1、40第一、二讲任务一 PLC 基本知识与操作任务引入本任务通过 PLC 控制电动机点动运行的例子来学习 PLC 的基本知识和操作技能。根据点动控制要求编写的 PLC 控制程序如图 2.2 所示。图 2.2（a）为程序梯形图，图 2.2（b）为程序指令表，PLC 程序指令表由程序步、指令助记符和软元件号（或参数）构成。图 2.2 PLC 点动控制程序程序梯形图中的左、右两条竖线分别称为左母线和右母线，常开触点 X000（即X0，以下类同）与左母线连接，线圈 Y0 与右母线连接， X0 和 Y0 构成一行程序。可以将左、右母线看成“电源线”，当常开触点 X0 闭合时，便有“电流”从左母线经过 X0
2、 流向线圈 Y0，称为线圈 Y0 通电；当常开触点 X0 分断时，线圈 Y0 断电。分析系统控制功能时，必须将图 2.1 所示控制线路与图 2.2 所示程序相结合。当按下点动按钮 SB 时，PLC 的输入继电器 X0 与输入公共端 COM 接通，称为输入继电器 X0 通电，程序梯形图中 X0 常开触点闭合，输出继电器 Y0 线圈通电。PLC 内部硬件继电器 Y0 常开触头闭合，接通 Y0 端与输出公共端 COM1，使接触器 KM 线圈通电（电压 220V），主电路中 KM 常开触头闭合，电动机通电启动。当松开点动按钮 SB 时，输入继电器 X0 断电，程序梯形图中 X0 常开触点分断，输出继电
3、器 Y0 线圈断电。PLC 内部硬件继电器 Y0 常开触头分断，接触器 KM 线圈断电，主电路中 KM 常开触头分断，电动机断电停止。相关知识一、什么是 PLCPLC 是可编程逻辑控制器（Programmable logic Controller）的简称，具有逻辑和运算控制等功能，由 PLC 组成的控制系统与继电器控制系统相比较，具有以下特点：41（1）继电器控制系统采用接线逻辑，而 PLC 控制系统采用编程逻辑，可以在不改变硬件的情况下通过修改程序来改变控制功能。（2）继电器控制系统使用众多的中间继电器、时间继电器等，而 PLC 控制系统使用“软继电器” ，硬件大大减少，安装工程量小，维护方
4、便，可靠性高。PLC 作为新型工业控制器，与普通计算机一样，主要由 CPU、存储器、输入/输出端口和电源等部分组成。CPU 是 PLC 的逻辑运算和控制指挥中心，在系统程序的控制下，协调系统工作。存储器用来存储程序和数据，ROM 存储器中固化着系统程序，RAM 存储器中存放用户程序和工作数据，在 PLC 断电时由锂电池供电。输入 /输出端口是 PLC 与外部设备交换控制信号的窗口。二、三菱 FX 系列 PLC三菱 FX2N-48MR 产品的内部结构如图 2.3 所示。1. FX 系列 PLC 基本单元的型号FX 系列 PLC 的基本单元型号由字母和数字组成。2. 状态指示灯POWER：电源指示
5、，当交流 220V 电源接通时灯亮。RUN：运行指示，PLC 处于程序运行方式时灯亮。BATT.V：电池电压下降指示，电源电压过低或内部锂电池电压不足时灯亮。PROGE：由于忘记设置定时器、计数器的值，电路不良使程序存储器的内容有变化时，该指示灯闪烁。CPUE：当 PLC 内部混入导电性异物，外部异常噪声传入而导致 CPU 失控时，或者当运算周期超时 200ms 时，该指示灯亮。IN LED：当外部输入电路接通时，对应的 IN LED 亮。OUT LED：当 PLC 内部输出继电器通电动作时，对应的 OUT LED 亮。3. 交流电源输入端子L、N、：分别接交流电源相线、零线和接地线。 FX2
6、N 系列 PLC 的额定电压为 AC 100V240V，电压允许范围为 AC 85V264V。4. +24V 输出电源端子+24： 24V 直流电源正极。为外部传感器供电，FX-32 以下型号可输出 250mA电流，FX-48 可输出 460mA 电流。COM：24V 电源负极，也是输入端口的公共端子。5. 输入接口电路三菱 PLC 的输入端用字母 X 表示，采用八进制（X0X7，X10 X17） ，42FX2N 系列 PLC 最多可扩展 184 个输入端。输入接口电路用来接收外部开关量输入信号，其外部接线与内部电路如图 2.6 所示，按钮 SB 接在 X0 端和 COM 端之间。内部电路的主
