PL应用基础技术 8

模块1PLC的初步认知及应用任务3工作台自动往返PLC控制1.掌握工作台自动往返工作原理2.熟悉PLC的功能、结构及工作原理。3.掌握PLC基本编程软元件X、Y、M、T、C、D的基本知识。4．理解PLC的I/O接线图和安装接线方法。3.1任务目标知识目标：1．能使用PLC的基本元件实现编程。2．能够根据控制要求实现工作台自动往返PLC控制系统的选型、安装、接线和调试。3．能够成功安装PLC编程软件及仿真软件。4．掌握梯形图程序编辑和写入方法、步骤，能够使用PLC编程软件进行编程。3.1任务目标技能目标：1．培养“严谨、细致、一丝不苟、精益求精”职业素养、工匠精神；2．培养学生6S规范意识、劳育意识、创新意识；3.培养学生具备良好的团队合作意识、沟通协作能力。3.1任务目标素质目标：◆某一生产机械的工作台用一台三相异步电动机拖动，实现自动往返的控制。通过操作按钮可以实现电动机正转启动、反转启动、自动往返行程控制以及停车控制，示意图如图3-1a所示，继电器控制系统电气原理图如图3-1b所示，请分析其控制原理。现需要进行PLC控制系统进行改造，控制要求为：按下前进启动按钮，工作台从B点SQ2处开始前进运行，碰到行程开关SQ1停止5秒再后退运行；碰到行程开关SQ2停止10秒再前进运行，以后重复运行，总共自动循环3个周期停在B处；无论电动机正转还是反转，按下停止按钮，电动机停止运行，前进后退分别用指示灯指示。3.2任务分解任务要求：3.2任务分解任务要求：ａ）示意图ｂ）控制电路图3-1工作台自动往返运动的示意图和控制电路◆（1）工作台自动往返继电器控制系统与PLC控制系统的异同？继电器控制系统能否实现定时和计数？（2）PLC的定时器计数器有哪些？如何使用编程软件实现定时器、计数器的编程？（3）如何实现PLC控制工作台前进后退？（4）如何进行程序的离线调试和在线调试？3.2任务分解思考讨论◆3.3任务实施1.输入/输出点的分配输

入（I）输

出（O）元件功能信号地址元件功能信号地址按钮SB1正转启动X0接触器KM1电动机正转Y0按钮SB2反转启动X1接触器KM2电动机反转Y1按钮SB3电机停止X2前进指示灯HL1前进指示Y2行程开关SQ1位置检测X3后退指示灯HL2后退指示Y3行程开关SQ2位置检测X4

极限开关SQ3位置检测X5

极限开关SQ4位置检测X6

PLC（I/O）的接线根据所选用的PLC型号，完成PLC的接线图的设计，及接线

程序设计（1）根据被控对象的工艺条件和控制要求，设计梯形图。（2）进行程序的检查、仿真及调试，确认无误，写入PLC。3.3任务实施系统调试调试系统，通电前根据PLC接线图检查PLC接线是否正确，特别是电源接线是否接错，检查电路是否有短路情况。（1）PLC通电，置于非运行（RUN）状态。观察PLC面板上的LED指示灯和计算机上显示程序中各触点和线圈的状态。（2）PLC置于运行RUN状态，先后按下正向启动按钮SB1按钮、停止按钮SB3，分别观察接触器KM1、KM2、电机运行情况及指示灯状态和计算机上显示程序中各触点和线圈的状态。根据控制要求再次按下启动按钮SB1按钮、SQ1、SQ2，观察KM1、KM2、HL1、HL2计算机上显示程序中各定时器、计数器及触点和线圈的状态，记录工作台电机是否运行三个往返周期后停止。（3）进行系统的运行和通过PLC编程软件进行监控联合调试、发现问题进行修改。直到系统完善。。3.3任务实施◆3.3任务实施任务拓展

编写传送带PLC控制程序。控制要求如下：1)当操作面板上的按钮[PB1](X20)按下,

如果机器人在原点位置

(X5)，控制机器人供给指令(Y7)被置为ON。当松开按钮[PB1](X20)，直到机器人回到原点位置

(X5)，供给指令(Y7)被锁存。2)当传感器(X0)检测到一个部件,

上段输送带正转(Y0)被置为ON。3)当传感器(X1)检测到一个部件,中段输送带正转(Y2)

被置为ON而上段输送带正转(Y0)停止。4)当传感器(X2)

检测到一个部件,下段输送带正转(Y4)被置为ON而中段输送带正转(Y2)停止。5)当传感器

(X3)

