FXN系列可编程控制器基本指令的编程应用.ppt

可编程控制器应用技术,第四章 FX2N系列可编程控制器基本指令的编程应用,目录,可编程控制器的应用开发 常用基本环节的编程 基本指令编程实例及经验设计法 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,1,内容提要,2,基本指令是 PLC程序中应用最频繁的指令,熟练应用基本指令是PLC编程的基础。程序的编制过程是将控制系统工作条件及工作目的间的关系指令化的过程。本章在介绍工业控制中常用基本环节编程的基础上以实例说明 FX2N系列PLC基本指令的编程应用,并总结“经验法”编程的基本技巧。编制完成的程序需下载到PLC中运行,各PLC厂商都为自己的产品配备了编程软件,本章简要介绍SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的用法。,第一节 可编程控制器的应用开发,可编程控制器在应用开发过程中的步骤组成控制对象的生产工艺过程及控制要求调查可编程控制器的资源分配及接线设计程序编制程序的调试及修改完善,3,第二节 常用基本环节的编程,一、三相异步电动机单向运转控制:启保停电路单元,图4-1 异步电动机单向运转控制,4,第二节 常用基本环节的编程,梯形图程序的全部要素(1)事件(2)事件发生的条件(3)事件得以延续的条件(4)使事件中止的条件,5,第二节 常用基本环节的编程,二、三相异步电动机可逆运转控制:互锁环节若希望实现三相异步电动机可逆运转，需增加一个反转控制按钮和一只反转接触器。,图4-2 三相异步电动机可逆运转控制,6,第二节 常用基本环节的编程,三、两电机分时启动的电路:基本延时环节,图4-3 两台异步电动机延时启动控制,设计思路:先绘两台电机独立的启保停电路。第一台电机使用启动按钮启动。第二台电机使用定时器的常开触点启动。两台电机均使用同一停止按钮。然后再解决定时器的工作问题。,7,第二节 常用基本环节的编程,四、定时器的延时功能扩展环节采用两种方法,图4-4 两定时器接力延时400s,图4-5 定时器配合计数器延时1000s,8,第二节 常用基本环节的编程,五、定时器构成的振荡电路图4-5中定时器T1的工作实质是构成一种振荡电路,产生时间间隔为定时器的设定值,脉冲宽度为一个扫描周期的方波脉冲。,9,第二节 常用基本环节的编程,六、分频电路用PLC可以实现对输入信号的任意分频。,图4-6 2分频电路及波形,10,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,一、编程实例,【例1】三组抢答器儿童2人、青年学生1人和教授2人成3组抢答。儿童任一人按钮均可抢得,教授需二人同时按钮可抢得,在主持人按钮同时宣布开始后10s内有人抢答则幸运彩球转动表示庆贺。,本例选用 FX2N-16MR型PLC一台。完成本例编程可按以下步骤进行。1.列出本例PLC端子分配情况 表4-1给出了本例PLC的端子分配情况。,11,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,表4-1 三组抢答器 PLC端子分配表,输出口Y001Y004上接有抢得指示灯及彩球,分别代表儿童抢得、学生抢得、教授抢得及彩球转动4个事件,是本例梯形图中的输出线圈。,12,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,2.根据输出要求画出草图 设计梯形图时可先绘含有4个启保停支路的草图,以表达各个输出的基本关系如图4-7所示。3.考虑各输出之间的制约并对草图做出修改 根据本例要求主要有2个方面的修改。抢答器的重要性能是竞时封锁,也就是若已有某组先按钮抢答,则其他组再按无效。体现在梯形图上是:Y001Y003间的互锁。这就要求在 Y001Y003支路中互串其余二个输出继电器的常闭触点。,13,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,按控制要求,只有在主持人宣布开始的10s内 Y001Y003接通才能启动彩球,且彩球启动后,该定时器也应失去对彩球的控制作用。因而梯形图4-8中在Y004输出支路中串入了定时器T10的常闭触点,且在母线及T10间并上了Y004的自保触点。图4-8是程序设计完成后的梯形图。,14,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,图4-7 三组抢答器梯形图(草图),图4-8 三组抢答器梯形图(完成),15,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,【例2】五组抢答器控制设计,五个队参加抢答比赛。比赛规则及所使用的设备如下。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。各队抢答必须在主持人给出题目,说了“开始”并同时按了开始控制钮后的10s内进行,如提前抢答,抢答器将报出“违例”信号(违例扣分)。10s时间到,还无人抢答,抢答器将给出应答时间到信号,该题作废。在有人抢答情况下,抢得的队必须在30s内完成答题。如30s内还没答完,则作答题超时处理。