楊青峰-PLC原理及應(yīng)用-知識(shí)模塊一

1、知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 知識(shí)模塊一知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 1.1 教學(xué)組織 1.2 教學(xué)內(nèi)容 1.3 課堂演示電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制實(shí)例 1.4 技能訓(xùn)練 邊學(xué)邊議 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制1.1 教教 學(xué)學(xué) 組組 織織一、教學(xué)目的一、教學(xué)目的(1) 了解可編程控制器的產(chǎn)生、分類(lèi)及特點(diǎn)。(2) 掌握可編程控制器的梯形圖編程語(yǔ)言及梯形圖編程規(guī)則。(3) 熟悉可編程控制器的基本邏輯指令。(4) 掌握PLC輸入/輸出端子的接線。(5) 理解PLC控制系統(tǒng)。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制1.2 教教 學(xué)學(xué) 內(nèi)內(nèi) 容容1.2.1 PLC概述概述一、一、

2、PLC的產(chǎn)生與定義的產(chǎn)生與定義繼電器控制系統(tǒng)是將接觸器、繼電器、定時(shí)器等各種電器元件及其觸頭通過(guò)導(dǎo)線連接起來(lái)，形成一定的邏輯關(guān)系，從而達(dá)到相應(yīng)的控制目的。繼電器控制系統(tǒng)產(chǎn)生于20世紀(jì)20年代，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、便于掌握，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，所以它在工業(yè)控制中一直占有主導(dǎo)地位。這種控制系統(tǒng)是由實(shí)際的物理器件組成，靠硬接線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，因此存在設(shè)備體積大、接線復(fù)雜、動(dòng)作速度慢、功能少而固定、可靠性差、難于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能等缺點(diǎn)。當(dāng)生產(chǎn)工藝改變時(shí)，繼電器控制系統(tǒng)原有的接線和控制面板就要更換，缺乏通用性和靈活性。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制20世紀(jì)60年代末期，美國(guó)汽車(chē)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激

3、烈，要求生產(chǎn)線能隨生產(chǎn)要求或市場(chǎng)要求的變化作出相應(yīng)的改變，這往往要求整個(gè)控制系統(tǒng)也應(yīng)重新設(shè)計(jì)配置。為了能夠適應(yīng)新的生產(chǎn)工藝的要求，尋求一種比繼電器更可靠、功能更齊全、響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器勢(shì)在必行。1968年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)公司(GM公司)對(duì)繼電器控制系統(tǒng)公開(kāi)招標(biāo)，并從用戶(hù)角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件，引起了開(kāi)發(fā)熱潮。這十大條件是：(1) 編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序；(2) 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制(3) 可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；(4) 體積小于繼電器控制柜；(5) 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；(6) 成本可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)；(7)

4、輸入可為市電；(8) 輸出可為市電，容量要求在2 A以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器等；(9) 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最少；(10) 用戶(hù)存儲(chǔ)器大于2 KB。這十項(xiàng)指標(biāo)歸納起來(lái)，就是現(xiàn)在PLC的最基本的功能。其核心要求體現(xiàn)為四點(diǎn)：知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制(1) 用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制柜；(2) 用程序代替硬接線；(3) 輸入/輸出電平可與外部裝置直接相連；(4) 結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC公司)為GM公司研制出了世界上第一臺(tái)可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，并在其汽車(chē)自動(dòng)裝配線上試用成功。20世紀(jì)70年代，隨著電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)的

5、發(fā)展，出現(xiàn)了微處理器和微計(jì)算機(jī)，并被應(yīng)用于PLC中，使其具備了邏輯控制，運(yùn)算，數(shù)據(jù)分析、處理以及傳輸?shù)裙δ?。美?guó)電氣制造商協(xié)會(huì)NEMA(National Electrical Manufacturers Association)于1980年正式命名這種新型的工業(yè)控制裝置為可編程控制器(Programmable Controller)，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)相區(qū)別，常把可編程控制器仍簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制可編程控制器一直在發(fā)展中，直到現(xiàn)在，還未能對(duì)其下最后定義。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)于1987年2月頒布了可編程控制器的標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿

6、。該草案中對(duì)可編程控制器的定義是：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入與輸出，控制各種類(lèi)型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！敝R(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制現(xiàn)今PLC開(kāi)始向小型化、高速度、高性能、高可靠性等方面發(fā)展，并形成了多種系列產(chǎn)品，編程語(yǔ)言也不斷豐富，使其在現(xiàn)今的工業(yè)控制領(lǐng)域中占據(jù)著主導(dǎo)地位。總之，可編程控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)融為一體

7、的工業(yè)控制產(chǎn)品，是在硬接線邏輯控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。PLC實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，目前已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制二、二、PLC的分類(lèi)及應(yīng)用的分類(lèi)及應(yīng)用1. PLC的分類(lèi)的分類(lèi)可編程控制器具有多種分類(lèi)方式，了解這些分類(lèi)方式有助于對(duì)PLC進(jìn)行選型及應(yīng)用。1) 根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)分類(lèi)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)就是指PLC的輸入(I)、輸出(O)點(diǎn)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)表明了PLC可從外部接收多少個(gè)輸入信號(hào)和向外部發(fā)出多少個(gè)輸出信號(hào)，實(shí)際上也就是PLC的輸入、輸出端子數(shù)。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的多少可將PLC分為微型機(jī)、小型機(jī)、中型機(jī)、大型機(jī)和巨型機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，控制系統(tǒng)越復(fù)雜，

8、要求PLC的I/O點(diǎn)數(shù)也就越多，控制功能也相應(yīng)越強(qiáng)。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制(1) 微型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)總數(shù)在64點(diǎn)以下，內(nèi)存容量為256 B1 KB。微型機(jī)的結(jié)構(gòu)為整體式，主要用于小規(guī)模的開(kāi)關(guān)量控制。(2) 小型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)總數(shù)在65128點(diǎn)之間，內(nèi)存容量為13.6 KB。小型機(jī)一般只具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和位移等功能，適用于中小型規(guī)模開(kāi)關(guān)量的控制，可用它實(shí)現(xiàn)條件控制、順序控制等。有些小型機(jī)也增加了一些算術(shù)運(yùn)算和模擬量處理等功能，能適應(yīng)更廣泛的需要。目前的小型機(jī)一般也具有數(shù)據(jù)通信等功能。微型機(jī)和小型機(jī)的特點(diǎn)是價(jià)格低，體積小，適用于控制自動(dòng)化單機(jī)設(shè)備，開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品。知識(shí)模塊一 電動(dòng)

9、機(jī)正反轉(zhuǎn)控制(3) 中型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)總數(shù)在129512點(diǎn)之間，內(nèi)存容量為3.613 KB。中型機(jī)不僅具備邏輯運(yùn)算功能，還增加了模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)通信等功能，可完成既有開(kāi)關(guān)量又有模擬量的復(fù)雜控制。中型機(jī)的軟件比小型機(jī)豐富，在已固化的程序中，一般還有PID調(diào)節(jié)、整數(shù)/浮點(diǎn)運(yùn)算等功能模塊。中型機(jī)的特點(diǎn)是功能強(qiáng)，配置靈活，適用于小規(guī)模的綜合控制系統(tǒng)。(4) 大型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)總數(shù)在513896點(diǎn)之間，內(nèi)存容量為13 KB。大型機(jī)的功能更加完善，具有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信、監(jiān)視記錄和打印等功能。監(jiān)控系統(tǒng)采用CRT顯示，能夠顯示生產(chǎn)過(guò)程的工藝流程、各種曲線、PID調(diào)節(jié)參數(shù)選

