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1、PLC综合应用技术周文煜 任务1 认识可编程序控制器周文煜 1.1.1PLC应用领域1.开关量顺序控制 这是PLC最广泛的应用领域，也是PLC最基本的控制功能，可用来取代继电接触器控制系统，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控制和自动化生产线控制，如机床电气控制、电梯自动控制、自动化生产线、数控机床、交通灯等。任务1.1 了解PLC应用及功能特点2.模拟量过程控制 除开关量外，PLC还能控制连续变化的模拟量，如压力、速度、流量、液位、电压和电流等模拟量。通过各种传感器将相应的模拟量转化为电信号，然后通过AD模块将它们转换为数字量，送到PLC处理。处理后的数字量再通过DA的转换为模拟量进行输
2、出控制，如通过专用的智能PID模块实现模拟量的闭环过程控制。这一功能主要应用在恒压供水系统、锅炉温度控制等控制系统中。3.运动控制 PLC提供了驱动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块，通过这些模块可实现直线运动或圆周运动的控制。这一功能主要用于各类机床、机器人、装配机械等进行运动控制。4.数据处理 PLC提供了各种数学运算、数据传送、数据转换、数据排序以及位操作等功能，可以实现数据采集、分析和处理。这些数据可通过通信系统传送到其他智能设备，也可利用它们与存储器中的参考值进行比较，或利用它们制作各种要求的报表。数据处理功能一般用于各种行业的大、中型控制系统。5.通信功能 为适应现代化
3、工业自动化控制系统的需要集中及远程管理，PLC可实现与PLC、单片机、打印机及上级计算机互相交换信息的通信功能。1.1.2PLC控制与其他控制方式比较1.PLC与继电接触器控制比较 传统的继电接触器控制只能进行开关量的控制，而PLC既可进行开关量控制，又可进行模拟量控制，还能与计算机联成网络，实现分级控制。(1)组成器件不同(2)触头的数量不同(3)控制方法不同(4)工作方式不同2.PLC与单片机比较 PLC的核心就是一台单片机，在单片机外围配置了相应的接口电路（硬件）和配置了监控程序（软件），但它又和单片机控制系统有所不同：(1)PLC具有高可靠性(2)PLC编程方便，易于使用(3)PLC与
4、其他装置配置连接方便(4)PLC多用于过程控制1.1.3PLC的特点(1)可靠性高(2)体积小(3)通用性好(4)使用方便、灵活1.1.4PLC分类1.按I/O点数分类 PLC按其I/O点数多少一般可分为以下三类(1)小型PLC(2)中型PLC(3)大型PLC图1-1整体式PLC2.按结构分类 根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。(1)整体式PLC (2)模块式PLC3.按功能分类 根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。 (1)低档PLC(2)中档PLC (3)高档PLC图1-2模块式PLC任务12认识PLC内部结构及工作原理图1-3PLC的基本组
5、成1.2.1PLC的组成1.2.1PLC的组成1.中央处理器CPU CPU是PLC的核心部件,也是PLC进行逻辑运算及数学运算并协调整个系统工作的部件。2.存储器 存储器是用于存放系统编程程序及监控运行程序、用户程序、逻辑及数学运算的过程变量及其他所有信息的部件。3.输入/输出(I/O)接口 I/O接口是PLC主机与现场输入/输出设备之间连接的桥梁。(1)输入接口电路 通常PLC的输入信号可以是直流、交流或交直流信号。输入电路电源可以由外部提供，也可以由PLC内部提供。采用外部电源的直流、交流输入接口电路如图14所示。当输入开关闭合时，其一次电路接通，发光二极管发光，同时光耦合器中的发光二极管
6、使光敏晶体管导通，信号进入内部电路。图1-4直流、交流输入接口电路1.2.1PLC的组成(2)输出接口电路 1)继电器输出的负载电流大于2A，响应时间为810ms，机械寿命大于106h。图1-5继电器输出内部参考电路1.2.1PLC的组成2)晶体管输出的负载电流约为0.5A，响应时间小于1ms，可驱动36V以下的直流负载。图1-6晶体管输出内部参考电路3)晶闸管输出一般采用三端双向晶闸管，其耐压较高，带负载能力强，可驱动高频较大功率交流负载。图1-7晶闸管输出内部参考电路4.电源 PLC内部为CPU、存储器、I/O接口等内部电路配备了直流开关稳压电源，同时一般也为输入传感器提供24V直流电源。
7、输入/输出回路的电源一般相互独立，以避免来自外部的干扰。5.扩展接口 扩展接口用于系统扩展，可连接I/O扩展单元、AD模块、DA模块和温度控制模块等。6.外部设备接口 此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。图1-8PLC扫描过程1.2.2PLC的工作原理1.内部处理 CPU检查主机硬件和所有输入模块、输出模块，在运行模式下，还要检查用户程序存储器。如果发现异常，则停止并显示错误。如果自诊断正常，则继续向下扫描。2.通信操作 在通信操作阶段，CPU自检并处理各通信端口接收的信息，完成数据通信任务。即检查是否有计算机、编程器的通信请求，若有则进行相应的处理。3
8、.输入处理 输入处理又称为输入采样。在此阶段，PLC首先扫描所有输入端口，依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入输入输出映像寄存器的相应单元内。输入处理结束后，转入用户程序执行和输出处理阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，输入输出映像寄存器中的相应单元状态和数据也不会改变。4.执行程序 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次扫描用户程序（梯形图），当程序指令涉及输入、输出状态时，PLC从输入映像寄存器“读入”上一阶段采集的对应输入端口的状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件（“软继电器”）的当前状态，并进行逻辑运算，然后把逻辑运算的结果存入元件映像寄存器中。5.输出
9、处理 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出处理阶段。在此期间，CPU按照输入输出映像寄存器内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。1.3.1FX2N系列PLC简介图1-9PLC外部结构图(1)外部接线部分1.3.1FX2N系列PLC简介图1-10PLC外部接线部分(2)指示部分 (3)接口部分图1-11PLC的指示部分1.3.1FX2N系列PLC简介图1-12PLC编程器接口及运行模式转换开关1.3.3FX系列PLC的内部元器件及编号1.输入继电器(X) 输入继电器是PLC接收外部输入设备开关信号的端口，即通过输入继电器将外部输入信号状态读入输入映像寄存器中。它
10、只能由外部信号驱动，不能由程序内部指令来驱动。输入继电器的触点数在编程时没有限制，即可有无数对动合和动断触点供编程使用。2.输出继电器(Y) 输出继电器是把PLC内部信号输出传送给外部负载（用户输出设备）。输出继电器线圈只能由PLC内部程序的指令驱动，其线圈状态传送给输出端口，再由输出端口对应的硬触点来驱动外部负载动作。它有线圈和触点，与输入继电器一样，有无数对动合和动断触点供编程使用，但在一个程序中，每个输出继电器的线圈只能使用一次。1.3.3FX系列PLC的内部元器件及编号3.辅助继电器(M) 辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，不能直接驱动外部负载，只供内部编程使用。它的动合
11、与动断触点同样在PLC内部编程时可无限次使用，但其线圈在一个程序中只能使用一次。4.定时器(T) PLC中的定时器（T）相当于继电接触器控制系统中的通电型时间继电器，主要用于定时控制。它可以提供无限对动合和动断延时触点。FX2N系列PLC中定时器可分为通用定时器、积算定时器两种。定时器是通过对一定周期的时钟脉冲进行累计而实现定时的，时钟脉冲周期有1ms、10ms、100ms三种，当所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的内容来设置。1.3.3FX系列PLC的内部元器件及编号5.计数器(C) PLC的计数器主要用于计数控制。FX2N系列PLC的计数器分为内部计数器和高速计数器
