國開可編程控制器應(yīng)用實訓(xùn)形考任務(wù)3試題及答案

形考任務(wù)3實驗?zāi)康?通過使用PLC的指令編程，并通過編程軟件進(jìn)行程序的編制、編譯、調(diào)試相關(guān)的組態(tài)等工作，使學(xué)生掌握各類PLC指令的應(yīng)用。實驗要求:1.根據(jù)功能控制要求，編寫PLC程序，并通過編程軟件進(jìn)行程序的編制、編譯、調(diào)試相關(guān)的組態(tài)等工作:2．同一班級中，可按照個人或小組在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行選題。實訓(xùn)內(nèi)容1.1FX系列PLC簡介(1）FX系列PLC特點FX系列可編程控制器是當(dāng)前國內(nèi)外新型的具有特色和代表性的微型PLC.它由日本三菱電機(jī)公司研制開發(fā)的。FX系列PLC基于“基本功能、高速處理、便于使用”的研發(fā)理念，使其具有數(shù)據(jù)傳送與比較、四則運算與邏輯循環(huán)與移動等應(yīng)用系統(tǒng)。除此之外，還具有輸入輸出刷新、中斷、高速計數(shù)器比較指令、高速脈沖輸出等高速處理指令，以及在SFC控制方面，將機(jī)械控制的標(biāo)準(zhǔn)動作封裝化的狀態(tài)初始化指令等，使功能大大增強(qiáng)。(2）FX系列PLC型號的含義FX系列可編程控制器型號格式如圖所示:(3)硬件簡介①、上端子排②、下端子排③、串④、撥動開關(guān)(4)PX系列PLC主要性能指標(biāo)①硬件指標(biāo):②軟件指標(biāo):(5)F系列PLC的一般技術(shù)指標(biāo)FX系列PLC的一般技術(shù)指標(biāo)包括基本性能指標(biāo)、輸入技術(shù)指標(biāo)及輸出技術(shù)指標(biāo)。由于繼電器控制系統(tǒng)的電路圖與梯形圖在結(jié)構(gòu)形式、元件符號以及邏輯控制功能等方面的相似性，使得可以將一些繼電器控制系統(tǒng)電路圖的概念用于梯形圖，常用的有觸點概念和繼電器概念?？删幊绦蚩刂破骶幊淘拿Q、地址編號、功能和使用方法、分述如下。1.輸入繼電器X輸入繼電器用來接收PLC外部開關(guān)信號,PLC通過輸入接將外部輸入信號狀態(tài)(接通時為“1”，斷開時為“0”)讀入并存儲在輸入映像寄存器中。輸入繼電器的編號即是輸入端的編號，也是輸入映像寄存器對應(yīng)位的地址代號。輸入繼電器在PLC內(nèi)部與輸入端子相連，它有無數(shù)的常開觸點和常閉觸點，這些動合、動斷觸點可在PLC編程時隨意使用。FX2N輸入繼電器的編號采用八進(jìn)制編碼，范圍為X0~X267(184點)。注意，基本單元輸入繼電器的編號是固定的，擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊按與基本單元最靠近順序進(jìn)行編號。⒉輸出繼電器Y輸出繼電器用來將PLC內(nèi)部信號輸出傳送給外部負(fù)載（用戶輸出設(shè)備）。輸出繼電器線圈是由PLC內(nèi)部程序的指令驅(qū)動，其線圈狀態(tài)傳送給輸出單元，再由輸出單元對應(yīng)的硬觸點來驅(qū)動外部負(fù)載。3．輔助繼電器M在邏輯運算中經(jīng)常需要一些中間繼電器作為輔助運算用。這些元件不直接對外輸入、輸出，但經(jīng)常用作狀態(tài)暫存、移動運算等，它的數(shù)量常比軟元件X、Y多，這就是輔助繼電器。輔助繼電器的動合和動斷觸點使用次數(shù)不限，在PLC內(nèi)可以自由使用。但是，這些輔助繼電器的觸點不能對外直接輸出驅(qū)動外部負(fù)載，只能作為中間狀態(tài)的控制信號存放在存儲器中，外部負(fù)載必須由輸出繼電器驅(qū)動。1．通用輔助繼電器(M000一M499)FXzN系列共有500個通用輔助繼電器。通用輔助繼電器在PLC運行時，如果電源斷電，則線圈斷開。當(dāng)電源再次接通時，除了因外部輸入信號而變?yōu)榻油ǖ囊酝?，其余的仍將保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，它們沒有斷電保護(hù)功能。通用輔助繼電器常在邏輯運算中作為輔助運算、狀態(tài)暫存、移位等。