电气控制与PLC编程基础课件.ppt

,电器与PLC控制,电器与控制,引言,学习内容：(包括两方面）1、电器控制部分。该部分主要掌握继电器控制电路的分析、设计，能够了解各类继电器的工作原理，利用继电器控制电机的启动、停止、往复运动，分析通用机床的继电器控制线路，能独立设计简单的机床控制线路。掌握一种液压电器控制软件。2、可编程序控制器部分（即PLC部分）。该部分主要掌握三菱FX系列的控制原理、基本指令、基本指令的编程方法、设计控制线路、掌握部分功能指令的使用方法；掌握一种三菱编程软件。,电器与PLC控制,课程意义： 电气控制技术在工业生产、科学研究以及其它各领域中应用十分广泛，继电器和PLC具体在自动生产线、机床、机电设备得到广泛使用。学习方法： 本门课程的主要目的是能够设计控制线路以满足不同设备的需要，因此学生在熟悉基本概念之后，要做适量的习题，并能独立完成基本实验和综合实验。我们有两套电脑软件，学生可以在课后对上课内容和练习进行验证。成绩评定： 平时练习15%，实验15%，其末考试70%,电器与PLC控制,第一章 常用低压电器,第一节 电器的功能、分类和工作原理一、电器的功能 电器控制实际上是对开关量的控制，“开”和“关”是电器最基本、最典型的功能。其常用符号是二、电器的分类 1、按工作电压等级分 高压电器：用于交流电压1200V、直流电压 1500V以上 低压电器：用于交流50Hz、交流1200V、直流1500V以下,电器与PLC控制,2、按工作原理分： 手动电器：如刀开关、按钮等 自动电器：如接触器、继电器、电磁阀等3、按用途分： 控制电器：接触器、继电器、电动机启动器等 配电电器：用于电能输送和分配的电器，如高压断路器 主令电器：如按钮、转换开关 保护电器：如熔断器、热继电器等 执行电器：用于完成某种动作或传送功能的电器，如电磁铁、电磁离合器,电器与PLC控制,三、电磁机构的结构形式 （一）电磁机构1、电磁机构的结构形式 电磁机构由线圈、铁心和衔铁组成。 直流线圈通电，铁心不会发热，只有线圈发热。一般制作成无骨架、高而薄的瘦高型。 交流线圈，除线圈发热外，由于铁心中有涡流和磁滞损耗，铁心也会发热。做成有骨架的矮胖型。,电器与PLC控制,2、电磁机构的工作原理 电磁铁工作时，电磁产生的磁通作用于衔铁，产生电磁吸力，并使衔铁产生机械位移，衔铁复位时弹簧将衔铁拉回原位。因此衔铁上的力有两个：电磁吸力和反力。注意点： a 、要求可靠性高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构而采用直流电磁机构。 b 、弹簧的反力和电磁的吸力配合要良好，否则会使触头和衔铁发生弹跳，导致触头熔焊或烧毁。,电器与PLC控制,3、交流电磁机构上短路环的作用 交流电由于交变的缘故有时磁通为零，会使衔铁弹跳，产生剧烈震动，因此要加短路环。如图所示： 通过短路环形成的涡流产生的磁通，产生两个不同相位磁通，形成的力与电磁本身形成的力共同作用，衔铁就不会产生震动。因为他们的位相是相互错开的。,电器与PLC控制,（二）触头系统 三种形式，如图（三）灭弧工作原理 触点在通电状态下动、静触头脱离接触时，使触头表面的自由电子大量溢出而产生电弧。 灭弧方法：迅速增大电弧长度、冷却。 灭弧装置：电动力灭弧、磁吹灭弧、栅片灭弧。,电器与PLC控制,电器与PLC控制,第二节 电器控制中常用电器,一、低压隔离器 所谓隔离器实际上就是开关。品种有低电压开关、熔断器式刀开关和组合开关三种。1、刀开关 是较为简单经济的开关，其额定电压大于所控制的线路，额定电流大于负载的额定电流。2、组合开关 是转动式的，操作轻巧，有多个极位。,电器与PLC控制,二、熔断器 熔断器实际上就是我们常说的保险丝。目前保护电动机常用的熔断器由熔体和安装熔体的熔断管组成。 额定电流、额定电压都要大于线路中使用的电压。 具体对一台异步电动机而言： I =（1.52.5）INmax 对多 台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则： I = （1.52.5）INmax + IN之和 符号表示： FU,电器与PLC控制,三、控制继电器 继电器是根据输入信号的变化，使其自身的执行机构动作的自动控制电器。按输入信号的种类可分为：电压继电器、电流继电器、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。 一般情况接触器与继电器是相同的。但又有区别： （1）继电器用于控制小电流电路及控制电路。接触器用于控制电动机等大功率、大电流电路及主电路。 （2）继电器输入信号可以是各种物理量，如电压、电流、时间、压力、速度等，而接触器的输入量只有电压。,电器与PLC控制,（一）电磁式继电器 其原理与电磁线圈吸合的原理相同。1、电流继电器 反映的是电流信号。有欠电流继电器和过电流继电器，主要起保护电路的作用。2、电压继电器 反映的是电压信号，也有欠电压继 电器和过电压继电器。作用与电流继电器相同。3、中间继电器 中间继电器实质就是电压继电器，只是触头数量多，一般8对，容量大，起到中间放大的作用。,电器与PLC控制,（二）时间继电器 在自动控制系统中，需要有瞬时动作的继电器，也需要延时动作的继电器。有直流电磁式、空气阻尼式、晶体管式、电动机式。如图为空气阻尼式时间继电器工作原理图。,电器与PLC控制,从使用上有通电延时型和断电延时型，如图所示：,电器与PLC控制,（三）热继电器 电动机在运转的过程中过载经常发生，短时过载对电动机的影响不大，但长时间的过载会使电动机绕组升温，对电动机产生损坏。 热继电器主要由双金属片升温产生变形，带动触点动作，使电动机停止运转。 （四）速度继电器 速度继电器是根据感应原理制成。当电动机运转时触点闭合，电动机速度下降到一定值时，速度继电器切断电路。如图：,电器与PLC控制,第三节 主令电器,主令电器是用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器。一、按钮 在低压控制电路中用于手动发出控制信号。按用途和结构的不同，分为启动按钮、停止按钮和复位按钮等。,电器与PLC控制,二、行程开关 行程开关用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短。,电器与PLC控制,第四节 动力线路中常用电器,一、低压断路器 低压断路器又称自动空气开关，是过流、欠压、热继电器等的组合,电器与PLC控制,二、接触器 接触器是一种用于频繁地接通或断开交直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。 分为交流接触器和直流接触器。,电器与PLC控制,电器与PLC控制,第二章 电气控制线路的基本控制规律,中国生产的电能60%用于电动机，其中70%以上又用于一般用途的交流异步和同步电动机。 继电器控制线路优点：电路图直观易懂，价格便宜，抗干扰能力强。可以实现简单和复杂的、集中和远距离生产过程的自动控制。 继电器控制线路缺点：通用性和灵活性较差，不能实现系列化生产。由于采用有触点的开关电器，触点易发生故障，维修量较大。,电器与PLC控制,第一节 绘制电气控制线路的若干原则,一、电气控制线路图和常用符号 电气控制线路的表示方法有两种：安装图和原理图。（一）常用电气图形符号和文字符号 见表2-1和表2-2（二）电气原理图 电器原理图一般分为主电路和辅助电路两个部分。 主电路：电气控制线路中强电通过的部分。如组合开关、接触器的主触点、热继电器的热元件、熔断器等。绘制电路图的原则：,电器与PLC控制,辅助电路： 电路中通过的电流较小，包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路。（1）所有电机、电器等元件都应采用国家统一规定的符号。（2）主电路用粗实线绘制在图的左方或左侧，辅助电路用细实线在图的右侧或下方。（3）无论是主电路还是辅助电路或元件，均应按功能布置。（4）同一电路不同部分也应按符号统一起来（5）所有电器的可动部分均以自然状态画出。（6）原理图上尽量减少交叉线。,电器与PLC控制,电器与PLC控制,机床系统自锁控制电路图,电器与PLC控制,（三）电气安装图 用来表示电气控制系统中各电气元件的实际安装和接线情况二、阅读和分析电气控制线路图的方法查线读图法：（1）了解生产工艺与执行电器的关系（2）分析主电路图（3）分析控制线路,电器与PLC控制,第二节 电气控制的基本控制环节,一、启动电动机和自锁环节 如图所示：1、启动电动机2、停止电动机3、线路保护环节（1）短路保护（2）过载保护（3）欠压保护（书见图2-4）,电器与PLC控制,二、互锁控制和顺序控制（1）互锁控制 互锁控制是指生产机械或自动生产线不同的运动部件之间互相联系又互相制约。,电器与PLC控制,复合联锁正、反转控制。当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，此时应在两个接触器的线圈电路中互串入对方的动断触点。,电器与PLC控制,（2）顺序控制 顺序控制一般是当甲动作以后乙才能动作。 