12、两类。6.状态寄存器(S) 状态寄存器用来记录系统运行中的状态，可与步进顺控指令STL配合使用，是编制顺序控制程序的重要编程元件。1.3.3FX系列PLC的内部元器件及编号7.数据寄存器(D) 数据寄存器是计算机必不可少的器件，用于存放各种数据。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来存储数据和参数。数据寄存器有以下几种类型：(1)通用数据寄存器(D0D199)(2)断电保持数据寄存器(D200D7999)(3)特殊数据寄存器(D8000D8255)(4)变址寄存器(V/Z)1.4.1输入接线图1-13PLC与主令电器类输入设备的连接方式1.4.2输出接线图1-
13、14PLC与输出设备的连接任务2 应用基本指令实现电动机点动运行2.1.1按钮1.外形、结构及符号按钮的外形、内部结构与符号如图22所示，它由按钮帽、复位弹簧、动合触点、动断触点、接线柱和外壳组成。图2-2按钮开关外形、内部结构和符号2.1.1按钮2.型号含义与选择方法按钮的型号含义如下：1)根据使用场合，选择按钮开关的种类，如开启式、保护式和防水式等。2)根据用途选用合适的形式，如旋钮式、紧急式等。3)根据控制电路的需要，确定不同的按钮数，如单联、双联按钮。4)按工作状态指示和工作情况要求，选择按钮和指示灯的颜色。3.检测方法1)检查外观是否完好。2)用万用表检查按钮的动合和动断触点工作是否
14、正常。2.1.2接触器图2-3常用交流接触器的外形1.外形、结构及符号2.1.2接触器常用的交流接触器外形如图23所示，其基本结构和图形符号如图24所示。图2-4交流接触器的基本结构和图形符号2.型号含义与选择方法(1)型号含义2.1.2接触器图2-5交流接触器的铭牌2.1.2接触器(2)选择方法3.检测方法1)检查接触器外观，应无机械损伤。2)用万用表R1挡检测各触点的分、合情况是否良好。3)用万用表R100挡检测接触器线圈直流电阻是否正常，一般为1.52k左右。2.1.2接触器4)检查接触器线圈电压与电源电压是否相符。2.1.3直流中间继电器1.外形、结构及符号直流中间继电器有多种外形，常
15、见的外形、符号如图26所示。其结构和工作原理与接触器相同，但触点对数多，且没有主辅之分。图2-6常用直流中间继电器的外形与继电器符号2.1.3直流中间继电器XTS5a.TIF2.型号含义与选择方法(1)型号含义(2)选择方法3.检测方法1)外观检查继电器及其专用插座是否完整无缺，各接线端和螺钉是否完好。2.1.3直流中间继电器2)用万用表R100挡检测继电器线圈直流电阻是否正常，一般为0.51k。3)用万用表R1挡检测各触点的分、合情况是否良好。2.1.4低压断路器1.外形、结构及符号低压断路器有多种外形，常见外形、结构原理及符号如图27、图28、图29所示。图2-7低压断路器的常见外形2.1
16、.4低压断路器图2-8低压断路器的结构原理1主触点2自由脱扣器3过电流脱扣器4分励脱扣器5热脱扣器6失电压脱扣器7按钮2.1.4低压断路器图2-9低压断路器的符号2.型号含义与选择方法2.1.4低压断路器(1)型号含义(2)选择方法3.检测方法1)检查外观是否完好。2)手动操作：用万用表检查开关接通和断开是否正常。3)带有漏电功能的低压断路器检测方法是：根据开关的极数接入电源，在合闸通电的状态下，按一次试验按钮，漏电低压断路器应分闸，用以检查漏电保护性能是否正常可靠，如不能正常工作，必须立即更换不能继续使用。ZHLJ.TIF2.2.1控制任务分析图2-10三相异步电动机继电-接触器点动控制电路
17、2.2.1控制任务分析表2-2图2-10中主要元器件功能表XTS5a.TIF2.2.2PLC的输入/输出分配表2-3PLC控制电动机点动运行的输入/输出分配表2.2.3安装电器元件1.布置电器元件根据实训板或网孔板尺寸布置元件位置，如图212所示。图2-11PLC电源及输入/输出元器件接线图2.2.3安装电器元件图2-12根据实训板尺寸布置元件2.安装线槽2.2.3安装电器元件初步放置和分布好电器元件后，接下来就要根据板面元件分布情况，切割和固定线槽，过程如图213所示。3.安装和固定元件点动控制电路板安装和固定元件后外观如图214所示。(1)PLC的安装和固定(2)交流接触器的安装和固定图2
18、-13切割和安放线槽图2.2.3安装电器元件图2-14元件安装完毕后外观图2.2.3安装电器元件图2-15PLC使用DIN导轨安装挂钩拉出2.2.3安装电器元件图2-16进入导轨后挂钩复位2.2.3安装电器元件图2-17交流接触器电磁线圈不同工作电压的参照图2.2.3安装电器元件图2-18继电器安装在插座后外观图2.2.4安装电气线路1.安装三相异步电动机主电路三相异步电动机主电路由电源引入线、低压断路器、交流接触器和三相异步电动机组成，接线图如图219所示。2.连接PLC电源及输入/输出元器件PLC电源及输入/输出元器件接线如图220所示。(1)电源接线图2-19三相异步电动机主电路接线图2
19、.2.4安装电气线路图2-20PLC电源及输入/输出元器件接线图(2)接地2.2.4安装电气线路图2-21PLC接地方式XTS5a.TIF3.连接直流中间继电器与交流接触器2.2.4安装电气线路直流中间继电器接线应注意电源的极性，如使用带指示灯直流继电器，引脚14应接电源的“+”极，引脚13接电源的“-”极，否则没有接通指示功能，同时还应注意电源电压与线圈电压是否一致。如使用同一公共点的动合、动断触点控制动合和动断转换信号时，应注意触点中心公共点接线。图2-22MYJ系列24V直流继电器引脚图2.2.4安装电气线路图2-23MYJ系列直流继电器插座接线端口2.2.4安装电气线路图2-24直流中
20、间继电器与交流接触器线圈连接2.2.4安装电气线路4.线路连接按图219连接主电路，按图211b连接PLC控制电路。连接完毕后的电气控制板如图225所示，盖上线槽面盖后如图226所示。图2-25电气控制板2.2.4安装电气线路图2-26盖上线槽面盖图2.2.4安装电气线路2.2.4安装电气线路1.安装注意事项2.2.4安装电气线路2.电路检查图2-27继电器点动控制与PLC控制对照图2.4.1认识三菱PLC编程软件(GX Developer软件)1.GX Developer的编程环境桌面中GX Developer的小图标，双击即可进入编程环境，出现初始启动画面，单击初始启动界面菜单栏中“工程”
21、菜单并在下拉菜单条中选取“创建新工程”菜单条，如图228所示，即出现图229所示，PLC型号选择对话框。图2-28创建新工程2.4.1认识三菱PLC编程软件(GX Developer软件)图2-29PLC型号选择对话框2.4.1认识三菱PLC编程软件(GX Developer软件)图2-30GX Developer主界面2.主界面分区简介2.4.1认识三菱PLC编程软件(GX Developer软件)主界面含以下几个分区：菜单栏（包括10个主菜单项），工具栏（快捷操作窗口），用户编辑区，编辑区下边分别是功能键栏。(1)菜单栏(2)工具栏(3)编辑区(4)状态栏，功能键栏及功能图栏2.4.2编辑
22、操作PLC编程程序图2-31梯形图图形符号库及说明图2-32输入“X0”2.4.2编辑操作PLC编程程序图2-33完成X0动合触点输入图2-34输入“Y1”2.4.2编辑操作PLC编程程序图2-35完成输出点“Y1”线圈的输入2.4.2编辑操作PLC编程程序图2-36梯形图与语句指令转换2.4.2编辑操作PLC编程程序图2-37程序转换2.4.2编辑操作PLC编程程序图2-38保存程序2.4.3认识Gx simulator6-c仿真软件1.启动仿真GX Developer编程软件安装Gx simulator6c仿真软件后，可以通过菜单栏启动仿真，如图239所示，也可通过功能键栏中出现“”梯形图
23、逻辑测试起动/结束键启动，如图所示。图2-39菜单栏启动仿真仿真软件图2-40功能键启动仿真2.运行状态仿真软件上面两种方法中任一种启动仿真后，都会出现运行状态显示窗口，如图241所示。启动仿真后，如图242所示程序开始模拟PLC写入过程。图2-41运行状态显示窗口仿真软件图2-42仿真软件模拟PLC写入过程3.软元件测试仿真软件按图243所示进行强制输入程序测试，观察结果是否与设计相同。单击“软元件测试”后出现软元件测试窗口，如图244所示。图2-43强制输入程序测试仿真软件图2-44软元件测试窗口4.停止仿真仿真软件再次单击菜单栏中的“梯形图逻辑测试起动”或按下“”键，出现图246所示对话
24、框。单击“确定”键，停止仿真。图2-45强制接通X0后的状态仿真软件图2-46停止仿真2.5.1连接计算机与PLC图2-47SC-09电缆2.5.1连接计算机与PLC图2-48SC-09电缆接口2.5.1连接计算机与PLC2.5.2写入PLC控制程序1)将PLC方式转换开关拨至“STOP”，单击菜单栏“在线”“PLC写入”，如图2-49所示。2)写入结束后，会出现如图2-50所示的PLC写入对话框。图2-49传送程序2.5.2写入PLC控制程序图2-50PLC写入对话框2.5.2写入PLC控制程序图2-51是否执行PLC写入选择2.5.2写入PLC控制程序图2-52写入程序和核对程序进度条2.
