机床电气及PLC控制（第三版） 课件 课题9 机床的PLC控制；课题10 机床的PLC控制；课题11 机床的PLC控制

高等教育出版社教学课件内容提要

本书是“十四五”职业教育国家规划教材。本书编写按照当前职业教育教学改革和教材建设的总体目标，落实“立德树人、德技并修”，并努力体现教学内容的先进性和前瞻性，突出专业领域的新知识、新技术、新工艺、新设备。

本书包括7个学习项目：常用电动机控制电路，机床电气控制，认识PLC，机床的PLC控制，交通灯的控制，运料小车呼叫系统的控制，装配生产线的PLC控制系统。本书按照任务驱动、项目式教学方式组织教学，以工作页的形式呈现学习内容，具有鲜明的职教特色。

本书以三菱的FX3U系列PLC作为教学用机型，可以作为全国高等职业院校机电类专业的专业课程教材，也可用于职业技能培训和供从事电气自动控制技术工作的人员学习参考。“十四五”职业教育国家规划教材《机床电气及PLC控制》（第三版）主编李乃夫副主编吴淑娟高等教育出版社2024年8月第3版【项目分析】

通过三相异步电动机常用电气控制基本环节的PLC编程及Z3040型摇臂钻床电气控制电路的PLC改造，掌握常用基本指令的功能、编程及程序输入、运行调试的方法。并掌握编程软件的使用方法。项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社【学习目标】应知1.掌握常用基本指令的功能。2.熟悉GX-Works2编程软件的功能及使用方法。应会1.掌握运用常用基本指令实现控制功能，以及程序的编制、输入、运行调试的方法。2.学会根据控制要求设计简单的控制程序，进行I/O口分配。3.掌握三相异步电动机常用电气控制基本环节的PLC编程。4.能够进行机床电气控制线路的PLC改造。项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社任务4.1PLC基本指令的编程项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社【新课导入】1.简略复习“项目3”的内容；2.简略介绍教材“项目4”的主要教学内容与10～16学时的教学安排。3.简略介绍本次课（任务4.1）的主要教学内容与6～8学时的教学安排。一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

基本指令是对PLC的内部继电器及其触点进行逻辑操作的指令，是最基本和最常用的指令。FX3U系列PLC共有29条基本指令，见表4-1。P106表4-1FX3UPLC的基本指令表【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社序号类别助记符功能序号类别助记符功能1触点指令LD动合触点初始装载16结合指令MRD读栈2LDI动断触点初始装载17MPP出栈3LDP触点上升沿初始装载18INV取反4LDF触点下降沿初始装载19MEP运算结果的上升沿时ONAND动合触点串联205MEF运算结果的下降沿时ON6ANI动断触点串联21输出指令OUT线圈驱动7ANDP触点上升沿动合触点串联22SET置位8ANDF触点下降沿动合触点串联23RST复位9OR动合触点并联24PLS上升沿微分输出10ORI动断触点并联25PLF下降沿微分输出11ORP触点上升沿动合触点并联26主控指令MC主控12ORF触点下降沿动合触点并联27MCR主控复位13结合指令ANB串联电路块28其它指令NOP空操作14ORB并联电路块29结束指令END结束15MPS入栈

一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

㈠触点指令1.初始装载指令LD、LDILD：动合触点初始装载指令。功能：以一个动合触点从起始母线开始一个逻辑运算，或动合触点逻辑运算的起始。操作数：X、Y、M、T、C、S。LDI:动断触点初始装载指令。功能：以一个动断触点从起始母线开始一个逻辑运算，或动断触点逻辑运算的起始。操作数：X、Y、M、T、C、S。

2.单个触点串、并联指令AND、ANI、OR、ORI

AND:

动合触点串联指令。功能：串联单个动合触点。操作数：X、Y、M、T、C、S。

ANI:

动断触点串联指令。功能：串联单个动断触点。操作数：X、Y、M、T、C、S。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

㈠触点指令2.单个触点串、并联指令AND、ANI、OR、ORI

OR:动合触点并联指令。功能：并联单个动合触点。操作数：X、Y、M、T、C、S。

ORI:

动断触点并联指令。功能：并联单个动断触点。操作数：X、Y、M、T、C、S。

以上这些指令再加上输出指令OUT（表4-1中序号21，在下面介绍）和结束指令ENT（表4-1中序号29，均在下面介绍）是最基本的逻辑运算指令，利用这些指令可构成最基本的控制电路，图4-1是上述指令的使用，图中(a)图是梯形图指令，(b)图是助记符指令。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法P107图4-1最基本的逻辑运算指令的使用示例

