第14讲可编程序控制器3

7.5PLC应用目前，PLC在国内外已广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。从PLC应用类型看，大致可归纳为以下几个方面。（1）开关量逻辑控制是PLC最基本、也是最广泛的应用领域，它取代了传统的继电器顺序控制，从单机控制、多机群控到自动生产线的控制，都可以找见它的身影。如专用机床、电梯、装配生产线等。（2）闭环（过程）控制PLC通过PID指令或PID模块，甚至模糊控制模块，及A/D、D/A转换模块，易于实现温度、压力、流量等模拟量的闭环控制，从而达到过程控制的要求。（3）PLC配合数字控制（运动控制）从CNC内置PLC，

PLC通过定位模块，可实现单轴或多轴的位置控制功能，从而实现定位、插补等简易CNC的功能，达到运动控制的要求。4．机器人自动化生产线

5．通信联网(构成DCS、FMS、CIMS系统)PLC的通信包括PLC之间、PLC与上位IPC及其他智能控制设备(如VVVF、CNC等)之间的通信。为了适应工厂自动化(FA)系统、柔性制造系统(FMS)等的发展需要，各PLC制造厂商都在致力于提高PLC的通信联网能力，纷纷推出各具特色的PLC现场总线系统(FCS系统)，如西门子公司的PROFIBUS、三菱公司的CC-LINK系列等，从而用网络联络构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统(DCS)。值得注意的是，随着PLC、DCS的相互渗透，二者的界线也日趋模糊，PLC已从传统的应用于离散的制造业向应用于连续的流程工业扩展。7.5.1PLC的开发步骤

欲利用PLC来实现生产过程的控制，则必须熟悉PLC的开发步骤，并根据实际生产工艺要求，合理地选择PLC的型号和接口。通过对典型实例的分析、牢牢掌握一般设计的五个步骤，即：①绘工艺流程图与列动作顺序表；②选择PLC，列出现场器件与PLC内部等效继电器的对照表(简单的控制可省略)；③绘PLC与现场器件连接的实际安装图。要特别注意现场的常闭触点(如停止按钮)在PLC安装图与梯形图中的关系，这与在继电器控制原理电路图中的情况是不同的；④绘梯形图；⑤按梯形图编写指令程序。然后将指令程序通过编程器送入PLC，进行系统模拟调试和完善程序。最后进行系统安装、现场试运行和调试，正式投入使用。主要设计步骤：1.分析控制要求。如：要实现的功能有哪些？2.Ｉ/O地址分配。如：输入X000、输出Y000等，要按图表的方式设计出来。3.PLC与现场器件的实际连线图设计（绘制）。（PLC外部接线图）4.编程。如：梯形图方案设计、状态转移图设计等。7.5.2PLC实现电动机控制的设计1.三相异步电动机启动、停止控制1）分析工艺过程传统的继电器—接触器控制的电动机的起动、自保持及停止电路，按下起动按钮SB2，接触器KM线圈得电并自锁，电动机起动运行，按下停止按钮SB1，接触器KM线圈失电，电动机停止运行。2）PLC的I/O点的确定和分配和继电器控制系统类似，PLC也是由输入部分，逻辑部分和输出部分组成。其相对应的元件安排如下输入元件输出元件X000：起动按钮SB1Y001：接触器KM线圈X001：停止按钮SB23）PLC接线图4）程序编写按下起动按钮SB1，X000接收外部信号置“1”，Y001置“1”并自锁，需要停车时，按下停止按钮SB2，X001常闭触电置“0”，断开Y001，使Y001置“0”，使电动机停止运行。2.电动机正反转控制继电接触器控制线路可编程控制器梯形图PLC的I/O配置问题接触器线圈在正反转转换时要短路电动机循环正反转控制PLC的I/O接线图主电路PLC的梯形图工作过程①按下起动按钮，电动机正转3s，停2s，反转3s，停2s，如此循环5个周期后自动停止。②运行中，可按停止按钮停止，热继电器动作也应停止。3.三相交流异步电动机的丫-△降压启动控制电路（1）能够用按钮控制电动机的启动和停止。（2）电动机启动时定子绕组接成丫，延时一段时间后，自动将电动机的定子绕组换接成△。（3）具有必要的保护措施。一、任务分析二。输入/输出分配代号名称用途KM交流接触器电机总电源控制KM1交流接触器星形联结KM2交流接触器三角形联结KT时间继电器延时自动转换SB1启动按钮启动控制SB2停止按钮停止控制输入电器输入点输出电器输出点起动按钮SB1X000接触器KMY000停止按钮SB2X001接触器KM1Y001接触器KM2Y002IO分配接线图三梯形图（1）控制要求按下起动按钮SB1，电动机起动运行，按下停止按钮SB2，电动机停止运行。（2）输入/输出（I/O）分配X0：SB1，X1：SB2（常开），Y0：电动机（接触器）。（3）梯形图方案设计电动机的起保停电路单台电动机的两地控制（1）控制要求按下地点1的起动按钮SB1或地点2的起动按钮SB2均可起动电动机；按下地点1的停止按钮SB3或地点2的停止按钮SB4均可停止电动机运行。（2）输入/输出分配X000：SB1（常开），地点1起动按钮X001：SB2（常开），地点2起动按钮X002：SB3（常闭），地点1的停止按钮X003：SB4（常闭），地点2的停止按钮Y000：电动机（接触器）。（3）梯形图方案设计两台电动机的顺序控制（1）控制要求电动机M1先起动（SB1），电动机M2才能起动（SB2）。（2）输入/输出分配X000：电动机M1起动（SB1），X001：电动机M2起动（SB2），X002：电动机M1停止（SB3），X003：电动机M2停止（SB4）；Y000：电动机M1（接触器1），Y001：电动机M2（接触器2）（3）梯形图方案设计Y000断开，Y001也断开Y000复位，Y001也复位3台电动机顺序起动①控制要求。电动机M1起动5s后电动机M2起动,电动机M2起动5s后电动机M3起动；按下停止按钮时，电动机无条件全部停止运行。②输入/输出分配。X000:停止按钮，X001：起动按钮，Y001：电动机M1，Y002：电动机M2，Y003：电动机M3。③梯形图方案设计。7.5.3交通灯的PLC控制设计1.确定控制任务南北方向的三色灯共6盏，同颜色的灯同一时间亮、灭，所以可将同色灯进行并联，用同一输出信号控制；东西方向的三色灯也照此办理。简化情况下十字路口交通灯的布置图(只考虑直行)111221222输入输出地址分配现场信号PLC地址说明输入启动SBX000输出红灯11Y000南北方向红灯12绿灯11Y001绿灯12黄灯11Y002黄灯12红灯21Y010东西方向红灯22绿灯21Y011绿灯22黄灯21Y012黄灯223.接线图4.梯形图设计1）开始信号的读取2）定时时间控制产生60S周期脉冲，用于红灯交替点亮产生0.5S周期脉冲，用于绿灯最后三秒闪烁程序启动后，4个定时器同时开始定时，且M100为ON，使南北绿灯亮、东西红灯亮。3）信号灯控制程序红灯11、12亮红灯21、22亮绿灯21、22亮黄灯21、22亮2S绿灯11、12亮黄灯11、12亮2S7.6步进顺控指令目的要求（1）掌握状态转移图SFC的绘制方法。（2）学习三菱FX系列PLC的状态继电器S及其步进指令STL、RET。（3）学会运用状态编程法编制简单顺序控制应用程序。1顺序功能图(SFC)2步进梯形图(STL)3SFC及STL的编程规则4多流程顺序控制5SFC及STL的应用举例7.6.1基本概念步进控制:在多工步的控制中，按照一定的顺序分步动作，即上一步动作结束后，下一步动作才开始。步进指令:专门用于步进控制的指令编程步骤:1)根据工艺流程画出状态转移图；2)根据状态转移图画出步进梯形图;