10、擇圖等，能進(jìn)行中斷控制、智能控制、遠(yuǎn)程控制等。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制大型機(jī)適用于溫度、壓力、流量、速度、角度、位置等模擬量控制和大量開(kāi)關(guān)量控制的復(fù)雜系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的控制場(chǎng)合。(5) 巨型機(jī)：I/O點(diǎn)數(shù)總數(shù)大于896點(diǎn)，內(nèi)存容量大于13 KB。巨型機(jī)的特點(diǎn)是I/O點(diǎn)數(shù)特別多，控制規(guī)模宏大，組網(wǎng)能力強(qiáng)，可用于大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。上述劃分方式并不十分嚴(yán)格，也不是一成不變的。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制2) 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)從結(jié)構(gòu)上看，PLC可分為整體式、模塊式和分散式3種形式。(1) 整體式。一般的微型機(jī)和小型機(jī)多為整體式結(jié)構(gòu)，其電源、CPU、I/O部件都集中配置在一個(gè)箱體中，有的甚至全部裝

11、在一塊印制電路板上。整體式的PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格低，容易裝配在工業(yè)控制設(shè)備的內(nèi)部，比較適合于生產(chǎn)機(jī)械的單機(jī)控制。它的缺點(diǎn)是主機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)固定，使用不夠靈活，維修也較麻煩。整體式結(jié)構(gòu)的PLC如圖1-1和圖1-2所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-1 三菱PLC FX1N系列 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-2 三菱PLC FX2N系列 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制FX系列PLC的外形如圖1-3所示。圖中，1安裝孔4個(gè)；2電源、輔助電源、輸入信號(hào)用的可裝卸式端子；3輸入指示燈；4輸出動(dòng)作指示燈；5輸出用的可裝卸式端子；6外圍設(shè)備接線插座、蓋板；7面板蓋；8DIN導(dǎo)軌裝卸用卡

12、子；9I/O端子標(biāo)記；10動(dòng)作指示燈(POWER為電源指示燈，RUN為運(yùn)行指示燈，BATTV為電池電壓下降指示燈，PROG E指示燈閃爍時(shí)表示程序出錯(cuò)，CPU E指示燈亮?xí)r表示CPU出錯(cuò))；11擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊、特殊單元、特殊模塊的接線插座蓋板；12鋰電池；13鋰電池連接插座；14另選存儲(chǔ)器濾波器安裝插座；15功能擴(kuò)展安裝插座；16內(nèi)置RUN/STOP開(kāi)關(guān)；17編程設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的接線插座。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-3 FX系列PLC的外形圖 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制(2) 模塊式。模塊式(又稱(chēng)積木式)結(jié)構(gòu)的PLC各部分以單獨(dú)的模塊分開(kāi)設(shè)置，如電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、

13、輸出模塊及其他智能模塊等。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC用搭積木的方式組成系統(tǒng)，由框架和模塊組成。這種結(jié)構(gòu)的PLC配置靈活、裝備方便、維修簡(jiǎn)單、易于擴(kuò)展，可根據(jù)控制要求靈活配置所需模塊，構(gòu)成功能不同的各種控制系統(tǒng)。一般中型機(jī)、大型機(jī)和巨型機(jī)PLC均采用這種結(jié)構(gòu)。模塊式PLC的結(jié)構(gòu)外形如圖1-4所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-4 模塊式PLC的結(jié)構(gòu)外形(a) 模塊插入機(jī)箱的情形； (b) 模塊插板知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制模塊式PLC的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，各種插件多，因而增加了造價(jià)。(3) 分散式。分散式的結(jié)構(gòu)是將可編程控制器的CPU、電源、存儲(chǔ)器集中放置在控制室，而將I/O模板分散放置在各個(gè)工作站

14、，由通信接口進(jìn)行通信連接，由CPU集中指揮。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制3) 根據(jù)生產(chǎn)廠家分類(lèi)PLC的生產(chǎn)廠家很多，每個(gè)廠家生產(chǎn)的PLC點(diǎn)數(shù)、容量、功能各有差異，但都各成系統(tǒng)，指令以及外設(shè)向上兼容，因此在選擇PLC時(shí)若選擇同一系列的產(chǎn)品，則可以使系統(tǒng)構(gòu)成容易，操作人員使用方便，備品配件的通用性及兼容性好。比較有代表性的生產(chǎn)廠家有日本立時(shí)OMRON公司的C系列，三菱MITSUBISHI公司的F系列，東芝TOSHIBA公司的EX系列，美國(guó)哥德GOULD公司的M84系列，美國(guó)通用電氣GE公司的GE系列，美國(guó)A-B公司的PLC-5系列，德國(guó)西門(mén)子SIEMENS公司的S5系列、S7系列等。知識(shí)模塊一 電

15、動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制2. PLC的應(yīng)用范圍的應(yīng)用范圍PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，可用于所有的工業(yè)領(lǐng)域，在開(kāi)關(guān)量邏輯控制、過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等方面都得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)前在國(guó)內(nèi)外，可編程控制器已經(jīng)被成功地應(yīng)用到汽車(chē)、機(jī)械、冶金、石油、化工、交通、電力、電信、采礦、建材、食品、造紙、軍工、家電等各個(gè)領(lǐng)域，并取得了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制三、三、 PLC的特點(diǎn)的特點(diǎn)雖然可編程控制器的種類(lèi)繁多，但為了適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，它們都具有以下特點(diǎn)：(1) 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性極高。工業(yè)生產(chǎn)對(duì)電氣控制設(shè)備的可靠性要求非常高，它應(yīng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能在很惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期連續(xù)可

16、靠地工作。在PLC的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，采取了精選元器件及多層次抗干擾等措施，使PLC的平均無(wú)故障時(shí)間通常在5萬(wàn)小時(shí)以上，有些PLC的平均無(wú)故障時(shí)間可以達(dá)到幾十萬(wàn)小時(shí)以上，如三菱公司的F1、F2系列的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)到30萬(wàn)小時(shí)，有些高檔機(jī)還要高很多，這是其他電氣設(shè)備根本做不到的。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制絕大多數(shù)用戶(hù)都將可靠性作為選取控制裝置的首要條件，因此PLC在硬件和軟件方面均采取了一系列的抗干擾措施，保證了可編程控制器的高可靠性。(2) 控制程序可變，具有很好的柔性。在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)線設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此PLC可以取代傳統(tǒng)