如图2-5和模拟图,电器与PLC控制,三、多地点控制线路 有些生产设备为了操作方便，常需要在两个以上的地点进行启动或停止控制。 见图2-6四、步进控制线路 在一些简易的顺序控制装置中，加工顺序按照一定的程序依次转换，依靠步进线路完成。 见图2-7和模拟图,电器与PLC控制,第三节 三相交流电动机的启动控制,一、电动机全启动控制 1、单向长动控制线路 最简单、最常用的控制线路，实现对电动机的启动、停止的自动控制。如图2-4 2、单向点动控制线路 生产机械在正常工作时需要长动控制，但在试车或进行调整工作时，就需要点动控制。,电器与PLC控制,二、三相交流笼式异步电动机降压启动 异步电动机全压启动电流一般可达额定电流的47倍，过大的启动电流会降低电动机寿命，使变压器的电压大幅度下降。 一般电动机容量在10kw以下可以直接启动，10kw以上的异步电动机大部分要降压启动。,电器与PLC控制,1、自耦变压器降压启动控制线路 又称为启动补偿器。电动机启动时，定子绕组得到的电压是自耦电压的二次电压，一旦启动完毕，自耦变压器便被切除，电动机进入全电压运行状态。在自藕变压器启动过程中，启动电流与启动转矩的比值按变比平方倍降低。这种方法常用于容量较大、正常运行为Y型连接法的电动机。,电器与PLC控制,2、Y-降压启动控制线路 Y-降压启动是在启动时将电动机定子绕组接成Y形，每相绕组承受的电压为电源的相电压（220V），启动结束后换成，电源电压为380V。凡是正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，均采用这种线路。,电器与PLC控制,3、降压启动的其他方法（1）延边三角形降压启动方法。仅适用于定子绕组特别设计的异步电动机。（2）定子串电阻降压启动方法。定子线路中串接电阻，使电动机绕组电压降低，启动结束后再将电阻短接。这种方法会消耗大量的电能且装置成本较高。,电器与PLC控制,第四节 三相异步电动机制动控制,三相异步电动机从切断电源到安全停止转动，由于惯性的关系总要经过一段时间。为了提高效率、准确停车，必须采取制动控制。 制动方法分为两类：机械制动和电气制动一、电磁抱闸制动和电磁离合器制动 1、电磁抱闸制动 靠电磁制动闸紧紧抱住与电动机同轴的制动轮来制动的。,电器与PLC控制,2、电磁离合器制动 采用电磁离合器来实现制动的，电磁离合器体积小，传递力矩大，制动平稳且迅速。二、反接制动控制线路1、线路设计思想 通过改变电动机电源电压相序使电动机制动。产生相反的力矩。一般10kw以上电动机的定子电路中串接电阻，以限制制动转矩和制动电流。见图2-182、典型线路介绍 反接制动主要采用速度继电器用来检测电动机的转速变化，转速下降到零时（100r/min），由速度继电器自动切断电源。,电器与PLC控制,（1）单向反接制动控制线路,电器与PLC控制,（2）可逆反接制动控制线路 电动机的正向和反向制动分别有速度继电器的两对常开触点KS-Z、KS-F来控制。反接制动优点是制动效果好，缺点是能量损耗大。,电器与PLC控制,三、能耗制动控制线路 电动机脱离三相交流电后，立即将直流电源接入定子的两绕组，绕组中通过直流电流。在静止磁场和感生电流的作用下，产生一个阻碍转子转动的制动力矩。,电器与PLC控制,第五节 电动机的可逆运行,电动机的可逆运行就是正反转控制。三相异步电动机只需将接于电动机定子的三相电源线中的任意两相对调即可。一、电动机可逆运行的手动控制1、“正-停-反”手动控制 2、“正-反-停”手动控制,电器与PLC控制,二、电动机可逆运行的自动控制 利用行程开关或电眼等来检测往返运动位置，发出信号控制电动机正反转。,电器与PLC控制,第六节 三相异步电动机调速控制,根据异步电动机转速公式 ： 式中：s转差率 f电源频率 p定子极对数 1、变极调速 通过改变绕组对数的调速方法，改变电动机的转速。如双速电动机，电机极数为4极/2极。D1、D2、D3的接线端接电源，对应低速。D4、D5、D6三个接线端接电源，D1、D2、D3接线端短接，对应高速。,电器与PLC控制,2、变频调速 变频调速就是改变异步电动机的供电频率f，利用电动机的同步转速随频率变化特性进行调速。特点是：性能好、调速范围大，稳定性好。需要变频电源。,电器与PLC控制,第七节 电气控制线路中的保护主令电器,一、电流型保护 1、短路保护 2、过电流保护 3、过载保护 4、断相保护 5、欠电流保护二、电压型保护 1、失压保护 2、欠电压保护三、其他保护 1、位置保护 2、温度、压力、流量等的保护,电器与PLC控制,练习： 试设计深孔钻三次进给的控制线路。如图为工作示意图。