25、5.2写入PLC控制程序图2-53程序输入完成后显示图3)程序写入完毕后，将PLC运行方式转换开关拨至“RUN”，2.5.2写入PLC控制程序单击菜单栏“在线”“监视”“监视模式”。图2-54监视状态指示2.5.3通电调试1.按下起动按钮SB图2-55按下起动按钮2.5.3通电调试2.PLC输入/输出显示及现场监控PLC输入接口IN“0”指令灯亮，如图256a所示，表示信号已输入“X0”；输出接口OUT指令灯“1”亮，如图所示，表示PLC“Y1”输出接通对外输出开关信号。此时软件监视状态的界面显示相关触头的接通或分断状态，如图257所示，图中处于接通状态的触头中间出现了深色（蓝色）方块。图2-
26、56PLC输入、输出状态指示2.5.3通电调试图2-57GX Developer软件监视实况3.直流继电器线圈通电通电后，直流继电器指示灯亮，如图258所示。4.交流接触器线圈通电2.5.3通电调试图2-58直流继电器通电指示2.5.3通电调试图2-59交流接触器动作5.电动机点动运行2.5.3通电调试电动机接通电源起动运转。当电动机需要停转时，松开起动按钮SB，PLC输入端口IN“0”指令灯灭，表示输入信号已断开，输出端口OUT指令灯“1”灭，表示PLC“Y1”停止输出对外开关信号，直流继电器线圈断电，动合触点断开，交流接触器线圈失电，在复位弹簧作用下主触点复位，切断电动机电源，电动机停转，
27、完成点动控制功能。6.故障分析若出故障，应分别检查硬件电路接线和梯形图是否有误，修改后，应重新调试，直至系统按要求正常工作。PJ.TIF任务3 应用基本指令实现电动机单向连续运行3.1.1热继电器1.外形、结构及符号热继电器的形式有多种，按其结构和动作原理常用的有：(1)双金属片式(2)热敏电阻式(3)易熔合金式(4)电子式图3-2常用热继电器的外形和图形符号3.1.1热继电器图3-3双金属片式热继电器的结构示意图1热元件；2传动机构；3动断触点；4电流整定按钮；5复位按钮；6限位螺钉3.1.1热继电器2.型号含义与选择方法(1)型号含义(2)选择方法(3)使用限制3.检测方法1)外观检查热继
28、电器是否完整无缺，各接线端和螺钉是否完好。2)用万用表R10挡检测各主触头、动断辅助触头进、出线端电阻的阻值，正常情况下应R=0。3.1.2熔断器1.外形、结构及符号图3-4常用熔断器外形及其电气符号2.型号含义与选择方法(1)型号含义(2)选择方法3.检测方法3.1.2熔断器1)外观检查熔断器是否完整无缺，各接线端和螺钉是否完好。ZHLJ.TIF3.2.1控制要求图3-5三相异步电动机单向连续运行控制电路3.2.1控制要求表3-2图3-5中元器件及其功能3.2.2PLC的输入/输出分配表3-3PLC控制电动机单向连续运行的输入/输出分配3.2.2PLC的输入/输出分配图3-6PLC电源及输入
29、/输出元器件接线图3.2.3安装电器元件，连接电气线路XTS8.TIF1)热继电器的热元件应串联在主电路中。2)热继电器的整定电流应按电动机的额定电流进行调整。3.2.3安装电器元件，连接电气线路3)在一般情况下，热继电器应置于手动复位的位置上，若需自动复位时，可将复位调节螺钉沿顺时针方向向里旋。4)热继电器因电动机过载动作后，若需再次起动电动机，必须等待热元件冷却后，才能使热继电器复位。5)电动机及按钮的金属外壳必须可靠接地。ZHLJ.TIF3.3.1逻辑取(LD、LDI)与线圈驱动(OUT)指令图3-7LD、LDI及OUT指令应用1)LD、LDI的操作元件为输入继电器X、输出继电器Y、辅助
30、继电器M、状态继电器S、定时器T、计数器C的触点。2)LD、LDI除用于触点与左母线的连接外，还可与后面介绍的ANB、ORB指令配合使用于各分支的起始位置。3.3.1逻辑取(LD、LDI)与线圈驱动(OUT)指令3)OUT指令的操作元件为Y、M、S、T、C的线圈，但OUT指令不能驱动输入继电器X。3.3.2触头串联(AND、ANI)指令图3-8AND、ANI指令应用1)AND、ANI指令操作元件为X、Y、M、S、T、C的触点。2)AND、ANI指令可连续重复使用，用于单个触点的连续串联，使用次数不限。3.3.3触头并联(OR、ORI)指令图3-9OR、ORI指令应用1)OR、ORI指令的操作元
31、件为X、Y、M、S、T、C的触点。2)OR、ORI指令可将触点并联于以LD、LDI为起始的电路块。3.3.3触头并联(OR、ORI)指令3)OR、ORI指令可连续重复使用，用于单个触点的连续并联，使用次数不限。3.3.4串联电路块的并联(ORB)指令图3-10ORB指令应用3.3.4串联电路块的并联(ORB)指令XTS5B.TIF1)ORB指令无操作元件。2)多个串联电路块并联时，若每并联一个电路块均使用一次ORB指令，则并联的电路块数没有限制。3)多个串联电路块并联时，也可集中连续使用ORB指令，但使用的次数应限制在8次。3.3.5并联电路块的串联(ANB)指令图3-11ANB指令应用1)A
32、NB指令无操作元件。3.3.5并联电路块的串联(ANB)指令2)多个并联电路块串联时，若每串联一个电路块均使用一次ANB指令，则串联的电路块数没有限制。3)多个并联电路块串联时，也可集中连续使用ORB指令，但使用的次数应限制在8次。3.3.6置位与复位指令SET、RST3-12A.TIF3.3.6置位与复位指令SET、RST图3-12置位/复位指令应用及时序图1)SET指令的操作元件为Y、M和S；3.3.6置位与复位指令SET、RSTRST指令的操作元件为Y、M、S、T、C、D、V和Z。2)对于同一操作元件，SET、RST指令可多次使用，顺序可任意，SET与RST之间可以插入别的程序。3)当控
33、制触点闭合，执行SET和RST指令后，不管控制触点如何变化，输出状态都保持不变，且一直保持到有相反的操作到来。4)在任何情况下，RST指令都优先执行。ZHLJ.TIF1.利用继电接触器控制电路直接转换的方法根据图35由翻译法容易得出PLC控制电动机单向连续运行的梯形图程序，如图313所示。3.3.6置位与复位指令SET、RST图3-13PLC控制三相异步电动机单向连续运行的梯形图程序3.3.6置位与复位指令SET、RST图3-14修改后的梯形图程序2.采用SET、RST指令编程三相异步电动机单向连续运行控制也可采用SET、RST指令进行编程，如图315所示。3.3.6置位与复位指令SET、RS
34、T图3-15应用SET、RST指令3.3.6置位与复位指令SET、RSTZHLJ.TIF1.在梯形图中输入指令1)在键盘上输入“LD图3-16键入“LD X1”指令2)按回车键输入指令，并将光标点在X1的下方，输入“OR3.3.6置位与复位指令SET、RST3)按回车键输入指令，并将光标点在X1动合触点的右方，然后键入“ANI图3-17键入“OR Y1”指令3.3.6置位与复位指令SET、RST图3-18键入“ANI X0”指令4)按上述方法，将图3-14所示的三相异步电动机单向连续运行控制程序输入完毕并转换，如图3-19所示。3.3.6置位与复位指令SET、RST图3-19转换后的程序梯形图
35、2.直接输入指令语句3.3.6置位与复位指令SET、RST在功能栏中找到“”梯形图/列表显示转换快捷键，单击后在光标处直接输入指令语句，每输入完成一条指令语句并按回车键，可再次输入下一条指令语句。输入完成后的指令语句如图320所示。图3-20输入完成后的指令语句3.3.6置位与复位指令SET、RST1)使用Gx2)在断电状态下，连接好PLC与计算机通信电缆。3)将PLC运行模式选择开关拨到“STOP”位置，此时PLC处于停止状态，可以进行程序编写。3.3.6置位与复位指令SET、RST4)执行“在线”“PLC写入”，将程序文件下载到PLC中。5)将PLC运行模式的选择开关拨到“RUN”位置，使