机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

㈠触点指令3.触点上升沿检测指令LDP、ANDP、ORP

触点上升沿检测指令的功能：检测触点的上升沿(由OFF到ON时)，使该触点在出现上升沿时仅接通一个扫描周期。

梯形图表示方法：在触点符号的中间加一个向上的箭头。触点上升沿检测指令使用如图4-2所示。4.触点下降沿检测指令LDF、ANDF、ORF

触点下降沿检测指令的功能：检测触点的下降沿(由ON到OFF时)，使该触点在出现下降沿时仅接通一个扫描周期。

梯形图表示方法：在触点符号的中间加一个向下的箭头。触点下降沿检测指令使用如图4-3所示。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法P108图4-2触点上升沿检测指令的使用P108图4-3触点下降沿检测指令的使用

机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

㈡结合指令1.并联电路块指令ANB、ORBAND和OR指令只能串、并联单个触点，当需要串、并联由多个触点构成的电路块时，则必须用ANB、ORB指令。

ANB:串联电路块指令；功能：串联由多个触点构成的电路块。

ORB:并联电路块指令；功能：并联由多个触点构成的电路块。ANB、ORB指令的操作数是隐含的，其操作数由最接近ANB或ORB指令并在该指令之前的以初始装载指令引出的两个电路块构成。ANB、ORB指令的使用如图4-4所示。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法P109图4-4ANB、ORB指令的使用示例

机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

㈡结合指令2.栈指令MPS、MRD、MPP

MPS:入栈指令；功能：将本指令前的逻辑运算结果推入堆栈存储器暂存。

MRD:读栈指令；功能：读取堆栈存储器最上一层暂存的逻辑运算结果。MPP:出栈指令；功能：取出堆栈存储器最上一层暂存的逻辑运算结果。MPS、MRD、MPP指令配合使用可对梯形图的分支点进行处理，如图4-5所示。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法P110图4-5栈指令的使用示例

机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

㈡结合指令2.栈指令MPS、MRD、MPP

说明如下：(1)堆栈存储器区是一个专门用于存储中间运算结果的存储区域，采用“先进后出，后进先出”的数据存取方式。(2)栈指令的操作数隐含。(3)用MPS指令推入堆栈存储器区暂存的运算结果在使用完毕时一定要用MPP指令出栈，也就是说MPS和MPP指令必须成对使用，有入必有出。而在运算结果出栈前可根据需要用MRD指令多次读取。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

㈡结合指令3.取反指令INVINV(Inverse)：取反指令。功能：将运算结果取反。操作数隐含。取反指令说明如图4-6所示。P110图4-6INV指令的使用示例

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㈡结合指令4.MEP、MEF指令MEP指令：运算结果的上升沿时为ON。MEF指令：运算结果的下降沿时为ON。

说明如下：(1)MEP、MEF指令是使运算结果脉冲化的指令，不需要指定软元件编号。(2)如使用MEF、MEF指令，则在串联了多个触点的情况下易于实现脉冲化处理：在到MEP指令为止的运算结果，从OFF→ON时变为导通状态（如图4-7所示）；在到MEF指令为止的运算结果，从ON→OFF时变为导通状态（如图4-8所示）。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法P111图4-7MEP指令说明P111图4-8MEF指令说明

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㈢输出指令1.OUT指令

OUT:线圈驱动指令。功能：逻辑运算结果输出（见图4-1）

。操作数：Y、M、T、C、S。2.置位与复位指令SET、RST

SET:置位指令。功能：使操作对象保持ON状态。操作数：Y、M、S。

RST:复位指令。功能：使操作对象保持OFF状态。操作数：Y、M、S、D、V、Z、T、C。

置位与复位指令说明如图4-9所示。RST指令对定时器、计数器进行复位的使用说明如图4-10所示。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社

一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法P111图4-9置位、复位指令的使用P112图4-10RST指令

对定时器、计数器进行复位的使用说明机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

㈢输出指令3.微分输出指令PLS、PLFPLS:上升沿微分输出指令。功能：在输入信号的上升沿产生脉冲输出，该输出仅接通一个扫描周期。操作数：Y、M（不包括特殊辅助继电器M）。

PLF:下降沿微分输出指令。功能：在输入信号的下降沿产生脉冲输出，该输出仅接通一个扫描周期。操作数：Y、M（不包括特殊辅助继电器M），微分输出指令微分输出指令使用如图4-11所示。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法P112图4-11微分输出指令的使用

机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

㈣主控指令

MC(MasterControl)：主控指令。功能：用主控继电器的动作控制一段程序内的各种继电器。当主控继电器的触点断开，则由主控继电器控制的非保持型继电器均断电；当主控继电器的触点接通，则受控继电器的状态由程序运行结果决定。操作数：Y、M（不包括特殊辅助继电器M）。