检测到一个部件,下段输送带正转(Y4)停止。6)当传感器(X3)被置为ON,供给指令(Y7)被置为ON而且如果机器人在原点位置(X5)，一个新部件被补给。

PLC的安装方式常用两种，一是直接安装；二是利用DIN导轨安装。

电源的接线FX3UPLC基本单元上有两组电源端子，分别用于PLC的输入电源和接口电路所需的直流电源输出。其中L、N是PLC的电源输入端子，采用工频单相交流电源供电（220V±10%），接线时要分清端子上的“N”端（中性线）和“”端（接地）。PLC的供电线路要与其他大功率用电设备分开。采用隔离变压器为PLC供电，可以减少外界设备对PLC的影响。PLC的供电电源线应单独从机顶进入控制柜中，不能与其他直流信号线、模拟信号线捆在一起走线，以减少其他控制线路对PLC的干扰；24V、0V是PLC为输入接口电路提供的直流24V电源。FX3UPLC大多为AC电源，DC输入形式。3.4任务知识FX3U

PLC输入器件接线图（漏型）a）FX3UPLC与三线传感器的连接b）FX3UPLC与两线传感器的连接

输入接口器件的接线3.4任务知识FX3UPLC输出器件接线图

输出接口器件的接线a）输出无公共点接线b）输出有公共点接线3.4任务知识PLC一般设有专用的通信口，通常为RS485或RS422口，FX系列PLC为RS422编程口。三菱FX3U系列PLC编程电缆一般由两种，一种是SC-09编程电缆，另一种是USB-SC09-FX编程电缆，如图1-24所示。

通信线的连接图1-24三菱FX3U系列PLC通信线a）一端为串口的通信线b）一端为USB口的通信线3.4任务知识FX3UPLC的基本性能指标项目性能规格运算控制方式存储程序，反复运算I/O控制方式批次处理方式(执行END指令时)，有输入输出刷新指令，脉冲捕捉功能运算处理速度基本指令0.065μs/指令功能指令0.642μs/指令～数百μs/指令程序语言逻辑梯形图和指令表，可以用步进梯形指令来生成顺序控制指令程序容量（EEPROM）内置64KB步指令数量基本、步进基本指令29条，步进指令2条功能指令209种I/O设置最多384点表1-2FX3UPLC基本性能指标3.4任务知识FX3UPLC输入规格表1-3

FX3UPLC输入规格项

目规

格DC24V输入型AC100V输入型输入连接方式拆装式端子排(M3螺丝)拆装式端子排(M3螺丝)输入形式漏型/源型AC输入输入信号电压AC电源型:DC24V±10%

DC电源型:DC16.8～28.8VAC100～120V10%、-15%50/60Hz输入阻抗X000～X0053.9kΩ约21kΩ/50Hz约18kΩ/60HzX006～X0073.9kΩX010以上4.3kΩ输入信号电流X000～X0056mA/DC24V4.7mA/AC100V50Hz(同时ON率70%以下)6.2mA/AC110V60Hz(同时ON率70%以下)X006～X0077mA/DC24VX010以上5mA/DC24VON输入感应电流X000～X0053.5mA以上3.8mA以上X006～X0074.5mA以上X010以上3.5mA以上OFF输入感应电流1.5mA以下1.7mA以下OFF输入感应电流输入响应时间约10ms约25～30ms(不能高速读取)输入响应时间输入信号形式无电压触点输入漏型输入：NPN型集电极开路晶体管源型输入：PNP型集电极开路晶体管触点输入输入信号形式

输入回路隔离光耦隔离光耦隔离

输入回路隔离输入信号动作光耦驱动时面板上的LED灯亮输入接通时面板上的LED灯亮输入信号动作3.4任务知识FX3UPLC的输出规格项目规格继电器输出晶闸管输出晶体管输出输出的连接方式拆装式端子排(M3螺丝)拆装式端子排(M3螺丝)输出的连接方式输出形式晶闸管(SSR)漏型/源型输出形式外部电源AC85～242VDC5～30V外部电源最大负载电阻负载2A/1点每个公共端的合计电流如下：输出1点/1个公共端，2A以下输出4点/1个公共端，8A以下输出8点/1个公共端，8A以下0.3A/1点每个公共端的合计电流如下：输出1点/1个公共端，0.3A以下输出4点/1个公共端，0.8A以下输出8点/1个公共端，0.8A以下0.5A/1点每个公共端的合计电流如下：输出1点/1个公共端，0.5A以下输出4点/1个公共端，0.8A以下输出8点/1个公共端，1.6A以下感性负载80VA15VA/AC100V,30VA/AC200V12W/DC24V每个公共端的合计负载如下：输出1点/1个公共端:12W以下/DC24V输出4点/1个公共端:19.2W以下/DC24V输出8点/1个公共端:38.4W以下/DC24V表1-4