3)根据步进梯形图编写出指令表。FX2N系列步进指令

状态转移图状态转移图（SequentialFunctionChart，简称SFC）：是用状态继电器来描述工步转移的图形。状态Sn状态Sm转移条件满足转移条件时，实现状态转移，即上一状态（转移源）复位，下一状态（转移目标）置位。

步进指令的表示方法状态转移图和状态梯形图的对应关系状态起始转移条件转移目标7.6.2简单流程顺控结构所谓简单流程，是指状态转移只可能有一种顺序。像自动小车的控制过程就只有一种顺序：S0→S20→S21→S22→S23→S0，没有其他可能，所以叫单流程顺控结构类别元件编号个数用途及特点初始状态S0～S910用作SFC图的初始状态返回状态S10～S1910在多运行模式控制当中，用作返回原点的状态通用状态S20～S499480用作SFC图的中间状态，表示工作状态掉电保持状态具有S500～S899400停电保持功能，停电恢复后需继续执行的场合，可用这些状态元件信号报警状态S900～S999100用作报警元件使用FX2N的状态元件状态的编号必须在指定范围内选择。各状态元件的触点，在PLC内部可自由使用，次数不限。在不用步进顺控指令时，状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。状态转移图画法实例例：某机械手的动作步进梯形图指令表7.6.3选择性分支流程的状态转移图若有多条路径，而只能选择其中一条路径来执行，这种分支方式称为选择分支。当S0之行后，若X1先有效，则跳到S21执行，此后即使X2有效，S22也无法执行。之后若X3有效，则脱离S21而跳到S23执行，当X5有效后，则结束流程。当S0之行后，若X2先有效，则跳到S22执行，此后即使X1有效，S21也无法执行。当S0执行后，若X1有效，则S20及S21同时执行。若有多条路径，且必须同时执行，这种分支的方式称为并进分支流程。在各条路径都执行后，才会继续往下指令，像这种有等待功能的方式称之为并进汇合。当S22及S23都已执行后，若X4有效，则脱离S22及S23而跳到S24执行，程序结束。当左边路径已执行到S22，而右边路径尚停留在S21时，此时即使X4有效，也不会跳到S24执行。并进分支与汇合流程STL S20OUT Y0LD X0SET S21SETS31 STL S21OUT Y1LD X1SET S22STL S22OUT Y2STL S31OUT Y10STL S22STL S31LD X10SET S40STL S40OUT Y20LD X11跳转与循环