MCR(MasterControlReset):主控复位指令。功能：表示主控继电器控制区域的结束。

主控继电器指令用于多个继电器线圈同时受一个或一组触点控制的情况，这样就避免了因在每个继电器线圈的控制支路中都串入相同的触点，而多占PLC内部存储单元的情况。MC、MCR指令的使用说明如图4-12所示，主控继电器的触点与起始母线相连，它在梯形图中与一般的触点垂直，对与MC指令编号相同的MCR指令之前的继电器线圈进行控制。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法P113图4-12主控继电器指令使用说明

机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

㈣主控指令

说明如下：

⑴当主控继电器触点断开时，非积算定时器、计数器和用OUT指令驱动的元件复位，而积算定时器、计数器和用SET／RST指令驱动的元件保持当前的状态。

⑵与主控继电器触点相连的触点必须用LD或LDI指令连接。也就是说，使用MC指令后，起始母线移到了主控触点的后面，而MCR指令使起始母线回到原来的位置。

⑶在MC指令内再使用MC指令，称主控继电器嵌套，嵌套的级数最多8级(N0～N7)，嵌套的主控继电器编号N须由0～7依次增大；用MCR指令返回时，则编号N从大到小。主控继电器嵌套如图4-13所示。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法P114图4-13主控继电器嵌套

机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】一、FX3U系列PLC的基本指令及其编程方法

㈤其他指令NOP(Nonprocessing):空操作指令。功能：不作实质性操作。在进行清除用户存储器的操作后，用户存储器的内容全部变为NOP指令。应用意义：在编写程序时有目的地加入NOP指令，则在调试过程中，将需要增加的指令替代NOP指令可以减少步序号的变化。此外，为了使程序易读，可在程序中插入NOP对程序进行分段。

㈥结束指令END:结束指令，功能：程序结束标示（见图4-1）。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社二、定时器和计数器

㈠定时器T

如在“阅读材料FX3U系列PL”中介绍：FX3U系列的定时器有通用型（非积算型）和积算型两种（见表3-9）。它们是通过对一定周期的时钟脉冲进行累计而实现定时的，时钟脉冲的周期有1ms、10ms和100ms三种，当计数达到设定值时触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D设置，设定值均为1～32767。1.通用型定时器

通用型定时器的特点是不具备断电保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。通用定时器有100ms、10ms和1ms三种。(1)100ms通用定时器（T0～T199），共200点，其中T192～T199为子程序和中断服务程序专用定时器。对100ms时钟累积计数，定时范围为0.1～3276.7s。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社二、定时器和计数器

㈠定时器T1.通用型定时器(2)10ms通用定时器（T200～T245），共46点。对10ms时钟脉冲进行计数，定时范围为0.01～327.67s。(3)1ms通用定时器（T256～T511），共256点。对1ms时钟脉冲进行计数，定时范围为0.001～32.767s。

通用定时器的使用举例如图4-14所示，当输入X000接通时，定时器T200从0开始对10ms时钟脉冲进行累积计数，当计数值与设定值K1000相等时，定时器T200的动合触点接通Y000，经过的时间为1000×0.01s=10s。当X000断开后定时器复位，计数当前值变为0，其动合触点断开，Y000也随之OFF。但如果在计时期间X000断开或PLC断电，则定时器T200复位，待X000重新接通或重新通电再重新计时。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社二、定时器和计数器

㈠定时器TP115图4-14通用定时器的使用举例P115图4-15积算定时器的使用举例

机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】二、定时器和计数器

㈠定时器T2.积算型定时器

积算型定时器具有计数累积的功能。在定时过程中如果断电或定时器线圈OFF，积算定时器将保持当前的计数值（当前值），通电或定时器线圈ON后继续累计，即其当前值具有保持功能；只有将积算定时器复位，当前值才变为0。积算定时器有1ms和100ms两种。(1)1ms积算定时器（T246～T249），共4点，对1ms时钟脉冲进行累积计数，定时的时间范围为0.001～32.767s。(2)100ms积算定时器（T250～T255），共6点，对100ms时钟脉冲进行累积计数，定时的时间范围为0.1～3276.7s。

积算定时器的使用举例如图4-15所示。当X000接通时，定时器T253从0开始对100ms的时钟脉冲进行累积计数。当X000经20s秒后断开，而T253的计数当前值为K200，尚未计数到设定值K300，其计数的当前值保留。当X000再次接通，T253从保留的计数当前值开始继续累积，经过10s时间，其计数值到K300时，定时器T253的触点动作，其动合触点接通Y000。累计的时间为20s+10s=30s。当复位输入X001接通时，定时器才复位，计数当前值变为0，触点也跟随复位。机床电气及PLC控制高等教育出版社二、定时器和计数器

㈡计数器CFX3U系列计数器分为内部计数器和高速计数器两类，这里仅介绍内部计数器。内部计数器是在执行扫描操作时对内部信号（如X、Y、M、S、T等）进行计数的。(1)16位加计数器（C0～C199），共200点。其中C0～C99共100点为通用型，C100～C199共100点为断电保持型（即断电后能保持当前值待通电后继续计数）。P116图4-1616位增计数器的使用示例【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社二、定时器和计数器

