《PLC编程元件》PPT课件.ppt
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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、传感
2、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,接下
3、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所示几种表示方式:,2.
4、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。输出继电器只能由程序驱动。FX系列PL
5、C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线圈通电呢?这就需要进行PLC编程。PLC常用的
6、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
7、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、SOUT 驱动线圈(输出)指令功能:驱动线圈。操作元件有:Y、M、T、C、SLD/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
8、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
9、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
10、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,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
11、。,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
12、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。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/MPPPLC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
13、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
14、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 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
15、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
16、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.FX系列PLC的辅助继电器(M
17、)辅助继电器不能直接对外输入、输出,但经常用作状态暂存、中间运算等。辅助继电器也有线圈和触点,其常开和常闭触点可以无限次在程序中使用,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。辅助继电器采用字母M表示,并辅以十进制地址编号。辅助继电器按用途分为以下几类:通用辅助继电器M0M499(500点)断电保持辅助继电器M500M1023(524点)用于保存停电前的状态,并在运行时再现该状态的情形。停电保持内装的后备电池支持。特殊辅助继电器M8000M8255(256点),PLC内部有很多特殊辅助继电器。这些特殊辅助继电器各自具有特定的功能,一般分为两大类:一类是只能利用其特殊辅助验电器
18、触点,这类继电器的线圈由PLC自动驱动,用户只能利用其触点进行编程。如:M8000(运行监控),M8002(初始脉冲),M8012(100ms时钟脉冲)等,其波形图见图225所示。另一类是可驱动线圈型特殊辅助继电器 用户驱动线圈后,PLC作特定的动作。如:M8033指PLC停止时输出保持,M8034指PLC禁止全部输出,M8039指PLC定时扫描等。,【应用举例】设计路灯的控制程序。要求:每晚七点由工作人员按下按钮(X0),点亮路灯Y0,次日凌晨X1停止。特别注意的是,如果夜间出现意外停电,则要求恢复来电后继续点亮路灯。图226所示是路灯的控制程序。M500是断电保持型辅助继电器。出现意外停电
19、时,Y0断电路灯熄灭。由于M500能保存停电前的状态,并在运行时再现该状态的情形,所以恢复来电时,M500能使Y0继续接通,点亮路灯。,(三)任务实施1.选择输入输出设备,分配I/O地址,画出接线图要实现电机延时启动,只需选择发送控制信号的启动、停止按钮和传送热过载信号的FR常闭触点作为PLC的输入设备;选择接触器KM作为PLC输出设备控制电机的主电路即可。时间控制功能由PLC的内部元件(T)完成,不需要在外部考虑。X21-SB2停止按钮常闭与FR常闭串联 X20-SB1启动按钮 Y20-接触器KM I/O接线图如图227所示。,2.设计PLC控制程序如图228所示,X20接外部按钮只能提供短
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