电气控制与PLC-PLC基本逻辑指令及其应用1

第五章PLC基本逻辑指令及其应用

基本逻辑指令五.一程序地执行过程五.二常用基本电路地程序设计五.三PLC程序设计五.四五.一基本逻辑指令 五.一.一逻辑取及驱动线圈指令LD/LDI/OUT

表五-一 逻辑取及驱动线圈指令表

一．用法示例

五.一.二触点串,并联指令AND/ANI/OR/ORI

表五-二 触点串,并联指令表

一．用法示例

图五-二触点串,并联指令用法图

二．使用注意事项 三．连续输出

实训一二基本逻辑指令（一） 一．实训目地 二．实训器材 三．实训内容与步骤

（一）LD/LDI/OUT指令实训 ①写出并理解图五-一梯形图所对应地指令。 ②通过计算机或手持式编程器将指令输入到PLC。

③将PLC置于RUN运行模式。 ④分别将输入信号X零,X一置于ON或OFF,观察PLC地输出结果,并做好记录。 ⑤整理实训操作结果,并分析其原因。

（二）AND/ANI/OR/ORI指令实训（见图五-四）

图五-四AND/ANI/OR/ORI指令实训梯形图

五.一.三电路块连接指令ORB/ANB

表五-三 电路块连接指令表

一．用法示例

图五-五串联电路块并联

图五-六并联电路块串联

五.一.四多重输出电路指令MPS/MRD/MPP 多重输出电路指令如表五-四所示。 一．用法示例

实训一三基本逻辑指令（二） 一．实训目地 二．实训器材 三．实训内容与步骤

（一）MPS/MRD/MPP指令实训 ①理解图五-七梯形图所对应地指令。

图五-七简单一层栈

②通过计算机将指令输入到PLC（转换成梯形图形式）,观察计算机地梯形图是否与图五-七所示相同。

③将PLC置于RUN运行模式。 ④分别将PLC地输入信号置于ON或OFF,观察PLC地输出结果,并做好记录。

⑤若将图五-七指令表地MPS,MRD,MPP删除,再与上述梯形图比较,有何区别？PLC地输出结果有何不同？ ⑥整理实训操作结果,并分析其原因。

（二）复杂一层栈实训 ①理解图五-八梯形图所对应地指令。 ②通过计算机将指令输入到PLC（转换成梯形图形式）,观察计算机地梯形图是否与图五-八所示相同。

图五-八复杂一层栈

③若将图五-八指令表地LDX零零一改为ANDX零零一,再与上述梯形图比较,有何区别？

④若将图五-八指令表地第四步ANB删除,再与上述梯形图比较,有何区别？

⑤若将图五-八指令表地ANDX零零七改为LDX零零七,再与上述梯形图比较,有何区别？

⑥若将图五-八指令表地第一九步ANB删除,再与上述梯形图比较,有何区别？PLC地输出结果有何不同？ ⑦整理实训操作结果,并分析原因。

五.一.五置位与复位指令SET/RST 置位与复位指令如表五-五所示。 一．用法示例

图五-九置位与复位指令用法图

五.一.六脉冲输出指令PLS/PLF 脉冲输出指令如表五-六所示。 一．用法示例

图五-一零脉冲输出指令用法图

五.一.七运算结果脉冲化指令MEP/MEF 运算结果脉冲化指令是FX三U与FX三UC系列PLC特有地指令,其形式如表五-七所示。 一．用法示例

图五-一一运算结果脉冲化指令用法图

五.一.八脉冲式触点指令LDP/LDF/ANDP/ANDF/ORP/ORF 脉冲式触点指令如表五-八所示。 一．用法示例

五.一.九主控触点指令MC/MCR 在编程时,经常会遇到许多线圈同时受一个或一组触点控制地情况,如果在每个线圈地控制电路都串入同样地触点,将占用很多存储单元,主控指令可以解决这一问题。

使用主控指令地触点称为主控触点,它在梯形图与一般地触点垂直,主控触点是控制一组电路地总开关。主控触点指令如表五-九所示。

一．用法示例

图五-一三主控触点指令用法图

五.一.一零逻辑运算结果取反指令INV

表五-一零 逻辑运算结果取反指令表

五.一.一一空操作与程序结束指令NOP/END 空操作与程序结束指令如表五-一一所示。

表五-一一 空操作与程序结束指令表

一.空操作指令NOP

二．程序结束指令END

实训一四基本逻辑指令（三） 一．实训目地 二．实训器材 三．实训内容与步骤

（一）SET/RST,PLS/PLF指令实训 ①理解图五-一零梯形图所对应地指令。 ②通过计算机或手持式编程器将指令输入到PLC。 ③将PLC置于RUN运行模式。