㈡计数器C16位加计数器的使用举例如图4-16所示，X010为复位信号，当X010为ON时C0复位。X011是计数输入，每当X011接通一次计数器当前值增加1（注意X010断开，计数器不会复位）。当计数器计数当前值为设定值10时，计数器C0的输出触点动作，Y000被接通。此后即使输入X011再接通，计数器的当前值也保持不变。当复位输入X010接通时，执行RST复位指令，计数器复位，输出触点也复位，Y000被断开。(2)32位加/减计数器（C200～C234），共有35点。其中C200～C219共20点为通用型，C220～C234共15点为断电保持型。这类计数器与16位增计数器的区别除位数之外，还在于它能通过控制实现加/减双向计数，分别由特殊辅助继电器M8200～M8234设定。当与计数器后三位编号相同的特殊辅助继电器被置为ON时为减计数，置为OFF时为增计数。设定值范围均为-214783648～-+214783647（32位）。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社二、定时器和计数器

㈡计数器C32位增/减计数器的使用举例如图4-17所示，X010用来控制特殊辅助继电器M8200，对应的计数器为C200，当X010为ON时，C200为减计数，X010为OFF时为加计数。X012为计数输入，C200的设定值为10（可正、可负）。C200当前值为10时，计数器的输出触点动作。当前值大于10时计数器仍为ON状态。只有当前值小于10时，计数器才变为OFF。只要当前值小于10，则输出则保持为OFF状态。复位输入X011接通时，计数器的当前值为0，输出触点也随之复位。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社二、定时器和计数器

㈡计数器C

P117图4-1732位增/减计数器的使用示例

机床电气及PLC控制高等教育出版社【基础知识】

工作步骤步骤一：实训准备

按表4-13准备完成本任务所需的器材和设备：P117表4-13完成任务4.1所需的设备、工具、器材明细表机床电气及PLC控制高等教育出版社序号名

称型

号规

格单位数量1单相交流电源

220V、36V、6V

2FX3U系列PLC主机FX3U-32MR/ES

台13计算机

装有GX–Works2PLC编程软件台14实验开关板

块15塑料软铜线

若干6电工和PLC实训通用工具

试电笔、榔头、螺丝刀、电工刀、电工钳、尖嘴钳、剥线钳、活络扳手等（详见表1-1）套1步骤二：基本逻辑指令编程练习1.触点的串联连接(1)输入如图4-18所示的程序1。(2)运行程序，将运行情况记录于表4-14中（也可自行设计记录表格，下同）。P118表4-14程序1运行记录表

注：X003为动断“触点”，如X003“ON”即“触点”断开。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤（P117）图4-18程序1X000X001X002X003Y001Y002Y003ONOFFOFFOFF

ONONOFFOFF

ONONONOFF

ONONONON

步骤二：基本逻辑指令编程练习2.触点的并联连接(1)输入如图4-19所示的程序2。(2)运行程序，将运行情况记录于表4-15中。P118表4-15程序2运行记录表

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工作步骤（P118）图4-19程序2X004X005X006Y005OFFOFFOFF

ONOFFOFF

OFFOFFON

OFFONOFF

步骤二：基本逻辑指令编程练习3.串联电路块的并联连接(1)输入如图4-20所示的程序3。(2)运行程序，将运行情况记录于表4-16中。P118表4-16程序3运行记录表

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工作步骤（P118）图4-20程序3X000X001X002X003X004X005Y006ONONOFFOFFOFFOFF

OFFOFFONONOFFOFF

OFFOFFOFFOFFOFFON

OFFOFFOFFOFFONON

步骤二：基本逻辑指令编程练习4.并联电路块的串联连接(1)输入如图4-21所示的程序4。(2)运行程序，任意确定X000～X006的接通或断开状态，观察并记录能使Y007的状态为ON的各种情况（请自行设计记录表格）。

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工作步骤（P119）图4-21程序4步骤三：栈指令及主控指令编程练习1.栈指令(1)输入如图4-22所示的程序5。(2)运行程序，令X000、X003接通，观察并记录Y000～Y005的状态。(3)令X001、X004、X005、X006、X007接通，观察并记录Y000～Y005的状态。(4)断开X000及X003，观察并记录Y000～Y005的状态（自行设计记录表格）。

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工作步骤（P119）图4-22程序5步骤三：栈指令及主控指令编程练习2.主控及主控复位指令(1)输入如图4-23所示的程序6。(2)运行程序，令X000接通，观察并记录Y000、Y001的状态；再令X001、X002接通，观察并记录Y000、Y001的状态。(3)令X000断开，观察并记录Y000、Y001的状态（自行设计记录表格）。

