX2N-64MR型PLC基本单元端子排列6三菱FX2N-64MR型PLC输入信号接线方式三菱 FX2N-64MR型PLC输出信号接线方式72. FX系列PLC型号名称的含义(1)子系列名称。如：1S、1N、2N等。(2

3、) I/O的总点数。如：16、32、48、128等。(3)单元类型。(4)输出形式。(5)电源和输入、输出类型等特征。8二、PLC选型与器件选择1.工程设计估算(1) 输入输出点数的估算。(2) 存储器容量的估算。(3) 控制功能的选择。1) 运算功能。2) 控制功能。3) 通信功能。4) 编程功能。5) 诊断功能。6) 处理速度。92. 机型的选择(1) PLC的类型。(2) 输入输出模块的选择。(3) PLC的电源。(4) PLC的存储器。(5) 经济性的考虑。10三、PLC的安装和接线1. 安装的注意事项(1) 安装环境。(2) 注意事项。2. PLC系统的安装FX系列PLC的安装方法有

4、底板安装和DIN导轨安装两种。3. PLC系统的接线(1) 电源接线。(2) 接地。(3) 控制单元输入端子接线。(4) 控制单元输出端子接线。(5) 扩展单元接线。(6) FX系列PLC的A/D、D/A转换单元接线。11四、PLC的维护和检修要求12五、编程器的连接1. 编程器的工作方式(1) 编程方式。(2) 命令方式。(3) 监视方式。2.常用的编程器(1)手持式简易编程器。(2)便携式图形编程器。(3)微型计算机编程。手持式编程器与PLC的连接13一、任务准备任务实施14二、操作步骤与要领1. 控制功能分析T68型卧式镗床主要用于钻孔、镗孔、铰孔及加工端平面等，其主要电气控制功能分析如

5、下：(1) 主电动机为双速电动机，它提供机床的主运动和进给运动的动力。高低速转换由主轴孔盘变速机构内的行程开关控制，常态时接通低速，被压下时接通高速。(2) 主电动机可正反转、点动运行及反接制动。(3) 主电动机用低速时，可直接启动；但用高速时，则由控制电路先启动到低速，延时后再自动转换到高速，以减小启动电流。(4) 在主轴变速或进给变速时主电动机能缓慢转动，使齿轮易于啮合。152. 确定PLC的I/O分配表163.主电路原理图设计(1)镗床运动对电气控制电路的要求1)主运动与进给运动由一台双速电动机驱动，高低速可选择。2)主电动机要求正反转以及点动控制。3)主电动机应设有快速准确的停机环节。

6、4)主轴变速应有变速冲动环节。5)快速移动电动机采用正反转点动控制方式。6)进给运动和工作台水平移动两者只能取一，必须要有互锁。17(2) T68镗床主电路原理图绘制。T68镗床主电路原理图184. PLC电路接线图绘制T68镗床PLC控制系统接线图195. PLC电路连接与检测(1) 三菱FX系列PLC电源连接方法。(2) 三菱FX系列PLC输入信号连接方法。PLC的电源连接PLC输入信号的连接20(3) 三菱FX系列PLC输出信号连接方法。PLC输出信号的连接21任务评价22技能点 运用基本指令设计简单的PLC控制程序 对PLC控制系统进行运行与调试知识点 PLC编程元件与基本逻辑指令的使

7、用 转换法设计程序和梯形图编程的方法 编程软件的使用 PLC的常见故障及处理 PLC程序的调试方法任务提出对于绝大多数从事电器安装或维修的技术工人及电气设计人员来说，最常用到的编程语言是梯形图和指令表。 要想对PLC进行编程，就要掌握基本逻辑指令的使用方法。本任务将通过完成简单的电动机正反转控制电路的程序设计及运行调试，学习PLC程序设计和使用的基本方法。24相关知识一、PLC常用编程语言1. 梯形图(LD)2. 指令表PLC的指令是一种与计算机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，由指令组成的程序叫做指令表程序。指令表与梯形图有着完全的对应关系，两者之间可以相互转换。3. 顺序功能图 (SF