2．?dāng)嚯姳３州o助繼電器(M500~M3071)FXzN系列有M500~M3071共2572個斷電保持輔助繼電器。它與通用輔助繼電器不同的是具有斷電保護(hù)功能，即能記憶電源中斷瞬時的狀態(tài)，并在重新通電后再現(xiàn)其狀態(tài)。比較圖6-15(a)和圖6-15(b)，當(dāng)XO接通時，MO和M600都接通并自鎖，若此時突然停電后再來電，則M0處于斷開狀態(tài)，而M600仍然處于接通狀態(tài)(如果Xl常閉觸點開路，則M600也是斷開的).5。定時器T可編程序控制器中的定時器作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器。FXzN系列中定時器可分為通用定時器、積算定時器2種。定時器的定時值由設(shè)定值給定，定時器根據(jù)時鐘脈沖累積計時,計時到達(dá)設(shè)定值時，其觸點動作。定時器提供無限對常開和常閉延時觸點供編程使用。定時器編號采用十進(jìn)制,其編號和設(shè)定時間如下:設(shè)定方法為:(1)定時精度為100ms的定時器TO00~T199，共計200點，設(shè)定值范圍0.1~3276.7s.(2)定時精度為10ms的定時器T200~245，共計46點，設(shè)定值范圍0.01~327.67s.(3)定時精度為lms的積算定時器T246~T249，共4點，是對lms時鐘脈沖進(jìn)行累積計數(shù)，設(shè)定值范圍0.001s~-32.767s.(4)定時精度為10Oms的積算定時器T250~T255，共6點，是對10Oms時鐘脈沖進(jìn)行累積計數(shù),設(shè)定值范圍0.1s~3276.7s.6.計數(shù)器c它在執(zhí)行掃描操作時對內(nèi)部元件X、Y、M、S、T、C的信號進(jìn)行計數(shù)。1)低速計數(shù)器低速計數(shù)器分為:16位加計數(shù)器、32位加/減計數(shù)器。2)內(nèi)部高速計數(shù)器(C)高速計數(shù)器只能刻錄約定的經(jīng)輸入端子(輸入繼電器）送入的外部信號，而且這個信號的頻率可以高達(dá)幾千赫。還可以從輸入端子直接進(jìn)行復(fù)位的操作。7、狀態(tài)器S狀態(tài)器是在編制步進(jìn)順序控制時使用的編程元件，它與步進(jìn)順控指令STL組合使用，運用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，編制高效易懂的程序。狀態(tài)器的觸點使用同輔助繼電器觸點，使用次數(shù)不限。應(yīng)用步進(jìn)控制時，由初始狀態(tài)器SO~S9進(jìn)入步進(jìn)控制復(fù)位狀態(tài)器SI0~S19只用于沒備回原位時的步進(jìn)控制，并由初始狀態(tài)器置位:通用狀態(tài)器S20~S499用于設(shè)備工作步進(jìn)控制，也需由初始狀態(tài)器置位。7．指針分支指令用PO~P62、P64~P127共127點。指針PO~P62、P64~P127為標(biāo)號，用來指定條件跳轉(zhuǎn)，子程序調(diào)用等分支指令的跳轉(zhuǎn)目標(biāo)。P63為結(jié)束跳轉(zhuǎn)用。中斷用指針I(yè)0~I8共9點。其中輸入中斷6點，定時器中斷3點。8．?dāng)?shù)據(jù)寄存器D可編程控制器中的寄存器用于存儲模擬量控制、位置量控制、數(shù)據(jù)IO所需的數(shù)據(jù)及工作參數(shù)。每一個數(shù)據(jù)寄存器都是16位（最高位為符號位)，可以用兩個數(shù)據(jù)寄存器合并起來存放32位數(shù)據(jù)《最高位為符號位)。(1)通用數(shù)據(jù)寄存器D0D199(200點>(2）停電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器D200D511(312點)(3)特殊數(shù)據(jù)寄存器D8000cD8255(256點)(4)文件寄存器D1000oD2999(2000點)2.1PLC的基本指令1.LD、LDI、OUT指令1）程序舉例:2）例題說明3）指令說明:4.電路塊并聯(lián)指令ORB、電路塊串聯(lián)指令A(yù)NB1)程序舉例:2)例題說明:3》指令說明:5．