灯光及音响信号所表示的意义是这样安排的:,16,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,音响及某台灯:正常抢得 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。完成本例可按以下步骤进行。,17,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,1.决定输入输出端子及机内器件的安排 为了清晰地表达总台灯、各台灯、总台音响这些输出器件的工作条件,机内器件除了选用了应答时间及答题时间二个定时器外还选用了一些辅助继电器,现将本例器件安排列于表4-2。,18,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,表4-2 器件安排表,19,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,2.分析抢答器的控制要求 本例输出器件比较多,且需相互配合表示一定的意义。仔细分析并抓住以下几个关键事件对编写输出器件的工作条件有重要的意义。主持人是否按下开始按钮。这是正常抢答和违例的界限。是否有人抢答。应答时间是否到时。答题时间是否到时。程序设计时,要先用机内器件将以上事件表达出来,并在后续的设计中用这些器件的状态表达输出的条件。,20,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,3.按以下顺序绘制程序图 先绘出图中“应答允许”、“应答时限”、“抢答继电器”、“答题时限”等支路。这些支路中输出器件的状态是进一步设计的基础。设计各台灯梯形图。各台灯启动条件中串入 M2的常闭触点体现了抢答器的一个基本原则:竞时封锁,在已有人抢答之后按按钮无效。,21,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,设计总台灯梯形图。由总台灯工作条件分析可知,梯形图中应具有以下4项内容:M2的常开和M1的常闭串联:主持人未按开始按钮即有人抢答,违例;T1的常开和M2的常闭串联:应答时间到无人抢答,本题作废;T2的常开和M2的常开串联:答题超时;Y014常开:自保触点。,22,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,设计总台音响梯形图。总台音响梯形图的结构本来可以和总台灯一样,但为了缩短音响的时间(设定为1s),在音响的输出条件中加入了启动信号的脉冲处理环节。有关的支路请读者自行分析。最后解决复位功能。考虑到主控触点指令具有使主控触点后的所有启保停电路输出中止的作用,将主控触点M0及其相关电路加在已设计好的梯形图前部。本例的梯形图见图4-9。,23,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,图4-9 抢答器梯形图,24,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,【例3】三电机的循环启停运转控制设计,三台电机接于Y001、Y002、Y003;要求它们相隔5s启动,各运行10s停止;并循环。据以上要求,绘出电机工作时序图如图4-10所示。,图4-10 三电机控制时序图,25,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,分析时序图,不难发现电机Y001、Y002、Y003的控制逻辑和间隔5s一个的“时间点”有关,每个“时间点”都有电机启停。因而用程序建立这些“时间点”是程序设计的关键。由于本例时间间隔相等,“时间点”的建立可借助振荡电路及计数器。设X000为电机运行开始的时刻让定时器 T0实现振荡。再用计数器C0、C1、C2、C3作为一个循环过程中的时间点。循环功能是通过C3常开触点将全部计数器复位来实现的。“时间点”建立之后,用这些点来表示输出的状态就十分容易了。设计好的梯形图如图4-11所示。,26,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,三电机控制梯形图,梯形图中Y001、Y002、Y003支路也属于启保停电路,其中启动及停止条件均由“时间点”组成。,27,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,【例4】十字路口交通灯控制,这也是一个时序控制例子。十字路口南北向及东西向均设有红、黄、绿三只信号灯,六只灯依一定的时序循环往复工作。图4-12是交通灯的时序图。和例3一样,本例的关键仍然是要用机内器件将信号灯状态变化的“时间点”表示出来。分析时序图,找出信号灯状态发生变化的每个“时间点”,并安排相应的器件如表4-3所示。,28,表4-3 时间点及实现方法,29,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,本例梯形图设计步骤如下:依表4-3所列器件及方式绘出各“时间点”形成所需支路。这些支路是依“时间点”的先后顺序绘出,且采用一点扣一点的方式进行的。以“时间点”为工作条件绘各信号灯的输出梯形图。