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工作步骤（P119）图4-23程序6步骤四：置位及复位

指令编程练习(1)输入如图4-24所示的程序7。(2)运行程序，令X000接通，观察并记录Y000的状态；再令X000断开，观察并记录Y000的状态。(3)令X001接通，观察并记录Y000的状态；再令X001断开，观察并记录Y000的状态。观察结果是否与图4-24(b)所示波形图一致。

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工作步骤

P120图4-24程序7

步骤五：脉冲指令

编程练习(1)输入如图4-25(a)

所示的程序8。(2)运行程序，令X000接通，观察并记录Y000的状态；再令X001接通，观察并记录Y000的状态。(3)令X000断开，观察并记录Y000的状态；再令X001断开，观察并记录Y000的状态。(4)重复步骤(2)后，令X001断开，观察并记录Y000的状态。观察输出结果是否与图4-25(b)所示波形图一致。

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工作步骤

P120图4-25程序8

步骤六：定时器指令编程练习1.通用定时器(1)输入如图4-26所示的程序9。(2)运行程序，令X000接通，

启动编程器或编程软件的监控功能，对T0、T1中的当前值进行监控，观察并记录T0、T1、Y000的状态。(3)令X000断开，观察并记录T0、T1、Y000的状态，绘制相应的波形图。(4)输入如图4-14所示的程序。(5)运行程序，令X000接通，启动编程器或编程软件的监控功能监控T200中的当前值。(6)在X000接通后约3～5s断开，约几s后再重新接通，观察并记录T200与Y000的状态，并绘制相应的波形图。

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工作步骤P121图4-26程序9

步骤六：定时器指令编程练习2.积算定时器(1)输入如图4-15所示的程序。(2)运行程序，令X000接通，启动编程器或编程软件的监控功能监控T253中的当前值。(3)在X000接通后约20s断开，约几s后再重

新接通，观察并记录T253与Y000的状态，并绘

制相应的波形图。

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工作步骤步骤七：计数器指

令编程练习(1)输入如图4-27(a)所示的程序10。(2)运行程序，

令X000接通一次，使C0复位，并启动编程器或编程软件的监控功能，对C0中的当前值进行监控。(3)令X001接通10次，观察C0、Y000的状态。再令X001接通3次，观察并记录C0、Y000的状态。(4)令X000接通1次，观察并记录C0、Y000的状态，绘制相应的波形图。

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P121图4-27程序10

步骤八：定时器/计数器指令的

综合运用(1)输入如图4-28所示的程序11。

(2)运行程序，令X000接通，

启动编程器或编程软件的监控功能，

对T0、T1、C0中的当前值进行监控，

观察并记录T0、T1、C0、Y000、Y001的状态。(3)令X001接通，观察并记录T0、T1、C0、Y000、Y001的状态。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤P122图4-28程序11

工作步骤

步骤九：实训总结

教师与学生一起对PLC系统的基本指令与编程方法进行总结和分析。P91机床电气及PLC控制高等教育出版社【学习记录与分析】

完成表4-14、表4-15、表4-16及实训的相关记录。1.完成“任务4.1”的互动练习。P1222.选做教材P138～140“项目4”的“思考与练习题”。

【评价反馈】按照P122表4-17完成“任务4.1”的评价反馈。机床电气及PLC控制高等教育出版社【作业布置】【项目分析】

通过三相异步电动机常用电气控制基本环节的PLC编程及Z3040型摇臂钻床电气控制电路的PLC改造，掌握常用基本指令的功能、编程及程序输入、运行调试的方法。并掌握编程软件的使用方法。项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社【学习目标】应知1.掌握常用基本指令的功能。2.熟悉GX-Works2编程软件的功能及使用方法。应会1.掌握运用常用基本指令实现控制功能，以及程序的编制、输入、运行调试的方法。2.学会根据控制要求设计简单的控制程序，进行I/O口分配。3.掌握三相异步电动机常用电气控制基本环节的PLC编程。4.能够进行机床电气控制线路的PLC改造。项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社任务4.2三相异步电动机的PLC编程项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社【新课导入】1.简略复习“任务4.1”的内容；2.简略介绍本次课（任务4.2）的主要教学内容与2～4学时的教学安排。PLC与继电器控制系统的比较

在项目1中介绍的常用电动机控制电路和在项目2中介绍的机床电气控制电路均由继电器-接触器控制系统组成。任务3.1中已对继电器控制系统与PLC控制系统进行了初步比较。具体来说，PLC与继电器控制系统的比较如下：

1.电器控制器件的比较

一般继电器控制系统线路由多种电器组成，如时间继电器、中间继电器、热继电器、速度继电器和接触器及各种开关等，而PLC控制系统是以可编程序技术取代继电器控制系统的电气控制线路，大大降低和减少了控制系统硬件的中间环节，简化了控制系统的复杂线路。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社PLC与继电器控制系统的比较2.接线出点数量上的比较