8、C)4. 功能块图 (FBD)5. 结构文本PLC功能块图与梯形图a)梯形图 b)功能块图与语句表25二、FX系列PLC的编程元件以FX2N型PLC为蓝本，首先介绍本任务涉及的输入继电器、输出继电器、辅助继电器三种常用的基本编程器件。1. 输入继电器 (X000X267)2. 输出继电器 (Y000Y267)输入继电器示意图输出继电器示意图263. 辅助继电器 M(1) 通用辅助继电器 (M0M499)(2) 断电保持辅助继电器 (M500M1023) (3) 特殊辅助继电器 (M8000M8255) 。27三、FX系列PLC的基本指令及其编程FX2N型PLC共有基本指令27条，基本指令一般由

9、助记符和操作元件组成，助记符是每一条基本指令的符号，它表明操作功能；操作元件是被操作的对象。1. LD、LDI、OUT指令(1) LD指令。LD指令称为“取指令”。功能：常开触点逻辑运算开始，即常开触点与梯形图左母线连接。(2)LDI指令。LDI指令称为“ 取反指令”。功能：常闭触点逻辑运算开始，即常闭触点与梯形图左母线连接。LD和LDI指令在梯形图中的表示方法a) LD指令 b) LDI指令28(3) OUT指令。OUT指令称为“输出指令”或“驱动指令”。功能：输出逻辑运算结果，也就是根据逻辑运算结果去驱动一个指定的线圈。(4) OUT指令使用说明1) OUT指令不能用于驱动输入继电器。2)

10、 OUT指令可以连续使用。OUT指令在梯形图中的表示OUT指令可以连续使用292. AND、ANI指令(1) AND指令。AND指令称为“与指令”。功能：使继电器的常开触点与其他继电器的触点串联。(2) ANI指令。ANI指令称为“与非指令”。功能：使继电器的常闭触点与其他继电器的触点串联。AND指令在梯形图中的表示方法ANI指令在梯形图中的表示方法30(3) AND、ANI指令使用说明1) 用AND、ANI指令可进行一个触点的串联连接。2) 在OUT指令后，通过触点对其他线圈使用OUT指令，称为纵接输出。这种纵接输出如果顺序不错，可重复使用。纵接输出a) 梯形图 b) 指令语句表纵接输出的重

11、复使用a) 梯形图 b) 指令语句表AND、ANI指令可以多次使用313. OR、ORI指令(1) OR指令。OR指令称为“或指令”。功能：使继电器的常开触点与其他继电器的触点并联。(2) ORI指令。ORI指令称为“ 或非指令” 。功能：使继电器的常闭触点与其他继电器的触点并联。OR指令在梯形图中的表示方法ORI指令在梯形图中的表示方法32(3) OR、ORI指令使用说明1) OR、ORI指令可以连续使用，并且不受使用次数的限制。2) 当继电器的常开触点或常闭触点与其他继电器的触点组成的混联电路块并联时，也可以使用OR指令或ORI指令。OR和ORI指令的应用(1)a) 梯形图 b) 指令语句

12、表OR和ORI指令的应用(2)a) 梯形图 b) 指令语句表334. NOP 、END指令(1) NOP指令。NOP指令称为“空操作指令”。功能：在程序清除后，指令成为空操作，在程序调试过程中，可以取代一些不必要的指令。(2) END指令。END指令称为“结束指令”。功能：执行到 END指令后，END指令后面的指令不予执行，直接返回到0步。END指令在梯形图中的表示方法345. ANB、ORB指令(1) ANB指令。ANB指令称为“电路块与指令”。功能：电路块与电路块串联。(2) ORB指令。ORB指令称为“电路块或指令”。功能：电路块与电路块并联。ANB指令在梯形图中的表示方法ORB指令在梯

