FX5U PLC应用技术项目教程 课件 1任务二 水塔水位的PLC控制

任务二

水塔水位的PLC控制项目一FX5UPLC顺控程序指令的编程及应用水塔是日常生活和工农业生产中常见的供给水建筑，其主要功能是储水和供水。为了保证水塔水位运行在允许的范围内，常用液位传感器作为检测元件，监视水塔内液面的变换情况，并将检测的结果传给控制系统，决定控制系统的运行状态。本任务利用三菱FX5UPLC对水塔水位进行模拟控制。一、任务导入项目一任务二水塔水位的PLC控制二、知识准备（一）内部继电器（M）与特殊继电器（SM）

内部继电器

FX5UPLC内部继电器是PLC中数量最多的一种继电器，类似于继电-接触器控制系统中的中间继电器，它和输入、输出继电器不同的是它既不能接收外部输入的开关量信号，也不能直接驱动负载，只能在程序中驱动，是一种内部的状态标志。内部继电器的常开与常闭触点在PLC内部编程时可无限次使用。辅助继电器采用十进制数编号。当CPU模块电源断开，并重新上电时，内部继电器状态将会复位（清零）。项目一任务二水塔水位的PLC控制

特殊继电器

特殊继电器（SM）是FX5UPLC内部确定的、具有特殊功能的继电器，用于存储PLC系统状态、控制参数和信息。这类继电器不能像内部继电器（M）用于程序中，但可作为监控继电器状态反映系统运行情况；或通过设置ON/OFF来控制CPU模块相应功能。FX5UPLC部分常用特殊的继电器（SM）见表1-12。

特殊继电器用来表示PLC的某些状态，提供时钟脉冲和标志位，设定PLC的运行方式或者PLC用于步进顺控、禁止中断、计数器的加减设定、模拟量控制、定位控制和通信控制中的各种状态标志等。它可分为触点利用型特殊继电器和驱动线圈型特殊继电器两大类。项目一任务二水塔水位的PLC控制编

号功能描述读取/写入（R/W）SM400SM8000运行监视，PLC运行时为ONRSM401SM8001运行监视，PLC运行时为OFFRSM402SM8002初始化脉冲，仅在PLC运行开始时ON一个扫描周期RSM0SM8004发生出错，OFF：无出错，ON：有出错RSM52SM8005PLC内置电池电压过低时为ON

SM409SM801110ms时钟脉冲，通、断各5msRSM410SM8012100ms时钟脉冲，通、断各50msRSM412SM80131s时钟脉冲，通、断各0.5sRSM413-2s时钟脉冲，通、断各1sR

SM80141min时钟脉冲，通、断各30sR

SM8020零标志位：加减运算结果为零时置位R表1-12FX5UPLC部分常用特殊继电器（SM）

SM8021借位标志位：减运算结果为零时置位RSM700SM8022进位标志位：加运算有进位或结果溢出时置位R

SM8029指令执行完成标志位：执行完成为ONR

SM8034为ON时禁止全部输出R/W项目一任务二水塔水位的PLC控制（二）数据寄存器（D）与特殊寄存器（SD）

数据寄存器（D）数据寄存器（D）主要用于存储数据数值，PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。FX系列PLC数据寄存器都是16位（单字），可以存放16位二进制数。也可用两个编号连续的数据寄存器来存储32位数据（双字）。例如，用D10和D11存储32位二进制数，D10存储低16位，D11存储高16位。数据寄存器最高位为正负符号位，0表示为正数，1表示为负数。项目一任务二水塔水位的PLC控制特殊寄存器用来存放一些特定的数据。例如，PLC状态信息、时钟数据、错误信息、应用指令数据存储、变址寄存器当前值等。按照其功能可分为两种，一种是只读存储器，用户只能读取其内容，不能改写其内容，例如可以从SD8067中读出错误代码，找出错误原因。从SD8005中读出锂电池电压值等；另一种是可以进行读写的特殊存储器，用户可以对其读写操作。例如，SD8000为监视扫描时间数据存储，出厂值为200ms。如程序运行一个扫描周期大于200ms时，可以修改SD8000的设定值，使程序扫描时间延长。未定义的特殊寄存器，用户不能使用。具体可参见FX5用户手册（应用篇）。

特殊寄存器（SD）项目一任务二水塔水位的PLC控制（三）字位字位是字元件（如数据寄存器D）的位指定，可以作为位元件使用，其表达形式为D□.b，其中□是字元件的编号，b是字元件的指定位编号（用16进制数表示）。如置位D100的b15位，可用指令“SETD100.F”表示。通常字位与普通的位元件使用方法相同，但其使用过程中不能进行变址操作。字位D□.b是一个位元件，在应用上和内部继电器M一样使用，有无数个常开、常闭触点，本身也可以作为线圈进行驱动。项目一任务二水塔水位的PLC控制FX5UPLC可进行字软元件位指定的字软元件有，数据寄存器（D）、链接寄存器(W)、链接特殊寄存器(SW)、特殊寄存器(SD)、模块访问软元件(U□\G□)、文件寄存器(R)。（三）常数（K、H、E）K表示十进制常数的符号，主要用于指定定时器和计数器的设定值，也用于指定应用指令中的操作数，如10进制常数314在程序中表示为K314。十进制常数的范围见表1-13所示。项目一任务二水塔水位的PLC控制指令的自变量数据类型10进制常数范围数据容量数据类型的名称16位字（有符号）K-32768～K32767字（无符号）/位串（16位）K0～K6553532位双字（有符号）K-2147483648～K2147483647双字（无符号）/位串（32位）K0～K4294967295表1-1310进制常数范围