一般电气控制继电器触点为4～8对，而PLC中的继电器是以软元件、干接点的方式，其触点数有数十到数百数千点之多，它的接点大大优于传统的继电器。3.电气系统控制的方法比较

继电器控制系统的方法是通过元件之间的硬件连线来实现的，存在控制功能单一，其控制灵活性比较欠缺，控制器件体积大，安装更换不易且维修率高；而PLC控制主要是编程的方式通过CPU系统来控制的，体积小、易于改换控制程序、维修方便、故障率低、检测方便，避免了传统继电器控制中存在的弊端。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社PLC与继电器控制系统的比较4.成本价格的比较

使用继电器等电器设备做控制元件，造价成本较低，但是故障和损坏率高，维修和更换率高，而PLC控制系统是利用CPU软件程序控制代替了原继电器控制等多种硬件设备，虽然PLC系统设备本身价格较高，但PLC的使用寿命长、故障率低，大大降低了设备的更换和维修费用，同时还能够提高机床加工工作的效率，因此PLC控制系统的性价比更高。

在本任务中，通过对Y-Δ降压起动等4个三相异步电动机控制电路改用PLC进行控制，从而掌握基本指令的应用，掌握编制、输入和调试简单程序的基本方法。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤步骤一：实训准备

完成本任务所需的工具、器材和设备如表4-7所列。P124表4-18完成任务4.2所需的设备、工具、器材明细表机床电气及PLC控制高等教育出版社序号名

称型号规格单位数量1三相交流电源

3×380/220V16A

2单相交流电源

220V、36V、6V

3三相异步电动机Y112M-44kW380V8.8A1440r/minΔ接台14三相异步电动机JCB-22125W380V2790r/min台15双速三相异步电动机YD112M-4/23.3/4kW380V7.4/8.6AΔ/YY接1450/890r/min台１6组合开关HZ10-25/325A个17交流接触器CJ20－16线圈电压220V个38热继电器JR16-20/3D选10号热元件个19熔断器RL1-15配10A熔体个610熔断器RL1-15配2A熔体个411按钮开关LA10-3H500V5A按钮数3个112速度继电器JY1380V2A100～3600r/min个113制动电阻

200W90Ω1.3～1.5A个214塑料软铜线

若干15FX3U系列PLC主机FX3U-32MR/ES

台116计算机

装有GX–Works2PLC编程软件台117实验开关板

块118万用表MF-47

台119电工和PLC实训通用工具

试电笔、榔头、螺丝刀、电工刀、电工钳、尖嘴钳、剥线钳、活络扳手等（详见表1-1）套1

步骤二：三相异步电动机Y-Δ降压起动的PLC控制1.三相异步电动机Y-Δ降压起动PLC控制系统接线图如图4-29所示，I/O地址分配见表4-18。P124表4-18I/O地址分配表2.设计Y-Δ降压起动PLC控制程序：要求当按下起动按钮SB1时，三相异步电动机Y起动，5s后自动切换成Δ运行。按下停机按钮SB2，电动机停止运行（参考程序见图4-30）。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤输入输出X000过载保护FRY001电源接触器KM1X001起动按钮SB1Y002Δ接接触器KM2X002停机按钮SB2Y003Y接接触器KM3

步骤二：三相异步电动机Y-Δ降压起动的PLC控制

P125图4-29三相异步电动机Y-Δ降压起动PLC控制接线图机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤二：三相异步电动机Y-Δ降压起动的PLC控制3.调试运行(1)按图4-29连接电路，使用表4-18中序号3的电动机。

【注意】接线时注意在主电路中接触器KM2接成Δ时，其主触点一端3个接线端子接电动机的U1、V1、W1相，对应另外的三个端子接电动机的W2、U2、V2相。另外在PLC的输出端，接触器KM2和接触器KM3要有电路互锁。(2)用编程软件输入程序(3)运行程序，观察运行情况：按下启动按钮SB1→KM1和KM3得电吸合→电动机Y接起动→5s后KM3失电，同时KM2得电→电动机Δ接运行；按下停机按钮SB2→电动机停止运行。

在调试运行时，可启动GX-Works2软件的监视功能，观察各个输出的状态变化及定时器的当前值（下同）。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤二：三相异步电动机Y-Δ降压起动的PLC控制

P126图4-30Y-Δ降压起动PLC控制程序机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤三：三相异步电动机反接制动的PLC控制1.三相异步电动机反接制动PLC控制系统接线图如图4-31所示，I/O地址分配见表4-19。P125表4-19I/O地址分配表2.设计三相异步电动机反接制动PLC控制程序：要求当按下起动按钮SB1时，电动机正转起动；按下停机按钮SB2，电动机反接制动，开始减速，直至停止运行（参考程序见图4-32）。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤输入输出X000过载保护FRY001正序接触器KM1X001速度继电器KV动合触点Y002负序接触器KM2X002起动按钮SB1