7、要器件是光电耦合器（简称光耦） ，光耦可以提高 PLC 的抗干扰能力和安全性能，进行高低电平（24V/5V ）转换。输入接口电路的工作原理如下：当按钮SB 未闭合时，光耦发光二极管不导通，光敏三极管截止，放大器输出高电平信号到内部数据处理电路，X0 LED 指示灯灭；当按钮 SB 闭合时，光耦发光二极管导通，光敏三极管导通，放大器输出低电平信号到内部数据处理电路，X0 LED 指示灯亮。6. 输出接口电路三菱 PLC 的输出端用字母 Y 表示，采用八进制（Y0Y7，Y10 Y17） ，FX 2N系列 PLC 最多可扩展到 184 个输出端，输入/ 输出总点数在 256 以内。输出端的作用是控制
8、外部负载，负载串接在外部电源、输出端 Y 和输出公共端（COM1，COM2）之间。输出接口电路有继电器、晶体管和晶闸管三种形式， （1）继电器输出。继电器输出可以接交直流负载，由于继电器开关速度低，只能满足低速控制需要，适用于对电动机的控制。继电器输出接口电路的工作原理如下：当内部电路输出为“1”时，继电器线圈通电，继电器的常开触头闭合，负载通电；当内部电路输出为“0”时，继电器线圈断电，其触头分断，负载断电。（2）晶体管输出。晶体管输出只能接直流负载，开关速度高，适合高速控制或通断频繁的场合，如输出脉冲信号或控制数码显示等。晶体管输出接口电路的工作原理如下：当内部电路输出为“1”时，光耦发光
9、二极管有电流通过发光，光电三极管饱和导通，负载通电；当内部电路输出为“0”时，光耦发光二极管没有电流通过不发光，光电三极管截止，负载断电。（3）晶闸管输出。晶闸管输出只能接交流负载，开关速度较高，适合高速控制的场合。晶闸管输出接口电路的工作原理同晶体管输出。7. 状态开关PLC 有程序运行（RUN）和程序停止（STOP ）两种工作状态，两种工作状态既可以通过状态开关转换，也可以在编程时由编程软件转换。当把状态开关拨到 RUN 位置时，程序运行指示灯亮，PLC 处于程序运行状态。当把状态开关拨到 STOP 位置时，程序运行指示灯灭，PLC 处于程序停止状态，程序停止状态用于计算机与 PLC 相互
10、传送程序。8. RS-422 通信接口三菱 PLC 采用 RS-422 串行通信接口，可用于 PLC 与计算机或其他设备通信，以实现对 PLC 编程和控制。43第三、四讲任务一 PLC 基本知识与操作三、LD、LDI 、OUT、END 指令LD、LDI 、OUT、END 指令的助记符、逻辑功能等指令属性见表 2.3。表 2.3 LD、LDI、OUT 、END 指令助记符 逻辑功能 电路表示 操作元件 程序步LD 取常开触点状态 常开触点与左母线连接 X、Y、 M、S、T、C 1LDI 取常闭触点状态 常闭触点与左母线连接 X、Y、 M、S、T、C 1OUT 线圈输出 驱动线圈输出 Y、M、S、
11、T、C 不定END 程序结束 无 1任务实施一、连接 PLC 点动控制线路PLC 点动控制线路如图 2.1 所示，由主电路和控制电路组成，使用工具及器材见1. 断开电源，连接如图 2.1 所示 PLC 点动控制电路。点动按钮 SB 连接 PLC 输入端 X0，接触器 KM 线圈连接输出端 Y0。2. 按图 2.8 所示用 SC-09 编程电缆连接计算机串行口 COM1 和 PLC 通信口 RS-422，并将计算机串行口和 PLC 编程软件的波特率均设置为 9 600bps。接线注意事项：（1）要认真核对 PLC 的电源规格。不同厂家、类型的 PLC 使用电源可能大不相同。FX 2N 系列 PL
12、C 额定工作电压为交流 100240V 。交流电源必须接于专用端子上，如果接在其他端子上，就会烧坏 PLC。（ 2） 直 流 电 源 输 出 端 24+， 是 为 外 部 传 感 器 供 电 ， 该端子不能与其他外部 24V 电源并接。（3）空端子“”上不能接线，以防损坏 PLC。（4）接触器应选择线圈额定电压为交流 220V 或以下（对应继电器输出型的PLC） 。（5）PLC 不要与电动机公共接地。（6）在实习中，PLC 和负载可共用 220V 电源；在实际生产设备中，为了抑制干扰，常用隔离变压器（380V/220V 或 220V/220V）为 PLC 单独供电。二、编写点动控制程序计算机配