36、PLC进入运行方式。6)单击菜单栏“在线”“监视”“监视模式”，监控运行中各输入、输出元器件通断状态。3.3.6置位与复位指令SET、RST7)分别按下起动按钮SB2和停止按钮SB1，对程序进行调试运行，观察程序运行情况。任务4 应用定时器功能实现电动机星形三角形减压起动4.1.1相关知识1.减压起动原理三相异步电动机起动时，加在电动机定子绕组上的电压为电动机的额定电压，属于全压起动，也叫直接起动。直接起动的优点是所用的电气设备少，线路简单、维修量小。但直接起动时的起动电流较大，一般为额定电流的47倍。在电源变压器容量不够大而电动机功率较大的情况下，直接起动将导致电源变压器输出电压下降，不仅会
37、减小电动机本身的起动转矩，而且会影响同一供电线路中其他设备的正常工作。2.星形三角形减压起动方法4.1.1相关知识起动时，先把三相异步电动机定子绕组作星形联结，待电动机转速升高到一定值后再改接成三角形。因此，这种减压起动方法只能用于正常运行时作三角形联结的电动机。我国生产的Y系列、Y2系列三相异步电动机，凡功率在4kW及以上者，正常运行时，都采用三角形联结。三相异步电动机星形三角形减压起动电路如图42所示。图4-2三相异步电动机星形三角形减压起动电路4.1.2控制要求图4-3三相异步电动机星形三角形减压起动继电接触器控制电路4.1.2控制要求表4-2图4-3中元器件功能4.1.3PLC的输入/
38、输出分配表4-3PLC输入/输出分配表4.1.3PLC的输入/输出分配图4-4输入/输出接线图4.1.4安装电器元件，连接电气线路1)用星形三角形减压起动控制电动机，必须有6个出线端子，且定子绕组在三角形接法时的额定电压等于三相电源线电压。4.1.4安装电器元件，连接电气线路2)主电路接线时应保证电动机三角形接法的正确性，即KM3接触器主触头闭合时，应保证电动机定子绕组U1与W2、V1与U2、W1与V2相连接。3)接触器KM2的进线必须从电动机定子绕组的末端引入，若误将其从首端引入，则在KM2吸合时，会产生三相电源短路的事故。4.2.1多重输出电路指令(MPS、MRD、MPP)图4-5MPS、
39、MRD、MPP指令的应用1)MPS、MRD、MPP指令无操作元件。4.2.1多重输出电路指令(MPS、MRD、MPP)2)多重输出指令为组合指令，不能单独使用。3)MRD指令可以多次出现，但应保证多重输出电路不超过24行。4.2.2主控(MC、MCR)指令4.2.2主控(MC、MCR)指令图4-6MC、MCR指令的应用4.2.3辅助继电器与定时器1.辅助继电器辅助继电器相当于继电接触器控制电路的中间继电器，经常用作状态暂存、移位运算。每个辅助继电器都有无数个常开、常闭触点可供PLC内部编程时使用，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。(1)通用辅助继电器4.2.3辅助继电
40、器与定时器图4-7通用辅助继电器的应用(2)停电保持辅助继电器4.2.3辅助继电器与定时器图4-8停电保持辅助继电器的应用(3)特殊辅助继电器4.2.3辅助继电器与定时器图4-9只利用触点的特殊辅助继电器的应用4.2.3辅助继电器与定时器图4-10可驱动线圈型特殊辅助继电器的应用2.定时器4.2.3辅助继电器与定时器定时器作为时间元件主要用于定时控制，每个定时器也有线圈和无数个触点可供用户编程使用。编程时其线圈仍由OUT指令驱动，但用户必须设定其定时值。三菱FX2N系列PLC的定时器为增定时器，当其线圈接通时，定时器当前值由0开始递增，直到当前值达到设定值时，定时器触点动作。与继电接触器控制电
41、路不同的是，PLC中无失电延时定时器，若需使用可通过编程实现。定时器以十进制数编号，可分为通用定时器和积算定时器两类。(1)通用定时器(2)积算定时器图4-11通电延时定时器应用及其动作时序图4.2.3辅助继电器与定时器图4-12断电延时定时器应用及其动作时序图4.2.3辅助继电器与定时器图4-13振荡电路应用及其动作时序图4.2.3辅助继电器与定时器图4-14积算定时器应用及其动作时序图4.2.3辅助继电器与定时器1.采用继电接触器控制电路直接转换的方法根据三相异步电动机星形三角形减压起动的工作原理和动作情况，可编写出PLC控制梯形图和指令程序。(1)用堆栈指令和基本指令编程4.2.3辅助继
42、电器与定时器图4-15应用堆栈和基本指令实现三相异步电动机星形三角形减压起动(2)用辅助继电器优化程序4.2.3辅助继电器与定时器图4-16应用辅助继电器优化后的梯形图和指令语句(3)用主控触点指令优化程序4.2.3辅助继电器与定时器图4-17用主控触点指令优化后的梯形图和指令语句2.经验法4.2.3辅助继电器与定时器星形三角形减压起动控制电路工作过程如图418所示。在图中发现，无论是星形起动还是三角形运行，KM1线圈均处于接通状态，而星形起动的KM2与三角形运行的KM3不能同时接通，根据上述特点，设计梯形图和指令如图419所示。图4-18星形三角形减压起动控制电路工作过程4.2.3辅助继电器
43、与定时器图4-19经验法设计三相异步电动机星形三角形减压起动控制程序4.2.3辅助继电器与定时器1)使用Gx2)在断电状态下，连接好PLC与计算机的通信电缆。3)将PLC运行模式选择开关拨到“STOP”位置，此时PLC处于停止状态，可以进行程序编写。4)执行“在线”“PLC写入”，将程序文件下载到PLC中。5)将PLC运行模式选择开关拨到“RUN”位置，使PLC进入运行状态。4.2.3辅助继电器与定时器6)单击菜单栏“在线”“监视”“监视模式”，监控运行中各输入、输出元器件通断状况。7)分别按下起动按钮SB2和停止按钮SB1，对程序进行调试运行，观察程序运行情况。任务5 应用计数器功能实现气缸
44、计数运行5.1.1认识气源装置1.空气压缩机气源装置是为气动设备提供满足要求的压缩空气动力源。空气压缩机是产生空气动力源的设备，它的主要结构如图52所示。图5-2空气压缩机5.1.1认识气源装置2.气源处理装置从空气压缩机输出的压缩空气中，含有大量的水分、油分和粉尘等污染物。质量不良的压缩空气是气动传动系统出现故障的最主要因素，它会使气动传动系统的可靠性和使用寿命大大降低。因此，压缩空气进入气动系统前应进行必要的气源处理，适当清除其中的污染物。(1)三联件气源处理装置图5-3气动三联件组件及回路原理图5.1.1认识气源装置(2)二联件气源处理装置图5-4气动二联件的组件及回路原理图5.1.1认
45、识气源装置5.1.2认识气动执行元件1.普通气缸分类在结构上只有一个活塞和一个气缸杆的气缸称为普通气缸，普通气缸可分为单作用气缸和双作用气缸。两个方向上都受气压控制的气缸称为双作用气缸，只有一个方向受气压控制而另一个方向依靠复位弹簧或外力实现复位的气缸称为单作用气缸。2.基本结构图55所示为单活塞杆双作用气缸的结构原理图，图56所示为单活塞杆单作用气缸的结构原理图。图5-5单活塞杆双作用气缸的结构原理图1后缸盖2密封圈3缓冲密封圈4活塞密封圈5活塞6缓冲柱塞7活塞杆8缸筒9缓冲节流阀10前缸盖11导向套12防尘密封圈13永久磁铁环5.1.2认识气动执行元件图5-6单活塞杆单作用气缸的结构原理图
46、1后缸盖2橡胶缓冲垫3活塞密封圈4导向环5活塞6复位弹簧7活塞杆8前缸盖9固定螺母10导向套11缸筒12呼吸孔3.图形符号普通气缸的图形符号如图57所示。5.1.2认识气动执行元件图5-7普通气缸的图形符号5.1.3认识气动控制元件1.压力控制阀气动系统常用的压力控制阀有减压阀、溢流阀等。1)减压阀的作用是降低来自空气压缩机的压力，并使这一部分的压力保持稳定。2)溢流阀的作用是当系统压力超过调定值时，便自动排气，使系统的压力下降安全，也称为安全阀。2.流量控制阀流量控制阀是由单向阀和节流阀并联而成的，常用于控制气缸的运动速度，所以也称为速度控制阀或单向节流阀。图5-8单向节流阀的外形、剖面图及
47、图形符号5.1.3认识气动控制元件图5-9单向节流阀的连接示意图5.1.3认识气动控制元件3.方向控制阀改变双作用气缸的运动方向可采用改变气体流动方向或控制方向控制阀的通断实现。1)按控制方式分类。表5-2按控制方式分类2)按气路端口数量分类。5.1.3认识气动控制元件表5-3按气路端口数量分类表5-4用数字表示通口3)按阀芯可变换的位置数量分类。表5-5按阀芯可变换的位置数量分类5.1.3认识气动控制元件表5-5按阀芯可变换的位置数量分类(2)控制阀的命名图5-10双电控先导式三位五通电磁换向阀图形符号5.1.3认识气动控制元件图5-11单电控先导式二位三通电磁换向阀的图形符号5.1.3认识