13、形图中的表示方法35电路块的含义：所谓电路块就是由几个触点按一定方式连接成的梯形图。由两个以上触点串联而成的电路块就是串联电路块；由两个以上触点并联而成的电路块就是并联电路块。触点混联就形成了混联电路块。各种电路块的梯形图表示a) 串联电路 b) 并联电路 c) 混联电路36(3) ANB 、ORB指令使用说明1) 混联电路采用定义完两个电路块后使用ANB或ORB指令，这种编程方法，其ANB和ORB指令的使用次数不受限制，并且程序容易理解。2) 使用ANB和ORB指令编程时，也可采用ANB和ORB连续使用的方法。上图所示混联电路的指令语句表也可写成：376. MPS、MRD、MPP指令在PLC

14、中有11个存储器，它们用来存储运算的中间结果，这些存储器被称为栈寄存器。(1) MPS指令。MPS指令称为“进栈指令”。(2) MRD指令。MRD 指令称为“读栈指令”。(3) MPP指令。MPP指令称为“出栈指令”。MPS、MRD、MPP指令在梯形图中的表示方法栈存储器内的数据移动方向38(4) M P S 、MRD、MPP指令使用说明1) MPS和 MPP指令必须成对使用。2) MPS指令的使用次数不能超过11次。3) MPS、MRD、MPP指令后如果有其他触点串联要用AND或ANI指令；若有电路块串联，要用ANB指令；若直接与线圈相连，应该用OUT指令。39四、PLC梯形图编程1. 梯形

15、图的组成梯形图由触点、线圈和应用指令组成。具有自锁功能的继电控制电路及其对应的梯形图a) 具有自锁功能的继电控制电路 b) 对应的梯形图40网络(或回路)的开始一定是条件接点，最后是针对上述接点状态所采取的动作或处理。梯形图的基本组成41梯形图中的任一回路，左边为各个接点依控制需求进行不同的连接，回路的最右边为输出元件，输出元件的动作或处理完全依左边的条件接点而定。梯形图中任一回路示例a)回路示例1 b) 回路示例24243梯形图各部名称块a) 串联块 b) 并联块442. 梯形图绘制原则(1) 梯形图按从上到下、从左到右的顺序绘制。(2) 对电路各元件分配编号。(3) 在梯形图中，输入触点用

16、以表示用户输入设备的输入信号。(4) 在梯形图中，同一继电器的常开、常闭触点可以多次使用，不受限制，但同一继电器的线圈只能使用一次。(5) 输入继电器的状态取决于外部输入信号的状态，因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈。453. 软继电器与能流(1) 软继电器(又称内部线圈)。在PLC的梯形图中，主要利用软继电器的线圈的吸放功能以及触点的通断功能来进行控制。PLC内部并没有继电器那样的实体，只有内部寄存器中的每位触发器，它根据计算机对信息的存取原理来读出触发器的状态，或在一定条件下改变它的状态。(2) 能流。想象左右两侧竖直母线之间有一个左正右负的直流电源电压(有时省略了右侧的竖直母线)，电

17、流从母线的左侧流向母线的右侧，这就是能流。464. 设计梯形图的注意事项(1) 常闭接点与常开接点的区别。如果将左图转换成右图所示的梯形图，连接在X000的开关作为START使用，连接在X001的开关作为 STOP使用。自锁接点连接电路转换成的梯形图47(2) 元件较多的块放在上面。左图需要5行指令，右图却只需要4行指令，由此可知，并联单一接点时，单一接点放在下方较好。梯形图a) 复杂块在下方，不好 b) 复杂块在上方，较好48(3) 元件较多的块放左边。梯形图a) 复杂块在右边，不好 b) 复杂块在左边，较好49(4) 输出继电器不允许双线圈输出。不允许双线圈输出a) 错误连接 b) 正确连

18、接(1) c) 正确连接(2)50(5) 不可以使用桥式回路。不可以使用桥式回路(1)a) 错误连接 b) 正确连接不可以使用桥式回路(2)a) 错误连接 b) 正确连接51(6) 输出线圈的后面不可以有接点。输出线圈的后面不可以有接点a) 错误连接 b) 正确连接525. 梯形图与继电控制电路的比较(1) 梯形图与继电控制电路的相同之处1) 电路结构形式大致相同。2) 梯形图大都沿用继电控制电路的元件符号，有些稍有不同。3) 信号输入、信息处理以及输出控制的功能均相同。(2) 梯形图与继电控制电路的不同之处1) 组成器件不同。2) 工作方式不同。3) 触点数量不同。4) 编程方式不同。5)