13、套相应的编程软件后，便可以对不同类型或型号的 PLC 进行编程。编程软件可以使用梯形图或指令表编程，还可以对程序进行仿真测试或运行监控，存储和修改程序也非常方便。目前三菱 PLC 编程软件的较新版本为 GX-Developer 448.86。1. 打开程序启动计算机，点击 PLC 编程软件 GX-Developer 8.86 的安装文件“setup.exe”，安装后单击桌面快捷图标“GX Developer”，进入编程软件初始界面.2. 创建新工程单击菜单栏“工程” “创建新工程” ，出现如图 2.10 所示的对话框，按要求选择“PLC 系列 ”、“PLC 类型 ”和“程序类型”。例如，选择
14、PLC 系列为FXCPU，PLC 类型为 FX2N（C ），程序类型默认为梯形图逻辑。然后点击“设置工程名”，选择工程保存路径和工程名，点击“确定”。3. 梯形图程序编辑（1）点击标准工具栏的 按钮或按 F2 功能键，进入写入模式。（2）点击梯形图符号工具栏的 按钮或按 F5 功能键，出现如图 2.12 所示触点输入对话框，在对话框中输入 X0 后，点击确定按钮或按回车键。（3）点击梯形图符号工具栏的 按钮或按 F7 功能键，出现如图 2.13 所示输出线圈对话框，在对话框中输入 Y0 后，点击确定按钮或按回车键。（4）梯形图输入完成界面如图 2.14 所示。（5）程序变换。此时编程界面为灰色
15、，还必须进行变换。变换方法是点击菜单栏的“变换” ，选择下拉菜单的“变换”即可，或者按 F4 功能键。4. 仿真测试对于新设计的 PLC 程序，可以先进行仿真测试，测试结果符合控制要求后再写入 PLC。点击菜单栏“工具”“梯形图逻辑测试启动” 或者按梯形图符号工具栏的 按钮，即可启动 PLC 仿真测试。程序写入完毕， “LADDER LOGIC TEST TOOL”对话框中的 RUN 为黄色，且光标为蓝色，表示程序已进入测试状态。点击鼠标右键，选择“软元件测试”，先在如图 2.18 所示的“软元件测试”对话框中填入待测试元件编号 X0，然后点击“强制 ON”按钮，则 X0 和 Y0 同时变成兰
16、色，表明当 X0 状态为 ON 时，Y0 状态也为 ON；当 X0 状态为 OFF 时，Y0 状态也为 OFF，测试结果表明程序符合点动控制要求。5. 将点动程序写入 PLC仿真结束后，可把程序写入 PLC。点击菜单栏“在线” “PLC 写入” ，选择程序+ 参数，并按执行按钮即可写入 PLC，此时工作状态开关可在运行（ RUN）状态，也可在停止（STOP）状态，按提示进行操作。6. 程序监控点击菜单栏“在线”“监视”“监视开始” ，或按 F3 功能键进入程序监控状态，能从计算机屏幕上直观观察到软元件的工作状态，有助于分析和理解程序。45三、操作步骤（1）按下按钮 SB，输入继电器 X0 通电
17、（X0 LED 亮） ，输出继电器 Y0 通电（Y0 LED 亮） ，交流接触器 KM 通电，电动机 M 通电运行。（2）松开按钮 SB，输入继电器 X0 断电， （X0 LED 熄灭） ，输出继电器 Y0 断电（Y0 LED 熄灭） ，交流接触器 KM 断电，电动机 M 断电停止。知识扩展一、PLC 的分类PLC 按结构可分为整体式和模块式。整体式的 PLC 具有结构紧凑、体积小，价格低的优势，适合于常规电气控制。整体式的 PLC 也称为 PLC 的基本单元，在基本单元的基础上可以加装扩展模块以扩大使用范围。模块式的 PLC 是把 CPU、输入接口、输出接口等做成独立的单元模块，具有配置灵活
18、、组装方便的优势，适合于输入/输出点数差异较大的控制系统。PLC 按输入/输出接口（ I/O 接口）点数的多少可分为微型机、小型机、中型机和大型机。I/O 点数小于 64 点为微型机； I/O 点数在 64 128 点为小型机；I/O 点数在 129512 点为中型机；I/O 点数在 512 点以上为大型机。 PLC 的 I/O 接口数越多，其存储容量也越大，价格也越贵，因此，在设计程序时应尽量减少使用 I/O 接口的数目。二、PLC 的循环扫描工作方式当 PLC 的状态开关置于 RUN 位置时，PLC 即进入程序运行状态。在程序运行状态下，PLC 工作于循环周期扫描工作方式。每一个扫描周期分
19、为内部处理、通信服务、输入采样、程序执行和输出刷新 5 个阶段，如图 2.20 所示。1内部处理阶段在内部处理阶段，首先确定 PLC 硬件的完好性，若硬件出现故障，则亮灯报警，同时终止用户程序执行。若硬件没有故障，则将监控定时器复位，同时执行下一步。2通信服务阶段在通信服务阶段，主要是检查 PLC 是否与外设有通信请求，如果有则进行相应的处理。3. 输入采样在输入采样阶段，PLC 的 CPU 读取每个输入端（X ）的状态，采样结束后，存入输入数据寄存器，作为程序执行的条件。4. 程序执行在程序执行阶段，CPU 从用户程序的第 0 步开始，到 END 步结束，顺序地逐条扫描用户程序，同时进行逻辑
