中职 电气控制与PLC技术（三菱机型）项目8任务1电子课件 （）

中职电气控制与PLC技术（三菱机型）项目8任务1电子课件（高教版）项目八可编程控制器的程序设计【学习目标】1．熟悉使用PLC技术和应用能力，掌握梯形图程序设计的经验设计方法。2．掌握定时器和计数器；互锁及连锁控制；手动及自动控制；顺序控制；逻辑指令等编程方法。3．掌握编程技巧、步进指令和顺序功能图设计方法。【项目描述】PLC的程序设计是采用编程语言描述控制任务的过程。PLC设计常采用的方法有经验设计方法和顺序功能图法。本任务主要采用经验设计方法和顺序功能图法设计PLC的控制程序。任务一

可编程控制器编程技巧和梯形图的经验设计法

【任务描述】利用经验设计法进行三相异步电动机星形/三角形降压启动控制。按照三相异步电动机控制原理图（见图）接线或用控制模板代替。图中的QS为电源开关，当KM1、KM3主触点闭合时，电动机星形连接降压启动；当KM1、KM2主触点闭合时，电动机三角形连接全压运行。【任务分析】本任务利用经验设计法设计一个PLC控制的三相异步电动机星形/三角形降压启动控制程序，要求合上电源开关，按下启动按钮SB2后，电动机以星形连接降压启动，开始转动6s后，KM3断电，星形启动结束，KM2通电电动机三角形连接运行。【夯实基础】一、FX系列可编程控制器编程注意事项及编程技巧1．梯形图编程，要以左母线为起点，右母线为终点（可以省去右母线），从左至右，按每行绘出。3．线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以通过一个没有使用的元件的常闭接点或者特殊辅助继电器M8000（常开ON）来连接，如图8-2所示。2．同一编号的输出元件在一个程序中使用两次，即形成双线圈输出，应尽量避免，因为前面的输出无效，而后面的输出是有效的。但不同编号的输出元件可以并行输出，因此对这类电路应该进行组合后编程，如图8-1所示。4.适当安排编程顺序，以减少程序步数。应将触点串联多的支路应尽量放在梯形图的上面，如图8-3所示。应将触点并联多的放在梯形图的左边，如图8-4所示。5．触点应画在水平线上，不能画在垂直线上。图8-5（a）所示的触点X3画在垂直线上，这很难正确识别它与其他触点的相互关系，应重新安排电路如图8-5（b）所示。6.梯形图中线圈右边应无触点连接。设计梯形图时，只能把触点安排在线圈的左边才能编程，如图8-6所示。7.对复杂电路，用ANB、ORB等指令难以编程，可重复使用一些接点画出其等效电路，然后再进行编程，如图8-7所示。经验设计法实际上是延续了传统的继电器控制原理的设计方法，即在一些典型的控制单元电路的基础上，根据受控对象对控制系统的具体要求，采用许多辅助继电器来完成记忆、联锁、互锁功能。用这种设计方法设计的程序，要经过反复的修改和完善才能符合要求。经验设计方法设计控制程序步骤如下：（1）了解受控设备及工艺过程，分析控制系统的要求，选择控制方案；（2）根据受控系统的工艺要求，确定主令元件、检测元件及辅助继电器等；（3）利用输入信号设计启动、停止和自保功能；（4）使用辅助元件、定时器和计数器；（5）使用功能指令；（6）加入互锁条件和保护条件；（7）检查、修改和完善程序。二、

