第5章-FX2N系列PLC的工程应用实例课件

专题1PLC控制系统设计概述专题2PLC控制系统的硬件配置

专题3PLC在压滤机控制系统中的应用

专题4PLC在电镀生产线上的应用专题5PLC在金属切削机床控制中的应用专题6PLC在随动控制系统中的应用专题7PLC在球磨机润滑监控系统中的应用专题8PLC在立式车床控制系统中的应用第5章FX2N系列PLC的工程应用实例

本章要点

专题1PLC控制系统设计概述第5章FX2N系列PLC的工1最大限度地满足被控对象的要求。尽可能使得控制系统简单、经济、实用、可靠且维护方便。保证控制系统、操作人员及其生产设备的安全。考虑生产的发展和工艺的更改，对所采用PLC的容量留出适当的余地。专题1PLC控制系统设计概述PLC控制系统设计的原则

最大限度地满足被控对象的要求。专题1PLC控制系统设计概述2详细分析被控对象，明确设计任务及要求。选择输入/输出元器件以及由输出元件所驱动的控制对象。根据系统要求确定PLC的型号，以及所需要的各种模块。编制PLC的输入/输出分配表，绘制控制系统电气原理图。设计控制系统程序。设计电器控制柜以及操作台。编写设计说明书和控制系统操作说明书。

PLC控制系统设计的内容详细分析被控对象，明确设计任务及要求。PLC控制系统设计3分析控制对象PLC控制系统硬件设置分配I/O编号设计应用程序模拟调试模拟调试程序固化

PLC控制系统设计的步骤分析控制对象PLC控制系统硬件设置分配I/O编号设计应用程序4

PLC控制系统设计的步骤1．分析控制对象在设计控制系统时，首先必须深入了解、详细分析、认真研究被控对象工艺流程的特点和要求，明确控制任务，根据控制系统的技术指标要求合理制定和选取参数，PLC最大限度地满足生产现场的要求。在明确控制系统的设计任务和要求后，合理选择电气传动方式和电动机、电磁阀等执行机构的种类和数量，拟定电动机的启停、运行、调速、转向、制动等控制方案；确定输入/输出元器件的种类及数量，分析输入和输出信号之间的关系。PLC控制系统设计的步骤1．分析控制对象52．PLC控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置包括PLC的选型、I/O选择、控制系统原理图的绘制等。3．分配I/O编号根据现场输入/输出要求及数量，对I/O地址进行分配，以便程序设计时使用。4．应用程序设计应用程序设计是基于硬件配置和I/O地址分配的基础上，根据控制系统的要求，应用相关编程软件设计梯形图程序，是整个设计的核心。2．PLC控制系统的硬件配置65．程序调试及固化模拟调试：将设计好的控制程序输入PLC，首先进行模拟调试，对程序错误进行修正并进一步完善程序。现场调试：在对应用程序完成模拟调试后，方可进行现场调试。程序固化：将调试好的程序存入EEPROM，以备后用。5．程序调试及固化7PLC机型选择1．I/O点数I/O点数是PLC的一项重要指标。PLC的I/O点数和种类应根据被控对象的开关量、模拟量等输入/输出设备的状况来确定。2．存储器容量的选择根据I/O点数和各功能元件大概估计出内存总量，然后再增加25%左右的备用量，作为选择PLC内存的依据。PLC机型选择1．I/O点数81．开关量输入选择开关量输入是将外部的各种开关、按钮、传感器的信号传递到PLC内部的连接部件，把现场的信号转换为PLC的CPU可以接收的TTL标准电平的数字信号。开关量输入的原理图开关量I/O选择

1．开关量输入选择开关量输入的原理图开关量I/O选择9开关量I/O选择

2．开关量输出选择输出模块是连接PLC与外部执行机构的桥梁，不同外部设备所需要的驱动方式也不同，输出模块有继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出三种方式。继电器输出晶体管输出双向晶闸管输出开关量I/O选择2．开关量输出选择10开关量输出原理图

（a）继电器输出（b）晶体管输出（c）双向晶闸管输出开关量输出原理图111．模拟量输入模块选择模拟量值的输入范围模拟量输入模块的参数指标抗干扰措施2．模拟量输出模块选择模拟量输出模块有电压输出和电流输出两种，电压和电源的输出范围分别为0~10V、-10~+10V、0~20mA、4~20mA等。模拟量输出模块有不同的输出功率，选择时要根据负载来确定。模拟量输出模块的参数指标和抗干扰措施与模拟量输入模块类似。