17、的繼電器控制系統(tǒng)，而且具有繼電器控制系統(tǒng)所不具備和無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)以及工廠自動(dòng)化(FA)中也被大量采用。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制(3) 編程簡(jiǎn)單，使用方便。大多數(shù)PLC采用繼電器控制形式的“梯形圖編程方式”。這種面向生產(chǎn)的編程方式，既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又易于被工礦企業(yè)電氣技術(shù)人員所接受。與目前微機(jī)控制生產(chǎn)對(duì)象中常用的匯編語(yǔ)言相比，PLC的面向生產(chǎn)的編程方式更容易被操作人員所掌握。(4) 功能完善?，F(xiàn)在PLC具有數(shù)字和模擬輸入/輸出、邏輯和算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、記錄顯示等

18、功能，使設(shè)備控制水平大大提高。(5) 擴(kuò)充方便，組合靈活。PLC產(chǎn)品具有各種擴(kuò)展單元，可以方便地適應(yīng)不同工業(yè)控制需要的不同輸入/輸出點(diǎn)數(shù)及不同輸入/輸出方式的系統(tǒng)。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制(6) 減少了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工的工作量。繼電器控制系統(tǒng)采用硬接線來(lái)達(dá)到控制功能，而PLC則采用軟件編程來(lái)達(dá)到控制功能，減少了設(shè)計(jì)及施工工作量。同時(shí)，PLC又能事先模擬調(diào)試，從而減少了現(xiàn)場(chǎng)的工作量。PLC的監(jiān)視功能很強(qiáng)，模塊功能化大大減少了維修量。(7) 體積小、重量輕，是“機(jī)電一體化”特有的產(chǎn)品。PLC是為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊密、堅(jiān)固、體積小巧，具備很強(qiáng)的抗干擾能力，易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部

19、，是實(shí)現(xiàn)“機(jī)電一體化”較理想的控制設(shè)備?？傊琍LC系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是可靠性高，編程及使用方便，通用性強(qiáng)，性能價(jià)格比高，易維護(hù)。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制1.2.2 PLC的編程語(yǔ)言的編程語(yǔ)言PLC應(yīng)用程序中，所用到的PLC內(nèi)部的各種存儲(chǔ)器俗稱(chēng)為“軟繼電器”，或稱(chēng)編程“軟元件”。PLC中設(shè)有大量的編程“軟元件”，這些“軟元件”依照其編程功能分為輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。由于“軟繼電器”實(shí)質(zhì)為存儲(chǔ)單元，取用它們的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)實(shí)質(zhì)上是讀取存儲(chǔ)單元的狀態(tài)，因此可認(rèn)為一個(gè)繼電器帶有無(wú)數(shù)多個(gè)常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)。這種軟繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的繼電器有本質(zhì)的區(qū)別。在繼電器控制系統(tǒng)中，繼電器、

20、接觸器都是實(shí)實(shí)在在的物理器件。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制PLC為用戶(hù)提供了完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)編制用戶(hù)程序的需要。PLC提供的編程語(yǔ)言通常有三種：梯形圖、指令語(yǔ)句表和狀態(tài)流程圖。下面以FX2N系列PLC為例來(lái)介紹這三種編程語(yǔ)言。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制1. 梯形圖梯形圖梯形圖編程語(yǔ)言是在繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。這種編程語(yǔ)言繼承了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入/輸出形式，使得程序直觀易讀，具有形象、實(shí)用的特點(diǎn)，因此應(yīng)用最為廣泛。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制梯形圖是PLC的一種圖形化的編程語(yǔ)言。在梯形圖中，最基本的圖形符號(hào)有三種，即線圈、常開(kāi)觸點(diǎn)、

21、常閉觸點(diǎn)。常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)可表示一定的邏輯運(yùn)算關(guān)系，而邏輯運(yùn)算的結(jié)果可用線圈表示出來(lái)。觸點(diǎn)的串聯(lián)表示邏輯“與”運(yùn)算，觸點(diǎn)的并聯(lián)表示邏輯“或”運(yùn)算。梯形圖中的線圈和觸點(diǎn)都是PLC中的軟元件，如輸入/輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等編程元件。圖1-5所示為典型的梯形圖示意圖，圖中左右兩條垂直的線稱(chēng)為母線，在左右兩母線之間是觸點(diǎn)的邏輯連線和線圈的輸出，右邊的母線也可以省略不畫(huà)。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-5 典型的梯形圖 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制在梯形圖程序中，程序表達(dá)的指令順序是圖左方、上方的梯形圖指令先執(zhí)行，而右方、下方的梯形圖指令后執(zhí)行。即PLC讀梯形圖程序時(shí)，其順序是水平

22、方向從左向右，垂直方向從上到下。由于PLC是在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，因此有一些術(shù)語(yǔ)仍然沿用了繼電器控制系統(tǒng)的說(shuō)法。PLC本質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它只認(rèn)識(shí)“0”和“1”兩個(gè)數(shù)，這兩個(gè)數(shù)也正好和繼電器線圈的失電與得電、觸點(diǎn)的斷開(kāi)與閉合相對(duì)應(yīng)，故習(xí)慣上將軟元件仍然稱(chēng)為繼電器。而且“0”和“1”也能夠與開(kāi)關(guān)的“ON”和“OFF”兩種工作狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，在分析梯形圖程序時(shí)，為了能夠與硬繼電器區(qū)別，通常會(huì)把軟繼電器的線圈得電/失電和觸點(diǎn)的閉合/斷開(kāi)說(shuō)成ON/OFF。繼電器控制電路與PLC控制的梯形圖的比較如圖1-6所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-6 繼電器控制電路與PLC控制的梯形圖的

23、比較 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制2. 指令語(yǔ)句表指令語(yǔ)句表指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言是一種類(lèi)似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言的助記符語(yǔ)言，通常也稱(chēng)為助記符程序。它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。指令語(yǔ)句表編程就是用一系列的指令語(yǔ)句表達(dá)程序的控制要求。一條典型指令可由兩部分組成：一是助記符，助記符通常是幾個(gè)容易記憶的字符，說(shuō)明PLC需要進(jìn)行的某種操作；另一部分是操作數(shù)或操作數(shù)的地址，操作數(shù)就是該指令所要操作的對(duì)象，實(shí)質(zhì)為PLC的某個(gè)存儲(chǔ)單元或存儲(chǔ)單元的地址。指令語(yǔ)句表程序與梯形圖有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不同廠家的PLC的指令不盡相同。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制下面以FX2N系列PLC為例，說(shuō)明梯形圖與指令語(yǔ)句表的關(guān)系。

24、FX2N系列PLC的基本指令包括“與”、“或”、“非”以及定時(shí)器等。如圖1-7所示，其中：LD指令為常開(kāi)觸點(diǎn)與左側(cè)母線相連接；AND指令為常開(kāi)觸點(diǎn)與其他程序段相串接；OR指令為常開(kāi)觸點(diǎn)與其他程序段相并聯(lián)；LDI指令為常閉觸點(diǎn)與左側(cè)母線相連接；ANI指令為常閉觸點(diǎn)與其他程序段相串聯(lián)；OUT指令為將運(yùn)算結(jié)果輸出到某個(gè)繼電器；X000、X001、X002、X003、X004為操作數(shù)，X表示輸入繼電器，后面的數(shù)字為編號(hào)，即繼電器的地址；Y030、Y031、Y032為操作數(shù)，Y表示輸出繼電器，后面的數(shù)字為編號(hào)；M100中的M為內(nèi)部標(biāo)志位，也稱(chēng)位存儲(chǔ)區(qū)，類(lèi)似于繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。知識(shí)模塊一 電動(dòng)