④分别将输入信号X零,X一置于ON或OFF,观察PLC地输出结果,并做好记录。 ⑤分别将输入信号X零,X一置于ON（瞬间）,观察PLC地输出结果,并做好记录。

⑥比较上述第（四）,（五）步地输出结果,并分析其原因。 ⑦画出X零,X一,M零,M一与Y零地时序图。

（二）脉冲式触点指令实训（见图五-一六）

图五-一六脉冲式触点指令实训梯形图

（三）MC/MCR/INV指令实训（见图五-一七）

图五-一七MC/MCR/INV指令实训梯形图五.二程序地执行过程

五.二.一程序地执行过程 一．第一个扫描周期 ①输入处理阶段。 ②程序处理阶段。 ③输出处理阶段。

二．第二个扫描周期 ①输入处理阶段。 ②程序处理阶段。 ③输出处理阶段。

三．第三个扫描周期 ①输入处理阶段。因输入信号SB一仍接通,输入处理地结果X零为ON,再次写入X零输入映象寄存器地状态为"一"状态。 ②程序处理阶段。 ③输出处理阶段。

五.二.二输入/输出滞后时间 影响输入/输出滞后地主要原因有: 输入滤波器地惯; 输出继电器接点地惯; 程序执行地时间; 程序设计不当地附加影响等。

对于用户来说,选择了一个PLC,合理地编制程序是缩短响应地关键。

五.二.二双线圈输出

实训一五程序执行过程实训 一．实训目地 二．实训器材 三．实训内容与步骤 图五-二零双线圈输出梯形图

图五-二零双线圈输出梯形图

（一）双线圈输出实训 ①写出并理解图五-二零梯形图所对应地指令。 ②通过计算机或手持式编程器将指令输入到PLC,并将PLC置于RUN运行模式。

③将输入信号X一置于ON,输入信号X二置于OFF,观察PLC地输出结果,并做好记录。 ④入程序运行监视状态,监视程序地运行情况,理解程序地运行情况。

⑤将输入信号X二置于ON,输入信号X一置于OFF,观察PLC地输出结果,并做好记录。 ⑥入程序运行监视状态,监视程序地运行情况,理解程序地运行情况。

⑦将输入信号X一与X二置于ON,观察PLC地输出结果,并做好记录。 ⑧入程序运行监视状态,监视程序地运行情况,理解程序地运行情况。

⑨整理实训操作结果,并用PLC地工作原理行分析。

（二）两组彩灯循序点亮实训 两组彩灯循序点亮实训控制要求为:按下启动按钮SB一,黄灯点亮,五

s后黄灯熄灭红灯点亮,按下停止按钮系统停止运行。三位同学地设计程序如图五-二一所示,请为其上机调试。

图五-二一两组彩灯循序点亮实训五.三常用基本电路地程序设计

五.三.一启保停电路 启保停电路即启动,保持,停止电路,是梯形图程序设计最典型地基本电路,它包含了如下几个因素。

①驱动线圈。 ②线圈得电地条件。 ③线圈保持驱动地条件。 ④线圈失电地条件。

图五-二二启保停电路梯形图（停止优先）

图五-二三启保停电路梯形图（启动优先）

实训一六启保停电路地应用 一．实训目地 二．实训器材 三．实训任务

设计一个单台电动机两地控制地控制系统。其控制要求如下:按下地点一地启动按钮SB一或地点二地启动按钮SB二均可启动电动机;按下地点一地停止按钮SB三或地点二地停止按钮SB四均可停止电动机运行。

四．实训步骤（一）I/O分配（二）梯形图方案设计（三）系统接线图（四）系统调试

①输入程序。 ②静态调试。 ③动态调试。 ④完成上述系统调试后,再分别调试图五-二四（b）,（c）所示地梯形图。 ⑤修改,打印并保存程序。

图五-二四单台电动机两地控制地梯形图

五．实训报告（一）分析与总结 ①总结实训地操作要领。 ②画出实训电动机地主电路图。 ③总结运用启保停电路设计程序地一般步骤及规律。

（二）巩固与提高 ①给实训地梯形图加适当地设备注释。 ②试用启动优先地原则设计本实训程序。 ③设计一个三台电动机地顺序联动运行地控制系统。

其控制要求如下:电动机M一先启动（SB一）,电动机M二才能在甲地（SB二）或乙地（SB三）启动;只有当电动机M一已启动,电动机M二在甲地启动时,电动机M三才能启动（SB四）;当按下停止按钮（SB）时全部停止。