模拟量I/O选择1．模拟量输入模块选择模拟量I/O选择12智能功能I/O模块的选择

智能I/O模块包括高速计数模块、PID过程控制模块、通信模块、运动控制模块（如三菱的FX2N-1PG）、凸轮控制模块（如三菱的FX2N-1RM-SET）、网络通信模块（如三菱的FX2N-16CCL-M）等。通常这些模块价格较昂贵，而有些功能采用一般的I/O模块或功能指令也可以实现，只是编程复杂，增加了程序设计的工作量，因此选择时要根据实际情况决定。智能功能I/O模块的选择智能I/O模块包括高速计13压滤机的工作过程分“保压”、“回程”、“拉板”三个阶段。工作时，机泵电机先启动，主接触器和压紧电磁阀得电，将板框压紧，同时进料泵将固液混合物输入各个板框内进行过滤，滤渣留在滤室内，滤液经滤布排出，此时系统压力开始上升。当液压系统达到上限压力25Mpa时，油泵电机自动停机，此时压滤机进入自动保压状态。保压期间，当下限压力低于21Mpa时，油泵电机自动启动，压紧电磁阀动作，压力回升，达到25Mpa时，油泵电机又停止，如此循环。进料过滤后，按下回程按钮，油泵电机重新启动，回程电磁阀动作，活塞回程，当活塞碰到回程限位开关后，回程电磁阀断电。固液混合物过滤后，系统进入拉板阶段。专题2PLC在压滤机控制系统中的应用

系统的工作原理压滤机的工作过程分“保压”、“回程”、“拉板”三个阶段。工作14

PLC的输入点数为15个，控制元件主要为接触器线圈、电磁阀等，PLC的输出点数为5个。选用三菱FX2N-32MR型PLC。控制系统设计PLC的输入点数为15个，控制元件主要为接触15输入/输出地址分配表输入部分输出部分地址代号功能地址代号功能地址代号功能地址代号功能X000SA操作X005SB3启动按钮X012SL2拉板后端限位Y000KM油泵接触器X001SA保压X006SB4停止按钮X013SL3回程限位Y001YV1压紧电磁阀X002SA拉板X007SB5现场启动按钮X014SLP压力上限位Y002YV2回程电磁阀X003SB1压紧X010SB6现场停止按钮X015SLP压力下限位Y003YV3拉板前进电磁阀X004SB2回程X011SL1拉板前端限位X016FR热继电器保护Y004YV4拉板后退电磁阀输入/输出地址分配表输入部分输16梯形图（1/2）

梯形图（1/2）17梯形图（2/2）

梯形图（2/2）18

电镀生产线有三个槽，工件由装有可升降吊钩的行车带动，经过电镀、镀液回收、清洗等工序，实现对工件的电镀。工艺要求为：工件放入镀槽中，电镀280s后提起，停放28s，让镀液从工件上流回镀槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，接着放入清水槽中清洗30s，最后提起停15s后，行车返回原位，电镀一个工件的全过程结束。电镀工艺流程图

专题3PLC在电镀生产线上的应用工艺要求

电镀生产线有三个槽，工件由装有可升降吊钩的行车19控制流程控制流程20吊钩上升按下启动按钮SB1，吊钩上升，当碰到上限位开关SQ5后，吊钩上升停止。行车前进在吊钩停止的同时，M2接通，行车前进。吊钩下降行车前进至压下限位开关SQ1，行车停止前进；同时M3接通，吊钩下降。定时电镀吊钩下降至下限开关SQ6时，吊钩停止下降。同时T0开始计时，定时电镀280s。吊钩上升T0定时到，使M5接通，吊钩上升。定时滴液吊钩上升至压下SQ5时，吊钩停止上升，同时T1开始计时，工件停留28s滴液。行车后退T1定时到，使M7接通，行车后退，转入下道工序。控制流程吊钩上升按下启动按钮SB1，吊钩上升，当碰到上限位开关S21

由于PLC组成的控制系统有输入信号14个，均为开关量。其中按钮开关6个，行程开关6个，选择开关1个。该系统中有输出信号5个，其中两个用于吊钩升降电动机正反转控制接触器KM1和KM2，两个用于行车正反转控制接触器KM3和KM4，1个用于原位指示。控制系统选用FX2N-32MR，I/O点数均为16点，满足控制要求，而且还有一定的余量。PLC的选型

由于PLC组成的控制系统有输入信号14个，均22输入信号输入信号名称功能编号名称功能编号SB1启动X000SQ4行车限位（后退）X014SB2停止X001SQ5吊钩限位（提升）X015SB3吊钩提升X002SQ6吊钩限位（下降）X016SB4吊钩下降X003输出信号SB5行车前进X004名称功能编号SB6行车后退X005HL原位指示灯Y000SA选择开关（点动）X006KM1吊钩提升电机正转接触器Y001SA选择开关（自动）X007KM2吊钩提升电机反转接触器Y002SQ1行车限位（前进）X011KM3行车电动机正转接触器Y003SQ2行车限位（后退）X012KM4行车电动机反转接触器Y004SQ3行车限位（后退）X013输入/输出地址分配表输入信号输入信号名称功23梯形图（1/4）