20、运算和处理（即前条指令的逻辑结果影响后条指令） ，最终运算结果存入输出数据寄存器。5. 输出刷新在输出刷新阶段，CPU 将输出数据寄存器的数据写入输出锁存器，同时改变所46有输出端（Y）的状态。在程序执行和输出刷新阶段，即使输入状态发生变化，程序也不读入新的输入数据，这样增强了 PLC 的抗干扰能力和程序执行的可靠性。6. PLC 扫描周期的时间PLC 扫描周期的时间与 PLC 的类型和程序指令语句的长短有关，通常一个扫描周期为几十个 ms，最长不超过 200ms，否则监控定时器报警。由于 PLC 的扫描周期很短，所以从操作上感觉不出来 PLC 的延迟。7. PLC 工作方式与继电器工作方式的
21、比较PLC 工作方式与继电器工作方式有本质的不同。继电器属于并联工作方式，当控制线路通电时，所有的负载（继电器线圈）可以同时通电，与负载在控制线路中的位置无关。PLC 属于逐条读取指令、逐条执行指令的顺序扫描工作方式，先被扫描的软继电器先动作，并且影响后被扫描的软继电器，即与软继电器在程序中的位置有关，在编程时要掌握和利用这个特点。47第五、六讲任务二 应用 PLC 实现电动机自锁控制PLC 自锁控制线路如图 2.21 所示，其输入/ 输出端口分配见表 2.5。图 2.21 PLC 自锁控制线路相关知识PLC 程序中触点串、并联指令和继电器置位/ 复位指令等指令属性见表 2.6。表 2.6 A
22、ND、ANI、OR、ORI、SET、RST 指令助记符 逻辑功能 电路表示 操作元件 程序步AND 与 串联一个常开触点 X、 Y、M、 S、T、C 1ANI 与非 串联一个常闭触点 X、 Y、M、 S、T、C 1OR 或 并联一个常开触点 X、 Y、M、 S、T、C 1ORI 或非 并联一个常闭触点 X、 Y、M、 S、T、C 1SET 置位 线圈保持通电状态 Y、M 、S 不定RST 复位 线圈保持断电状态 Y、M、S、T 、C、D、V、Z 不定ZRST 区间复位 Y、 M、S、T、C、D 5（1）AND 和 ANI 是单个触点串联指令，串联触点的个数没有限制，可以多次重复使用。（2）OR
23、 和 ORI 是单个触点并联指令，并联触点的个数没有限制。（3）被 SET 指令置位的继电器只能用 RST 指令才能复位。RST 指令对数据寄48存器 D、变址寄存器 V 和 Z 清零；对累计定时器 T 和计数器 C 的当前值寄存器清零。（4）区间复位指令是将操作元件指定的区间元件全部复位。例如，指令语句“ZRST Y0 Y3”将输出继电器 Y0、Y1 、Y2、Y3 全部复位为断电状态。任务实施一、连接 PLC 自锁控制线路PLC 自锁控制线路二、编写 PLC 自锁控制程序1. 自锁控制程序一根据自锁控制要求，结合 PLC 输入/ 输出端口分配表，应用触点串、并联指令编写的电动机自锁控制程序如
24、图 2.22 所示，程序工作原理如下：图 2.22 电动机自锁控制程序一2. 电动机自锁控制程序二应用置位/复位指令编写的电动机自锁控制程序如图 2.23 所示，程序工作原理如下：图 2.23 电动机自锁控制程序二三、操作步骤（1）按图 2.21 所示连接 PLC 自锁控制线路。（2）将图 2.22 所示程序写入 PLC。49（3）使 PLC 处于程序运行状态，并进入程序监控状态。（4）PLC 上输入指示灯 X0 应点亮，表示输入继电器 X0 被热继电器 KH 常闭触头接通。如果指示灯 X0 不亮，说明热继电器 KH 常闭触头断开，热继电器已过载保护。（5）PLC 上输入指示灯 X1 应点亮，
25、表示输入继电器 X1 被停止按钮 SB1 常闭触头接通。如果指示灯 X1 不亮，说明停止按钮 SB1 未连接好。（6）按启动按钮 SB2，输出继电器 Y0 通电自锁，交流接触器 KM 通电，电动机 M 通电运行。（7）按停止按钮 SB1，输出继电器 Y0 断电解除自锁，交流接触器 KM 断电，电动机 M 断电停止。（8）将图 2.23 所示程序写入 PLC，重新操作（6） 、 （7）步。知识扩展 多地控制多地控制是指在多个地方控制同一台电动机的启动与停止。图 2.24 所示为两地控制一台电动机的输入端接线图和 PLC 程序。两地启动按钮并联后接入输入端X2，两地停止按钮串联后接入输入端 X1，