ST1、ST2、ST3、ST4为行程开关，YA为电磁阀。,电器与PLC控制,第三章 电气控制系统分析,电气控制系统是机械设备的重要组成部分，了解电气控制系统对机械设备的正确安装、调整、维护与使用是必不可少的。 本章以几个典型机床的电气控制系统为例进行介绍。,电器与PLC控制,第一节 C650卧式车床电气控制线路分析,一、普通车床的主要工作情况 主要用于：回转面、螺纹、端面、钻孔等加工； 切削运动：主运动、进给运动、辅助运动； 对电气控制要求：主轴正反转、中小机床直接启动、实现快速停车、必要的保护环节和照明装置；二、电气控制原理图,电器与PLC控制,电器与PLC控制,第二节 X62卧式万能铣床电气控制线路,一、电气控制要求1、控制主轴正反转，有反接制动2、工作太纵向、横向和垂直方向的进给运动，电动机控制正反转，有快速移动和限位控制。3、要求有变速冲动，即变速时电动机能点动一下。4、有冷却泵提供冷却液。二、控制线路分析,电器与PLC控制,电器与PLC控制,第三节 组合机床电气控制线路分析,组合机床是由一些通用部件及少量专用部件组成的高效自动化或半自动化专用机床。可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、功丝、车削、铣削及精加工等多道工序，一般采用多轴、多刀、多工序、多面、多工位同时加工，适用于大批量生产，能稳定地保证产品的质量。 组合机床的通用部件包括：动力部件（如动力头和动力滑台）、支承部件、输送部件、控制装置（如液压元件、控制板、按钮台及电气挡铁）等,电器与PLC控制,一、机械动力滑台控制电路 机械动力滑台由滑台、滑座及双电机（快速和进给电机）、传动装置三部分组成，滑台的自动循环由机械传动及电气控制完成。在一次循环中，要实现速度差别很大的快进和工进。快进、快退由快速电机实现，工进由工进电机实现。,电器与PLC控制,二、液压动力滑台控制电路 液压动力滑台与机械滑台的区别在于，液压滑台进给运动的动力是动力油，而机械滑台的动力来自于电动机。 1、具有一次工作进给的液压动力滑台电气控制电路,电器与PLC控制,在上述电路中，若需要使滑台工进到终点，延时停留，即工作循环为： 快进 工进 延时停留 快退，控制电路如图：,电器与PLC控制,2、二次工作进给控制电路如图3-9：,电器与PLC控制,课堂练习：、某两台电机分别启动后，要求第一台电动机停车后，才能允许另一台停车。2、用一个按钮控制一台电动机的启动和停止。,电器与PLC控制,第四章 电气控制系统的设计,第一节 电气控制系统设计的基本内容和一般原则一、基本内容1、拟定电气设计的技术条件（任务书）2、选择电气传动形式与控制方案3、确定电动机容量4、设计电气控制原理图5、选择电气元件，制订电机和电气元件明细表6、画出各设备的总布置图7、设计电气柜、操作台等8、绘制装配图和接线图9、编写设计计算说明书和使用说明书,电器与PLC控制,二、电气控制线路设计的一般原则（一）最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求（二）在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单、经济,电器与PLC控制,利用二极管的单向导电性来有效地减少点数。（如左图） 尽量减少电器不必要的通电时间，可以节约电能并延长电器的使用寿命。（如右图）,电器与PLC控制,电器与PLC控制,电器与PLC控制,电器与PLC控制,第二节 电力拖动方案确定原则和电机的选择一、确定拖动方式二、确定调速方案三、电动机的选择和电动机的启动、制动和反向要求第三节 电气控制线路的经验设计法一、经验设计法基本步骤二、经验设计法特点三、经验设计法举例,电器与PLC控制,电器与PLC控制,电器与PLC控制,第一节 可编程控制器的基本概念,可编程控制器英文名称为Programmable Controller，简称PC，为避免与个人计算机（PC）名称混乱，改名为PLC（Programmable logic Controller)。 现在所说的可编程序控制器PLC是1980年以来，美、日、德等国由先前的可编程序逻辑控制器PLC进一步发展而来。 1985年，国际电工委员会IEC对可编程序控制器作了如下规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。