梯形图（1/4）24梯形图（2/4）

梯形图（2/4）25梯形图（3/4）

梯形图（3/4）26梯形图（4/4）

梯形图（4/4）27电镀生产线的PLC控制程序，包括点动操作和自动控制两部分。1.点动操作设有行车的进和退操作，吊钩升降操作。2.自动控制通过状态流程图，可以看到生产线是典型的顺序控制，主要由单干序列构成，通常采用移位指令来实现控制要求会更方便。由于急停或停电后，可通过点动操作完成剩下的工序或者返回原位，因此辅助继电器采用了无断电保持的通电辅助继电器，定时器也采用了常规定时器。PLC梯形图程序电镀生产线的PLC控制程序，包括点动操作和自动控28专题1PLC控制系统设计概述专题2PLC控制系统的硬件配置

专题3PLC在压滤机控制系统中的应用

专题4PLC在电镀生产线上的应用专题5PLC在金属切削机床控制中的应用专题6PLC在随动控制系统中的应用专题7PLC在球磨机润滑监控系统中的应用专题8PLC在立式车床控制系统中的应用第5章FX2N系列PLC的工程应用实例

本章要点

专题1PLC控制系统设计概述第5章FX2N系列PLC的工29最大限度地满足被控对象的要求。尽可能使得控制系统简单、经济、实用、可靠且维护方便。保证控制系统、操作人员及其生产设备的安全。考虑生产的发展和工艺的更改，对所采用PLC的容量留出适当的余地。专题1PLC控制系统设计概述PLC控制系统设计的原则

最大限度地满足被控对象的要求。专题1PLC控制系统设计概述30详细分析被控对象，明确设计任务及要求。选择输入/输出元器件以及由输出元件所驱动的控制对象。根据系统要求确定PLC的型号，以及所需要的各种模块。编制PLC的输入/输出分配表，绘制控制系统电气原理图。设计控制系统程序。设计电器控制柜以及操作台。编写设计说明书和控制系统操作说明书。

PLC控制系统设计的内容详细分析被控对象，明确设计任务及要求。PLC控制系统设计31分析控制对象PLC控制系统硬件设置分配I/O编号设计应用程序模拟调试模拟调试程序固化

PLC控制系统设计的步骤分析控制对象PLC控制系统硬件设置分配I/O编号设计应用程序32

PLC控制系统设计的步骤1．分析控制对象在设计控制系统时，首先必须深入了解、详细分析、认真研究被控对象工艺流程的特点和要求，明确控制任务，根据控制系统的技术指标要求合理制定和选取参数，PLC最大限度地满足生产现场的要求。在明确控制系统的设计任务和要求后，合理选择电气传动方式和电动机、电磁阀等执行机构的种类和数量，拟定电动机的启停、运行、调速、转向、制动等控制方案；确定输入/输出元器件的种类及数量，分析输入和输出信号之间的关系。PLC控制系统设计的步骤1．分析控制对象332．PLC控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置包括PLC的选型、I/O选择、控制系统原理图的绘制等。3．分配I/O编号根据现场输入/输出要求及数量，对I/O地址进行分配，以便程序设计时使用。4．应用程序设计应用程序设计是基于硬件配置和I/O地址分配的基础上，根据控制系统的要求，应用相关编程软件设计梯形图程序，是整个设计的核心。2．PLC控制系统的硬件配置345．程序调试及固化模拟调试：将设计好的控制程序输入PLC，首先进行模拟调试，对程序错误进行修正并进一步完善程序。现场调试：在对应用程序完成模拟调试后，方可进行现场调试。程序固化：将调试好的程序存入EEPROM，以备后用。5．程序调试及固化35PLC机型选择1．I/O点数I/O点数是PLC的一项重要指标。PLC的I/O点数和种类应根据被控对象的开关量、模拟量等输入/输出设备的状况来确定。2．存储器容量的选择根据I/O点数和各功能元件大概估计出内存总量，然后再增加25%左右的备用量，作为选择PLC内存的依据。PLC机型选择1．I/O点数361．开关量输入选择开关量输入是将外部的各种开关、按钮、传感器的信号传递到PLC内部的连接部件，把现场的信号转换为PLC的CPU可以接收的TTL标准电平的数字信号。开关量输入的原理图开关量I/O选择

1．开关量输入选择开关量输入的原理图开关量I/O选择37开关量I/O选择

2．开关量输出选择输出模块是连接PLC与外部执行机构的桥梁，不同外部设备所需要的驱动方式也不同，输出模块有继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出三种方式。继电器输出晶体管输出双向晶闸管输出开关量I/O选择2．开关量输出选择38开关量输出原理图