堆棧指令MPS、MRD、MPP1．進(jìn)棧指令MPSMPS指令用于分支的開始處，將運算結(jié)果送入棧存儲器的第一層，同時將先前送入的數(shù)據(jù)依次移到下一層。2.讀棧指令MRDMRD指令用于分支的中間段，將棧存儲器的第一層數(shù)據(jù)(最后進(jìn)棧的數(shù)據(jù))讀出且該數(shù)據(jù)繼續(xù)保存在棧存儲器的第一層，棧內(nèi)各層的數(shù)據(jù)不發(fā)生移動。3.出棧指令MPPMPP指令用于分支的結(jié)束處，將棧存儲器的第一層數(shù)據(jù)(最后進(jìn)棧的數(shù)據(jù))讀出且該數(shù)據(jù)從棧中消失，同時將棧中各層數(shù)據(jù)依次上移。4.主控指令MC、MCR1)程序舉例2〕例題說明3〕指令說明:5.置位指令SET、復(fù)位指令RSTSET指令稱為置位指令:功能為驅(qū)動線圈輸出，使動作保持，具有自鎖功能。RST指令稱為復(fù)位指令:功能為清除保持的動作，以及寄存器的清零。1)程序舉例2）例題說明3）指令說明:6.上升沿微分脈沖指令PLS、下降沿微分脈沖指令PLFFLS指令:上升沿微分脈沖指令，當(dāng)檢測到邏輯關(guān)系的結(jié)果為上升沿信號時，驅(qū)動的操作軟元件產(chǎn)生一個脈沖寬度為一個掃描周期的脈沖信號-FLW指令下降沿微分脈沖指令，當(dāng)檢測到邏輯關(guān)系的結(jié)果為下降沿信號時，驅(qū)動的操作軟元件產(chǎn)生一個脈沖寬度為一個掃福周期的脈沖信號。1）積序舉例2)例題說明3）指令說明V指令是將即將執(zhí)行INV指令之.前的運算結(jié)果反轉(zhuǎn)的指令，無操作軟件。1)程序舉例2)例題說明3〉指令說明30空作省會NP、結(jié)京突令EHD1）NOP指令:稱為空操作指令，無任何操作完,2）END指令:稱為結(jié)束指令，無操作元件。其場能是輸入輸出處理和返回到百步程序..3〉指令說明:7.LEF、LDF、AIP、ANDF、GRP、CRF指令1)LDPe上升沿檢測運算開始(檢測到信號的上升沿時閉合一個掃描周期).LDF:下降沿檢測運算開始(檢測到信號的下降沿時閉合一個掃描周期)ANDP:t牙沿檢測思聯(lián)到接(檢冽到包軟元件上升沿信號時閉合一個掃描周期)ANDF:下沿拾測母聯(lián)球接(檢畫到誣教冠件下降沿信號時團(tuán)合一個掃描周期}ORP:脈沖上升沿檢測并聯(lián)連接(檢測到位軟元件上升沿信號時閉合一個掃播周期)ORF:脈沖下降沿檢測并聯(lián)連接(檢測到位軟元件下降沿信號時閉合一個掃描周期)2）上述6個指令的操作軟元件都為X。Y。M、S、T、C.3）程序舉例:3.1狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及狀態(tài)的功能3.1.1狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖用梯形圖或指令表方式編程固然廣為電氣技術(shù)人員接受，但對宇一個女雜的控制系統(tǒng)F尤其是順序控制系統(tǒng)，由于內(nèi)部的聯(lián)鎖。互動關(guān)系極其復(fù)雜，其梯形圖往往過長。另外，在梯形圖上如果不加注釋,這種梯形圖的可讀性也會大大降低。3.1.2FX2N系列PLC的步進(jìn)順控指令FXx系列PLC的步進(jìn)指令有兩條:步進(jìn)接點指令STL和步進(jìn)返回指令RET.1.STL(StepLadder):步進(jìn)接點指令（梯形圖符號為一—)STL指令的意義為激活某個狀態(tài)。在梯形圖上體現(xiàn)為從母線上引出的狀態(tài)接點。STL指令有建立子母線的功能,以使該狀態(tài)的所有操作均在子母線上進(jìn)行。2.RET(Return):步進(jìn)返回指令RET指令用于返回主母線。使步進(jìn)順控程序執(zhí)行完畢時，非狀態(tài)程序的操作在主母線上完成，防止出現(xiàn)邏輯錯誤。狀態(tài)轉(zhuǎn)移程序的結(jié)尾必須使用RET指令。3.1.3運用狀態(tài)編程思想解決順控阿題的方法步驃1.將整個過程按任務(wù)要求分解，其中的每個工序均對應(yīng)一個狀態(tài)，并分配狀態(tài)元件。