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1、项目二PLC编程元件和基本逻辑指令应用 编程元件是PLC的重要元素 是各种指令的操作对象 基本指令是PLC中应用最频繁的指令 是程序设计的基础 本章主要介绍三菱FX2N系列PLC的基本编程元件和基本逻辑指令及其编程使用 任务1三相电机的全压起停控制 一 任务分析在电气控制中 对于小型三相交流异步电动机 一般采取全压启动控制 图2 1所示为继电器接触器控制的原理图 按下起动按钮SB2 接触器KM线圈得电 其主触点闭合使电机全压启动 按下停止按钮SB1 电机停止 用PLC进行控制时主电路仍然和图2 1所示相同 只是控制电路不一样 首先要选定输入输出设备 就是选定发布控制信号的按钮 开关 传感器 热
2、继电器触点等和选定执行控制任务的接触器 电磁阀 信号灯等 再把这些设备与PLC对应相连 编制PLC程序 最后运行程序就可以进行控制了 正确选择输入输出设备对于设计PLC控制程序 完成控制任务非常重要 一般情况下 一个控制信号就是一个输入设备 一个执行元件就是一个输出设备 选择开关还是按钮 对应的控制程序也不一样 热继电器FR触点是电机的过热保护信号 也应该作为输入设备 根据继电器 接触器控制原理 完成本控制任务需要有启动按钮SB2和停止按钮SB1两个主令控制信号作为输入设备 有执行元件 接触器 KM作为输出设备 控制电机主电路的接通和断开 从而控制电机的启停 选择好输入输出设备后 接下来的问题
3、是如何将它们与PLC连接 让输入设备的动作信息传给PLC PLC又如何将运行结果传给外部负载 这就要用到PLC的内部要素 编程元件X Y 二 相关知识1 PLC编程元件 软继电器 概念PLC内部有许多各种不同功能的编程元件 如输入继电器 输出继电器 定时器 计数器等 它们不是物理意义上的实物继电器 而是由电子电路和存储器组成的虚拟器件 其图形符号和文字符号与传统继电器符号也不同 所以又称为软元件或软继电器 每个软元件都有无数对常开常闭触点 供PLC内部编程使用 不同厂家不同型号的PLC 编程元件的数量和种类有所不同 三菱系列PLC的图形符号和文字符号有如图2 2所示几种表示方式 2 输入继电器
4、 X 输入继电器是PLC专门用来接收外界输入信号的内部虚拟继电器 它在PLC内部与输入端子相连 有无数的常开触点和常闭触点 可在PLC编程时随意使用 输入继电器不能用程序驱动 只能由输入信号驱动 FX系列PLC的输入继电器采用八进制编号 FX2N系列PLC带扩展时最多可达184点输入继电器 其编号为X0 X267 X0也即是X000 3 输出继电器 Y 输出继电器是PLC专门用来将程序执行的结果信号经输出接口电路及输出端子 送达并控制外部负载的虚拟继电器 它在PLC内部直接与输出接口电路相连 有无数的常开触点与常闭触点 可在PLC编程时随意使用 输出继电器只能由程序驱动 FX系列PLC的输入继
5、电器采用八进制编号 FX2N系列PLC带扩展时最多可达184点输出继电器 其编号为Y0 Y267 Y0也即是Y000 4 分配I O地址 绘制PLC输入输出接线图 一个输入设备原则上占用PLC一个输入点 I 一个输出设备原则上占用PLC一个输出点 O 本控制任务I O地址分配如下 停止按钮SB1 X0 启动按钮SB2 X1 FR触点 X2 接触器KM Y0 将选择的输入输出设备和分配好的I O地址一一对应连接形成PLC的I O接线图如图2 3所示 5 PLC编程语言按照上述接线图实施接线后 按下启动按钮PLC如何就能使输出KM线圈通电呢 这就需要进行PLC编程 PLC常用的编程语言有梯形图 指