26、热继电器 KH 的常闭触点接入输入端X0，输出端为 Y0。同理不难设计出多于两地的控制程序。图 2.24 两地控制输入端接线图和程序50第七、八讲任务三 应用 PLC 实现点动与自锁混合控制任务引入在实际生产中，除连续运行控制外，常常还需要用点动控制来调整工艺状态。图 2.26 所示为 PLC 点动自锁混合控制线路，其输入/ 输出端口分配见表 2.8。图 2.26 点动自锁混合控制线路表 2.8 输入/输出端口分配表输 入 输 出输入继电器 输入元件 作 用 输出继电器 输出元件 作 用X0 KH（常闭触头） 过载保护 Y0 接触器 KM 控制电动机X1 SB1（常闭按钮） 停止X2 SB2（
27、常开按钮） 启动X3 SB3（常开按钮） 点动相关知识 辅助继电器 M在继电器控制系统中，中间继电器起着信号传递、分配等作用。在 PLC 控制程序中，辅助继电器 M 的作用类似于中间继电器。辅助继电器也有常开和常闭触点，51但是这些触点不能直接驱动外部负载，只能使用于程序内部。FX 2N 系列 PLC 辅助继电器元件编号与功能见表 2.9。表 2.9 辅助继电器 M 元件编号与功能表通用 停电保持用（可变更） 停电保持专用（不可变 更） 特殊用M0M499共 500 点M500M1023共 524 点M1024M3071共 2048 点M8000M8255共 256 点停电保持辅助继电器在 P
28、LC 断电之后，会记忆断电之前的状态，下次运行时再现原状态（利用 PLC 内部电池供电，保持停电前的状态） 。以下是几个常用的特殊辅助继电器，例如：M8000：运行监控。PLC 运转时始终保持接通（ON）状态。M8002：初始脉冲。PLC 由停止状态（STOP）转为运行状态（ RUN）的瞬时接通一个扫描周期。M8011：周期 10ms 方波振荡脉冲。M8012：周期 100ms 方波振荡脉冲。M8013：周期 1s 方波振荡脉冲。M8014：周期 1min 方波振荡脉冲。任务实施一、编写点动与自锁混合控制程序根据点动自锁控制要求，结合 PLC 输入/ 输出端口分配表，使用辅助继电器 M编写的电
29、动机点动与自锁混合控制程序如图 2.27 所示，程序工作原理如下：图 2.27 点动与自锁混合控制程序（1）开车准备。当 PLC 置于程序运行状态时，由于热继电器 KH 和停止按钮52均使用其常闭触头，所以输入继电器 X0 和 X1 通电，程序中 X0 和 X1 的常开触点均闭合，为电动机通电做好准备。（2）自锁控制。当按下启动按钮 SB2 时，程序中 X2 常开触点闭合， M0 线圈通电自锁，M0 常开触点闭合，输出继电器 Y0 线圈通电，电动机运转。当按下停止按钮 SB1 时，输入继电器 X1 断电，程序中 X1 常开触点断开，M0 线圈断电解除自锁，输出继电器 Y0 线圈断电，电动机停止
30、。（3）点动控制。当按下点动按钮 SB3 时，程序中 X3 常开触点闭合， M1 线圈通电，M1 常开触点闭合，输出继电器 Y0 线圈通电，电动机运转。当松开 SB3 时，M1 线圈断电，M1 常开触点分断，输出继电器 Y0 线圈断电，电动机停止。（4）过载保护。当电动机过载时，热继电器 KH 的常闭触头分断， X0 线圈断电，程序中 X0 的常开触点断开， M0、M1 线圈都断电，输出继电器 Y0 线圈断电，电动机停止。将点动与自锁混合控制程序与课题一任务四中点动与自锁混合控制线路相比较可看出它们的设计思路有以下不同点：（1）在设计电气控制线路时，为了降低硬件费用，应尽量少用继电器或接触器；
31、而在 PLC 程序设计中，为了控制关系清晰，则可以较多地使用软继电器。（2）在电气控制线路中，同一个器件的常开触头或常闭触头是不能同时动作的，即有时间上的延迟；而在 PLC 程序中，同一个软器件的常开触点或常闭触点是同时动作的，没有时间延迟，所以按点动与自锁混合控制线路来设计相应的 PLC 程序并不能实现控制功能。二、操作步骤 （1）按图 2.26 所示连接点动与自锁混合控制线路。（2）将图 2.27 所示程序写入 PLC。（3）使 PLC 处于运行状态，并进入程序监控状态。（4）PLC 上输入指示灯 X0 应点亮，表示输入继电器 X0 被热继电器 KH 常闭触头接通。（5）PLC 上输入指示