,第二节 可编程控制器的特点及应用,一、PLC的特点 1、可靠性高，抗干扰能力性强 2、配套齐全，功能完善，适用性强 3、易学易用，深受工程技术人员欢迎 4、系统设计周期短，维护方便，改造容易 5、体积小，重量轻，能耗低,二、PLC的应用领域 1、开关量的逻辑控制：单台、多台、生产线 2、模拟量控制：温度、压力、流量 3、运动控制：圆周、直线运动，如数控机床 4、过程控制：闭环控制，PID控制 5、数据处理：运算、传送、转换 6、通讯及联网：PLC之间、PLC与计算机等,第三节 可编程控制器的发展,69年,70年代中,80年代初,20世纪末,第一台PLC诞生,实用化发展阶段,广泛应用,全面发展,集成电路,计算机技术,成熟阶段,向大型和超小型发展,第四节 可编程控制器的组成及其部分功能,可编程控制器虽然外观各异，但硬件结构大体相同。由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出器件）I/O接口）、电源及编程设备几大部分构成。,一、中央处理器 目前以单片机芯片为主。 二、存储器 用于存放系统程序、用户程序及运算数据的单元。分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）两大类。 三、输入输出接口 输入接口用来接受生产过程的各种参数；输出接口用来送出可编程控制器运算后的得出的控制信息。,1、开关量输入接口通常PLC的输入类型可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。图5.2和图5.4分别为一种型号PLC的直流和交流输入接口电路的电路图，采用的是外接电源。图5.2描述了一个输入点的接口电路。其输入电路的一次电路与二次电路用光耦合器相连，当行程开关闭合时，输入电路和一次电路接通，上面的发光管用于对外显示，同时光耦合器中的发光管使三极管导通，信号进入内部电路，此输入点对应的位由0变为1。即输入映像寄存器的对应位由0变为1。,2、开关量输出接口 继电器可用于交直流电源，接通断开频率低；晶体管用于直流，接通断开频率高；可控硅仅适合交流驱动。,继电器输出型,（b） 晶闸管输出型,（c） 晶体管输出型（NPN集电极开路）,（d） 晶体管输出型（PNP集电极开路）,3、模拟量输入接口 将现场连续变化的模拟标准信号转换成数字信号。接受模拟电压或电流信号均可。 工业现场中模拟信号的变化一般是不标准的 ，在送入模拟量接口时一般需经过变送处理才能使用。如图5-6，模拟信号经运算放大器放大后进行A/D转换：,四、电源 有开关电源和后备电源，后备电源一般为电池。 五、外部设备 1、编程器：专用编程器；个人计算机 2、其他外部设备 （1）盒式磁带机 （2）打印机 （3）EPROM写入器 （4）高分辨率监控系统,第五节 可编程控制器的结构及软件,一、可编程控制器的结构 按硬件的结构类型分类：单元式的、模块式的、叠装式的 按应用规模及功能分类：按点数的多少 大、中、小、超小,二、可编程控制器软件（一）软件分类1、系统软件 系统管理程序、用户指令的解释程序、供系统调用的专用标准程序块2、应用软件 也叫用户软件，由用户根据现场情况编制的PLC程序。如图所示，继电器控制线路与PLC程序和接线比较。 PLC简单很多，改变程序即可控制不同的功能，而继电器控制则要重新接线。,（二）编程语言1、梯形图2、指令表3、顺序功能图（5-13）4、功能块图（西门子）5、结构文本（高级语言）,第六节 可编程控制器的工作原理,PLC是采用循环扫描工作方式。一、扫描工作方式1、输入处理阶段 即输入采样，在执行过程中，即使输入口有变化，输入数据暂存区中内容不变，直到下一个周期的输入处理阶段，才读入这种变化2、程序执行阶段 依用户程序的顺序逐条执行用户程序，执行结果均存储在输出状态暂存区中。3、输出处理阶段 输出刷新阶段。这是程序执行周期的最后阶段，对输出状态进行刷新。,二、扫描周期及PLC的两种工作状态工作状态：运行状态（RUN）和停止（STOP）状态 PLC在RUN工作状态时，执行一次图5-15扫描操作所需时间，即扫描周期，范围1100ms。三、输入输出滞后时间 即系统响应时间，是指PLC外部输入信号发生变化至外部输出信号发生变化的 时刻之间的时间间隔。 组成：输入电路滤波时间、输出模块滞后时间、扫描工作的滞后时间。 如图5-16所示：,第七节 PLC与继电器系统工作差别,接线方式：继电器由导线按规律连接起来，如改动十分麻烦；PLC的接口之间的联络靠计算机的逻辑关系来表达，修改、变动方便。 工作原理：继电器所有触点的动作是和线圈通电或断电同时发生的；而PLC因为扫描周期的缘故，同一个器件的线圈工作和它的 各个触点的动作并不同时发生。