为了实现交通信号灯的启停控制,在已绘好的梯形图上增加主控环节。作为一个循环的结束,第二个循环开始控制的T7的常闭触点也作为条件串入主控指令中。本例梯形图见图4-13。,30,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,图4-12 交通灯时序图,31,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,图4-13 交通信号灯梯形图,32,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,【例5】运料小车的往返运行控制,图4-14所示小车一个工作周期的动作要求如下:按下启动按钮SB(X000),小车电机M正转(Y010),小车第一次前进,碰到限位开关SQ1(X001)后小车电机M反(Y011),小车后退;小车后退碰到限位开关SQ2(X002)后,小车电机 M停转,停5s后,第二次前进,碰到限位开关SQ3(X003),再次后退;第二次后退碰到限位开关SQ2(X002)时,小车停止。,33,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,图4-14 运料小车往返运行示意图,34,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,1.分析 本例的输出较少,只有电机正转输出Y010及反转输出 Y011。但控制工况比较复杂。由于分为第一次前进、第一次后退、第二次前进、第二次后退,且限位开关SQ1在二次前进过程中,限位开关SQ2在二次后退过程中所起的作用不同,要直接绘制针对Y010及Y011的启保停电路梯形图不太容易。,该例解题步骤如下:,35,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,将启保停电路的内容简单化,可不直接针对电机的正转及反转列写梯形图,而是针对第一次前进、第一次后退、第二次前进、第二次后退列写启保停电路梯形图。为此选 M100、M101及 M110、M111作为两次前进及两次后退的辅助继电器,选定时器 T37控制小车第一次后退在SQ2处停止的时间(本例的输入、输出口安排已标在图4-14中)。,36,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,2.绘梯形图草图 针对二次前进及二次后退绘出的梯形图草图如图4-15所示。图中有第一次前进、第一次后退、计时、第二次前进、第二次后退 5个支路,每个支路的启动与停止条件都是清楚的。但是程序的功能却不能符合要求,因为细分支路后小车的各个工况间的牵涉虽然少了,但并没有将两次前进两次后退的不同区分开,第二次前进碰到 SQ1时即会转入第一次后退的过程,且第二次后退碰到 SQ2时还将启动定时器,不能实现停车。,37,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,图4-15 小车往返控制梯形图草图,38,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,3.修改梯形图 既然以上提及的不符合控制要求的两种情况都发生在第二次前进之后,那么就可以设法让 PLC“记住”第二次前进的“发生”,从而对计时及后退加以限制。在本例中,选择了M102以实现对第二次前进的记忆。对草图修改后的程序如图 4-16所示。图中将两次后退综合到一起,还增加了前进与后退的继电器的互锁。,39,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,小车往返控制梯形图,40,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,二、经验设计法,1.经验设计法的要点,PLC的编程,从梯形图来看,其根本点是找出符合控制要求的系统各个输出的工作条件,这些条件又总是用机内各种器件按一定的逻辑关系组合实现的。,41,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,梯形图的基本模式为启保停电路。每个启保停电路一般只针对一个输出,这个输出可以是系统的实际输出,也可以是中间变量。梯形图编程中有一些约定俗成的基本环节,它们都有一定的功能,可以像摆积木一样在许多地方应用。,42,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,在准确了解控制要求后,合理地为控制系统中的事件分配输入输出口。选择必要的机内器件,如定时器、计数器、辅助继电器。对于一些控制要求较简单的输出,可直接写出它们的工作条件,依启保停电路模式完成相关的梯形图支路。工作条件稍复杂的可借助辅助继电器(如例5中小车前进部分的 M100、M101及M102)。,2.“经验法”编程步骤,43,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,对于较复杂的控制要求,为了能用启保停电路模式绘出各输出口的梯形图,要正确分析控制要求,并确定组成总的控制要求的关键点。