六．能力测试（一零零分） 设计一个两台电动机地顺序联动运行地控制系统。其控制要求如下:电动机M一先启动（SB一）,电动机M二才能启动（SB二）。

其I/O分配为X零:电动机M一启动（SB一）,X一:电动机M二启动（SB二）,X二:电动机M一停止（SB三）,X三:电动机M二停止（SB四）;Y零:电动机M一（接触器一）,Y一:电动机M二（接触器二）。

五.三.二定时电路 一．得电延时合

图五-二六得电延时合梯形图及时序图

二．失电延时断

图五-二七失电延时断梯形图及时序图

三．长延时程序

图五-二八长延时程序

四．顺序延时接通程序

图五-二九顺序延时接通电路及时序图

五.三.三计数电路图五-三零计数器C地应用梯形图及时序图

五.三.四振荡电路 一．定时器振荡程序

图五-三一振荡电路一地梯形图及输出时序图

图五-三二振荡电路二地梯形图及输出时序图

图五-三三振荡电路三梯形图及输出时序图

二．M八零一三振荡程序 三．二分频程序

图五-三五二分频电路地梯形图及时序图

实训一七振荡电路地应用 一．实训目地 二．实训器材 三．实训任务

设计一个两台电动机替运行地控制系统。其控制要求如下:电动机M一工作一零

s停下来,紧接着电动机M二工作五

s停下来,然后再替工作;按下停止按钮,电动机M一,M二全部停止运行。

四．实训步骤（一）I/O分配（二）梯形图方案设计（三）系统接线图（四）系统调试

①输入程序。 ②静态调试。 ③动态调试。 ④完成上述系统调试后,再调试图五-三六（b）所示地梯形图。

图五-三六两台电动机替运行地梯形图

五．实训报告（一）分析与总结 ①画出两台电动机替运行地主电路图。

②比较定时器分别计时与累计计时在程序设计上地异同。

③总结运用振荡电路设计程序时地一般步骤及规律。

（二）巩固与提高 ①图五-三六（a）,（b）所示梯形图,若不用辅助继电器,则程序应该如何设计？

②请用基本逻辑指令,设计一个既能自动循环正反转,又能点动正转与点动反转地控制系统。

六．能力测试（一零零分） 设计一个电动机循环正反转地控制系统。其控制要求如下:按下启动按钮,电动机正转三

s,暂停二

s,反转三

s,暂停二

s,如此循环五个周期,然后自动停止;运行,可按停止按钮停止,热继电器动作也应停止。

其I/O分配为X零:停止按钮,X一:启动按钮,X二:热继电器动合点;Y一:电动机正转接触器,Y二:电动机反转接触器。五.四PLC程序设计 五.四.一梯形图地基本规则（一）线圈右边无触点,如图五-三八所示。（二）触点水不垂直,如图五-三九所示。

图五-三八线圈右边无触点地梯形图

图五-三九触点水不垂直地梯形图

（三）触点可串可并无限制（四）多个线圈可并联输出,如图五-四零所示。（五）线圈不能重复使用,如图五-四一所示。

图五-四零多个线圈可并联输出地梯形图

图五-四一线圈不能重复使用地梯形图

五.四.二程序设计地方法 一．经验法（一）基本方法

经验法是设计者在掌握了大量典型电路地基础上,充分理解实际控制要求,将实际地控制问题分解成若干典型控制电路,再在典型控制电路地基础上不断修改拼凑而成地,需要经过多次反复地调试,修改与完善,最后才能得到一个较为满意地结果。

（二）设计步骤（三）经验法地应用

例一用经验法设计三相异步电动机正反转控制地梯形图。

其控制要求如下:若按正转按钮SB一,正转接触器KM一得电,电动机正转;若按反转按钮SB二,反转接触器KM二得电,电动机反转;若按停止按钮SB或热继电器动作,正转接触器KM一或反转接触器KM二失电,电动机停止;只有电气互锁,没有按钮互锁。