,第六章 三菱FX2N系列可编程控制器及其基本指令的应用,第一节 三菱FX2N系列可编程控制器一、 FX2N系列可编程控制器的基本组成有FX2、FX1、FX2C、FX0、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列基本单元：包括CPU、存储器、输入输出口及电源扩展单元：增加I/O点数的装置，内部设有电源。扩展模块：用于增加I/O点数及改变I/O比例，内部无电源，由基本单元或扩展单元供电。特殊功能模块：专门用途的装置。如位置控制、模拟量控制等。,二、型号名称体系及其种类 1、基本单元名称体系及其种类基本单元种类,2、扩展单元名称体系及其种类三、FX2N系列可编程控制器的技术指标 参看表6-5、6-6、6-7、6-8、6-9,第二节 FX2N系列可编程控制器软组件及功能,软继电器实际就是PLC中元件编号，因为不像继电器直接接触，所以称为软继电器一、FX2N系列PLC软组件的分类、编号和基本特征输入继电器：X；输出继电器：Y；辅助继电器：M状态继电器：S；定时器： T； 计数器：C；数据寄存器：D； 指针：P、I、N输入、输出继电器序号为八进制，其余软件序号是十进制。 软组件可以无限次访问。,二、FX2N系列PLC软组件的地址号及功能（一）输入输出继电器 输入端是可编程控制器接受外部开关信号的端口；输出端是可编程控制器向外部负载发送信号的端口。输入：X000X007（8点），X000X017（16点），X000X047（40点），等。输出：Y000Y007 （8点），Y000Y017 （16点），Y000Y047 （40点）等,输入输出继电器接线端子如图： 可编程控制器在执行程序中，采用的是成批输入输出方式，其过程如图6-8。,（二）辅助继电器 可分为普通用途、停电保持用途及特殊用途辅助继电器三大类。 1、普通用途辅助继电器 作用与继电器电路中的中间继电器类似，可作为中间状态存储及信号变换。,2、具有停电保持用途的辅助继电器 根据控制对象的不同，需要记忆停电前的状态，再运行时将其再现。 若将停电保持专用辅助继电器作为普通用途的辅助继电器使用时，要在程序开始用RST或ZRST指令清除其内容。,3、特殊辅助继电器 由PLC已经固定死的用途，不能更改。 如M8000为运行监视；M8002为初始脉冲；M8012为10ms时钟脉冲。（三）状态软元件 FX2N共有1000个状态软元件，其分类、地址编号及用途如表6-12。 状态S是构成转移图的基本要素，与步进阶梯图STL指令组合使用。,（四）定时器 相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中用于延时控制。,图6-11中图a为非积算定时器的梯形图程序及工作波形，图b为积算定时器的梯形图程序及工作波形。,定时器还有定时触点的动作时序与精度的问题，定时器从驱动定时线圈开始计时，到达设定值后，输出触点动作的动作精度时间t大致可用下式表示： t=T+T0-a 式中：T定时器设定时间，s T0扫描周期，s a定时器时钟周期；1ms、10ms、100ms定时分别为0.001、0.01、0.1，s,（五）计数器 计数器（C）在程序中作计数控制。内部计数器是对机内组件（X、Y、M、S、T和C）的信号计数，由于机内组件信号的频率低于扫描频率，因而是低速计数器，也称普通计数器。1、分类和编号 有16位增计数器和32位增/减双向计数器两类，又可分为普通用途和停电保持用途。,2、16位增计数器 16位是指其设定值及当前值寄存器为二进制16位寄存器，其设定值在K1K32767范围内有效。K0和K1意义相同，均在第一次计数时，其触点动作。,3、32位增/减双向计数器 设定值寄存器为32位，32位中首位为符号位，值为-2147483648 + 2147483647，首位为符号位。 增/减计数的方向由特殊辅助继电器M8200M8234设定，对应的特殊继电器通则为减计数，断开为增计数。,4、16位计数器与32位计数器的特点,5、FX2N可编程控制器中的高速计数器（1）对外部信号计数，工作在中断工作方式。（2）计数范围较大，计数频率较高。一般均为32位加计数器，最高计数频率可达10kHz。（3）工作设置灵活。除了具有普通计数器通过软件完成启动、复位等功能外，还可通过机外信号实现控制。（4）使用专用的工作指令。 FX2N系列可编程控制器中C235C255为高速计数器，它们共享同一个PLC机型输入端上6个高速计数器输入端（X000X005）。,（1）1相无启动/复位端子高速计数器,2、1相带启动/复位端子高速计数器,（六）指针（P/I） 指针用作跳转、中断等程序的入口地址，与跳转、子程序、中断程序一起应用。