19、联锁方式不同。53五、PLC常用的程序设计方法与步骤一是要了解设备的生产工艺以及控制要求。二是根据设备对控制的要求安置各种输入元件的输入点位置以及输出执行部件的输出点位置。三是根据控制要求设计梯形图。四是如果用手持式编程器进行程序输入，要将梯形图转换成指令语句表。541. 基本方法2. 转换设计的步骤(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的外部接线图。(3) 确定PLC梯形图中的辅助继电器(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

20、则，优化梯形图，使梯形图既符合控制要求，又具有合理性、条理性和可靠性。(6) 根据梯形图写出其对应的指令表程序。553. 转换法的应用试将该继电器电路图转换为功能相同的PLC外部接线图和梯形图。三相异步电动机正反转控制的继电器电路图56(1) 分析动作原理。(2) 确定输入/输出信号。(3) 画出PLC的外部接线图。(4) 画出对应的梯形图。电动机正反转的外部接线图电动机正反转继电器电路对应的梯形图57(5) 优化梯形图。584. 设计注意事项(1) 应遵守梯形图语言中的语法规定。(2) 设置中间单元。(3) 分离交织在一起的电路。(4) 常闭触点提供的输入信号的处理。(5) 梯形图电路的优化

21、。(6) 时间继电器瞬动触点的处理。(7) 断电延时的时间继电器的处理。(8) 外部联锁电路的设立。(9) 热继电器过载信号的处理。(10) 尽量减少PLC的输入和输出信号。(11) 外部负载的额定电压。59得电延时和失电延时梯形图及时序图a) 得电延时合梯形图及时序图 b) 失电延时断梯形图及时序图60六、PLC常用编程软件的使用1. SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C编程环境打开界面61(2) SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的主要功能1) 可以用梯形图(L)、指令表(I)和SFC(S)语言来输入、编辑PLC的程序。2) 可以将用户程序和数据寄

22、存器中的值通过串行口通信下载到PLC中。3) 可以实现各种监控和测试功能。622. 梯形图程序的输入与编辑(1) PLC类型的选择。PLC类型选择对话框63(2) 编程语言的选择。 编程语言的选择64(3) 梯形图程序的输入与编辑。编程举例梯形图编程语言下的编辑界面651) 通过“功能图”或“功能键”完成元件输入。输入元件对话框662) 通过“工具”菜单中的命令完成元件输入。“工具”菜单中的内容673) 梯形图的编辑 梯形图的转换。 梯形图的清除。 程序的保 存。“编辑”菜单的使用。684) 梯形图的注释 元件名。 元件注释。 程序块注释。 梯形图注释显示方式的设置。“输入元件注释”对话框梯形

23、图注释界面 “梯形图注释设置”对话框69(4) 程序的检查。1) 语法错误检查。2) 双线圈检验。3) 电路错误检查。“程序检查”对话框70(5) 编程语言之间的转换。当梯形图的输入完成后，可以通过“视图”菜单展开其下拉菜单中的“梯形图(L)”，“指令表(I)”和“SFC(S)”三种语言命令，它们之间可以相互转换。(6)“查找”功能。“查找”下拉菜单713. 指令表程序的输入与编辑4. PLC程序的上传和下载72735.“PLC”菜单下的其他命令(1) 寄存器数据传送。(2) PLC存储器清除。(3) PLC的串口设置 (D8120) 。(4) 遥控运行/停止。(5) PLC诊断。“寄存器数据

24、传送”子菜单界面746. PLC口令设置和计算机口令设置(1) PLC口令设置。(2) 计算机口令设置。7. 编程软件与PLC的参数设置“PLC模式设置”对话框75七、PLC的常见故障及处理1. 故障诊断2. 故障检查7677八、使用编程器进行程序调试与监控1. 对PLC编程元件与基本指令通/断状态的监视(1) 对位元件的监视。元件监视的基本操作位编程元件的监视78(2) 监视16位字元件(D、Z、V) 内的数据。(3) 监视32位字元件 (D、Z、V)内的数据。(4) 对定时器和16 位计数器的监视。 32位元件的监视对定时器计数器的监视79(5) 对32位计数器的监视。 对32位计数器的监