25、機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-7 指令語(yǔ)句表編程舉例(a) 梯形圖；(b) 指令語(yǔ)句程序知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制3. 狀態(tài)流程圖狀態(tài)流程圖狀態(tài)流程圖編程是一種較新的編程方法，它是用“功能圖”來(lái)表達(dá)一個(gè)順序控制過(guò)程，也是一種圖形化的編程方法。圖中整個(gè)控制過(guò)程中的每個(gè)“狀態(tài)”用方框表示，狀態(tài)也稱(chēng)為“功能”或“步”，方框間的關(guān)系及方框間狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件用線段表示。圖1-8為鉆孔順序的狀態(tài)流程圖，方框中的數(shù)字代表順序步，每一步對(duì)應(yīng)一個(gè)控制任務(wù)，每個(gè)順序步執(zhí)行的功能和條件寫(xiě)在方框右邊。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-8 鉆孔順序的狀態(tài)流程圖 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制狀態(tài)流程圖作為一種步進(jìn)順控語(yǔ)言，為順序控制

26、類(lèi)編程提供了很大的方便。用這種語(yǔ)言可以對(duì)一個(gè)控制過(guò)程進(jìn)行分解。用多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的程序段來(lái)代替一個(gè)長(zhǎng)的梯形圖程序，還能使用戶(hù)看到在某個(gè)給定時(shí)間機(jī)器處于什么狀態(tài)?，F(xiàn)在多數(shù)PLC產(chǎn)品都有專(zhuān)為使用功能圖編程所設(shè)計(jì)的指令，使用起來(lái)十分方便。對(duì)中小型PLC進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，如果采用功能圖法，則先根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)狀態(tài)流程圖，然后將其轉(zhuǎn)化為梯形圖程序。有些大型或中型PLC可直接用狀態(tài)流程圖進(jìn)行編程。上述幾種編程語(yǔ)言中，最常用的是梯形圖和指令語(yǔ)句表。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制1.2.3 梯形圖編程規(guī)則梯形圖編程規(guī)則在編制梯形圖或其相應(yīng)程序時(shí)，應(yīng)注意遵循下列規(guī)則：(1) I/O觸點(diǎn)和C、T觸點(diǎn)及內(nèi)部繼電器的觸點(diǎn)等可

27、以重復(fù)使用。每個(gè)繼電器的線圈只能用一個(gè)編號(hào)，同一個(gè)編號(hào)的線圈在梯形圖內(nèi)只能出現(xiàn)一次，但它的觸點(diǎn)可以使用無(wú)數(shù)次，既可以是常開(kāi)觸點(diǎn)，又可以是常閉觸點(diǎn)。在編程時(shí)，應(yīng)力求使程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不必為了減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)而讓結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。(2) 在梯形圖中，信號(hào)流向是從左到右的，垂直分支上不應(yīng)有觸點(diǎn)，如圖1-9所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-9 示例1 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制(3) 每一邏輯行總是起始于左母線，然后是觸點(diǎn)的連接，最后終止于線圈或右母線(右母線可以不畫(huà)出)。左母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與右母線之間則不能有任何觸點(diǎn)，如圖1-10所示。(4) 所有輸出繼電器都可以作為輔助繼電器來(lái)

28、使用，其觸點(diǎn)的使用次數(shù)也不受限制。例如圖1-11中輸出繼電器Y000的觸點(diǎn)可使用多次。輸入繼電器沒(méi)有線圈。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-10 示例2 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-11 示例3 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制(5) 梯形圖中使用的觸點(diǎn)和線圈編號(hào)應(yīng)符合PLC編程元件的編號(hào)表示方法。(6) 梯形圖中的觸點(diǎn)可以任意串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。兩個(gè)或兩個(gè)以上的線圈可以并聯(lián)，如圖1-12所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-12 示例4知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制(7) 程序的地址號(hào)應(yīng)連續(xù)，中間不能有空地址，否則執(zhí)行時(shí)，會(huì)誤認(rèn)為程序結(jié)束。必要時(shí)可以在空地址處插入N

29、OP(空操作)指令。(8) 程序的執(zhí)行是從第一個(gè)地址開(kāi)始到END指令結(jié)束，在調(diào)試程序時(shí)，可以利用這個(gè)特點(diǎn)將程序分為若干段，每段末尾插入一條END指令，這樣就可以逐段調(diào)試程序。第一段調(diào)試好后刪去此段的END指令，再進(jìn)入第二段程序調(diào)試，依次下去，直到全部調(diào)試成功。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制1.2.4 觸點(diǎn)及線圈類(lèi)指令觸點(diǎn)及線圈類(lèi)指令1. 邏輯取和線圈驅(qū)動(dòng)指令邏輯取和線圈驅(qū)動(dòng)指令LD、LDI、OUT(1) LD：邏輯取指令，用于常開(kāi)觸點(diǎn)與輸入母線的連接，表示邏輯運(yùn)算的起點(diǎn)。每一個(gè)以常開(kāi)觸點(diǎn)開(kāi)始的邏輯行都要使用這一指令。(2) LDI：邏輯取反指令，用于常閉觸點(diǎn)與輸入母線的連接，表示邏輯運(yùn)算的起點(diǎn)。

30、(3) OUT：線圈驅(qū)動(dòng)指令，用于輸出。取指令和線圈驅(qū)動(dòng)指令的使用說(shuō)明如圖1-13所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-13 取指令和線圈驅(qū)動(dòng)指令的使用說(shuō)明(a) 梯形圖；(b) 指令語(yǔ)句表知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制指令說(shuō)明： LD、LDI指令用于與輸入母線相連的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)，其目標(biāo)元件是輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C；也用于由觸點(diǎn)組構(gòu)成的串、并聯(lián)的支路的起點(diǎn)，與ANB、ORB指令配合使用。 OUT指令的目標(biāo)元件是輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C的線圈的驅(qū)動(dòng)指令，不能用于輸入繼電器X。OUT指令的目標(biāo)元件為定時(shí)器T、

31、計(jì)數(shù)器C時(shí)，必須有常數(shù)K設(shè)置語(yǔ)句。 OUT指令可用于多個(gè)并聯(lián)輸出。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制2. 基本邏輯運(yùn)算指令基本邏輯運(yùn)算指令A(yù)ND、ANI、OR、ORI(1) AND：邏輯與指令，用于單個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)的串聯(lián)連接。(2) ANI：邏輯與非指令，用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)連接。(3) OR：邏輯或指令，用于單個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接。(4) ORI：邏輯或非指令，用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)連接?；具壿嬤\(yùn)算指令的使用說(shuō)明如圖1-14和圖1-15所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-14 與指令的使用說(shuō)明(a) 梯形圖；(b) 指令語(yǔ)句表知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-15 或指令的使用說(shuō)明(a) 梯形