FX3UPLC输出规格最小负载DC5V2mA（参考值）0.4VA/AC100V,1.6VA/AC200V—ON电压——1.5V以下开路漏电流—1mA/AC100V,2mA/AC200V0.1mA以下/DC30V响应时间OFF→ON约10ms1ms以下Y000～Y002：5μs以下/10mA以上（DC5～24V）Y003～：0.2ms以下/200mA以上（DC24V）ON→OFF约10ms10ms以下Y000～Y002：5μs以下/10mA以上（DC5～24V）Y003～：0.2ms以下/200mA以上（DC24V）回路隔离机械隔离光电晶闸管隔离光耦隔离输出动作指示继电器线圈通电时面板上的LED灯亮光电晶闸管驱动时面板上的LED灯亮光耦驱动时面板上的LED灯亮3.4任务知识一、PLC的输入、输出继电器（X、Y元件）

输入继电器等效电路输入继电器是PLC用来接收外部开关信号的元件。输入继电器与PLC的输入端相连，PLC通过输入接口将外部输入信号状态（接通时为“1”，断开时为“0”）读入并存储在输入映像寄存器中。它的状态只由外部设备状态决定，因此梯形图程序中不存在输入继电器的线圈符号。输入继电器的编号采用八进制。

输入继电器（X元件）a）漏型b）源型3.4任务知识输出继电器是将PLC内部信号输出传给外部负载（用户输出设备）的元件。输出继电器的外部输出触点接到PLC的输出端子上。输出继电器线圈是由PLC内部程序的指令驱动，其线圈状态传送给输出接口，再由输出接口对应的硬触点来驱动外部负载。输出继电器等效电路

二、

输出继电器（Y元件）每个输出继电器在输出接口中都对应唯一一个常开硬触点，但在程序中供编程的输出继电器，不管是常开还是常闭触点，都可以无数次使用。输出继电器采用八进制编号。3.4任务知识

辅助继电器可分为：通用型、断电保持型和特殊辅助继电器三种。辅助继电器按十进制编号。三、辅助继电器（M元件）PLC系列通用型断电保持型特殊型FX3U、FX3UC500点（M0～M499）7180点（M500～M7679）512点（M8000～M8511）表

FX3U系列PLC辅助继电器元件编号范围

一般辅助继电器与继电器控制系统的中间继电器相似，它不能直接驱动外部负载，只能用于编制程序时的转换作用。

通用型辅助继电器通用型辅助继电器的主要用途为逻辑运算的中间结果或信号类型的变换。PLC上电时处于复位状态，上电后由程序驱动，它没有断电保持功能，在系统失电时，自动复位。若电源再次接通，除了因外部输入信号变化而引起M的变化外，其余的皆保持OFF状态。不同型号的PLC其通用型辅助继电器的数量是不同的，其编号范围也不同。

断电保持型辅助继电器断电保持型辅助继电器具有断电保持功能，即能记忆电源中断瞬时的状态，并在重新通电后再现其断电前的状态。但要注意，系统重新上电后，仅在第一扫描周期内保持断电前的状态，然后M将失电，因此，在实际应用时，还必须加M自保持环节，才能真正实现断电保持功能。断电保持型辅助继电器之所以能在电源断电时保持其原有的状态，是因为电源中断时用PLC锂电池作后备电源，保持它们映像寄存器中的内容。

触点利用型特殊辅助继电器。线圈由PLC自动驱动，用户只能利用其触点。M8000—运行监视，PLC运行时为ON。M8001—运行监视，PLC运行为OFF。M8002—初始化脉冲，仅在PLC运行开始时接通一个扫描周期。M8003—初始化脉冲，仅在PLC运行开始时关断一个扫描周期。M8005—PLC后备锂电池电压过低时接通。M8011—10ms时钟脉冲，以10ms为周期振荡，通、断各5ms。M8012—100ms时钟脉冲，以100ms为周期振荡，通、断各50ms。M8013—1000ms时钟脉冲，以1000ms为周期振荡，通、断各500ms。M8014—1min时钟脉冲,以1min为周期振荡，通、断各30s。M8020—加减法运算结果为0时接通。M8021—减法运算结果超过最大的负值时接通。M8022—加法运算结果发生进位时，或者移位结果发生溢出时接通。

