三菱PLC继电器与编程实例.ppt

一、工作方式周期循环扫描优点：可靠性好缺点：输出相对于输入有滞后，不适于快速反应的要求二、工作过程自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新几个外阶段。三、扫描周期T=自检时间+读入一点时间输入点数+程序步数运算速度+输出一点时间输出点数。,5-2PLC的基本原理,PLC的工作过程示意图,四、PLC的程序执行过程,1.输入采样（输入刷新）PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的输入信号状态（0，或“1，表现在接线端上是否承受外加电压）读入输入映像寄存器区。2.程序执行（程序处理阶段）PLC对程序按顺序进行扫描，根据逻辑运算的结果，刷新输出映像寄存器区或系统RAM区对应位的状态。3.输出刷新PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中，再通过一定的方式去驱动用户设备的过程。,二、PLC硬件系统组成,一、循环扫描工作方式,例如：用户程序的执行（用户程序的扫描工作过程）扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，由上至下，由左至右，逐条执行执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，并周而复始地重复进行。,检查CPU等内部硬件，对监视定时器（WDT）复位以及其它工作,与其它智能装置（如编程器、计算机等）实现通信,按顺序对所有输入端的状态进行采样，并存入相应寄存器,对用户程序扫描执行，并将结果存入相应的寄存器,将寄存器中与输出有关状态，转到输出锁存器，输出驱动外部负载,一、循环扫描工作方式,整个过程包括内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段,整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期,扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关。,典型值为1100ms,一、循环扫描工作方式,二、PLC执行程序的过程,三、PLC扫描工作方式的特点,集中采样：在一个扫描周期中，对输入状态的采样只在输入处理阶段进行。当PLC进入程序处理阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才对输入状态进行重新采样。,集中输出：在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。,优点：提高了抗干扰能力，增强了系统可靠性PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。,缺点：降低了系统的响应速度,PLC输入输出响应滞后：当PLC输入端输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。注意：这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式造成，更主要是PLC输入接口滤波环节带来的输入延迟和输出接口中驱动器件动作时间带来输出延迟，还与程序设计有关。,三、PLC扫描工作方式的特点,PLC的编程语言（IEC61131-3中的5种PLC基本语言）梯形图（LD）：以图形方式表达触点和线圈以及特殊指令块的梯级。指令表（IL）：类似汇编程序的基于文本的语言与其相对应的是LD。顺序功能图（SFC）：不仅仅是一种语言，更是一种组织控制程序的图形化方式。功能块图（FBD）：类似于数字逻辑门电路的图形语言。结构文本（ST）：类似Pascal的基于文本的高级编程语言,1.输入触头（X）1）输入触头用于接受及存储输入端子的输入信号。2）梯形图上不能出现输入继电器X的线圈3）采用八进制地址编号基本单元中的输入点按照X000-X007,X010-X017这样的八进制格式进行编号；扩展单元的输入点则接着基本单元的输入点顺序进行编号。,2.输出继电器（Y）1）输出继电器存储程序执行的结果，传送信号到外部负载2）采用八进制地址编号基本单元中的输出点按照Y000Y007,Y010Y017这样的八进制格式进行编号；扩展单元的输出点也接着基本单元的输出点顺序进行编号。,3.辅助继电器（M）由内部软元件的触点驱动,常开和常闭触点使用次数不限，但不能直接驱动外部负载,采用十进制编号。通用辅助继电器M0M499（500点）掉电保持辅助继电器M500M1023（524点）特殊辅助继电器M8000M8255（256点）只能利用其触点的特殊辅助继电器可驱动线圈的特殊辅助继电器通用辅助继电器与掉电保持用辅助继电器的比例，可通过外设设定参数进行调整。,只能利用其触点的特殊辅助继电器M8000：运行监控用，PLC运行时M8000接通。M8002：仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电器。M8012：产生100ms时钟脉冲的特殊辅助继电器。可驱动线圈的特殊辅助继电器M8030：锂电池电压指示灯特殊继电器。M8033：PLC停止时输出保持特殊辅助继电器。