25、视(6) 通/断检查。通/断检查的基本操作通/断检查(7) 状态继电器的监视。802. 对编程元件的测试(1) 位编程元件强制 ON/OFF。(2) 修改T、C、D、Z、V 的 当 前 值。 强制ON/OFF波形修改字元件当前值的基本操作81(3) 修改T、C设定值。修改定时器、计数器设定值的基本操作823. 使用编程软件进行程序调试与监控“监控/测试”菜单界面83(1) 开始监控。“梯形图监控”界面84(2) 进入元件监控。“进入元件监控”界面“设置元件”对话框“改变显示”对话框85(3) 强制ON/OFF。“强制ON/OFF”对话框86(4) 强制Y输出。(5) 改变当前值。(6) 改变设

26、定值。“强制Y输出”对话框87任务实施一、任务准备88二、操作步骤与要领1. M1电动机正反转控制功能分析2. M1电动机正反转控制的梯形图3. 输入程序4. 系统模拟调试5. 程序运行M1电动机正反转控制梯形图8990任务评价91技能点 运用基本指令设计较复杂的电气控制电路 PLC控制程序知识点 PLC编程元件与基本逻辑指令的使用 逻辑法和经验法设计程序的方法 手持式编程器的使用方法任务提出T68镗床电气控制系统的主电路93任务分析T68镗床的控制较复杂，包含了正反向点动、连续运转 控制，正反向反接制动冲动控制、高低速变速控制等。通过采用可编程序逻辑控制器对原有的继电-接触器控制电路进行技术

27、改造，可以避免原有系统控制电路复杂、元器件多、容易产生故障、维修工作量大的缺点，简化控制电路，也便于日常维修。94相关知识一、FX系列PLC的编程元件1. 定时器T2. 计数器C定时器的工作原理积算定时器的工作原理递加计数器梯形图953. 状态器S状态器S是构成状态转移图的重要软器件，它与后述的步进顺控指令配合使用。4. 数据寄存器D数据寄存器是用于存储数值数据的软器件，其数值可通过应用指令、数据存取单元(显示器)及编程装置读出与写 入。5. 变址寄存器V、Z变址寄存器V、Z和通用数据寄存器一样，是进行数值数据读写的16位数据寄存器。主要用于运算操作数地址的修改。6. 指针(P/I)指针用做跳

28、转、中断等程序的入口地址，与跳转、子程序、中断程序等指令一起应用。指针P的使用96二、FX系列PLC的基本指令及其编程1. OUT指令定时器(T)及计数器(C)使用OUT指令后，必须有常数设定值语句。972. LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令LDP和ANDP指令在梯形图中的表示方法a) LDP指令在梯形图中的表示方法 b) ANDP指令在梯形图中的表示方法98ORP指令在梯形图中的表示方法LDF指令在梯形图中的表示方法ANDF指令在梯形图中的表示方法ORF指令在梯形图中的表示方法993. MC、MCR指令MC指令在梯形图中的表示方法MCR指令在梯形图中的表示方法100多路

29、输出梯形图转换成用主控指令编程的梯形图a) 多路输出梯形图 b) 采用主控指令编程的梯形图101三、PLC常用的程序设计方法与步骤1. 逻辑法102(2) 设计的步骤(3) 逻辑法的应用。1) 明确控制任务和控制内容。2) 确定PLC的软元件，画出PLC的外部接线图。3) 列出真值表。103PLC外部接线图104三速电动机控制时序图1054) 根据控制要求和真值表，可列出以下逻辑函数表达式：T1/T2(M0)=(X001+M0)X000X002Y001/Y002=(X001+Y001/Y002)X000X002T1Y003Y004Y005Y003=(T1+Y003)X000X002T2Y001Y002Y004Y005Y004/Y005=(T2+Y004/Y005)X000X002Y001Y002Y00310