32、圖；(b) 指令語(yǔ)句表知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制指令說(shuō)明： 單個(gè)的觸點(diǎn)與前面的觸點(diǎn)或邏輯塊串聯(lián)連接時(shí)用AND、ANI指令說(shuō)明，并且串聯(lián)觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒(méi)有限制，指令可多次重復(fù)使用。 單個(gè)的觸點(diǎn)與前面的觸點(diǎn)或邏輯塊并聯(lián)連接時(shí)用OR、ORI指令說(shuō)明，并且并聯(lián)觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒(méi)有限制，指令可多次重復(fù)使用。 AND、ANI、OR、ORI指令的目標(biāo)元件為X、Y、M、S、T、C。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制3. 塊操作指令塊操作指令A(yù)NB、ORB(1) ANB：邏輯與指令，用于并聯(lián)支路組之間的串聯(lián)。(2) ORB：邏輯或指令，用于串聯(lián)支路組之間的并聯(lián)。塊操作指令的使用說(shuō)明如圖1-16所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控

33、制圖1-16 塊操作指令的使用說(shuō)明(a) 梯形圖；(b) 指令語(yǔ)句表知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制指令說(shuō)明： ANB、ORB指令均為無(wú)操作數(shù)的指令，在指令表中只是用于說(shuō)明邏輯塊之間的串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)所表達(dá)的與、或邏輯運(yùn)算關(guān)系。 當(dāng)多個(gè)并聯(lián)支路進(jìn)行串聯(lián)時(shí)，使用ANB指令，支路的起點(diǎn)用LD、LDI指令。若多個(gè)并聯(lián)支路串聯(lián)，則依次用ANB指令與前面的支路串聯(lián)連接時(shí)，ANB的使用次數(shù)沒(méi)有限制。 當(dāng)多個(gè)串聯(lián)支路進(jìn)行并聯(lián)時(shí)，使用ORB指令，支路的起點(diǎn)用LD、LDI指令。若多個(gè)串聯(lián)支路并聯(lián)，則依次用ORB指令與前面的支路并聯(lián)連接時(shí)，ORB的使用次數(shù)沒(méi)有限制。 若邏輯塊中需要串聯(lián)或并聯(lián)的子邏輯塊的個(gè)數(shù)(或LD和LD

34、I指令的條數(shù))為n，則應(yīng)使用n-1條邏輯塊串聯(lián)指令(ANB)或邏輯塊并聯(lián)指令(ORB)將它們串聯(lián)或并聯(lián)。 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制4. 上升沿檢測(cè)指令上升沿檢測(cè)指令LDP、ANDP、ORP(1) LDP：取上升沿脈沖指令，用于上升沿檢測(cè)運(yùn)算的開(kāi)始。(2) ANDP：與上升沿脈沖指令，用于上升沿檢測(cè)串聯(lián)連接。(3) ORP：或上升沿脈沖指令，用于上升沿檢測(cè)并聯(lián)連接。上升沿檢測(cè)指令的使用說(shuō)明如圖1-17所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-17 上升沿檢測(cè)指令的使用說(shuō)明(a) 梯形圖；(b) 指令語(yǔ)句表知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制指令說(shuō)明： LDP、ANDP、ORP指令是進(jìn)行上升沿檢測(cè)的觸點(diǎn)

35、指令，僅在指定軟元件上升沿時(shí)(由OFF變?yōu)镺N時(shí))接通一個(gè)掃描周期。 表示方法為觸點(diǎn)的中間有一個(gè)向上的箭頭。 這三個(gè)指令的目標(biāo)元件是X、Y、M、S、T、C，程序步都是一步。在圖1-17中，X0、X1、X2由OFFON變化時(shí)，M0、Y0僅接通一個(gè)掃描周期。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制5. 下降沿檢測(cè)指令下降沿檢測(cè)指令LDF、ANDF、ORF(1) LDF：取下降沿脈沖指令，用于下降沿檢測(cè)運(yùn)算的開(kāi)始。(2) ANDF：與下降沿脈沖指令，用于下降沿檢測(cè)串聯(lián)連接。(3) ORF：或下降沿脈沖指令，用于下降沿檢測(cè)并聯(lián)連接。下降沿檢測(cè)指令的使用說(shuō)明如圖1-18所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-18

36、下降沿檢測(cè)指令的使用說(shuō)明(a) 梯形圖；(b) 指令語(yǔ)句表知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制指令說(shuō)明： LDF、ANDF、ORF指令是進(jìn)行下降沿檢測(cè)的觸點(diǎn)指令，僅在指定軟元件下降沿時(shí)(由ON變?yōu)镺FF時(shí))接通一個(gè)掃描周期。 表示方法為觸點(diǎn)的中間有一個(gè)向下的箭頭。 這三個(gè)指令的目標(biāo)元件是X、Y、M、S、T、C，程序步都是一步。在圖1-18中，X0、X1、X2由ONOFF變化時(shí)，M0、M1僅接通一個(gè)掃描周期。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制6. 脈沖微分指令脈沖微分指令PLS、PLF(1) PLS：上升沿脈沖指令。其功能是：當(dāng)條件符合時(shí)，從輸入脈沖上升沿開(kāi)始，其操作元件的線圈得電一個(gè)掃描周期，使其產(chǎn)生一個(gè)寬

37、度為掃描周期的脈沖信號(hào)輸出。(2) PLF：下降沿脈沖指令。其功能是：當(dāng)條件符合時(shí)，從輸入脈沖下降沿開(kāi)始，其操作元件的線圈得電一個(gè)掃描周期，使其產(chǎn)生一個(gè)寬度為掃描周期的脈沖信號(hào)輸出。這兩條指令都是2程序步，它們的目標(biāo)元件是Y和M，但特殊輔助繼電器不能做目標(biāo)元件。PLS、PLF指令的使用說(shuō)明如圖1-19所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制指令說(shuō)明： 使用PLS指令，元件Y、M僅在驅(qū)動(dòng)輸入接通后的一個(gè)掃描周期內(nèi)動(dòng)作(置1)。 使用PLF指令，元件僅在驅(qū)動(dòng)輸入斷開(kāi)后的一個(gè)掃描周期內(nèi)動(dòng)作。 特殊繼電器不能用作PLS和PLF的操作元件。使用這兩條指令時(shí)，要特別注意目標(biāo)元件。例如，在滿足執(zhí)行條件(X1=ON

38、)，PLC由運(yùn)行停機(jī)運(yùn)行時(shí)，PLS指令可使通用繼電器 M0動(dòng)作，但是卻不能使 M600動(dòng)作。這是因?yàn)镸600是特殊保持繼電器，即使在斷電停機(jī)時(shí)其動(dòng)作也能保持。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-19 PLS、PLF指令的使用說(shuō)明(a) 梯形圖；(b) 波形圖；(c) 指令語(yǔ)句表知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制7. 主控及主控復(fù)位指令主控及主控復(fù)位指令MC、MCR(1) MC：主控指令，用于公共串聯(lián)觸點(diǎn)的連接，表示主控電路塊的開(kāi)始。(2) MCR：主控復(fù)位指令，用于表示主控電路塊的結(jié)束，即作為MC的復(fù)位指令。在編程時(shí)，經(jīng)常遇到多個(gè)線圈同時(shí)受一個(gè)或一組觸點(diǎn)的控制。如果在每個(gè)線圈的輸出分支中都串入同樣的觸