M8034：止全部输出特殊辅助继电器。M8039：时扫描特殊辅助继电器。,4.状态寄存器（S）状态寄存器是对工序步进型控制进行简易编程的内部软元件，采用十进制编号。与步进指令STL配合使用；状态寄存器有无数个常开触点与常闭触点，编程时可随意使用；状态寄存器不用于步进阶梯指令时，可作辅助继电器使用。状态寄存器同样有通用状态和掉电保持用状态，其比例分配可由外设设定。,状态寄存器有五种类型：初始状态S0S9共10点回零（返回原点）状态S10S19共10点通用状态S20S499共480点保持状态S500S899共400点报警用状态S900S999共100点,5.定时器（T）定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部1ms、10ms和100ms时钟脉冲进行加计数，当达到用户设定值时，触点动作。定时器可以用用户程序存储器内的常数k或H作为定时常数，也可以用数据寄存器D的内容作为设定值。普通（即断电清0）定时器（T0T245）100ms定时器T0T199共200点，设定范围0.13276.7s；10ms定时器T200T245共46点，设定范围0.01327.67s。累积型(即具有断电保持）定时器（T246T255）1ms定时器T246T249共4点，设定范围0.00132.767s；100ms定时器T250T255共6点，设定范围为0.13276.7s。,加法计数器,设定值,K、H或D,触点动作,Tx,Tx,时钟脉冲,驱动,相等比较器,普通定时器的工作原理,T10,T250,设定值K,计数器,1,100ms时钟脉冲,X2,X1,触点动作,Tx,相等比较器,累积型定时器的工作原理,6.计数器（C）计数器可分为通用计数器和高速计数器。16位通用加计数器，C0C199共200点，设定值：132767。设定值K0与K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点动作。32位通用加/减计数器，C200C234共35点，设定值：-2147483648+2147483647。高速计数器C235C255共21点，共享PLC上6个高速计数器输入（X000X005）。高速计数器按中断原则运行。,16位加计数器通用型：C0C99共100点断电保持型：C100C199共100点,32位双向计数器有两种32位加/减计数器，设定值：-2147483648+2147483647。通用计数器：C200C219共20点保持计数器：C220C234共15点计数方向由特殊辅助继电器M8200M8234设定。加减计数方式设定：对于C，当M8接通（置1）时，为减计数器，断开（置0）时，为加计数器。计数值设定：直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为计数值。间接设定时，要用元件号紧连在一起的两个数据寄存器。,4.4常用特殊辅助继电器特点：特殊辅助继电器是具有某项特定功能的辅助继电器。分类：触点利用型和线圈驱动型。1）触点型特殊辅助继电器：其线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其触点。2）线圈型特殊辅助继电器：由用户驱动线圈，PLC将作出特定动作。1）运行监视继电器：M8000当PLC处于RUN时，其线圈一直得电M8001当PLC处于STOP时，其线圈一直得电,2）初始化继电器：M8002当PLC开始运行的第一个扫描周期其得电M8003当PLC开始运行的第一个扫描周期其失电（对计数器、移位寄存器、状态寄存器等进行初始化）,3）出错指示继电器：M8004当PLC有错误时，其线圈得电M8005当PLC锂电池电压下降至规定值时，其线圈得电。,M8061PLC硬件出错D8061（出错代码）M8064参数出错D8064M8065语法出错D8065M8066电路出错D8066M8067运算出错D8067M8068当线圈得电，锁存错误运算结果4）时钟继电器：M8011产生周期为10ms脉冲M8012产生周期为100ms脉冲M8013产生周期为1s脉冲M8014产生周期为1min脉冲,5）标志继电器M8020零标志。当运算结果为0时，其线圈得电。M8021借位标志。减法运算的结果为负的最大值以下时，其线圈得电。M8022进位标志。加法运算或移位操作的结果发生进位时，其线圈得电。6）PLC模式继电器M8034禁止全部输出。当M8034线圈被接通时，则PLC的所有输出自动断开。M8039恒定扫描周期方式。当M8039线圈被接通时，则PLC以恒定的扫描方式运行，恒定扫描周期值由D8039决定M8031-非保持型继电器、寄存器状态清除M8032-保持型继电器、寄存器状态清除M8033-RUNSTOP时，输出保持RUN前状态M8035-强制运行（RUN）监视M8036-强制运行（RUN）M8037-强制停止（STOP）,四、编程实例5、定时器应用程序,（1）周期可调的脉冲信号发生器,四、编程实例5、定时器应用程序,（2）占空比可调的脉冲信号发生器,四、编程实例5、定时器应用程序,（3）顺序脉冲发生器,四、编程实例5、定时器应用程序,（5）多个定时器组合的延时程序,四、编程实例6、计数器应用程序,（1）应用计数器的延时程序,四、编程实例6、计数器应用程序,（3）定时器与计数器组合的延时程序,四、编程实例7、单脉冲程序,四、编程实例8、二分频程序,四、编程实例8、二分频程序,实例应用：三台电动机顺序启动控制线路和程序,某机械设备有三台电动机，控制要求如下：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；M2运行15s后，第三台电动机M3启动。