,第三节 FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,FX2N系列基本指令27种，步进指令2种，应用指令128种共298个。基本指令（一）逻辑取及线圈驱动（LD、LDI、OUT）,LD、LDI指令可用于将触点与左母线连接；OUT指令是对Y、M、S、T、C的线圈进行驱动的指令。（二）触点串联（AND、ANI）指令,两个图形的比较：上图指令：LD X000 下图指令： LD X000 AND X001 AND X001 OUT Y000 OUT Y000 OUT Y001 OUT Y001,（三）触点并联（OR、ORI）指令,（四）脉冲指令,（五）串联电路块的并联（ORB）,（六）并联电路块的串联（ANB）,（七）栈操作（MPS/MRD/MPP）一层堆栈,二层堆栈,四层堆栈,（八）主控触点（MC/MCR）指令 MC为主控指令，用于公共串联触点的连接，MCR为主控复位指令。,图6-45，若X000接通则执行MC至MCR之间的梯形图电路的指令，若X000断开，则跳过主控指令控制的梯形图电路，这时： 1、积算定时器、计数器、置位/复位指令驱动的软组件保持断开前状态不变； 2、非积算定时器、OUT指令驱动的软组件均变为OFF状态。,（九）置位/复位（SET/RST） 1、SET为置位指令，使线圈接通保持；RST为复位指令，使线圈断开复位。 2、对同一软组件，SET、RST可多次使用，不限制使用次数。,（十）微分脉冲输出（PLS/PLF）,（十一）取反（INV）指令,（十二）空操作,第四节 编程规则及注意事项,一、梯形图的结构规则1、与右母线连接应是输出线圈、功能指令；线圈不能直接与左母线连接。2、触点应画在水平线上，不能画在垂直分支线上。3、不包含触点的分支应放在垂直方向，不可水平方向设置。4、如果有几个电路块并联时，应将触点最多的支路块放在上面。5、遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新编排。,二、双线圈输出问题原则：前面的输出无效，最后一次输出才是有效的。,第五节 常用基本环节的编程,一、三相异步电动机单向运转控制：启保停电路二、三相异步电动机可逆运转控制：互锁环节,三、两台电机延时启动的基本环节,四、定时器的延时扩展 定时器都有一个最大值，如100MS的定时器最大计时时间为3276.7s。如果要长时间计时，可以同时使用计时器和计数器。,五、定时器构成的震荡电路如图6-65六、分频电路,第六节 基本指令编程实例,例1、用PLC实现对通风机的监视 如果三台风机有两台在工作，信号灯持续发亮；如果只有一台风机工作，信号灯就以0.5HZ的频率闪光；如果三台风机都不工作，信号灯就以2HZ频率闪光；如果选择运转装置不运行，信号灯熄灭。 条件信号有三个（1）三台中至少有两台在运行，有三种逻辑组合关系，图6-67a；只有一台风机运行，逻辑关系图6-67b；没有风机运行，图6-67c,例2 五组抢答器控制设计 设有主持人总台及各个参赛队分台。总台设有总台灯及总台音响，总台开始及总台复位按钮。分台设有分台灯，分台抢答按钮。音响信号的意义安排如下： 音响及某台灯：正常抢答 音响及某台灯加总台灯：违例 音响加总台灯：无人应答及答题超时 在一个题目回答终了后，主持人按下复位按钮，抢答器恢复原始状态，为第二轮抢答做好准备。,例3 三台电动机的循环启停运转控制三台的电动机接于Y001、Y002、Y003。要求它们相隔5s启动，各运行10s停止，并循环。根据以上要求，绘出电动机梯形图。,练习：1、按钮计数控制 按钮按下3次，信号灯亮；再按2次，灯灭，如此循环。,练习2、测扫描频率 用计数器、高速计时器测CPU每秒扫描程序次数。用编程器监控方式，观察计数每秒记录下的程序扫描次数。练习3、开关操作叫响提示 有开关操作时，无论通或断瞬间，某蜂鸣器发出1秒声响。,练习4：单按钮双路单通输出控制 用一只按钮控制二盏灯，第一次按下时第一盏灯亮，第二次按下时第一盏灯灭，同时第二盏灯亮，第三次按下时两盏灯灭，.以此规律循环下去。练习5：使用PLC完成自动台车的控制 某自动小车在启动前位于导轨的中部,课堂练习：1、设计一个可计数100万次的计数器。2、用一只按钮控制二盏灯，第一次按下时第一盏灯亮，第二次按下时第一盏灯灭，同时第二盏灯亮，第三次按下时两盏灯同时亮，第四次按下时两盏灯同时灭.以此规律循环下去。,第七章 FX2N系列可编程控制器步进指令及状态编程法,状态法也叫功能表图法。