6、令表和状态转移图 逻辑功能图及高级语言等 用的最多的是梯形图和指令表程序 1 梯形图梯形图语言沿袭了继电器控制电路的形式 也可以说 梯形图是在常用的继电器 接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的 具有形象 直观 实用的特点 电气技术人员容易接受 是目前用得最多的一种PLC编程语言 图2 4所示为用梯形图语言编写的PLC程序 图中左 右母线类似于继电器 接触器控制图中的电源线 输出线圈类似于负载 输入触点类似于按钮 梯形图由若干梯级组成 自上而下排列 每个梯级起于左母线 经触点 线圈 止于右母线 2 指令表这种编程语言是一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式 步序号是各语句在程序步中所占的
7、第一步的序号 与图2 4所示梯形图相对应的PLC指令表程序如下 6 FX系列PLC基本指令LD LDI取 取反指令功能 取单个常开 常闭触点与母线 左母线 分支母线等 相连接 操作元件有 X Y M T C SOUT驱动线圈 输出 指令功能 驱动线圈 操作元件有 Y M T C SLD LDI指令及OUT指令的用法见图2 5所示 AND ANI与 与反指令功能 串联单个常开 常闭触点OR ORI或 或反指令功能 并联单个常开 常闭触点 AND ANI和OR ORI指令的基本用法如图2 6所示 注意 并联的起点规定在OR指令之前最近的LD LDI指令处 见图2 7所示 END结束指令放在全部程序
8、结束处 程序运行时执行第一步至END之间的程序 如图2 7所示 三 任务实施1 编制电机全压起动的梯形图程序根据继电器控制原理 电机全压起停控制的梯形图程序如图2 8所示 按下启动按钮SB2 通过输入端子使输入继电器X1线圈得电 梯形图中X1常开触点闭合 使输出继电器Y0接通并且自锁 通过输出端子使执行元件KM线圈得电 使图2 1主电路中的KM主触点闭合启动电机运行 按下停止按钮SB1 输入X0线圈得电 梯形图中X0的常闭触点动作使输出Y0断电 从而使KM断电 电机停止 如果电机过载 热继电器触点FR动作通过X2也会切断Y0使电机停止 这个梯形图就是典型的启保停电路 2 编写电机全压启动的指令
9、表程序根据梯形图 写出对应的指令表程序如图2 9所示 四 知识拓展1 常闭触点的输入信号处理PLC输入端口可以与输入设备不同类型的触点连接 但不同的触点类型设计出的梯形图程序不一样 1 PLC外部的输入触点可以接常开触点 也可以接常闭触点 接常闭触点时梯形图中的触点状态与继电器 接触器控制图中的状态相反 2 教学中PLC的输入触点常使用常开触点 便于进行原理分析 但在实际控制中 停止按钮 限位开关及热继电器等要使用常闭触点 以提高安全保障 3 为了节省成本 应尽量少占用PLC的I O点 因此有时也将FR常闭触点串接在其它常闭输入设备或输出负载回路中 如图2 10所示 2 SET RST置位 复
10、位指令功能 SET使操作元件置位 接通并自保持 RST使操作元件复位 断开 当SET和RST信号同时接通时 写在后面的指令有效 见图2 11所示 SET RST与OUT指令的用法区别可以从波形图中看出 见图2 12所示 任务2三相电机的正反转控制 一 任务分析图2 13所示为三相异步电动机正反转运行的继电器 接触器控制电路 按下正转按钮SB2 电机正向启动运行 按下反转按钮SB3 电机反向启动运行 按下停止按钮SB1 电机停止运行 为了确保KM1 KM2不会同时接通导致主电路短路 控制电路中采用了接触器KM1 KM2常闭触点互锁 采用PLC进行控制时按以下步骤进行 1 选择输入输出设备 分配输
11、入 输出地址 绘制I O接线图X0 SB1 停止按钮 接常开触点 X1 SB2 正转起动 X2 SB3 反转起动 X3 FR 热继电器常闭触点 Y1 KM1 正转接触器 Y2 KM2 反转接触器 根据分配的I O地址 绘制输入输出接线图如图2 14所示 图中PLC外部负载输出回路中串入了KM1 KM2的互锁触点 其作用在于即使在KM1 KM2线圈故障的情况下 也能确保KM1 KM2线圈不同时接通 2 设计PLC控制程序根据继电器 接触器控制原理 设计电机正反转的梯形图程序如图2 15所示 梯形图中X3常开触点和X0常闭触点串联后同时对线圈Y1和Y2都有控制作用 二 相关知识 PLC基本逻辑指令