48、气动控制元件(3)电磁阀的选用图5-12阀组的结构5.1.3认识气动控制元件5.2.1控制要求图5-13气动回路工作原理图5.2.1控制要求表5-6图5-13中主要元器件的功能5.2.2PLC的输入/输出分配表5-7PLC输入/输出分配5.2.3连接气动回路XTS5a.TIF图5-14PLC输入/输出接线图5.2.3连接气动回路图5-15安装上节流阀的气缸外形5.2.4使用气动设备的注意事项1)所有使用的气动配件必须为专用配件。2)在安装、移除、调整任何气动设备前，必须关闭气源，并将管内及设备的剩余气体释放。3)在使用气动设备前，请确认气源开关必须放在容易触及的位置。4)开启气源或气动设备前，
49、必须保证所有喉管及气动零件已经接驳良好及稳固，并肯定所有人已经离开气动设备的危险范围。5)气管喷出的气体可能含有油滴，应避免向人或其他可能造成伤害的物体喷射。6)所有气动设备必须远离火源。7)请勿移除制造厂商所设置的任何安全装置。5.2.4使用气动设备的注意事项8)气管、接头与气源设备必须能够承受至少1.5倍的最大工作压力。9)切勿用压缩空气对准伤口及皮肤喷射，这会使空气打进血液而引致死亡。10)气动设备用后要关闭气源。11)气源输入气压不能超过10Bar。12)必须安装空气过滤器，防止污染物进入系统。13)系统气压安装规定系统设置应在56Bar，滤芯和水雾分离器根据说明书进行维护。5.2.5
50、安装工艺要求1)气管和电线不能扎在一起。2)气管不能放入走线槽，移动的气管除外。3)气管和电线走线要求横平竖直，弯曲需尽量成半圆形。4)线卡子间距50mm。5)相邻导线和气管间的线扎间隔必须少于40mm5mm公差，且切口在侧面同一方向。6)需运动的气管及电线要给予足够的裕量。7)线卡子的扎带头需在正中间，使用正确的扎线方法。8)其余扎带的扎带头需统一偏向一边。9)气管、导线应留有适当裕量，且不能超出工作站范围用以调试。5.2.6调试气动回路1)气动元件运行平稳，如出现爬行现象或运行速度过低应调整节流开度。2)气缸静止位处于缩回状态，如伸出需将接气缸的两气管互换。3)在气缸运动时，导线、气管和其
51、他元件之间不能碰撞。5.3.1脉冲边沿检测触点指令(LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF)图5-16脉冲边沿检测触点指令应用及动作时序图(1)LDP、ANDP、ORP(2)LDF、ANDF、ORF5.3.2逻辑运算结果取反指令(INV)图5-17逻辑运算结果取反指令应用及动作时序图5.3.3计数器表5-8F系列PLC的计数器1. 16位增计数器16位增计数器可分为通用型增计数器（C0C99，共100个点）和断电保持型增计数器（C100C199，共100个点），设定值范围为K1K32767。(1)通用型16位增计数器(2)断电保持型16位增计数器5.3.3计数器图5-18通用型16
52、位增计数器的应用5.3.3计数器图5-19各元件动作时序图2. 32位双向计数器5.3.3计数器32位双向计数器既可以进行增计数，还可以进行减计数。同样分为通用型32位双向计数器（C200C219，共20个点）和断电保持型32位双向计数器（C220C234，共15个点）两种。设定值范围为K2147483648K2147483647。(1)通用型32位双向计数器(2)断电保持型32位双向计数器图5-20通用型32位双向计数器的应用及动作时序图5.3.3计数器3.高速计数器FX2N系列PLC高速计数器的编号及属性见表59。按照高速计数器的编号不同，只具有单一功能，不能重复使用；不作为高速计数器配套
53、使用的X输入端可作一般输入使用。表5-9高速计数器编号及属性5.3.3计数器表5-10高速计数器的切换5.3.3计数器图5-21高速计数器的应用5.3.3计数器图5-22双作用气缸计数运行PLC控制程序5.3.3计数器1)按图5-13、图5-14连接气动回路及电气回路，调节各气缸的运行速度，使之运行平稳，无爬行现象出现。2)通过GX3)用编程软件进行模拟调试。4)下载程序并调试。任务6 应用磁性接近开关实现双作用气缸自动往返运行5.3.3计数器图6-1安装完成后的气动单元5.3.3计数器(1)敏感元件(2)转换元件(3)转换电路(4)辅助电源图6-2传感器的组成5.3.3计数器(1)触点(2)
54、动合触点(3)动断触点(4)正逻辑输出(5)负逻辑输出图6-3传感器通用符号1.磁性接近开关5.3.3计数器气动系统所使用的气缸都带有磁性。这些气缸的缸筒采用导磁性弱、隔磁性强的材料，如硬铝、不锈钢等。在非磁性体的活塞上安装一个永久磁铁的磁环，这样提供了一个反映气缸活塞位置的磁场。而安装在气缸外侧的磁性接近开关则是用来检测气缸活塞位置，即检测活塞的运动行程。图6-4带磁性接近开关检测气缸位置的工作原理图1动作指示灯2保护电路3开关外壳4导线5活塞6磁环(永久磁铁)7缸筒8舌簧开关9开关A10气缸11开关B5.3.3计数器2.磁性接近开关的符号及接线方式磁性接近开关引出线常用的有2线制和3线制两
55、种，如图65所示。1)2线制磁性接近开关只有蓝色和棕色2根引出线，使用时蓝色引出线应连接到PLC输入公共端，棕色引出线应连接到PLC相应信号输入端。2)3线制磁性接近开关有蓝色、棕色和黑色3根引出线，使用时，蓝色引出线连接到电源的负极，棕色引出线连接到电源的正极(530V)，黑色引出线作为信号线连接到PLC相应信号输入端。图6-5磁性接近开关符号6.2.1控制要求图6-6安装磁性接近开关后的气动控制回路6.2.1控制要求表6-2图6-6中主要元器件功能6.2.2PLC的输入/输出分配表6-3磁性接近开关控制双作用气缸自动运行的输入/输出分配表6.2.3安装、调试磁性接近开关图6-7PLC电源及
56、输入/输出元器件接线图6.2.3安装、调试磁性接近开关图6-8磁性接近开关安装示意图6.2.3安装、调试磁性接近开关图6-9双作用气缸自动运行程序6.2.3安装、调试磁性接近开关1)按图6-6、图6-7连接气动回路及电气回路，调节各气缸的运行速度，至运行平稳，无爬行现象出现。2)通过GX3)用编程软件进行模拟调试。4)下载程序并调试。任务7 应用步进指令实现供料站自动运行6.2.3安装、调试磁性接近开关图7-1安装完成的供料站7.1.1认识光电接近开关1.光电接近开关的分类光电接近开关主要由光发射器和光接收器组成，光发射器用于发射红外光或可见光，光接收器用于接收发射器发射的光，并将光信号转换成
57、电信号以开关量形式输出。按照接收器接收光的方式不同，光电接近开关可以分为对射式、反射式和漫射式三种。光发射器和光接收器也有一体式和分体式两种。(1)对射式光电接近开关图7-2对射式光电接近开关的工作原理7.1.1认识光电接近开关图7-3对射式光电接近开关外形图7.1.1认识光电接近开关(2)反射式光电接近开关图7-4反射式光电接近开关的工作原理及其外形图(3)漫射式(漫反射式)光电接近开关7.1.1认识光电接近开关图7-5漫射式光电接近开关的工作原理及其外形图2.光电接近开关的符号及接线方式光电接近开关有3线制、4线制、5线制等多种，常用3线制光电接近开关的图形符号如图76所示。7.1.1认识
58、光电接近开关3.光电接近开关在自动检测中的应用(1)对射式光电接近开关应用图7-6光电接近开关的图形符号7.1.1认识光电接近开关图7-7对射式光电接近开关应用(2)反射式光电接近开关应用7.1.1认识光电接近开关图7-8反射式接近开关应用(3)漫射式光电接近开关应用7.1.1认识光电接近开关图7-9漫射式光电接近开关应用7.1.2认识电感式接近开关1.电感式接近开关的基本工作原理电感式接近开关是利用电涡流效应制造的传感器。电涡流效应是指，当金属物体处于一个交变的磁场中，在金属内部会产生交变的电涡流，该涡流又会反作用于产生它的磁场。如果这个交变的磁场是由一个电感线圈产生的，则这个电感线圈中的电