39、點(diǎn)，將占用很多存儲(chǔ)單元，應(yīng)用主控指令可解決這一問(wèn)題。使用主控指令的觸點(diǎn)稱(chēng)為主控觸點(diǎn)，它在梯形圖中與一般的觸點(diǎn)垂直。它們是與母線相連的常開(kāi)觸點(diǎn)，是控制多個(gè)線圈輸出的共同的一個(gè)或一組觸點(diǎn)。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制當(dāng)輸入條件接通時(shí)，執(zhí)行MC與MCR之間的指令；當(dāng)輸入條件斷開(kāi)時(shí)，不執(zhí)行MC與MCR之間的指令。非積算定時(shí)器，用OUT指令驅(qū)動(dòng)的元件復(fù)位；積算定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，用SET/RST指令驅(qū)動(dòng)的元件保持原來(lái)的狀態(tài)。圖1-20(a)所示的梯形圖改為用主控指令編程的梯形圖如圖1-20(b)所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-20 MC、MCR指令的使用說(shuō)明(a) 梯形圖；(b) 使用主控指令的梯形

40、圖；(c) 指令語(yǔ)句表知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制指令說(shuō)明： 與主控指令MC相連的觸點(diǎn)必須用LD或LDI指令，使用MC指令后，在主控觸點(diǎn)的后面產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)母線，形成一個(gè)主控電路塊。MCR使用母線回到原來(lái)的位置。 在MC指令內(nèi)再使用MC指令時(shí)，嵌套級(jí)N的編號(hào)(07)順次增大，返回用MCR指令，從大的嵌套級(jí)開(kāi)始解除。 MC指令是3程序步，MCR指令是2程序步，兩條指令的操作目標(biāo)元件是Y、M，但不允許使用特殊繼電器M。MC、MCR指令的嵌套使用說(shuō)明如圖1-21所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-21 MC、MCR指令的嵌套使用說(shuō)明(a) 梯形圖；(b) 指令語(yǔ)句表知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制8.

41、 置位與復(fù)位指令置位與復(fù)位指令SET、RST(1) SET：置位指令，取“ON”使動(dòng)作保持。(2) RST：復(fù)位指令，取“OFF”使操作保持復(fù)位。圖1-22 SET、RST指令的使用說(shuō)明(a) 梯形圖；(b) 指令語(yǔ)句表；(c) 波形圖知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制SET、RST指令的使用說(shuō)明如圖1-22所示。由波形圖可知，當(dāng)X000接通后，即使再變成斷開(kāi)，在SET指令的作用下Y000也保持接通。X001接通后，即使再變成斷開(kāi)，在RST指令的作用下Y000也將保持?jǐn)嚅_(kāi)。SET指令的操作目標(biāo)元件為Y、M、S，而RST指令的操作目標(biāo)元件為Y、M、S、T、C。這兩條指令是13個(gè)程序步，Y、M為1步；特

42、殊輔助繼電器M、T、C、S為2步；D、V、Z為3步。SET、RST對(duì)同一元件可以多次使用，順序也可以隨意，但最后執(zhí)行的指令才有效，用RST指令可以對(duì)計(jì)數(shù)器、積算定時(shí)器T246T255的當(dāng)前值及觸點(diǎn)進(jìn)行復(fù)位；對(duì)數(shù)據(jù)寄存器D以及變址寄存器V、Z的內(nèi)容清零。RST復(fù)位指令用于計(jì)數(shù)器的使用說(shuō)明如圖1-23所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-23 RST指令用于計(jì)數(shù)器的使用說(shuō)明(a) 梯形圖；(b) 波形圖知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制當(dāng)X000接通時(shí)，計(jì)數(shù)器C0的觸點(diǎn)斷開(kāi)，輸出繼電器Y000斷電，同時(shí)計(jì)數(shù)器恢復(fù)到設(shè)定值。當(dāng)輸入觸點(diǎn)X001接通期間，C0開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)到5時(shí)Y000動(dòng)作。RST指令的使用

43、說(shuō)明如下： RST指令既可用于計(jì)數(shù)器復(fù)位，使其當(dāng)前值恢復(fù)至設(shè)定值；也可用于復(fù)位移位寄存器，清除當(dāng)前內(nèi)容。 在任何情況下，RST指令都優(yōu)先。當(dāng)RST輸入有效時(shí)，不接受計(jì)數(shù)器和移位寄存器的輸入信號(hào)。 因復(fù)位回路的程序與計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)回路的程序是相互獨(dú)立的,所以程序的執(zhí)行順序可任意安排,而且可分開(kāi)編程。 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制9. 取反指令取反指令I(lǐng)NVINV：取反指令，用于執(zhí)行之前的運(yùn)算結(jié)果取反，無(wú)操作元件，程序步為1步。取反指令的使用說(shuō)明如圖1-24所示。圖中X1、X2同時(shí)為ON時(shí)，通過(guò)取反指令I(lǐng)NV，Y1為OFF；X1和X2只要有一個(gè)為OFF時(shí)，取反，Y1就為ON。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)

44、控制圖1-24 取反指令的使用說(shuō)明(a) 梯形圖；(b) 指令語(yǔ)句表知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制10. 空操作指令空操作指令NOPNOP：空操作指令，其功能是讓該步程序或當(dāng)前指令不起作用。另外，通過(guò)增加NOP指令可以延長(zhǎng)掃描周期。NOP指令在程序中不予表示。指令說(shuō)明： NOP指令的使用會(huì)使原梯形圖程序所表示的邏輯關(guān)系發(fā)生重大變化，使用時(shí)須慎重。 執(zhí)行程序進(jìn)行全清操作后，全部指令都變成NOP指令。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制11. 程序結(jié)束指令程序結(jié)束指令ENDEND：結(jié)束指令。END指令在梯形圖中的表示如圖1-25所示。若在某段程序的某個(gè)中間處加入END指令，則以后的程序步就不再執(zhí)行，直接進(jìn)行

45、輸出處理。在程序調(diào)試過(guò)程中，通常采用END指令將程序劃分為若干段，以便于對(duì)各段程序動(dòng)作的檢查。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-25 END指令在梯形圖中的表示知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制1.2.5 PLC的接線的接線根據(jù)I/O分配表，將系統(tǒng)的輸入/輸出設(shè)備與PLC的輸入/輸出端子的連接歸屬于PLC控制系統(tǒng)的硬件接線問(wèn)題。PLC控制系統(tǒng)的硬件接線除I/O端子接線外，還有PLC的電源接線、通信線、接地線等。這些接線都是PLC正常安全工作的前提。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制1. 電源接線及端子排列電源接線及端子排列PLC基本單元的供電通常有兩種情況：一是直接使用工頻交流電，電源線在L、N端子間，即