32、灯 X1 应点亮，表示输入继电器 X1 被停止按钮 SB1 常闭触头接通。（6）按下启动按钮 SB2，电动机应连续运转；按下停止按钮 SB1，电动机应停止。（7）按下点动按钮 SB3，电动机应启动，松开点动按钮 SB3，电动机应停止。知识扩展 电路块串并联指令在 PLC 梯形图程序中，除了单个触点的串联与并联形式外，还有电路块的串联与并联形式，对串联电路块的编程要应用“块与”指令，对并联电路块的编程要应用“块或”指令。块指令 ANB、ORB 的助记符、逻辑功能等指令属性见表 2.10。53表 2.10 ANB、ORB 指令助记符 逻辑功能 电路表示 操作元件 步数ANB 块的串联 触点后串联一
33、个电路块 无 1ORB 块的并联 触点并联一个电路块 无 1块指令 ANB、ORB 的使用说明：（1）两个或两个以上触点并联连接的电路称为并联电路块。当并联电路块与前面的电路串联连接时，使用 ANB 指令。并联电路块的起点用 LD 或 LDI 指令，并联结束后使用 ANB 指令，如图 2.28 所示。图 2.28 ANB 指令的使用（2）两个或两个以上触点串联连接的电路称为串联电路块。当串联电路块与前面的电路并联连接时，使用 ORB 指令。串联电路块的起点用 LD 或 LDI 指令，串联结束后使用 ORB 指令，如图 2.29 所示。图 2.29 ORB 指令的使用54第九、十讲任务四 应用
34、PLC 实现顺序启停控制任务引入通常生产设备往往需要多台电动机进行驱动，各台电动机的启动顺序由生产工艺决定。例如，某生产设备有 3 台电动机，生产工艺要求是：按下启动按钮，第一台电动机 M1 启动；运行 4s 后，第二台电动机 M2 启动；再运行 15s 后，第三台电动机 M3 启动。按下停止按钮，3 台电动机全部停止。PLC 控制线路如图 2.31 所示，输入/ 输出端口分配见表 2.11。图 2.31 3 台电动机顺序启动控制线路相关知识 定时器FX2N 系列 PLC 有 256 个定时器，其中普通定时器 246 个，累计定时器 10 个，地址编号为 T0T255，见表 2.12。表 2.
35、12 定时器分类类型 定时器名称 编号范围 点 数 计时范围55100ms 定时器 T0T199 200 0.1 3276.7s普通定时器10ms 定时器 T200T245 46 0.01327.67s1ms 累计定时器 T246T249 4 0.00132.767s累计定时器100ms 累计定时器 T250T255 6 0.1 3276.7s定时器 T 的使用说明：（1）定时器是根据时钟脉冲累计计时的，时钟脉冲周期有 1ms、10ms 、100ms三种规格。（2）定时器有一个设定值寄存器，一个当前值寄存器。这些寄存器都是 16 位（即数值范围为 132 767） ，定时器的延时时间为设定值乘
36、以时钟脉冲周期。（3）每个定时器都有一个常开和常闭触点，可以无限次引用，延时时间到其常开触点闭合，常闭触点断开。任务实施一、编写 3 台电动机顺序启动控制程序3 台电动机顺序启动控制程序如图 2.32 所示，程序工作原理如下：图 2.32 3 台电动机顺序启动控制程序二、操作步骤 （1）按图 2.31 所示连接 3 台电动机顺序启动控制线路。（2）将图 2.32 所示程序写入 PLC。（3）使 PLC 处于运行状态，并进入程序监控状态。（4）PLC 上输入指示灯 X0 应点亮，表示热继电器 KH1、KH2、KH3 工作正常；输入指示灯 X1 应点亮，表示停止按钮接入正常。（5）按下启动按钮 S
37、B2，3 台电动机应按控制要求顺序启动。（6）按下停止按钮 SB1，3 台电动机应同时停止。56知识扩展一、长延时程序FX2N 系列 PLC 的定时器最长延时时间为 3 276.7s，如果需要更长延时时间，可采用多个定时器串联延时，如图 2.33 所示为延时 5 000 s 的程序。图 2.33 5 000 s 延时程序二、脉冲产生程序1. 固定脉冲程序FX2NPLC 的特殊辅助继电器 M8011M8014 可以分别产生占空比为 1/2、脉冲周期为 10ms、100ms、1s 和 1min 的时钟信号，在需要可以直接应用。在如图 2.34所示的梯形图中，用 M8013 的常开触点控制输出继电器