59、流就会发生变化，用于平衡涡流产生的磁场。用在加工机械、机器人、生产线以及传送带系统中检测和功能相关的动作，并将检测结果转换成电信号。图7-10电感式接近开关工作原理框图7.1.2认识电感式接近开关2.电感式接近开关的符号及接线方式电感式接近开关常用的接线方式是3线制，与光电接近开关相同，其图形符号与外形如图711所示。3.电感式接近开关在自动检测中的应用电感式接近开关只能对金属起作用，可以应用在生产线上检测金属工件是否到位，图所示。当工件到位后自动输出一个开关量信号，用以控制计数器计数或下一个加工步骤。图7-11电感式接近开关的图形符号与外形7.1.2认识电感式接近开关图7-12电感式接近开关
60、的应用7.1.3认识电容式接近开关1.电容式接近开关的基本工作原理在高频振荡型电容式接近开关中，以高频振荡器（LC振荡器）中的电容作为检测元件，利用被测物体接近该电容时由于电容器的介质发生变化导致电容量C的变化，从而引起振荡器振幅或频率的变化，由传感器的信号处理电路将该变化转换成开关量输出，从而达到检测的目的。 电容式接近开关能检测大部分的物质，如金属、橡胶等。2.电容式接近开关的符号及接线方式电容式接近开关常用的接线方式为3线制，接线方式与光电接近开关相同。电容式接近开关图形符号如图713所示。3.电容式接近开关在自动检测中的应用7.1.3认识电容式接近开关由于电容式接近开关根据其感应灵敏度
61、可以检测不同材质的工件，如图714所示。在自动生产线上可以检测出工件是否金属或塑料、塑料或瓷器等，用以控制计数器计数或下一个加工步骤。图7-13电容式接近开关图形符号7.1.3认识电容式接近开关图7-14电容式接近开关应用7.2.1控制任务分析图7-15供料站工作示意图7.2.1控制任务分析表7-2元器件的功能7.2.2PLC的输入/输出分配表7-3供料站自动步进顺序控制的输入/输出分配表7.2.2PLC的输入/输出分配图7-16输入/输出接线图7.2.3安装、调试漫射式光电接近开关图7-17E3Z-L61型光电接近开关7.2.3安装、调试漫射式光电接近开关图7-18MHT15-N2317型光
62、电接近开关的外形7.3.1顺序控制图7-19星形三角形减压起动顺序控制流程图7.3.1顺序控制1)将复杂的顺序控制任务或过程分解为若干个工序(或状态)，有利于程序的结构化设计。2)相对于某个具体的工序，简化了控制任务，使局部编程更方便。3)整体程序是局部程序的综合。7.3.2状态流程图1.状态元件任何一个顺序控制任务或过程都可以分解为若干个工序，每个工序就是控制过程的一个状态，将各工序变换为其相应的状态，就得到了顺序控制的状态流程图。状态流程图是使用状态来描述控制任务或过程的流程图。(1)该状态的控制元件表7-4状态元件分类(2)该状态所驱动的负载(3)向下一个状态转移的条件(4)向下一个状态
63、转移的方向7.3.2状态流程图2.状态流程图编制方法图720所示为状态流程图中的一个完整状态。方框表示一个状态，框内用状态元件标明该状态名称，状态之间用带箭头的线段连接，线段上的短线及旁边的标注为状态转移条件，方框右边为该状态的驱动输出。1)状态继电器S20有效时Y1被驱动，通过SET指令使Y2置位。3)S20自动复位，该状态下的动作停止，驱动元件Y1复位。图7-20一个完整状态7.3.2状态流程图图7-21星形三角形减压起动控制状态流程图7.3.3步进(STL、RET)指令(1)STL指令的使用方法图7-22STL指令的使用(2)RET指令的使用7.3.3步进(STL、RET)指令图7-23
64、RET指令的使用7.3.3步进(STL、RET)指令图7-24星形三角形减压起动步进控制梯形图与指令语句7.3.4步进指令使用说明1)步进触点与左母线相连时，具有主控和跳转作用。2)状态继电器的S0S999只有在使用SET指令以后才具有步进控制功能，提供步进触点。3)由于PLC只执行活动步对应的电路块，所以使用STL指令时允许双线圈输出(顺序控制程序在不同的步可多次驱动同一线圈)。4)STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令，但可以用CJ指令。5)在状态转移过程中，会出现在一个扫描周期的时间内两个状态同时动作的可能。图7-25步进指令在多重输出的使用7.3.4步进指令使用说明6)状态继
65、电器使用时可以按编号顺序使用，也可以任意选择使用，但不允许重复使用。7)在状态内的副母线将LD、LDI指令写入后，对不需要触点控制的直接输出就不能再编程。7.4.1步进指令的编程方法1)分配PLC的输入点和输出点，列出输入点和输出点分配表。2)画出PLC的外部接线图。3)根据控制要求，画出顺序控制的状态流程图。4)根据状态流程图，画出相应的梯形图。5)根据梯形图写出对应的指令语句表。6)输入程序，调试运行。7.4.2程序设计方法1.绘制顺序控制流程图参照PLC输入点和输出点分配表及PLC外部接线图，根据供料单元步进控制要求，画出供料站顺序控制流程图，如图726所示。2.绘制状态转移图图7-26
66、供料站顺序控制流程图7.4.2程序设计方法图7-27供料站步进控制状态流程图3.编写梯形图及指令语句7.4.2程序设计方法在本任务中，供料站步进程序如图727的供料站步进控制状态流程图的梯形图如图a所示，其指令语句如图728b所示。图7-28供料站步进控制梯形图与指令语句7.4.2程序设计方法图7-29使用GX Developer软件编写供料站程序图7.4.2程序设计方法1)按图6-6、图7-16连接气动回路及电气回路，调节各气缸的运行速度，达到运行平稳，无爬行现象出现。2)通过GX3)用编程软件进行模拟调试。4)下载程序并调试。任务8 应用并行、分支指令实现加工站自动运行7.4.2程序设计方
67、法图8-1加工站外观8.1.1认识短行程气缸图8-2短行程气缸8.1.2认识手指气缸1.手指气缸的作用手指气缸也称作气爪，是一种具有抓取功能的气动执行元件，用于抓取、夹紧工件。它具有双向抓取、自动对中、重复精度高、抓取力矩恒定等特点。2.手指气缸的分类手指气缸按手指的数量分类，可分为两爪气缸和三爪气缸两种，如图83所示；按活塞数量可分为单活塞式和双活塞两种；按气爪动作方式分类，可分为平行气爪和摆动气爪，外形如图84所示。图8-3两爪、三爪气缸的基本结构8.1.2认识手指气缸图8-4平行气爪与摆动气爪外形3.图形符号8.1.2认识手指气缸4.手指气缸辅件安装方式手指气缸辅件的安装方式如图86所示
68、。图8-5手指气缸常用符号8.1.2认识手指气缸图8-6手指气缸辅件的安装方式1手指气缸2附加气爪3附加气爪固定螺钉4定位销5磁性接近开关8.2.1控制任务分析图8-7加工站结构示意图8.2.2PLC的输入/输出分配图8-8加工站气动控制回路8.2.2PLC的输入/输出分配表8-2加工站主要元器件功能表8-3加工站运行控制的PLC输入/输出分配表8.2.2PLC的输入/输出分配图8-9PLC电源及输入/输出元器件接线图8.3.1学习选择性分支与汇合1.选择性分支根据状态转移条件从多个分支流程中选择某一分支执行，这种状态转移图的分支结构称为选择性分支。选择性分支实际上是从几个分支中选择一个分支执
69、行，因此每次只能满足一个分支转移条件。图810所示就是一个选择性分支状态转移图的例子。图8-10选择性分支状态转移图8.3.1学习选择性分支与汇合2.选择性分支与汇合状态转移图与步进梯形图的转换在进行选择性分支与汇合状态转移图与步进梯形图的转换时，首先进行分支状态元件的处理（即首先进行分支状态的输出连接，然后依次按照转移条件置位各转移分支的首转移状态元件），再依顺序进行各分支的连接，最后进行汇合状态的处理（即先进行汇合前的驱动连接，再依顺序进行汇合状态的连接）。图8-11选择性分支与汇合梯形图和指令语句程序8.3.2学习并行分支与汇合图8-12并行分支状态转移图8.3.2学习并行分支与汇合图8
70、-13并行分支与汇合梯形图和指令语句程序8.4.1编程思路图8-14加工站控制系统状态流程图8.4.2完成控制程序图8-15加工站梯形图与控制指令语句8.4.2完成控制程序1)按图8-8、图8-9连接气动控制回路及电气控制回路，调节各气缸的运行速度，至其运行平稳，无爬行现象出现。2)通过GX3)用编程软件进行模拟调试。使用Gx4)下载程序并调试。任务9 应用初始化状态指令实现机械手全功能运行8.4.2完成控制程序图9-1机械手外形图8.4.2完成控制程序图9-2三位五通电磁换向阀外形图8.4.2完成控制程序图9-3三位五通电磁换向阀中位机能符号(1)中位封闭型(2)中位加压型(3)中位卸压型9