在空间类逻辑为主的控制中关键点为影响控制状态的点,(如抢答器例中主持人是否宣布开始,答题是否到时等)在时间类逻辑为主的控制中(如交通灯),关键点为控制状态转换的时间。将关键点用梯形图表达出来。关键点总是用机内器件来表达的,在安排机内器件时需要考虑并合理安排。绘关键点的梯形图时,可以使用常见的基本环节,如定时器计时环节、振荡环节、分频环节等。,44,第三节 基本指令编程实例及经验设计法,在完成关键点梯形图的基础上,针对系统最终的输出进行梯形图的编绘。使用关键点综合出最终输出的控制要求。审查以上草绘图纸,在此基础上,补充遗漏的功能,更正错误,进行最后的完善。,45,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,一、SWOPC-FXGP/WIN-C软件的安装及硬件连接 SWOPC-FXGP/WIN-C是基于Windows的应用软件,可在 Windows95、Windows98、Windows2000及其以上操作系统下运行,运行 SWOPC-FXGP/WIN-C,可通过梯形图符号、指令语句及SFC符号创建及编辑程序,还可以在程序中加入中文、英文注释,它还能够监控PLC运行时各编程元件的状态及数据变化,而且还具有程序和监控结果的打印功能。,46,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,在计算机中安装SWOPC-FXGP/WIN-C时将含有SWOPC-FXGP/WIN-C软件的光盘插入光盘驱动器,在光盘目录里双击setup,即进入安装。之后则可按照软件提示完成安装工作。软件安装路径可以使用默认子目录,也可以用“浏览”按钮弹出对话框选择或新建子目录。在安装结束时,向导会提示安装过程的完成。,47,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,应用软件下载到PLC的过程是装有SWOPC-FXGP/WIN-C的计算机和PLC的通讯过程。通讯最简单的设备是一根FX-232CAB电缆,电缆的一头接计算机的RS232口,另一头接在 PLC的RS422通讯口上。软件安装完成并连接好硬件后,再依连接正确选择计算机的通讯口即可。具体操作为打开软件,在菜单栏中选择“PLC”菜单后,在下拉菜单条中选“端口设置”,再选中电缆所实际连接的计算机的232口编号(COM1或 COM2)即完成设置。,硬件安装,48,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,二、SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的界面 运行 SWOPC-FXGP/WIN-C软件后,将出现初始启动画面,点击初始启动界面菜单栏中“文件”菜单并在下拉菜单条中选取“新文件”菜单条,即出现图4-17所示的 PLC类型选择对话框,选择好机型,点击确认后,则出现程序编辑的主界面。,49,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,图4-17 PLC类型设置对话框,50,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,图4-18 SWOPC-FXGP/WIN-C软件主界面,51,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,1.菜单栏,菜单栏是以菜单形式操作的入口,菜单含文件、编辑、工具、查找、视图、PLC、遥控、监控及调试等项。用鼠标点击某项菜单,可弹出该菜单的细目。菜单条中的其他项目涉及编程方式的变换、程序的下载传送、程序的调试及监控等操作。,52,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,2.工具栏,工具条提供简便的鼠标操作,将最常用的SWOPC-FXGP/WIN-C编程操作以按钮形式设定到工具条。可以用菜单栏中的“视图”菜单选项来显示或隐藏工具条。菜单条中涉及的各种功能在工具条中大多都能找到。,53,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,3.编辑区,编辑区用来显示编程操作的工作对象。可用梯形图、语句表等方式进行程序的编辑工作。也可以使用菜单栏中“视图”菜单及工具栏中梯形图及指令表按钮实现梯形图程序与语句表程序的转换。,54,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,4.状态栏、功能键栏及功能图栏,编辑区下部是状态栏,用于标示编程PLC类型、软件的应用状态及所处的程序步数等。状态栏下为功能键栏,其与编辑区中的功能图栏都含有各种梯形图符号,相当于梯形图绘制的图形符号库。,55,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,三、编程操作,1.程序编辑操作,(1)采用梯形图方式时的编程操作,采用梯形图编程即是在编辑区中绘出梯形图。打开新建文件时主窗口左边可以见到一根竖直的线。这就是左母线。蓝色的方框为光标,梯形图的绘制过程是取用图形符号库中的符号“拼绘”梯形图的过程。