38、 Y0，用 M8014 的常开触点控制输出继电器 Y1。（a）梯形图 （b）时序图图 2.34 特殊辅助继电器 M8013、M8014 的的应用2. 任意周期的脉冲程序在实际应用中也可以组成振荡电路产生任意周期的脉冲信号。例如，如图 2.35所示程序产生周期为 15s、脉冲持续时间为一个扫描周期的信号。图 2.35 产生周期为 15s 的脉冲信号573. 占空比可调的脉冲程序如果产生一个占空比可调的任意周期的脉冲信号则需要两个定时器，脉冲信号的低电平时间为 10s，高电平时间为 20s 的程序如图 2.36（a）所示。当 X0 接通时，T0 线圈通电延时，Y0 断电； T0 延时 10s 时间
39、到，T0 触点闭合，Y0 通电，T1 线圈通电延时；T1 延时 20s 时间到，T1 触点断开，T0 线圈断电复位，Y0 断电。T1 线圈断电复位，T1 触点闭合，T0 线圈再次通电延时。因此，输出继电器 Y0 周期性通电 20s、断电 10s。各元件的动作时序如图 2.36（b）所示。（a）产生脉冲信号的程序 （b）时序图图 2.36 脉冲程序与时序图 58第十一、十二讲任务五 应用 PLC 实现正反转控制任务引入电动机正反转控制要求是：按下正转按钮，电动机正转；按下反转按钮，电动机反转，按下停止按钮，电动机停止。对于不能同时处于通电工作状态的接触器，如正反转接触器，必须要有接触器常闭触头的
40、硬件联锁，仅依靠程序软件联锁是不够的。因为 PLC 在输出刷新阶段，正转接触器的断开（闭合）与反转接触器的闭合（断开）是同时进行的，如果没有接触器硬件联锁，易发生电源短路事故。相关知识 脉冲指令脉冲指令的助记符、逻辑功能等指令属性见表 2.14。表 2.14 LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF 指令助记符 逻辑功能 电路功能 操作元件 步数LDP 取脉冲上升沿 上升沿时接通 1 个扫描周期LDF 取脉冲下降沿 下降沿时接通 1 个扫描周期ANDP 与脉冲上升沿检测 上升沿时接通 1 个扫描周期ANDF 与脉冲下降沿检测 下降沿时接通 1 个扫描周期ORP 或脉冲上升沿检测 上升
41、沿时接通 1 个扫描周期ORF 或脉冲下降沿检测 下降沿时接通 1 个扫描周期X、Y、 M、S、T 、C2脉冲指令的使用说明如下：（1）LDP 指令监视取元件的接通状态，即只在操作元件由 OFFON 状态时产生一个扫描周期的接通脉冲。LDF 指令监视取元件的断开状态，即只在操作元件由ONOFF 状态时产生一个扫描周期的接通脉冲。（2）ANDP 指令监视与元件的接通状态，即只在操作元件由 OFFON 状态时产生一个扫描周期的接通脉冲。ANDF 指令监视与元件的断开状态，即只在操作元件由 ONOFF 状态时产生一个扫描周期的接通脉冲（3）ORP 指令监视或元件的接通状态，即只在操作元件由 OFFO
42、N 状态时产生一个扫描周期的接通脉冲。ORF 指令监视或元件的断开状态，即只在操作元件由 ONOFF 状态时产生一个扫描周期的接通脉冲。59任务实施一、编写三相交流电动机正反转控制程序不通过停止按钮，直接按正反转按钮就可改变电动机转向，需要采用按钮联锁。为了减轻换向时反向电流对电动机的冲击，适当延长换向过程，即按下正转按钮时，先停止反转，延缓片刻松开正转按钮时，才接通正转，反转过程同理。三相交流电动机正反转控制程序如图 2.41 所示。图 2.41 电动机正反转控制程序二、操作步骤 （1）按图 2.37 所示连接三相交流电动机正反转控制线路。（2）将图 2.41 所示程序写入 PLC。（3）使
43、 PLC 处于运行状态，并进入程序监控状态。（4）PLC 上输入指示灯 X0 应点亮，表示热继电器 KH 工作正常。（5）PLC 上输入指示灯 X1 应点亮，表示停止按钮连接正常。（6）正转。按下正转按钮 SB2 时，输入继电器 X2 通电，X2 联锁触点断开反转输出继电器 Y1；松开 SB2 时，X2 接通一个扫描周期，正转输出继电器 Y0 通电自锁，交流接触器 KM1 通电，电动机 M 通电正转运行。（7）反转。按下反转按钮 SB3 时，输入继电器 X3 通电，X3 联锁触点断开正转输出继电器 Y0，解除 Y0 对反转电路的联锁；松开 SB3 时，X3 接通一个扫描周期，反转输出继电器 Y