梯形图的经验设计法三、

常用基本单元电路的编程举例1．定时器和计数器的编程方法（1）延时断开电路图8-8所示为定时器构成的输入延时断开电路。当输入继电器X2为ON时，输出继电器Y3得电，并由本身的触点自保，调试由于X2的常闭触点断开，使T50线圈不能得电；当输入继电器X2为OFF（常开触点断开）时，其X2常闭触点闭合，T50线圈得电，开始定时，经过15s使设定值减为零，T50的常闭触点断开，Y3线圈断开，实现Y3在X2为OFF的时刻延时了15s。（a）梯形图（b）波形图15sX2Y3Y3Y3T50T50X2K150X2Y3图8-8延时断开电路图8-9所示为延时闭合/断开电路。图中，X0为启动信号，两个定时器T50和T51用于延时闭合和延时断开的时间控制。当输入X0为ON时，T50得电，延时5s后，T50所带的常开触点闭合Y4得电自保；当输入X0为OFF是，其常闭触点闭合T51得电，延时5s后，T51所带的常闭触点断开，Y4线圈解除自保得电。（2）延时闭合/断开电路（b）波形图（a）梯形图Y4T50T51K50K50X0T51T50Y4Y4X0X0Y45s5s图8-9延时闭合/断开电路（3）脉冲发生器电路图8-10所示脉冲震荡电路可以产生50s的脉冲信号，当X闭合后，T50线圈得电，经过30s后，其常开触点闭合，T51线圈得电开始延时时，经过20s后T51触点动作，其常闭触点使T50线圈失电，T50常开触点又使T51断开，一个周期结束。在一个周期中T50的触点闭合20s，断开30s；而T51的触点只闭合一个扫描周期的时间。T50和T51的波形图如图8-10（b）所示。只要X0接通，脉冲震荡电路就一直循环工作，直到X0断开，脉冲震荡电路才停止工作。（b）波形图（a）梯形图T51T50K200K300T51X0X0T51触点30s50s图8-10脉冲震荡电路T5020s20s30s一个扫描周期T50触点（4）定时器的扩展将几个定时器串联使用，或者将定时器和计数器串联使用，可以实现扩充设定值的目的。图8-11为定时器的扩展电路。图中通过两个定时器的串联，可以实现1300s的延时。在图中，T0的设定值为800s，T1的设定值为500s。当X0为ON时，T0就开始计时，当达到800s时，T0所带的常开触点闭合，使T1达到开始计时，再延时500s后，T1的常开触点闭合，Y0线圈得电，获得延时1300s的输出信号。（b）波形图（a）梯形图T1T0K5000K8000X0X0Y4800s图8-11定时器的扩展电路T0Y0T1500sT1（5）定时器和计数器的组合使用图8-12所示为定时器和计数器的组合使用，该电路可以获得30000s的延时。图中T0的设定值为100s，当X0为ON时，T0线圈得电开始计时，当延时100s后，T0的常闭触点断开，使T0自身复位，在T0线圈再次得电后又开始计时。在电路中，T0的常开触点每隔100s闭合一次，计数器计一次数，当计道300次时，C0的常开触点闭合，Y1的线圈得电闭合，从而实现Y1线圈从X0到位ON时刻，延时300×100s才有输出。X4用于给计数器复位。（a）梯形图（b）波形图100sX0X4T0T0T0C0K300X0T0图8-12定时器和计数器组合使用K1000RSTC0Y1C0END100s（100×300）s12300···Y1X4(触点）2．启动、自保、停止扩展作用的编程方法具有启动、自保、停止功能的电路，是PLC控制电路最基本的环节，它经常用于对内部辅助继电器和输出继电器进行控制。（1）启动优先式控制环节在图8-13（a）中，当启动信号X0为ON时，无论关断信号X1的状态如何，M0总被启动，并通过X1的常闭触点实现自保；当启动信号X0为OFF时，将停止信号X1的常闭触点断开，M2断电。因为当启动信号X0与停止信号X1同时作用时，启动信号有效，所以称此电路为启动优先式。（2）停止优先式控制环节在图8-13（b）中。