特殊辅助继电器

驱动线圈型特殊辅助继电器。这类特殊辅助继电器用户在程序中驱动其线圈，使PLC执行特定的操作，线圈被驱动后，用户也可以在程序中使用它们的触点。M8030：线圈被驱动后，后备锂电池欠电压指示灯熄灭。M8033：线圈被驱动后，PLC停止时，输出保持运行时的状态。M8034：线圈被驱动后，禁止全部输出。M8039：线圈被驱动后，PLC以D8039中指定的扫描时间工作。M8040—线圈被驱动后，禁止转态之间的转移。注意：没有定义的特殊辅助继电器不能在用户程序中使用！四、数据寄存器（D元件）

注意：数据寄存器均为16位，可用两个数据寄存器存储32位数据，其中最高位为符号位，0表示正数，1表示负数。数据寄存器（D）主要用于存储数据数值，PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。数据寄存器都是16位，可以存放16位二进制数。可分为以下四类。通用数据寄存器断电保持数据寄存器特殊数据寄存器文件寄存器数据寄存器分为：表1-15FX3U系列PLC数据寄存器编号范围通用数据寄存器断电保持数据寄存器固定断电保持数据寄存器特殊数据寄存器文件寄存器D0～D199D200～D511D512～D7999D8000～D8511D1000～D7999200点312点7488点512点最多7000点（三）字位（D□.b）字位是字元件（数据寄存器D）的位指定，可以作为位元件使用，字位是FX3U

、FX3UC型PLC特有的功能，其表达形式为D□.b，其中□是字元件的编号，b是字元件的指定位编号（16进制数）。字位D□.b是一个位元件，在应用上和辅助继电器M一样使用，有无数个常开、常闭触点，本身也可以作为线圈进行驱动。

常数K

五、常数（K、H）

常数H

K表示十进制整数的符号，主要用来指定定时器或计数器的设定值，也用于指定功能指令中的操作数，十进制常数的指定范围如下。

●16位数据时：K-32768～K32767。

●

32位数据时：K-2147483648～K2147483647。

H表示十六进制数符号，主要用于指定功能指令中的操作数，十六进制常数的指定范围如下。

●

16位数据时：H0000～HFFFF。

●

32位数据时：H00000000～HFFFFFFFF。PLC中的定时器相当于继电-接触器控制系统中的通电延时型时间继电器。定时器是根据PLC内时钟脉冲的累积计时的，FX3U系列PLC内有周期为1ms、10ms、100ms时钟脉冲三种，定时器延时是从线圈通电的瞬间开始，当定时器的当前值达到其设定值时，其输出触点动作。即常开触点闭合，常闭触点断开。它可以提供无数对常开常闭触点。定时器中有一个设定值寄存器（一个字长），一个当前值寄存器（一个字长）和一个用来存储其输出点状态的映像寄存器（占二进制的一位），这三个单元使用同一个元件编号。但使用场合不一样，意义也不同。FX3U系列PLC中定时器可分为通用型定时器和积算型定时器两种。设定值可用十进制常数K直接设定，也可用数据寄存器D的内容间接设定。六、定时器（T元件）表1-16FX3U系列PLC定时器PLC机型通用型积算型100ms0.1～3276.7s10ms0.01～327.67s1ms0.001～32.767s1ms0.001～32.767s100ms0.1～3276.7sFX3U、FX3UC型200点（T0～T199）46点（T200～T245）256点（T256～T511）4点（T246～T249）6点（T250～T255）通用型定时器T200动作过程示意图b）梯形图c）时序图

通用型定时器通用型定时器是在驱动定时器线圈接通后开始计时，当定时器的当前值达到设定值时，其触点动作。通用型定时器无断电保持功能，即当线圈驱动条件断开或停电时定时器自动复位（定时器的当前值回零、触点复位）。当线圈驱动条件再次接通时，定时器重新计时。通用型定时器有100ms、10ms和1ms三种。a）工作原理示意图

积算型定时器

积算型定时器T250动作过程示意图积算型定时器具有计数累积功能。在定时过程中如果驱动信号断开或断电，积算型定时器将保持当前的计数值（当前值），定时器驱动信号接通或通电后继续累积，即其当前值具有保持功能，积算型定时器必须使用RST指令复位。积算型定时器有100ms和1ms两种。b）梯形图c）时序图

a）工作原理示意图

16位增计数器（设定值：K1~K32767）

其设定值K在1~32767之间。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。16位增计数器有两种类型：◆通用型：FX3UC0~C99共100点。◆失电保持型：FX3UC100~C199共100点。

内部计数器内部计数器是PLC在执行扫描操作时对其内部元件（如X、Y、M、S、T、C）的信号进行计数。计数器（C元件）图1-8116位加计数器动作过程示意图16位加计数器的动作过程示例a）梯形图b）时序图

32位加/减双向计数器（设定值：-2147483648~+2147483647）◆计