71、.2.1控制任务分析图9-4自动移送机械手工作示意图9.2.2PLC的输入/输出分配图9-5机械手气动控制回路9.2.2PLC的输入/输出分配表9-2元器件功能表9.2.2PLC的输入/输出分配表9-3PLC输入/输出分配表9.2.2PLC的输入/输出分配图9-6PLC接线图9.2.2PLC的输入/输出分配图9-7机械手移动工件系统操作面板9.3.1学习全功能操作方式表9-4运行方式及控制要求9.3.2学习状态初始化指令图9-8状态初始化指令设置说明1.输入首元件号9.3.2学习状态初始化指令图96所示的状态初始化（IST）指令后，PLC自动指定各操作方式的输入元件。在图98中，设置了输入的首
72、元件号为X20，从X20开始至X27的各输入端子自动设置为表95中所列功能。表9-5IST指令自动设定功能9.3.2学习状态初始化指令图9-9重新安排输入编号应用9.3.2学习状态初始化指令图9-10IST指令重新安排输入编号图2.初始状态的指定执行IST指令后，PLC自动指定各操作方式的起始状态元件。3.相应特殊辅助继电器执行IST指令后，相应特殊辅助继电器就自动指定为如下功能：4. IST指令使用注意事项9.3.2学习状态初始化指令1)IST指令只能使用一次，并且必须写在STL指令之前，即在S0S2出现之前。2)使用IST指令后，S10S19初指定为回原点操作使用，S0S2被指定为初始化状
73、态，因此这些状态在编程时不能再次以通用状态使用；不使用IST指令时，初始化状态可从S0S9中任意选择，S10S19可用作通用状态。3)改变操作方式操作应在回原点标志(M8043)接通后进行，若在M8043接通前改变操作方式，则所有输出均断开。4)IST指令触发信号接通时，相关的特殊辅助继电器功能和各操作方式的初始状态被自动指定；IST指令触发信号断开时，这些元件状态仍保持不变，直至PLC从“运行(RUN)”变为“停止(STOP)”或切断电源。9.4.1编程思路1.初始化程序设计初始化程序中应写出IST指令，其触发信号可用M8000，以保证PLC为“RUN”的瞬间即执行IST指令；同时给出原点的
74、到位条件，即机械手回到原点时M8044接通。机械手初始化程序如图911所示。图9-11机械手初始化程序9.4.1编程思路2.手动控制程序设计机械手的手动操作是在操作方式选择开关X20接通后，手动控制机械手的“上升”、“下降”、“左移”、“右移”、“夹紧”、“放松”等操作。由IST指令自动指定初始状态为S0。手动方式控制的状态图如图912所示。图9-12手动方式控制的状态图9.4.1编程思路3.回原点控制程序设计回原点操作过程是：SA开关旋至回归原点（X21），按下回原点起动按钮（X25）后，机械手能自动回归原点后停止。因此，机械手回原点的运行过程应该是“放松”、“上升”至上限位后，“左移”至左
75、限位后将M8043置1的过程。回原点完成，为自动连续运行操作做好准备。回原点操作的状态转移图如图913所示。4.自动连续运行控制程序设计图9-13回原点操作的状态转移图9.4.2机械手完整控制程序图9-14自动连续运行的状态转移图9.4.2机械手完整控制程序表9-6机械手全功能控制指令表9.4.2机械手完整控制程序图9-15机械手全功能控制梯形图9.4.2机械手完整控制程序1)按图9-5、图9-6连接气动回路及电气回路。2)通电后调整气缸上磁性接近开关安装位置，并通过接近开关指示灯及PLC输入端指示功能观察磁性接近开关的检测状态。3)调节节流阀，并调试各气缸的运行速度。4)通过GX1. PLC
76、模拟调试使用Gx simulator6c软件进行模拟调试与仿真(1)手动操作9.4.2机械手完整控制程序(2)回原点操作(3)单步操作(4)单周期运行(5)自动连续运行2.下载程序并调试程序下载到PLC后，分不同的运行模式通电试运行，运行过程与模拟运行过程相类似。任务10 应用变频器与PLC实现传送带多段速运行9.4.2机械手完整控制程序图10-1传送带示意图10.1.1变频器的基本调速原理10.1.2变频器的基本工作原理10.1.3变频器的分类1.按用途分类(1)通用变频器(2)风机、水泵用变频器(3)高性能变频器(4)具有电源再生功能的变频器(5)其他专用变频器2.按变换环节分类(1)交交
77、变频器(2)交直交变频器图10-2交直交变频器10.1.3变频器的分类3.按输入电源相数分类(1)三进三出变频器(2)单进三出变频器10.1.4变频器的额定值1.输入侧的额定值输入侧的额定值主要是电压和相数。在我国的中小容量变频器中，输入电压的额定值有以下几种：380400V/50Hz、200230 V/50Hz或60Hz。2.输出侧的额定值(1)输出额定电压UN(2)输出额定电流IN(3)输出额定容量SN(kVA)(4)配用电动机功率PN(kW)10.1.5三菱FR-E740变频器的外形和型号图10-3FR-E700系列变频器10.2.1连接变频器控制电动机的主电路图10-4FR-E740型
78、变频器主电路的接线1)端子P1、P/+之间用以连接直流电抗器，不需连接时，两端子间短路。2)P/+与PR之间连接制动电阻器。10.2.1连接变频器控制电动机的主电路3)P/+与N/-之间连接制动单元选件。4)交流接触器用作变频器的安全保护，注意不要通过此交流接触器来启动或停止变频器，否则可能降低变频器寿命。5)进行主电路接线时，应确保输入、输出端不能接错，即电源线必须连接至R/L1、S/L2、T/L3，绝对不能接U、V、W端，否则会损坏变频器。10.2.2连接控制电路图10-5FR-E740型变频器控制电路接线图10.2.2连接控制电路表10-3控制电路输入端子的功能说明10.2.2连接控制电
79、路表10-3控制电路输入端子的功能说明10.2.2连接控制电路表10-4控制电路接点输出端子的功能说明表10-5控制电路网络接口的功能说明10.2.3连接变频器与PLC1.控制要求电动机控制传送带七段速运行可采用变频器的多段运行来控制，变频器的多段运行信号从图106可知，通过PLC的输出端子提供开关信号控制，即通过PLC控制变频器的RL、RM、RH、STR、STF与SD端子的通和断。其中RL、RM、RH控制多段速选择，STR、STF控制电动机的正反转。2.输入/输出分配根据系统的控制要求，PLC的输入/输出分配表见表106所示。表10-6PLC输入/输出分配表10.2.3连接变频器与PLC图1
80、0-6PLC与变频器七段速运行的外部接线示意图10.3.1认识FR-E700系列的操作面板图10-7FR-E700系列变频器的操作面板10.3.1认识FR-E700系列的操作面板表10-7旋钮、按键功能10.3.1认识FR-E700系列的操作面板表10-8运行状态显示10.3.2清除参数图10-8参数清除/参数全部清除的操作示意图10.3.3更改变频器运行模式图10-9变频器的运行模式变更的例子10.3.4设置参数图10-10变更参数的设定值示例10.4.1变频器的基本参数(1)转矩提升(Pr.0)(2)上限频率(Pr.1)和下限频率(Pr.2)(3)基底频率(Pr.3)图10-11Pr.0参
81、数意义图10.4.1变频器的基本参数图10-12Pr.1、Pr.2参数意义图(4)三段速度(高速Pr.4，中速Pr.5，10.4.1变频器的基本参数低速Pr.6)及多段速度(Pr.24Pr.27)表10-9七段速度参数号与端子对照表10.4.1变频器的基本参数图10-13七段速度对应端子示意图(5)加速时间(Pr.7)和减速时间(Pr.8)及加/减速基准频率(Pr.20)10.4.1变频器的基本参数(6)电子过电流保护(Pr.9)(7)启动频率(Pr.13)(8)点动运行频率(Pr.15)和点动加、减速时间(Pr.16)图10-14Pr.7、Pr.8、Pr.20参数意义图10.4.1变频器的基