转移图（SFC）是状态编程的重要工具，包含了状态编程的全部要素，一般先绘出状态转移图，再转换成状态梯形图（STL）或指令表。 第一节 步进指令与状态转移图表示方法一、FX2N系列步进指令及使用说明1、 FX2N系列步进指令,使用步进指令时一般先设计状态转移图，再由状态转移图转换成状态梯形图,2、步进指令使用说明 （1）步进接点与左母线相连，STL右侧产生的新母线上的接点要用LD或LDI指令开始。RET是最后返回 （2）当步进指令接通时，其后面的电路才能按逻辑动作 （3）可以在步进接点内处理的顺控指令如表：,（4）允许同一元件的线圈在不同的STL接点后面多次使用。（5）在STL指令的内母线上将LD、或LDI指令编程后，注意如图7-3,（6）为了控制电机正反转时避免两个线圈同时接通短路，在状态内可实现输出线圈互锁。二、状态转移图（SFC）的建立及其特点如图所示7-5、7-6、7-7,第二节 编制SFC图的注意事项和规则,一、编制SFC图的注意事项（1）使用步进接点指令STL。程序最后必须使用返回指令RET（2）初始状态软元件用S0S9，并用双框表示；中间状态软元件用S20S899停电保持状态元件。（3）当同一负载需要连续多个状态驱动时，可使用多重输出。但相邻状态使用的T、C元件，编号不能相同。（4）SET置位指令用法与普通用法相同；只有RST对它复位才有效。（5）在STL与RET指令之间不能使用MC、MCR指令（6）初始状态一定要驱动，一般系统的初始条件，若无初始条件，可用M8002进行驱动。,二、编制SFC图的规则（1）向上、下等转移,（2）状态转移图中流程不能交叉,（3）若要对某个区间状态进行复位，可用区间复位指令ZRST处理。,例一 如图，剪板机的送料由电动机驱动，送料电动机由接触器KM控制；压钳下行和复位由液压电磁阀YV1和YV3控制；剪刀的下行和复位由液压电磁阀YV2和YV4控制。SQ1SQ5为限位开关。SQ1 X001 YV1 Y001 电动机接触器：Y000SQ2 X002 YV2 Y002SQ3 X003 YV3 Y003SQ4 X004 YV4 Y004SQ5 X005启动按钮：X000,例二：PC运行后，按下启动按钮，HL1HL3按下列顺序定时闪烁：HL1亮1秒后灭、HL2亮1秒后灭、HL3亮1秒后灭1秒后HL1、HL2、HL3全亮、1秒后全灭、再1秒后全亮、1秒后回到原来HL1亮.重复上一次过程。,第三节 多流程步进顺序控制,控制过程中可能具有两个以上的顺序动作过程，其状态转移流程图也具有两个以上的状态转移分支，称为多流程顺序控制。 基本结构有单流程、选择性分支、并联性分支和跳步与循环四种结构。一、单流程结构程序,二、选择性分支与汇合及其编程,编程实例：大、小球分类选择装置示意图,三、并行分支与汇合的编程,四、分支、汇合的组合流程及虚设状态,五、跳转与循环结构,课堂练习：1、小车在初始位置时停在中间的限位开关X0位置。按下起动按钮X3，小车按图中的顺序运动，连续循环5次最后返回并停在初始位置。,X2,X0,X1,Y0,Y1,第八章 FX2N系列可编程控制器应用指令及编程方法,应用指令是可编程控制器数据处理能力的标志。由于数据处理远比逻辑处理复杂，应用指令无论从梯形图的表达形式上，还是从涉及的机内器件种类及信息的数量上都有一定的特殊性。第一节 应用指令的类型及使用要素FX2N系列可编程控制器应用指令依据应用不同，可分为数据处理类、程序控制类、特种应用类及外部设备类。 一、应用指令的表示形式、应用与操作 应用指令不含表达梯形图符号间相互关系的成分，而是直接表达本指令要做什么。,（1）应用指令编号（2）助记符:英文缩写词，如：ADD、MOV、CMP等。（3）数据长度：D表示32位，无D表示16位。（4）执行形式：P表示脉冲执行形式，执行1次。（5）操作数：分为源操作数、目标操作数及其他操作数，K为十进制，H为十六进制。（6）变址应用：操作数可据变址应用。（.） （7）程序步数二、FX2N系列可编程控制器应用指令分类及汇总,第二节 程序流程类应用指令及应用,一、条件跳转指令及应用1、说明满足跳转条件之后的各个扫描周期中，PLC将不再扫描执行跳转指令与跳转指针Pn之间的程序。直到跳转的条件不满足，跳转停止前进。,2、跳转程序段中元器件在跳转执行中的工作状态 Y、M、S的工作状态将保持跳转发生前的状态不变。 T、C跳转发生后其计时、计数值保持不变。3、使用跳转指令的几点注意 可以使用双线圈； 同一程序中不允许存在两个相同的标号； 指针标号可以设在跳转之前； 使用CJ（P）指令时，跳转只执行一个扫描周期。,4、跳转指令应用 常见的手动、自动工作状态的转换既是这样一