12、1 ANB与块指令功能 串联一个并联电路块 无操作元件 见图2 16所示 ANB使用说明 电路块起点用LD LDI 结束后使用ANB指令与前面电路串联 有多个并联电路块串联时 如果依次用ANB指令与前面电路连接 支路数量没有限制 如果连续使用ANB指令编程 使用次数应限制在8次以下 2 ORB或块指令功能 并联一个串联电路块 无操作元件 见图2 17所示 试试看 写出图2 18所示的指令表程序 3 多重输出指令 堆栈操作指令 MPS MRD MPPPLC中有11个堆栈存储器 用于存储中间结果 如图2 19所示 堆栈存储器的操作规则是 先进栈的后出栈 后进栈的先出栈 MPS 进栈指令 数据压入堆
13、栈的最上面一层 栈内原有数据依次下移一层 MRD 读栈指令 用于读出最上层的数据 栈中各层内容不发生变化 MPP 出栈指令 弹出最上层的数据 其它各层的内容依次上移一层 MPS MRD MPP指令都不带操作元件 MPS与MPP的使用不能超过11次 并且要成对出现 见图2 19所示 三 任务实施根据图2 15所示的梯形图 用多重输出指令编写电机正反转的指令表程序如图2 20所示 四 知识拓展1 主控触点指令MC MCR 主控 主控复位指令 功能 用于公共触点的连接 当驱动MC的信号接通时 执行MC与MCR之间的指令 当驱动MC的信号断开时 OUT指令驱动的元件断开 SET RST指令驱动的元件保
14、持当前状态 见图2 21所示 注意事项 主控MC触点与母线垂直 紧接在MC触点之后的触点用LD LDI指令 主控MC与主控复位MCR必须成对使用 N 表示主控的层数 主控嵌套最多可以8层 用N0 N7表示 M100 PLC的辅助继电器 见任务3 每个主控MC指令对应用一个辅助继电器表示 任务3三相电机的延时启动控制 一 任务分析图2 22所示为三相电机延时启动的继电器 接触器控制原理图 按下起动按钮SB1 延时继电器KT得电并自保 延时 比如50s 后接触器KM线圈得电 二 相关知识1 FX系列PLC的编程元件 定时器 T 定时器在PLC中的作用相当于一个时间继电器 它有一个设定值寄存器 字
15、一个当前值寄存器 字 一个线圈以及无数个触点 位 通常在一个PLC中有几十至数百个定时器 可用于定时操作 起延时接通或断开电路的作用 在PLC内部 定时器是通过对内部某一时钟脉冲进行计数来完成定时的 常用计时脉冲有三类 即1ms 10ms和100ms脉冲 不同的计时脉冲其计时精度不同 当用户需要定时操作时 可通过设定脉冲的个数来完成 用常数K设定 1 32767 也可用数据寄存器D设定 FX系列PLC的定时器采用十进制编号 如FX2N系列的定时器编号为T0 T255 通用定时器的地址范围为T0 T245 有二种计时脉冲 分别是100ms和10ms 其对应的设定值分别为0 1 3276 7s和0
16、 01 327 67s 见图2 23所示 通用定时器的工作原理和过程 当驱动线圈的信号X20接通时 定时器T0的当前值对100ms脉冲开始计数 达到设定值30个脉冲时 T0的输出触点动作使输出继电器Y0接通并保持 即输出是在驱动线圈后的3s 100ms 30个 3s 时动作 当信号X20断开或发生停电时 通用定时器T0复位 触点复位 当前值清0 输出继电器Y0断开 当X20第二次接通时T0又开始重新定时 由于还没到达设定值X20就断开了 因此T0触点不会动作 Y0也不会接通 2 FX系列PLC的辅助继电器 M 辅助继电器不能直接对外输入 输出 但经常用作状态暂存 中间运算等 辅助继电器也有线圈和触点 其常开和常闭触点可以无限次在程序中使用 但不能直接驱动外部负载 外部负载的驱动必须由输出继电器进行 辅助继电器采用字母M表示 并辅以十进制地址编号 辅助继电器按用途分为以下几类 通用辅助继电器M0 M499 500点 断电保持辅助继电器M500 M1023 524点 用于保存停电前的状态 并在运行时再现该状态的情形 停电保持内装的后备电池支持 特殊辅助继电器M8000 M8255 256点