,56,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,方法：可点击功能图栏中的动合触点,也可以在“工具”菜单中选“触点”,并在下拉菜单中点击“动合触点”,这时出现图4-19的对话框,在框中输入触点的地址及其他有关参数后点击确认,要输入的动合触点及其地址就出现在光标所在的位置。,57,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,图4-19 触点设置对话框,58,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,需输入功能指令时,点击工具菜单中的“功能”菜单或点击功能图栏及功能键中的“功能”按钮,即可弹出如图4-20所示的对话框,然后在对话框中填入功能指令的助记符及操作数并点击确认即可。,图4-20 功能指令设置对话框,注意：功能指令的输入格式一定要符合要求。,59,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,梯形图符号间的连线可通过工具菜单中的“连线”菜单选择水平线与竖线完成。记住：不论绘什么图形,先要将光标移到需要绘这些符号的地方。梯形图程序的修改可以使用插入、删除等菜单或按钮操作,修改元件地址可以双击元件后重新填写弹出的对话框。梯形图符号的删除可利用计算机的删除键,梯形图竖线的删除可利用菜单栏中“工具”菜单中的竖线删除。梯形图元件及电路块的剪切、复制和粘贴等方法与其他编辑类软件操作相似。,60,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,61,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,(2)采用指令表方式时的编程操作 采用指令表编程时可以在编辑区光标位置直接输入指令表,一条指令输入完毕后,按回车键光标移至下一条指令的位置,则可输入下一条指令。指令表编辑方式中指令的修改也十分方便,将光标移到需修改的指令上,重新输入新指令即可。程序编制完成后可以利用菜单栏中“选项”菜单项下“程序检查”功能对程序做语法及双线圈的检查,如有问题,软件会提示程序存在的错误。,62,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,2.程序的下载,程序编辑完成后需下载到PLC中运行。这时需选点击菜单栏中“PLC”菜单,在下拉菜单中再选“传送”及“写出”即可将编辑完成的程序下载到PLC中,传送菜单中的“读入”命令则用于将PLC中的程序读入编程计算机中修改。PLC中一次只能存入一个程序,下载新程序后,旧有的程序即行删除。,63,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,3.程序的调试及运行监控,程序的调试及运行监控是程序开发的重要环节,很少有程序一经编制就是完善的,只有经过试运行甚至现场运行才能发现程序中不合理的地方并且进行修改。SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件具有监控功能,可用于程序的调试及监控。,64,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,(1)程序的运行及监视 程序下载后仍保持编程计算机与PLC的联机状态并启动程序运行,编辑区显示梯形图状态下,点击菜单栏中“监控/测试”菜单后点击“开始监控”即进入元件监控状态。这时,梯形图上将显示PLC中各触点的状态及各数据存储单元的数值变化。如图4-21所示,图中有长方形光标显示的位元件处于接通状态,数据元件中的存数则直接标出。在监控状态中点击“停止监控”则可中止监控状态。,65,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,图4-21 梯形图监控,66,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,元件状态的监视还可以通过表格方式实现。编辑区显示梯形图或指令表状态下,点击菜单栏中“监控/测试”菜单后再点击“进入元件监控”,即进入元件监控状态对话框,这时可在对话框中设置需监控的元件,则当PLC运行时就可显示运行中各元件的状态。,67,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,(2)位元件的强制状态 在调试中可能需要PLC的某些位元件处于ON或OFF状态,以便观察程序的反应。这可以通过监控/测试菜单中的“强制Y输出”及“强制ON/OFF”命令实现。点击这些命令时将弹出对话框,在对话框中设置需强制的内容并点击“确定”即可。,68,第四节 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载,(3)改变PLC字元件的当前值 在调试中有时需改变字元件的当前值,如定时器,计数器的当前值及存储单元的当前值等。具体操作方法：从“监控/测试”菜单中进入,选“改变当前值”并在弹出的对话框中设置元件及数值后点击“确定”即可。,69,END,