X003停机按钮SB2

步骤三：三相异步电动机反接制动的PLC控制

P126图4-31三相异步电动机反接制动PLC控制系统接线图机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤步骤三：三相异步电动机反接制动的PLC控制3.调试运行(1)按图4-31连接电路（使用表4-7中序号4的电动机，FU1选2A熔体）。(2)用编程软件输入程序(3)运行程序，观察运行情况：按下启动按钮SB2→KM1得电吸合→电动机起动，同时速度继电器KV动合触点闭合；按下停机按钮SB1→KM1失电→电动机反接制动，直到速度继电器KV动合触点断开→电动机停机。

【注意】①速度继电器KV的调节和触点的连接（可见图1-24）；②制动不宜过于频繁。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤三：三相异步电动机反接制动的PLC控制

P127图4-32三相异步电动机反接制动PLC控制程序机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤四：双速三相异步电动机变极调速的PLC控制1.双速三相异步电动机变极调速PLC控制系统接线图如图4-33所示，I/O地址分配见表4-21。P128表4-21I/O地址分配表2.设计双速三相异步电动机变级调速的PLC控制程序：要求按下低速起动按钮SB1电动机低速运行；按下高速起动按钮SB2电动机高速运行；按下停机按钮SB3，电动机停止运行（参考程序见图4-34）。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤输入输出X000过载保护FRY001低速接触器KM1X001低速按钮SB1Y002高速接触器KM2X002高速按钮SB2Y003高速接触器KM3X003停机按钮SB3

步骤四：双速三相异步电动机变极调速的PLC控制

P128图4-33双速三相异步电动机变级调速PLC控制接线图机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤步骤四：双速三相异步电动机变极调速的PLC控制3.调试运行(1)按图4-33连接电路（使用表4-7中序号5的电动机，并注意接线端编号）。(2)用编程软件输入程序(3)运行程序，观察运行情况：按下低速起动按钮SB1→KM1得电→电动机低速运行；按下高速起动按钮SB2→KM1线圈失电，同时接触器KM2、KM3得电→电动机高速运行；按下停机按钮SB3→接触器KM2、KM3失电，电动机停止运行。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤四：双速三相异步电动机变极调速的PLC控制

P128图4-34双速三相异步电动机变级调速PLC控制程序机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤五：三相异步电动机顺序运行的PLC控制1.两台三相异步电动机顺序运行的PLC控制系统接线图如图4-35所示，I/O地址分配见表4-22。P129表4-22I/O地址分配表2.设计两台三相异步电动机顺序起、停的PLC控制程序：要求按下起动按钮SB1，电动机M1起动，5s后电动机M2才起动；按下停机按钮SB2，电动机M2停止运行，5s后电动机M1停止运行（参考程序见图4-36）。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤输入输出X000M1过载保护FR1Y001M1接触器KM1X001M2过载保护FR2Y002M2接触器KM2X002起动按钮SB1

X003停机按钮SB2

步骤五：三相异步电动机顺序运行的PLC控制

P129图4-35两台三相异步电动机顺序运行PLC控制接线图机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤五：三相异步电动机顺序运行的PLC控制3.调试运行(1)按图4-35连接电路，使用表4-7中序号3、4的电动机。(2)用编程软件输入程序(3)运行程序，观察运行情况：按下启动按钮SB1→KM1得电→电动机M1起动运行→5s后接触器KM2得电→电动机M2起动运行；按下停机按钮SB2→接触器KM2失电→电动机M2停止运行→5s后接触器KM1失电→电动机M1停止运行。机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤五：三相异步电动机顺序运行的PLC控制

P129图4-36两台三相异步电动机顺序运行的PLC控制程序机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

工作步骤

步骤六：总结与比较

教师与学生一起对三相异步电动机控制电路和PLC控制的特点进行总结、分析和比较。

机床电气及PLC控制高等教育出版社【学习记录与分析】

完成实训的相关记录。1.完成“任务4.2”的互动练习。P1302.选做教材P138～140“项目4”的“思考与练习题”。

【评价反馈】按照P130表4-23完成“任务4.2”的评价反馈。机床电气及PLC控制高等教育出版社【作业布置】高等教育出版社教学课件内容提要

本书是“十四五”职业教育国家规划教材。本书编写按照当前职业教育教学改革和教材建设的总体目标，落实“立德树人、德技并修”，并努力体现教学内容的先进性和前瞻性，突出专业领域的新知识、新技术、新工艺、新设备。

本书包括7个学习项目：常用电动机控制电路，机床电气控制，认识PLC，机床的PLC控制，交通灯的控制，运料小车呼叫系统的控制，装配生产线的PLC控制系统。本书按照任务驱动、项目式教学方式组织教学，以工作页的形式呈现学习内容，具有鲜明的职教特色。