按下停止按钮，3台电动机全部停机。,表3.16输入/输出端口分配,图3.60三台电动机顺序启动控制线路,图三台电动机顺序启动控制程序,实训三：电动机Y-降压启动控制线路与程序,控制要求如下：当按下启动按钮SB1时，电动机绕组Y形连接启动，6s后自动转为形连接运行。当按下停上按钮SB2时，电动机停机。,表输入/输出端口分配表,图电动机Y-降压启动控制线路,图电动机Y-降压启动控制程序,基本指令的应用,例2：电动机正反转的控制。控制要求：当按下正转按钮时，电动机正转；按下反转按钮，电动机反转；按下停止按钮，电动机马上停止。当电动机发生过热时，也能自动停止。,基本指令的应用,基本指令的应用,例3：有两台电动机：按下启动按钮，第一台电动机运行10分钟后停止，切换到第二台运转，20分钟后，第二台自动停止。试用编出PLC控制程序。分配I/O地址：X0启动按钮Y1电动机1Y2电动机2,基本指令的应用,讨论：将上题改成两台电机按上述规律运行5个周期后自动停止，另外还考虑到电机运行安全，要求在程序中添加一个急停按钮，应如何修改程序？,基本指令的应用,例4：喷泉控制设计：有A、B、C三组喷头，要求启动后A组先喷5s，之后B、C同时喷，5s后B停止，再过5s，C停止而A、B同时喷，再过2s，C也喷；A、B、C同时喷5s后全部停止，再过3s重复前面过程；当按下停止按钮后，马上停止。时序图如下。试编出PLC的控制程序。,基本指令的应用,分析：这是一个关于时序循环的问题，这一类的问题很多，其编程有一定的规律，掌握这个规律，编程就会很容易。一、根据时序图中各负载发生的变化，定下要用定时的编号和各定时器要延时的时间(见图)。,基本指令的应用,二、由于各定时器是按先后循序接通的，所以要用前一个定时器的触点接通后一个定时器的线圈，再用最后一个定时器的触点去断开最前一个定时器的线圈，这样就完成了定时器的循环计时。,基本指令的应用,三、写驱动负载的程序，根据时序图中各负载上升沿和下降沿的变化，上升沿表示是负载要接通，用相应的常开触点，下降沿表示负载断开，用相应的常闭触点。在一个周期中负载有多次接通时，用各路触点并联。其程序和I/O地址分配如下：X0启动按钮X1停止按钮Y0A组喷头Y1B组喷头Y2C组喷头,基本指令的应用,程序见编程软件,喷泉控制程序,基本指令的应用,例5：交通灯的控制设:这是十字路口交通信号灯控制要求的时序图（见图），南北方向：红灯亮25秒，转到绿灯亮25秒，再按1秒钟一次的规律闪烁3次，然后转到黄灯亮2秒。东西方向：绿灯亮20秒，再闪烁3次，转到黄灯亮2秒，然后红灯亮30秒。完成一个周期，如此循环运行。试编写PLC控制程序。分析：这也是有关时序循环的问题，所以编程方法和例3是一样的。X0启动按钮X1停止按钮各信号灯的地址如控制时序图所示。控制程序如下。,基本指令的应用,基本指令的应用,交通灯的控制程序,基本指令的应用,控制要求：按下启动按钮SB，电机M正转，台车第一次前进；碰到限位开关SQ1时，电机M反转，台车第一次后退。碰到SQ2时，台车暂停5s；延时时间到，台车第二次前进；碰到SQ3时，台车第二次后退。碰到SQ2时，台车暂停5s；然后重复上述过程。,6.3FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,一、PLC系统与继电接触器系统工作原理的差别举例,(二)台车往复运动控制,6.3FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,一、PLC系统与继电接触器系统工作原理的差别举例,(二)台车往复运动控制,第一次正向启动第二次正向启动,前进,后退,二次启动服务,延时,第一次反向启动第二次反向启动,3,1,2,2,1,3,1,2,1,梯形图分析,1,2,2,1,3,1,2,功能？,顺序？,6.3FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,一、PLC系统与继电接触器系统工作原理的差别举例,(二)台车往复运动控制,梯形图分析,前进,后退,二次启动服务,延时,前进,后退,二次启动服务,延时,在X2与X1、X3之间往复运动,在X2与X1之间往复运动,56可编程控制的禁忌和编程方法,D,6,5,561梯形图的编程原则和禁忌,尽管梯形图与继电器电路图在结构形式、元件符号及逻辑控制功能等方面相类似，但它们又有许多不同之处，梯形图具有自己的编程规则。,(1)每一逻辑行总是起于左母线，然后是触点的连接，最后终止于线圈或右母线(右母线可以不画出)。三菱PLC的左母线与线圈之间一定要有触点，而线圈与右母线之间则不能有任何触点，如图5-70所示。,56可编程控制的禁忌和编程方法,D,6,5,(2)无论选用哪种机型的PLC，所用元件的编号必须在该机型的有效范围内。例如FX2N系列的PLC的辅助继电器没有M8256，若使用就会出错。,(3)梯形图中的触点可以任意串联或并联，但继电器线圈只能并联而不能串联。,(4)触点的使用次数不受限制。