46、采用單向交流電源供電，通過(guò)交流輸入端子連接，適用電壓范圍寬，100250 V均可使用，接線時(shí)要分清端子上的“N”端(零線)和“接地”端；二是采用外部直流開(kāi)關(guān)電源供電，一般配有24 V(DC)輸入端子。24、COM端子可以作為傳感器供電電源，此電源容量為400 mA/24 V，這個(gè)端子不能由外部電源供電，即采用交流供電的PLC機(jī)內(nèi)自帶24 V(DC)內(nèi)部電源為輸入器件及擴(kuò)展電源供電。“”端子是空端，不要對(duì)其進(jìn)行外部接線或作為中間端子使用。圖1-26所示為FX2N-32MR的接線端子排列圖，圖1-27中上部端子排中標(biāo)有L及N的接線位為交流電源相線及中線的接點(diǎn)。圖1-28所示為基本單元接有擴(kuò)展模塊時(shí)

47、交直流電源的配線情況。從圖1-28可知，不帶有內(nèi)部電源的擴(kuò)展模塊所需的24 V電源由基本單元或由帶有內(nèi)部電源的擴(kuò)展單元提供。基本單元和擴(kuò)展單元之間利用特制的扁平通信電纜連接，基本單元和擴(kuò)展單元的COM端子相互連接。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制PLC的供電線路要與其他大功率用電設(shè)備分開(kāi)。采用隔離變壓器為OLC供電，可以減小外界設(shè)備對(duì)PLC的影響。PLC的供電電源應(yīng)單獨(dú)從機(jī)頂進(jìn)入控制柜內(nèi)，不能與其他直流信號(hào)線、模擬信號(hào)線捆在一起走線，以減小其他控制線路對(duì)PLC的干擾。三菱FX系列PLC的電源連接如圖1-26所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-26 FX系列PLC的接線端子排列示例(FX2N-3

48、2MR) 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-27 三菱FX系列PLC的電源連接 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制PLC的接地應(yīng)有專(zhuān)用的地線，若做不到這一點(diǎn)，也必須做到與其他設(shè)備公共接地，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地，更不能通過(guò)水管、避雷線接地。PLC的基本單元必須接地，如有擴(kuò)展單元，則其接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元的接地點(diǎn)連接在一起。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-28 AC電源、DC輸入型電源的配線 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制2. 輸入端子的接線輸入端子的接線輸入端子X(jué)與外部輸入器件如開(kāi)關(guān)、按鈕及各種傳感器(這些器件主要都是觸點(diǎn)類(lèi)型的器件)相連接。在接入PLC時(shí)，每個(gè)觸點(diǎn)的接頭分別連接一個(gè)輸入點(diǎn)及輸入公共端

49、(COM端)。PLC的開(kāi)關(guān)量輸入接線點(diǎn)都是螺釘接入方式，每一位信號(hào)占用一個(gè)螺釘。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-26中上部為輸入端子，COM端為公共端。輸入公共端在某些PLC中是分組隔離的，在FX系列中是連通的，即在PLC的內(nèi)部已將多個(gè)輸入公共端連接好了，我們?cè)谑褂脮r(shí)不用考慮，所以PLC的輸入點(diǎn)接線一般采用匯點(diǎn)式(全部輸入信號(hào)擁有一個(gè)公共點(diǎn))。三菱FX系列AC電源、DC輸入信號(hào)型PLC，輸入端子和COM端子之間用無(wú)電壓接點(diǎn)或NPN開(kāi)路集電極晶體管連接，就進(jìn)入輸入狀態(tài)，表示輸入的LED燈亮。三菱FX系列PLC輸入信號(hào)的連接如圖1-29所示。PLC內(nèi)部輸入的1次電路和2次電路用光耦合器絕緣，2次

50、電路設(shè)有RC濾波器，這是為了防止混入輸入接點(diǎn)的震動(dòng)噪音和輸入線的噪音而引起誤動(dòng)作。因此，輸入信號(hào)的ONOFF、OFFON變化在PLC的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生約10 ms的響應(yīng)滯后時(shí)間。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-29 三菱FX系列PLC的輸入信號(hào)的連接 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制PLC內(nèi)部電源能為每個(gè)輸入點(diǎn)提供的工作電流大約為7 mA(24 V(DC)，這也就限制了線路長(zhǎng)度。有源傳感器在接入時(shí)必須注意與機(jī)內(nèi)電源的極性配合。模擬量信號(hào)的輸入須采用專(zhuān)用的模擬量工作單元。ON時(shí)PLC的輸入電流必須大于4.5 mA，來(lái)保證信號(hào)的可靠輸入；OFF時(shí)輸入漏電流必須小于1.5 mA，來(lái)保證可靠截止。知識(shí)模塊一

51、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制3. 輸出端子的接線輸出端子的接線與PLC的輸出端子Y相連接的外部器件主要是繼電器、接觸器、電磁閥的線圈。這些外部器件均采用PLC機(jī)外的專(zhuān)用電源供電，PLC內(nèi)部不過(guò)是提供一組開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。接入時(shí)，線圈的一端接輸出點(diǎn)螺釘，另一端經(jīng)電源接輸出公共端。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制以繼電器輸出型PLC為例，繼電器輸出類(lèi)型有1點(diǎn)、2點(diǎn)、4點(diǎn)和8點(diǎn)為一個(gè)公共輸出型，各個(gè)公共點(diǎn)組可以驅(qū)動(dòng)不同電源電壓等級(jí)和類(lèi)型(如220 V(AC)、110 V(AC)和24 V(DC)等)的負(fù)載。輸出點(diǎn)接線可采用分組匯點(diǎn)式(每組輸出信號(hào)擁有1個(gè)公共點(diǎn))和匯點(diǎn)式(全部輸出信號(hào)擁有一個(gè)公共點(diǎn))，當(dāng)輸出信號(hào)所控制的負(fù)載

52、的電源電壓等級(jí)和類(lèi)型相同時(shí)，采用匯點(diǎn)式。采用匯點(diǎn)式連接方式時(shí)要將全部輸出公共點(diǎn)連接在一起。三菱FX系列PLC輸出接線如圖1-30所示。圖中繼電器KA1、KA2和接觸器KM1、KM2線圈由220 V(AC)供電，電磁閥YV1、YV2由24 V(DC)供電，這樣電磁閥與繼電器、接觸器因供電電源的電壓等級(jí)和類(lèi)型不同便不能分在一組，因此采用分組匯點(diǎn)式。繼電器、接觸器的供電電源的電壓類(lèi)型和等級(jí)相同，可以分在一組，如果一組安排不下，可以分在兩組或多組，但這些組的公共點(diǎn)(COM)要連接在一起。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-30 三菱FX系列PLC的輸出信號(hào)的連接 知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制利用輸出繼電

53、器所提供的外部觸點(diǎn)，將PLC內(nèi)部電路和負(fù)載電路進(jìn)行電氣絕緣，避免了外部設(shè)備對(duì)PLC的干擾。另外，各個(gè)公共點(diǎn)組之間也是相互隔離的。輸出繼電器的線圈通電時(shí)，LED指示燈亮，表明有輸出，輸出繼電器的觸點(diǎn)為ON。從輸出繼電器的線圈通電或失電，到輸出觸點(diǎn)為ON或OFF的響應(yīng)時(shí)間都約為10 ms。對(duì)于250 V(AC)以下的電路電壓，可以驅(qū)動(dòng)純電阻負(fù)載的輸出電流為2 A/點(diǎn)，感性負(fù)載為80 W以下，燈負(fù)載為100 W以下。輸出觸點(diǎn)為OFF時(shí)，無(wú)漏電流產(chǎn)生，可直接驅(qū)動(dòng)氖光燈等。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制利用輸出觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)直流感性負(fù)載時(shí)，需要并聯(lián)續(xù)流二極管，否則會(huì)降低觸點(diǎn)的壽命，并且要把電源電壓控制在30 V

