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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21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21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
2、感器、热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
3、，接下来的问题是如何将它们与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22所示几种
4、表示方式：,2. 输入继电器（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X0X267。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
5、能由程序驱动。 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点输出继电器，其编号为Y0Y267。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23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
6、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24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
7、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第一步的序号。 与图24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、S OUT 驱动线圈（输出）指令 功能：驱动线圈。操作元件有： Y、M、T、C、S LD / LDI指令及OUT指令的用法见图25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
8、OR / ORI 指令的基本用法如图26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27所示。 END 结束指令 放在全部程序结束处，程序运行时执行第一步至END之间的程序。如图27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28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
9、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表程序 根据梯形图，写出对应的指令表程序如图29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
10、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210所示。,2. SET / RST 置位/复位指令 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211所示。,SET / RST与OUT 指令的用法区别可以从波形图中看出，见图212所示。,任务2 三相电机的正反转控制,（一）任务分析 图213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，
11、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214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
12、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215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 1. ANB 与块指令 功能：串联一个并联电路块，无操作元件。见图216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
13、。见图217所示。,【试试看】 写出图218所示的指令表程序。,3. 多重输出指令（堆栈操作指令）MPS/MRD/MPP PLC中有11个堆栈存储器，用于存储中间结果。如图219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219所示。,（三）任务实施 根据图215所示的梯形图，用多
14、重输出指令编写电机正反转的指令表程序如图220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指令驱动的元件保持当前状态。见图221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N0N7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
15、 三相电机的延时启动控制,（一）任务分析 图222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)、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、10 ms和100ms脉冲。不同的计时脉冲其
16、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（132767），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T0T255。 通用定时器的地址范围为T0T245，有二种计时脉冲，分别是100 ms和10ms，其对应的设定值分别为0.13276.7s和0.01327.67s，见图223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100 ms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（100ms30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