44、1 通电自锁，交流接触器 KM2 通电，电动机 M 通电反转运行。（8）停止。按下停止按钮 SB1，输出继电器 Y0 或 Y1 均断电解除自锁，交流接触器断电，电动机 M 断电停止。60第十三、十四讲任务六 应用 PLC 实现电动机 降压启动控制任务引入电动机 降压启动控制要求如下：按下启动按钮 SB2，电动机绕组 形连接启动，延时适当时间后自动转为形连接运行；按下停上按钮 SB1，电动机停止。其控制线路如图 2.42 所示，输入/ 输出端口分配见表 2.15。图 2.42 电动机 降压启动控制线路相关知识 堆栈存储器在 FX2N 系列 PLC 中有 11 个存储器，专门用来存储程序运算的中间
45、结果，称为堆栈存储器。MPS、MRD、MPP 是对堆栈存储器进行操作的指令，其助记符、逻辑功能见表 2.16。表 2.16 堆栈指令助记符 指令名称 逻 辑 功 能 操作数 步数MPS 进栈 运算器结果送入堆栈第一级单元；堆栈各级数据依次下移到下一级单元 无 1MRD 读栈 将堆栈第一级单元的数据送入运算器； 无 161堆栈各级数据不发生上移或下移MPP 出栈 将堆栈第一级单元的数据送入运算器；堆栈各级数据依次上移到上一级单元 无 1PLC 中运算器与堆栈交换数据的过程如图 2.43 所示。堆栈指令的使用说明：（1）MPS、MPP 应该成对使用，并且连续使用不能超过 11 次，否则数据溢出丢失
46、。（2）使用堆栈指令时，如果其后是单个触点，需用 AND 或 ANI 指令；如果其后是电路块，则在电路块的始点用 LD 或 LDI 指令，然后用块与指令 ANB。在图 2.44 所示的程序中，因为 X0 控制输出继电器 Y0 Y4，所以 X0 的状态要使用 5 次。因此，在“0 LD X0”指令语句后先用 MPS 指令将 X0 的状态存入堆栈第一级单元。图 2.44 堆栈指令的使用说明在 Y0 输出控制行中，X0 与 X1 串联控制 Y0，所以执行串联指令 AND。在 3 次执行 MRD 读栈指令中，X0 的状态被读入运算器，分别与 X2、X3 、X4的状态做“与”运算控制 Y1、Y2 、Y3
47、。在 X0 的最后控制行，执行 MPP 出栈指令，X0 的状态被读入运算器，与 X5 的状态做“与”运算控制 Y4。程序指针离开堆栈返回左母线，执行“16 LD X6”指令语句。（3）堆栈可以嵌套，但嵌套的层数不能超过 11 层。如图 2.45 所示程序使用了两级堆栈。62图 2.45 应用两级堆栈任务实施一、编写电动机 降压启动控制程序三相交流电动机 降压启动控制程序如图 2.46 所示，程序工作原理如下：图 2.46 电动机 降压启动控制程序63（1） 形启动。按下启动按钮 SB2，Y0 线圈通电自锁，电源接触器 KM1 通电。程序第 2 行中 Y0 常开触点闭合， Y1 线圈通电， 形接
48、触器 KM2 通电，电动机绕组形连接通电启动，同时定时器 T0 线圈通电延时。（2） 形绕组断开。定时器 T0 延时 6s 后，T0 常闭触点分断，Y1 线圈断电，形接触器 KM2 断电， 形绕组断开； T0 常开触点闭合，定时器 T1 线圈通电延时。（3）形运行。定时器 T1 延时 1s 后，T1 常开触点闭合，Y2 线圈通电自锁，形接触器 KM3 通电，电动机绕组形连接通电运行。Y2 常闭触点分断，联锁 Y1不能再次通电。（4）停止。按下停止按钮 SB1，Y0 线圈断电解除自锁。程序第 2 行中 Y0 常开触点分断，联锁 Y1、Y2 线圈断电。程序中使用了两个定时器 T0 和 T1。T0
49、用于电动机从 形启动到运转的时间控制，时间为 6s，T1 用于 KM2 与 KM3 之间动作延时控制，避免两个接触器同时工作，时间为 1s。在生产中 T1 和 T2 的延时时间应根据实际工作情况设定。二、操作步骤 （1）按图 2.42 所示连接三相交流电动机 降压启动控制线路。（2）将图 2.46 所示程序写入 PLC。（3）使 PLC 处于运行状态，并进入程序监控状态。（4）PLC 上输入指示灯 X0 应点亮，表示热继电器 KH 工作正常。（5）PLC 上输入指示灯 X1 应点亮，表示停止按钮连接正常。（6）按下启动按钮 SB2，电动机 形启动，7s 后自动转为 形运行。按停止按钮 SB1，电动机停止。64第十五、十六讲任务七 应用 PLC 实现单按钮启动/停止控制任务引入在 PLC 控制系统的实际应用中，输入信号通常由众多的按钮、行程开关和各类传感器构成，有时可能出现输入继电器点数