例如，只要需要，辅助继电器MO可以在梯形图中出现无限制的次数，而实物继电器的触点一般少于8对，只能用有限次。,(5)在梯形图中同一线圈只能出现一次。如果在程序中，同一线圈使用了两次或多次，称为“双线圈输出”。对于“双线圈输出”，有些PLC将其视为语法错误，绝对不允许；有些PLC则将前面的输出视为无效，只有最后一次输出有效；而有些PLC，在含有跳转指令或步进指令的梯形图中允许双线圈输出。,56可编程控制的禁忌和编程方法,D,6,5,(6)梯形图中不能出现X（输入）线圈。,(7)对于不可编程梯形图必须经过等效变换，变成可编程梯形图，如图5-71所示。,56可编程控制的禁忌和编程方法,D,6,5,(8)有几个串联电路相并联时，应将串联触点多的回路放在上方，归纳为“上多下少”的原则，如图5-72所示。在有几个并联电路相串联时，应将并联触点多的回路放在左方，归纳为“多左少右原则，如图5-73所示。这样所编制的程序简洁明了，语句较少。,56可编程控制的禁忌和编程方法,D,6,5,(9)采用流程图描述控制要求时，必须按照有关规定使用状态元件，如S0S9是初始化用。,(10)PLC的输入端所连的电器元件通常用常开触点，即使与PLC是对应的继电器一接触器系统原来用的常闭触点在这里也要转变为常开触点。图5-74所示为继电器一接触器系统控制的电动机的启停控制。,6.3FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,三、基本指令及应用FX2N系列可编程控制器的基本指令27种，列表如下：,(接下页),6.3FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,(接上页),6.3FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,编程举例,要求：根据梯形图写出指令表,三、基本指令及应用,6.3FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,三、基本指令及应用,编程举例,0LDX11ANIT3,2LDM1003ANDX34ORIY105ANDX4,步序号指令软元件,6ORB,7LDIY118ORC0,9ANB10OUTY13,11ANDX512OUTT2K50,15LDIX616ORM101,17ANB18OUTM11019END,指令表,梯形图,6.3FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,LDP、ANDP、ORP指令的用法,编程举例,三、基本指令及应用,梯形图,时序图,指令表,6.3FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,LDF、ANDF、ORF指令的用法,编程举例,三、基本指令及应用,6.3FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,SET、RST指令的用法,编程举例,三、基本指令及应用,6.3FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用,PLS、PLF指令的用法,编程举例,三、基本指令及应用,PLS与LDP指令比较,6.4常用基本环节的编程,梯形图,时序图,2.“先断后通”的脉冲发生器,二、定时脉冲发生器（振荡器）1.“先通后断”的脉冲发生器,6.4常用基本环节的编程,三、2分频电路,启/停,实现采用一个按钮控制启动和停止。在停止的情况下，第一次按动按钮，启动；第二次按动按钮，停止；,X1常开触点,M100线圈、常开触点,M101线圈,M101常闭触点,M100常闭触点,M101常开触点,一个扫描周期,例：十字路口交通灯控制,6.5基本指令编程实例,要求：画出PLC的I/O配置图写出实现控制的工作过程,6.5基本指令编程实例,要求：画出PLC的I/O配置图写出实现控制的工作过程,起/停控制,先通10s再断5s,先断10s再通5s,循环工作4次,计数器复位,6.5基本指令编程实例,要求：画出PLC的I/O配置图写出实现控制的工作过程,6.5基本指令编程实例,时序图,I/O配置图,6.5基本指令编程实例,6.5基本指令编程实例,例：十字路口交通灯控制,控制要求,I/O配置图,时序图,6.5基本指令编程实例,梯形图（采用基本指令）,例：十字路口交通灯控制,时序图,控制要求,6.5基本指令编程实例,梯形图（采用基本指令）,时序图,例：十字路口交通灯控制,6.5基本指令编程实例,控制启/停：采用一个开关采用两个按钮采用一个按钮,例：十字路口交通灯控制,2分频电路,启-保-停电路,6.5基本指令编程实例,例：十字路口交通灯控制,6.6“经验”编程方法,一、电动机正反转控制,接触器线圈的额定电压如何考虑？过载保护如何处理？,继电接触器控制线路,可编程控制器梯形图,PLC的I/O配置图,6.6“经验”编程方法,二、电动机循环正反转控制,PLC的I/O接线图,主电路,PLC的梯形图,按下起动按钮，电动机正转3s，停2s，反转3s，停2s，如此循环5个周期后自动停止。运行中，可按停止按钮停止，热继电器动作也应停止。,6.6“经验”编程方法,前进,后退,二次启动服务,延时,三、自动往返控制,问题：如何使