82、本参数图10-15Pr.13 参数意义图10.4.1变频器的基本参数图10-16Pr.15、Pr.16参数意义图(9)操作模式选择(Pr.79)10.4.1变频器的基本参数表10-10运行模式选择(Pr.79)10.4.2设定变频器参数表10-11七段速度输出参数设定10.4.2设定变频器参数图10-17传送带七段速运行的控制系统状态流程图10.4.2设定变频器参数图10-18传送带七段速控制梯形图与控制指令语句10.4.2设定变频器参数1)按图10-6连接变频器主电路、控制电路，并在通电后设定变频器的相关参数。2)通过GX3)用编程软件进行模拟调试。4)下载程序并调试。任务11 应用传感器与
83、PLC实现工件自动分拣10.4.2设定变频器参数图11-1分拣单元结构示意图10.4.2设定变频器参数1.光纤传感器的结构与原理图11-2光纤传感器外形10.4.2设定变频器参数2.光纤传感器的符号及接线方式光纤传感器引出线常用三线制，其图形符号及接线方式与光电接近开关相同，如图113所示。图11-3光电接近开关的图形符号11.2.1控制要求图11-4气动回路图11.2.2PLC的输入/输出分配表11-2PLC输入/输出分配表11.2.2PLC的输入/输出分配图11-5PLC、传感器及变频器的外部接线示意图11.2.3安装调试光纤传感器图11-6光纤传感器的外形及安装示意图11.2.3安装调试
84、光纤传感器图11-7光纤传感器放大器单元的俯视图11.3.1本任务控制所用到的变频器参数1.直流制动动作频率(Pr.10)图11-8直流制动相关参数的意义11.3.1本任务控制所用到的变频器参数2.直流制动动作时间(Pr.11)Pr11，用于制动转动惯量较大的电动机，可以增大设定值达到制动效果。（注意：设定为0时，不会启动直流制动动作）3.直流制动动作电压(Pr.12)Pr12，用于设定制动电源电压的百分比。（注意：设定为0时，不会启动直流制动动作）11.3.2设定参数表11-3七段速度输出参数设定11.3.2设定参数图11-9自动分拣单元状态流程图11.3.2设定参数图11-10自动分拣单元
85、PLC控制梯形图与指令语句11.3.2设定参数1)按图11-4、图11-5连接气动回路及电气回路。2)通电后，设定变频器的相关参数。3)通过GX4)用编程软件进行模拟仿真调试。5)下载程序并调试。任务12 应用触摸屏与PLC实现电动机正反转运行11.3.2设定参数图12-1触摸屏与电气控制板连接图12.1.1触摸屏简介12.1.2三菱触摸屏的类型12.1.3三菱触摸屏与PLC动作方式图12-2GOT系统显示及设置相关参数1.触摸软元件“M0”运行12.1.3三菱触摸屏与PLC动作方式在触摸GOT的触摸开关“运行”时，分配到触摸开关中的位软元件“M0”为接通状态，如图123 所示。2.输出并显示
86、“Y0”状态位元件“M0”接通时，“Y10”接通。此时，分配了位软元件“Y10”的GOT运行指示灯将显示输出状态，如图124所示。图12-3触摸软元件“M0”运行12.1.3三菱触摸屏与PLC动作方式图12-4输出并显示“Y0”状态3.位元件显示12.1.3三菱触摸屏与PLC动作方式由于位软元件“Y10”处于接通状态，因此“123”被存储到字软元件“D10”中，此时，分配了字软元件“D10”的GOT数值显示将显示“123”，如图125所示。4.触摸软元件“M1”停止触摸GOT的触摸开关“停止”时，分配到触摸开关中的位软元件“M1”为ON，由于“M1”为位软元件“Y10”的停止条件，因此GOT的
87、“运转指示灯”将变为熄灭状态，如图126所示。图12-5字软元件“D10”显示12.1.3三菱触摸屏与PLC动作方式图12-6触摸“Y10停止”软元件“M1”12.2.1触摸屏安装图12-7GOT与PLC的安装连接图12.2.2GOT-F900系列触摸屏和外围设备连接图12-8触摸屏机箱接口图(1)RS232接口(2)RS422接口(3)电源接线端子12.2.2GOT-F900系列触摸屏和外围设备连接(4)电池(5)扩展接口图12-9GOT-F940、PLC与计算机通信连接12.2.3PLC的输入/输出分配表12-2PLC输入/输出分配表12.2.3PLC的输入/输出分配图12-10GOT、P
88、LC及输入/输出元器件接线图12.3.1三菱触摸屏编程软件(GT Designer2)画面构成图12-11GT Designer2编程软件的主界面12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-12GT Designer2图标12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-13创建新画面12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-14新建工程向导12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-15选择GOT类型及颜色设置12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-16系统设置确认12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-17连接机器
89、设置12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-18设置I/F12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-19通讯驱动程序12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-20确认连接机器设置12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-21设置基本画面的切换软元件12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-22系统环境的设置确认12.3.2GT Designer2画面创建过程图12-23画面设置确定12.3.3触摸屏显示及相关参数设置1.设置触摸开关(位开关)1)单击对象工具栏的“”，从显示的子菜单中选择“”(位开关)，当鼠标的光标变为“+
90、”后，单击希望配置的位置进行配置，如图12-24所示。图12-24位开关的选取2)在图12-25显示的选项卡上进行相关设置。根据本任务要求，设置内容见表12-3。12.3.3触摸屏显示及相关参数设置图12-25位开关选项卡设置12.3.3触摸屏显示及相关参数设置表12-3开关显示选项卡设置内容图12-26触摸开关设置结束2.设置指示灯12.3.3触摸屏显示及相关参数设置1)单击对象工具栏的“”，鼠标的光标变为“+”后，单击希望配置的位置进行配置。2)在图12-27显示的选项卡上进行相关设置。图12-27指示灯选项卡设置12.3.3触摸屏显示及相关参数设置表12-4指示灯选项卡设置内容3. GO
91、T画面下载1)选择“通讯”“跟GOT的通讯”的菜单，如图12-29所示。图12-28指示灯设置结束12.3.3触摸屏显示及相关参数设置图12-29通讯菜单2)显示对话框后，选择“通讯设置”选项卡。12.3.4PLC程序设计图12-30通讯设置12.3.4PLC程序设计图12-31下载工程数据12.3.4PLC程序设计图12-32双重联锁电动机正反转PLC控制程序12.3.4PLC程序设计1)在断电状态下，连接好PC/PPI通信电缆，将PLC运行模式选择开关拨到STOP位置，将PLC梯形图程序写入PLC。2)将触摸屏RS232接口与计算机RS232接口用通信电缆连接。3)程序写入前先设置触摸屏与PLC及计算机的通信设置，设置方法是通过触摸隐藏在触摸屏左上角的键，调出系统主菜单，选择“选择菜单”“其他模式”“设定模式”，设定“PLC类型”，这里选择FX系列及CPU端口RS422，“串行通讯”口选择RS232。12.3.4PLC程序设计4)使用GT5)按图12-10连接好触摸屏和PLC外部电路，对程序进行调试运行，观察程序的运行情况。6)记录程序调试的结果。