当启动信号X0为ON时，M0得电，通过停止信号X1的常闭触点使M0得电自保；当停止信号X1的常闭触点为OFF时，无论启动信号状态如何，M0线圈始终失电。由于X0与X1同时作用时，停止信号有效，所以称此电路为优先停止式。（b）停止优先控制方式（a）启动优先控制方式M0X0图8-13启动、自保、停止控制方式M0M0X0X1X1M03．互锁及连锁控制的编程方法（1）互锁控制图8-14为互锁控制的梯形图，图中为了使Y1和Y2不能同时得电，用Y1和Y2的常闭触点分别串接在对方的控制电路中，实现互锁功能。图8-14互锁控制Y1X1X2Y1Y2Y2X3X4Y2Y1（2）联锁控制图8-15为联锁控制梯形图，线圈Y0的常开触点串接于线圈Y1的控制电路中，线圈Y1的得电是以Y0的接通为条件，只有Y0接通才允许Y1接通，Y0关闭后Y1也被关闭。只有在Y0接通的条件下，Y1才可以自行启动和停止。图8-15联锁控制Y0X0X1Y0Y1X2X3Y1Y04．手动及自动控制的编程方法图8-16为自动控制系统的手动与自动切换梯形图，输入信号X0为系统设置的手动/自动选择开关，当选择手动工作状态时，X0为ON满足主控指令的执行条件，执行手动控制程序，同时满足跳转执行条件，不执行自动控制程序；相反当选择自动工作状态时，X0为OFF是，不执行手动程序，执行自动程序。5．顺序控制的编程方法在PLC的顺序控制中，经常采用顺序步进控制，使控制系统能按照固定的步骤一步接着一步地执行。选择代表前一个运动的常开触点串联于后一个运动的启动电路中，作为后一个运动的发生条件（约束条件）；同时选择代表后一个运动的常闭触点串联于前一个运动的停止线路中，作为关闭条件。这样才能保证，只有在前一个运动发生了，才允许后一个运动产生；而一旦后一个运动发生，立即就使前一个运动停止，因此可以实现各个运动严格地按照固定顺序执行，从而达到顺序步进控制。图8-16手动控制与自动控制X0X2Y2X0P20(N0M0)MCRN0P20CJMCN0M0手动程序自动程序【任务实施】1．任务实施所需设备任务实施所需实训设备和元器件见表8.1.1表8.1.1任务实施所需实训设备和元器件明细表名称型号或规格数量名称型号或规格数量可编程控制器FX2N-48MR1只熔断器RC1A-30/15W2只交流接触器CJ10-203个熔断器RL1-60/25W3只按钮LA10-3H3只三相异步电动机4kW/380V△接法1台热继电器JR16-20/31只连接导线若干2.训练内容和控制要求三相异步电动机的星/三角降压启动控制的电路，主电路和控制电路如图2-28所示。PLC控制的输入/输出（I/O）外接线如图8-18所示。图中的QS为电源刀开关，当KMl、KM3主触点闭合时，电动机星形连接：当KM1、KM2主触点闭合时，电动机三角形连接。设计一个三相异步电动机星形/三角形降压启动控制程序，要求合上电源刀开关，按下启动按钮SB2后，电动机以星形连接启动，开始转动6s后，KM3断电，星形启动结束。3．程序设计（1）输入/输出设备与PLC的I/O配置表表8.1.2输入点和输出点分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号停止按钮SB1X000主电源交流接触器KM1Y001启动按钮SB2X001三角形交流接触器KM2Y002热继电器FRX002星形交流接触器KM3Y003（2）PLC的接线图三相异步电动机星形/三角形降压启动控制的PLC接线图如图8-18所示。按照图7-13完成PLC的接线，输入端的电源利用PLC提供的内部直流电源，也可以根据功率单独提供电源。X0Y0图8-18星-三角降压起动PLC的I/O接线图SB2FX2N-48MRX1X2X3X4COMNLY1Y2Y3COM0COM1COM2···FU220VAC220VACPE···KM1KM2SB1X5Y4KM3KM2FRKM3（3）程序设计方法一：用基本指令实现方法二：用堆栈指令配合一般指令实现的梯形图如图8-20（a）所示X1X3X0X2图8-19电动机星形/三角形降压启动控制