（a）继电器输出（b）晶体管输出（c）双向晶闸管输出开关量输出原理图391．模拟量输入模块选择模拟量值的输入范围模拟量输入模块的参数指标抗干扰措施2．模拟量输出模块选择模拟量输出模块有电压输出和电流输出两种，电压和电源的输出范围分别为0~10V、-10~+10V、0~20mA、4~20mA等。模拟量输出模块有不同的输出功率，选择时要根据负载来确定。模拟量输出模块的参数指标和抗干扰措施与模拟量输入模块类似。

模拟量I/O选择1．模拟量输入模块选择模拟量I/O选择40智能功能I/O模块的选择

智能I/O模块包括高速计数模块、PID过程控制模块、通信模块、运动控制模块（如三菱的FX2N-1PG）、凸轮控制模块（如三菱的FX2N-1RM-SET）、网络通信模块（如三菱的FX2N-16CCL-M）等。通常这些模块价格较昂贵，而有些功能采用一般的I/O模块或功能指令也可以实现，只是编程复杂，增加了程序设计的工作量，因此选择时要根据实际情况决定。智能功能I/O模块的选择智能I/O模块包括高速计41压滤机的工作过程分“保压”、“回程”、“拉板”三个阶段。工作时，机泵电机先启动，主接触器和压紧电磁阀得电，将板框压紧，同时进料泵将固液混合物输入各个板框内进行过滤，滤渣留在滤室内，滤液经滤布排出，此时系统压力开始上升。当液压系统达到上限压力25Mpa时，油泵电机自动停机，此时压滤机进入自动保压状态。保压期间，当下限压力低于21Mpa时，油泵电机自动启动，压紧电磁阀动作，压力回升，达到25Mpa时，油泵电机又停止，如此循环。进料过滤后，按下回程按钮，油泵电机重新启动，回程电磁阀动作，活塞回程，当活塞碰到回程限位开关后，回程电磁阀断电。固液混合物过滤后，系统进入拉板阶段。专题2PLC在压滤机控制系统中的应用

系统的工作原理压滤机的工作过程分“保压”、“回程”、“拉板”三个阶段。工作42

PLC的输入点数为15个，控制元件主要为接触器线圈、电磁阀等，PLC的输出点数为5个。选用三菱FX2N-32MR型PLC。控制系统设计PLC的输入点数为15个，控制元件主要为接触43输入/输出地址分配表输入部分输出部分地址代号功能地址代号功能地址代号功能地址代号功能X000SA操作X005SB3启动按钮X012SL2拉板后端限位Y000KM油泵接触器X001SA保压X006SB4停止按钮X013SL3回程限位Y001YV1压紧电磁阀X002SA拉板X007SB5现场启动按钮X014SLP压力上限位Y002YV2回程电磁阀X003SB1压紧X010SB6现场停止按钮X015SLP压力下限位Y003YV3拉板前进电磁阀X004SB2回程X011SL1拉板前端限位X016FR热继电器保护Y004YV4拉板后退电磁阀输入/输出地址分配表输入部分输44梯形图（1/2）

梯形图（1/2）45梯形图（2/2）

梯形图（2/2）46

电镀生产线有三个槽，工件由装有可升降吊钩的行车带动，经过电镀、镀液回收、清洗等工序，实现对工件的电镀。工艺要求为：工件放入镀槽中，电镀280s后提起，停放28s，让镀液从工件上流回镀槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，接着放入清水槽中清洗30s，最后提起停15s后，行车返回原位，电镀一个工件的全过程结束。电镀工艺流程图

专题3PLC在电镀生产线上的应用工艺要求

电镀生产线有三个槽，工件由装有可升降吊钩的行车47控制流程控制流程48吊钩上升按下启动按钮SB1，吊钩上升，当碰到上限位开关SQ5后，吊钩上升停止。行车前进在吊钩停止的同时，M2接通，行车前进。吊钩下降行车前进至压下限位开关SQ1，行车停止前进；同时M3接通，吊钩下降。定时电镀吊钩下降至下限开关SQ6时，吊钩停止下降。同时T0开始计时，定时电镀280s。吊钩上升T0定时到，使M5接通，吊钩上升。定时滴液吊钩上升至压下SQ5时，吊钩停止上升，同时T1开始计时，工件停留28s滴液。行车后退T1定时到，使M7接通，行车后退，转入下道工序。控制流程吊钩上升按下启动按钮SB1，吊钩上升，当碰到上限位开关S49

由于PLC组成的控制系统有输入信号14个，均为开关量。其中按钮开关6个，行程开关6个，选择开关1个。该系统中有输出信号5个，