本书以三菱的FX3U系列PLC作为教学用机型，可以作为全国高等职业院校机电类专业的专业课程教材，也可用于职业技能培训和供从事电气自动控制技术工作的人员学习参考。“十四五”职业教育国家规划教材《机床电气及PLC控制》（第三版）主编李乃夫副主编吴淑娟高等教育出版社2024年8月第3版【项目分析】

通过三相异步电动机常用电气控制基本环节的PLC编程及Z3040型摇臂钻床电气控制电路的PLC改造，掌握常用基本指令的功能、编程及程序输入、运行调试的方法。并掌握编程软件的使用方法。项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社【学习目标】应知1.掌握常用基本指令的功能。2.熟悉GX-Works2编程软件的功能及使用方法。应会1.掌握运用常用基本指令实现控制功能，以及程序的编制、输入、运行调试的方法。2.学会根据控制要求设计简单的控制程序，进行I/O口分配。3.掌握三相异步电动机常用电气控制基本环节的PLC编程。4.能够进行机床电气控制线路的PLC改造。项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社任务4.3Z3040型摇臂钻床的PLC编程项目4

机床的PLC控制机床电气及PLC控制高等教育出版社【新课导入】1.简略复习“任务4.2”的内容；2.简略介绍本次课（任务4.3）的主要教学内容与2～4学时的教学安排。PLC对摇臂钻床的电气控制Z3040型摇臂钻床的控制电路已在任务2.3中介绍过，图2-9电路的特点是对M2（摇臂升降电动机）、M3（液压泵电动机）的控制，实现摇臂松开→升降→夹紧的自动控制，在这一过程中电气与机械、液压系统的相互配合，以及时间继电器KT的控制作用。在本任务中尝试用PLC取代继电器-接触器控制电路对Z3040摇臂钻床实现控制，让学习者对两种控制方式进行更深入的比较。要求与步骤如下：1.充分了解机床的运动方式及控制原理，根据要求确定控制方案。2.根据控制要求确定系统输出和输出设备，从而确定PLC的I/O点数；并预留适当的I/O点以备需要添加功能时使用。3.PLC选型：根据所需的PLC的机型、容量、I/O点数的情况选定PLC。【基础知识】机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤步骤一：实训准备

完成本任务所需的工具、器材和设备如表4-24所列。P131表4-24完成任务4.3所需的设备、工具、器材明细表机床电气及PLC控制高等教育出版社序号名

称型号/规格单位数量1三相交流电源3×380/220V16A

2单相交流电源220V、36V、6V

3Z3040型摇臂钻床(或实训装置)

台14FX3U系列PLC主机FX3U-32MR/ES型台15计算机装有GX–Works2PLC编程软件台16塑料软铜线

若干7万用表MF-47型台18电工和PLC实训通用工具试电笔、榔头、螺丝刀、电工刀、电工钳、尖嘴钳、剥线钳、活络扳手等（详见表1-1）套1步骤二：Z3040摇臂钻床PLC改造的I/O地址分配

根据控制要求确定I/O端口，其地址分配表见表4-25。P132表4-25I/O地址分配表机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤输入输出X001主轴停止按钮SB1Y000电磁阀YVX002主轴起动按钮SB2Y001控制主轴电动机M1接触器KM1X003摇臂上升按钮SB3Y002控制M2正转（摇臂上升）接触器KM2X004摇臂下降按钮SB4Y003控制M2反转（摇臂下降）接触器KM3X005主轴箱松开按钮SB5Y004控制M3正转（主轴箱和立柱松开）接触器KM4X006主轴箱夹紧按钮SB6Y005控制M3反转（主轴箱和立柱夹紧）接触器KM5X007摇臂上升限位开关SQ1-1Y006主轴箱松开指示灯HL1X010摇臂下降限位开关SQ1-2Y007主轴箱夹紧指示灯HL2X011摇臂松开限位开关SQ2Y010主轴运行指示灯HL3X012摇臂夹紧限位开关SQ3

X013主轴箱夹紧限位开关SQ4

步骤三：Z3040摇臂钻床PLC控制系统接线图

P133图4-37Z3040摇臂钻床PLC控制接线图机床电气及PLC控制高等教育出版社

工作步骤

步骤三：Z3040摇臂钻床PLC控制系统接线图Z3040摇臂钻床PLC控制系统接线图如图4-37所示，图中停止按钮SB1用动断触点接入PLC，系统共有11点输入，9点输出，可选择FX3U-32MR型PLC。

步骤四：Z3040摇臂钻床电气控制电路PLC改造的程序设计Z3040摇臂钻床的程序设计主要分三部分：一是摇臂上升与下降，二是主轴和立柱的松开与夹紧，三是液压电