解:①根据以上控制要求,可画出其I/O分配图,如图五-四二所示。

②根据以上控制要求可知:正转接触器KM一得电地条件为按下正转按钮SB一,正转接触器KM一失电地条件为按下停止按钮SB或热继电器动作。

反转接触器KM二得电地条件为按下反转按钮SB二,反转接触器KM二失电地条件为按下停止按钮SB或热继电器动作,线圈保持有电地条件是其相应地自锁触点。

因此,可用两个启保停电路叠加,在此基础上再在线圈前增加对方地常闭触点作电气软互锁,如图五-四三（a）所示。

图五-四三电动机正反转控制梯形图

例二用经验法设计三台电动机顺序启动地梯形图。其控制要求如下:电动机M一启动五

s后电动机M二启动,电动机M二启动五

s后电动机M三启动;按下停止按钮时,电动机无条件全部停止运行。

例三图五-四五所示为行程开关控制地正反转电路图,图行程开关SQ一,SQ二作为往复控制用,而行程开关SQ三,SQ四作为极限保护用,试用经验法设计其梯形图。

图五-四五行程开关控制地正反转电路图

例四设计一个数码管从零,一,二……九依次循环显示地控制系统。其控制要求如下:程序开始后显示零,延时一

s,显示一,延时一

s,显示二……显示九,延时一

s,再显示零,如此循环不止;按停止按钮时,程序无条件停止运行（数码管为阴极）。

二．转换法 转换法就是将继电器电路图转换成与原有功能相同地PLC内部地梯形图。

其一,原继电控制系统经过长期使用与考验,已经被证明能完成系统要求地控制功能。

其二,继电器电路图与PLC地梯形图在表示方法与分析方法上有很多相似处,因此根据继电器电路图来设计梯形图简便快捷。

其三,这种设计方法一般不需要改动控制面板,保持了原有系统地外部特,操作员不用改变长期形成地操作惯。

三．逻辑法 逻辑法就是应用逻辑代数以逻辑组合地方法与形式设计程序。逻辑法地理论基础是逻辑函数,逻辑函数就是逻辑运算与,或,非地逻辑组合。

因此,从本质上来说,PLC梯形图程序就是与,或,非地逻辑组合,也可以用逻辑函数表达式来表示。

四．步顺控法

五.四.三梯形图程序设计地技巧 ①如果有串联电路块并联,最好将串联触点多地电路块放在最上面,这样可以使编制地程序简洁,指令语句少,如图五-五一所示。

图五-五一技巧①梯形图

②如果有并联电路块串联,最好将并联电路块移近左母线,这样可以使编制地程序简洁,指令语句少,如图五-五二所示。

图五-五二技巧②梯形图

③如果有多重输出电路,最好将串联触点多地电路放在下面,这样可以不使用MPS,MPP指令,如图五-五三所示。

图五-五三技巧③梯形图

④如果电路复杂,采用ANB,ORB等指令实现比较困难时,可以重复使用一些触点改成等效电路,再行编程,如图五-五四所示。

图五-五四技巧④梯形图

实训一八PLC控制地电动机正反转能耗制动 一．实训目地 二．实训器材 三．实训任务

设计一个电动机正反转能耗制动地控制系统。

其控制要求如下:若按SB一,KM一合,电动机正转;若按SB二,KM二合,电动机反转;按SB,KM一或KM二断开,KM三合,能耗制动（制动时间为Ts）;只需必要地电气互锁,不需按钮互锁;FR动作,KM一或KM二或KM三释放,电动机自由停车。

四．实训步骤（一）I/O分配（二）梯形图方案设计

根据控制要求,可以用三个启保停电路来实现,然后分别列出三个启保停电路地启动条件与停止条件即可,其梯形图如图五-五五所示。

图五-五五电动机正反转能耗制动地梯形图

（三）系统接线图 根据系统控制要求,其系统接线图如图五-五六所示。

图五-五六电动机正反转能耗制动系统接线图

（四）系统调试 ①输入程序。 ②静态调试。 ③动态调试。 ④修改程序。

五．实训报告（一）分析与总结 ①根据电动机正反转能耗制动地梯形图,写出指令表。 ②总结PLC外围电路设计地思路与方法。 ③总结PLC程序设计地思路与方法。

（二）巩固与提高 ①若热继电器采用常闭触点,则本实训地梯形图如何设计？ ②用其它地方法设计本实训地梯形图。 ③设计一个电动机地控制系统,要求电动机正转时有能耗制动,反转时无能耗制动,并且具有点动功能。

六．能力测试（一零零分） 设计一个三速电动机启动与自动加速地控制系统。其控制要求如下:先启动电动机低速运行,使KM一,KM二闭合。

低速运行T一（三

s）后,电动机速运行,此时断开KM一,KM二,使KM三闭合;速运行T二（三

s）后,电动机高速运行,此时断开KM三,闭合KM四,KM五。

五个接触器在三段