十进制常数K

十六进制常数H表示十六进制常数的符号，主要用于指定应用指令中的操作数。十六进制常数的指定范围如下。

1）16位数据时：H0000～HFFFF。

2）32位数据时：H00000000～HFFFFFFFF。

实数在程序中指定实数的软元件，以E进行指定，在PLC中实数又称为浮点数。（例：E1.234）。实数的设置范围实数的指定范围如下所示。-2128≤软元件≤-2-126

、0、2-126≤软元件≤2128（E-3.40282347+38～E-1.17549435-38、0、E1）。项目一任务二水塔水位的PLC控制（五）定时器定时器在PLC中的作用相当于继电-接触器控制系统中的通电延时型时间继电器。对于FX5UPLC定时器是计算时间增量的编程软元件，其定时设定值通过指令设置。定时器中有一个设定值寄存器（一个字长），一个当前值寄存器（一个字长）和一个用来存储其输出点状态的映像寄存器（占二进制的一位），在梯形图中这三个单元使用同一个元件编号。但使用场合不一样，意义也不同。项目一任务二水塔水位的PLC控制项目一任务二水塔水位的PLC控制通用定时器累计定时器低速定时器普通定时器高速定时器低速累计定时器普通累计定时器高速累计定时器FX5UPLC定时器的分类表1-14定时器输出指令使用要素名称助记符定时范围（s）梯形图表示FBD/LD表示ST表示低速定时器OUTT0.1～3276.7ENO:=OUT_T(EN,Coil,Value);低速累计定时器OUTST普通定时器OUTHT0.01～327.67ENO:=OUTH(EN,Coil,Value);累计定时器OUTHST高速定时器OUTHST0.001～32.767ENO:=OUTHS(EN,Coil,Value);高速累计定时器OUTHSST项目一任务二水塔水位的PLC控制图1-69通用型定时器动作过程示意图b）时序图a）梯形图

通用定时器（T）通用定时器是在定时器输入端导通时开始计时，当定时器的当前值达到设定值时，其触点动作。即常开触点闭合、常闭触点断开。通用定时器无断电保持功能，即当输入端驱动条件断开或停电时定时器自动复位（定时器的当前值回零、触点复位）。当输入端驱动条件再次接通时，定时器重新开始计时。FX5UPLC在默认情况下，通用定时器有512个，对应编号为T0～T511。项目一任务二水塔水位的PLC控制

累计定时器

图1-70累计定时器动作过程示意图累计定时器又称为断电保持型定时器，可累计计算定时器的导通时间。当累计定时器的输入端导通时，开始计时，其当前值按设定的时间单位递增；当输入端断开时，累计定时器的当前值保持不变，输入端重新接通时，从保持的当前值开始继续计时，当累计的当前值达到设定值时，累计定时器动作，其常开触点闭合，常闭触点断开。FX5UPLC在默认情况下，累计定时器有16个，对应编号为ST0～ST15。b）时序图a）梯形图项目一任务二水塔水位的PLC控制名

称助记符功

能梯形图表示FBD/LD表示ST表示目标元件梯形图块的串联连接（块与）ANB并联回路块的AND运算，并作为运算结果不对应不对应无梯形图块的并联连接（块或）ORB串联回路块的OR运算，并作为运算结果不对应不对应（六）梯形图块的串联连接、并联连接指令(ANB、ORB)表1-15ANB、ORB指令使用要素

ANB、ORB指令使用要素梯形图块指令有两条：梯形图块并联连接指令ORB和梯形图块串联连接指令ANB。两个及以上触点串联连接称为串联回路块，两个及以上触点并联连接称为并联回路块。项目一任务二水塔水位的PLC控制

ANB、ORB指令使用说明1）使用ANB、ORB指令编程时，当采用分别编程方法时，即写完2个电路块指令后使用ANB或ORB指令，其ANB、ORB指令使用次数不受限制。串联回路块分支的起点用LD、LDI指令，分支结束要使用ORB指令。并联回路块分支的起点用LD、LDI指令，分支结束要使用ANB指令。2）当采用ANB、ORB指令连续使用时。即先按顺序将所有的回路块指令写完之后，然后连续用ANB、ORB指令，则ANB、ORB指令使用次数不能超过8次。3）ANB、ORB指令的符号不是触点符号，而是连接符号。4）ORB指令进行2触点以上的回路块的并联连接。仅1个触点的并联连接使用OR指令、ORI指令，无需ORB指令。5）应注意ANB和AND、ORB和OR之间的区别，在程序设计时利用设计技巧，能不用ANB或ORB指令时，尽量不用，这样可以减少指令的条数。项目一任务二水塔水位的PLC控制