54、(DC)以下。選擇的續(xù)流二極管的反向耐壓值應(yīng)為負(fù)載電壓的10倍以上，順向電流應(yīng)超過(guò)負(fù)載電流。如果是交流感性負(fù)載，應(yīng)并聯(lián)浪涌吸收器，這樣可減少噪音。浪涌吸收器的電容選擇為0.1 F，電阻選擇為100200。對(duì)于同時(shí)啟動(dòng)時(shí)有可能產(chǎn)生短路的負(fù)載，如控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的2個(gè)接觸器等負(fù)載，除了在PLC程序中要互鎖外，還要有外部硬件界限互鎖。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制4. 通信線的連接通信線的連接PLC一般設(shè)有專(zhuān)用的通信口，通常為RS-485或RS-422，F(xiàn)X2N型PLC為RS-422，與通信口的接線常采用專(zhuān)用的接插件連接。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制1.3 課堂演示課堂演示電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制實(shí)例電動(dòng)機(jī)正

55、反轉(zhuǎn)控制實(shí)例電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制是對(duì)電動(dòng)機(jī)的最基本的控制之一，相應(yīng)的控制程序中涉及兩個(gè)基本的控制環(huán)節(jié)。任何一個(gè)復(fù)雜的梯形圖程序，總是由一系列簡(jiǎn)單的典型單元梯形圖組成的。因此，熟悉一些典型單元控制電路的設(shè)計(jì)，理解和掌握這些單元梯形圖程序，對(duì)編制復(fù)雜梯形圖程序有很大幫助。通過(guò)課堂演示，希望讀者能夠掌握用PLC對(duì)電動(dòng)機(jī)的基本控制。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制1. 控制原理及控制要求控制原理及控制要求在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需明確控制對(duì)象的工作原理、工藝流程、機(jī)械結(jié)構(gòu)和操作方法，了解工藝過(guò)程和機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對(duì)控制系統(tǒng)的要求，了解設(shè)備運(yùn)動(dòng)的要求、方式和步驟。在這些基礎(chǔ)上，確定出被控對(duì)

56、象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的要求。由電動(dòng)機(jī)的工作原理可知，只要改變電動(dòng)機(jī)電源的相序，即交換三相電源進(jìn)線中的任意兩根相序，就能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。為此，在電動(dòng)機(jī)的主控制電路中可用兩個(gè)接觸器的主觸頭來(lái)對(duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)的定子繞組電源的任意兩根接線，就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的分析，可將該系統(tǒng)的控制要求描述如下：設(shè)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕為SB1、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕為SB2、停止按鈕為SB3、正轉(zhuǎn)接觸器為KM1、反轉(zhuǎn)接觸器為KM2、熱繼電器為FR、三相異步電動(dòng)機(jī)為M。(1) 正轉(zhuǎn)：合上電源開(kāi)關(guān)QS，按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1線圈通電且自鎖，主觸頭閉合使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)(即按下SB1

57、，KM1通電吸合，M正轉(zhuǎn))。(2) 反轉(zhuǎn)：按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM2線圈通電自鎖，主觸頭閉合使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)(即按下SB2，KM2通電吸合，M反轉(zhuǎn))。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制(3) 停止：按下SB3，KM1或KM2斷電釋放，M停止。(4) 必須保證兩個(gè)接觸器不能同時(shí)工作，即不允許接觸器KM1和KM2同時(shí)通電，以防止兩根電源線同時(shí)通過(guò)它們的主觸頭而將電源短路。因此，正反轉(zhuǎn)控制線路最根本的要求是能互鎖(在同一時(shí)間里兩個(gè)接觸器中只允許其中一個(gè)接觸器工作的控制作用)。(5) 過(guò)載保護(hù)：FR常開(kāi)觸點(diǎn)接通，KM1或KM2斷電釋放，M停止。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制2. I/O分配分配對(duì)PLC控

58、制系統(tǒng)進(jìn)行I/O分配，實(shí)際上就是根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定用戶(hù)所需的輸入設(shè)備的數(shù)量和種類(lèi)，如按鈕、開(kāi)關(guān)以及傳感器等；明確各輸入設(shè)備所輸入信號(hào)的特點(diǎn)，如開(kāi)關(guān)量、模擬量、直流、交流、電壓等級(jí)等；確定系統(tǒng)的輸出設(shè)備的數(shù)量和種類(lèi)，如接觸器、電磁閥和信號(hào)燈等；明確各輸出設(shè)備所輸出信號(hào)的特點(diǎn)，如電壓和電流的大小、直流、交流、電壓等級(jí)、開(kāi)關(guān)量、模擬量等。根據(jù)這些確定PLC的I/O設(shè)備類(lèi)型和數(shù)量。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制I/O設(shè)備確定好后，就可以給它們分配相應(yīng)的PLC的I/O地址，即分配相應(yīng)的輸入/輸出端子號(hào)，并進(jìn)行連接。這些工作可歸結(jié)為兩個(gè)方面：編寫(xiě)PLC的I/O分配表和繪制I/O接線圖。I/O分配表和I

59、/O接線圖可以說(shuō)是編寫(xiě)梯形圖程序的基礎(chǔ)。由電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的控制要求分析得知，輸入信號(hào)共有4個(gè)，分別是SB1、SB2、SB3、FR；輸出信號(hào)共有2個(gè)，分別用于控制KM1、KM2的線圈。其I/O分配如表1-1所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制3. 硬件接線硬件接線根據(jù)前文所述的PLC接線問(wèn)題及該系統(tǒng)I/O分配表，可畫(huà)出電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路控制原理圖和PLC輸入/輸出端子I/O接線圖，如圖1-31所示。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖1-31 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制主電路原理圖及PLC I/O接線圖(a) 主電路原理圖；(b) PLC I/O接線圖知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

60、圖1-31(a)所示為主電路原理圖，當(dāng)接觸器KM1工作時(shí)，KM1的三對(duì)主觸點(diǎn)把三相電源和電動(dòng)機(jī)的定子繞組U、V、W按順相序L1、L2、L3連接，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)接觸器KM2工作時(shí)，KM2的三對(duì)主觸點(diǎn)把三相電源和電動(dòng)機(jī)的定子繞組U、V、W按反相序L3、L2、L1連接，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。由圖1-31可以看出，在主電路和PLC輸入/輸出(I/O)端子外部接線圖中所采用的保護(hù)環(huán)節(jié)如下：(1) 熔斷器FU1、FU2分別串聯(lián)在主電路和PLC輸出端子接線電路中，起短路保護(hù)作用，但是不起過(guò)載保護(hù)作用。(2) 開(kāi)關(guān)QS起隔離電源的作用，當(dāng)更換熔斷器、檢修電動(dòng)機(jī)和控制線路時(shí)，用它斷開(kāi)電源，確保操作安全。知識(shí)模塊一 電動(dòng)機(jī)