应用举例图1-71ANB、ORB指令的应用项目一任务二水塔水位的PLC控制（七）闪烁程序（振荡电路程序）的实现

请读者用其他方法设计每隔1s烁一次的振荡电路。图1-72闪烁控制程序a）梯形图b）时序图

试试看：项目一任务二水塔水位的PLC控制（八）顺控程序指令编制梯形图的基本规则（二）图1-73梯形图的等效变换a）错误的梯形图b）正确的梯形图项目一任务二水塔水位的PLC控制1）梯形图中触点应画在水平方向上（主控触点除外），不能画在垂直分支上。对于垂直分支上出现元件触点的梯形图，应根据其逻辑功能作等效变换，如图1-73所示。LDX1LDX2ORX3ANBOUTY0LDX2ORX3ANDX2OUTY0应改为图1-75

梯形图编程规则说明（二）图1-74梯形图编程规则说明（一）LDX1LDX2ANDX3ORBOUTY000应改为项目一任务二水塔水位的PLC控制2）在每一逻辑行中，串联触点多的支路应放在上方，这样可以省去一条ORB指令。如图1-74所示。LDX2ANDX3ORX1OUTY03）在每一逻辑行中，并联触点多的支路应放在该逻辑行的开始处。这样编制的程序简洁明了，语句较少。如图1-75所示。图76梯形图编程规则说明（三）a）不合理b）合理应改为项目一任务二水塔水位的PLC控制4）在梯形图中，当多个逻辑行都具有相同的控制条件时，可将这些逻辑行中相同的部分合并，共用同一控制条件，这样可以节省语句的数量，如图1-76所示。5）在设计梯形图时，输入继电器的触点状态最好按输入设备全部为常开进行设计更为合适，不易出错。三、任务实施（一）任务目标项目一任务二水塔水位的PLC控制1）掌握通用定时器在程序中的应用，学会闪烁程序的编程方法。2）学会用三菱FX5UPLC的顺控程序指令编制水塔水位控制的程序。3）会绘制水塔水位控制的I/O接线图。4）掌握FX5UPLCI/O接线方法。5）熟练掌握使用三菱GXWorks3编程软件编制梯形图，并写入PLC进行调试运行。表1-16设备与器材（二）设备与器材项目一任务二水塔水位的PLC控制序号名

称符号型号规格数量备注1常用电工工具

十字起、一字起、尖嘴钳、剥线钳等1套表中所列设备、器材的型号规格仅供参考2计算机（安装GXWorks3编程软件）

1台3三菱FX5U可编程控制器PLCFX5U-32MR/ES1台4水塔水位模拟控制挂件

1个5以太网通信电缆

1根6连接导线

若干（三）内容与步骤

任务要求项目一任务二水塔水位的PLC控制水塔水位模拟控制面板如图1-77所示，当水池水位低于水池低水位界（S4为ON），阀Y打开（Y为ON），开始进水，定时器开始计时，5s后，如果S4还不为OFF，那么阀Y上指示灯以1s的周期闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀Y关闭（Y为OFF）。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电动机起动运行驱动水泵抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时电动机M停止。面板中S1表示水塔水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位上限，S4表示水池水位下限，均用开关模拟。M为抽水电动机，Y为水阀，两者均用发光二极管模拟。图1-77水塔水位模拟控制面板

I/O分配与接线图输入输出设备名称符号X元件编号设备名称符号Y元件编号水塔水位上限S1X0水池水阀YY0水塔水位下限S2X1抽水电机MY1水池水位上限S3X2水池水位下限S4X3表1-17水塔水位控制I/O分配表图1-78I/O接线图项目一任务二水塔水位的PLC控制

编制程序图1-79水塔水位控制梯形图项目一任务二水塔水位的PLC控制（四）分析与思考

调试运行

静态调试

动态调试项目一任务二水塔水位的PLC控制1）本任务的闪烁程序是如何实现的？如果改用SM412或SM8013实现，程序应如何编制？2）图1-79梯形图中使用了前面所学过的哪种典型的程序结构？表1-18任务考核表四、任务考核项目一任务二水塔水位的PLC控制序号考核内容考核要求评分标准配分得分1电路及程序设计（1）能正确分配I/O，并绘制I/O接线图（2）根据控制要求，正确编制梯形图程序（1）I/O分配错或少，每个扣5分（2）I/O接线图设计不全或有错，每处扣5分（3）梯形图表达不正确或画法不规范，每处扣5分40分

2安装与连线根据I/O分配，正确连接电路（1）连线错一处，扣5分（2）损坏元器件，每只扣5～10分（3）损坏连接线，每根扣5～10分20分

3调试与运行能熟练使用编程软件编制程序写入PLC，并按要求调试运行（1）不会熟练使用编程软件进行梯形图的编辑、修改、转换、写入及监视，每项2分（2）不能按照控制要求完成相应的功能，每缺一项扣5分20分

4安全操作确保人身和设备安全违反安全文明操作规程，扣10～20分20分

5合计五、知识拓展