2.弄清每個狀態(tài)的功能作用。3.找出每個狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件，即在什么條件將下將某個狀態(tài)“激活”。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖就是狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件及轉(zhuǎn)移方向構(gòu)成的流程圖，弄清轉(zhuǎn)移條件當(dāng)然是必要的。3.2單流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程3.2.1流程的概念所謂單流程，是指狀態(tài)轉(zhuǎn)移只可能有一種順序。上個模塊介紹的臺車自動往返的控制過程只有一種順序SO→S20S21-$22-S23—$24→SO，沒有其他可能，所以叫單流程。當(dāng)然，現(xiàn)實當(dāng)中并非所有的順序控制均為一種順序。含多種路徑的叫分支流程。本模塊即為并聯(lián)分支流程。3.2.2單流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程方法1.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程方法(1)狀態(tài)的三要素對狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖進(jìn)行編程，不僅是使用STL，RET指令的問題，還要搞清楚狀態(tài)的特性及要素。(2）狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程方法，步進(jìn)順控的編程原則為先進(jìn)行負(fù)載驅(qū)動處理，然后進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理。2．狀態(tài)的開啟與關(guān)閉及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖執(zhí)行的特點STL指令的含意是提供一個步進(jìn)接點，其對應(yīng)狀態(tài)的三個要素均在步進(jìn)接點之后的子母線上實現(xiàn)。若對應(yīng)的狀態(tài)是開啟的（即"激活"")，則狀態(tài)的負(fù)載驅(qū)動和轉(zhuǎn)移才有可能。若對應(yīng)狀態(tài)是關(guān)閉的，則負(fù)載驅(qū)動和狀態(tài)轉(zhuǎn)移就不可能發(fā)生。因此，除初始狀態(tài)外，其他所有狀態(tài)只有在其前一個狀態(tài)處于激活且轉(zhuǎn)移條件成立時才能開啟。同時一旦下一個狀態(tài)被“激活""，上一個狀態(tài)會自動關(guān)閉。從PLC程序的循環(huán)掃描執(zhí)行原理出發(fā)，在狀態(tài)編程程序段落中，所謂"激活""可以理解為該段程序被掃描執(zhí)行。而“關(guān)閉”則可以理解為該段程序被掃描，卻不執(zhí)行。3.編程要點及注意事項1)狀態(tài)編程顛序為;先進(jìn)行驅(qū)動，再進(jìn)行轉(zhuǎn)移，不能顛倒。(2)對狀態(tài)處理，編程時必須使用步進(jìn)接點指令STL.(3)程序的最后必須使用步進(jìn)返回指令RET，返回主母線。(4)驅(qū)動負(fù)載使用OUT指令(5)負(fù)載的驅(qū)動、狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件可能為多個元件的邏輯組合，視具體情況，按串、并聯(lián)關(guān)系處理，不遺漏。(6)若為順序不連續(xù)轉(zhuǎn)移，不能使用SET指令進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移，應(yīng)改用OUT指令進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。(7）在STL與RET指令之間不能使用MC、MCR指令。(8）初始狀態(tài)可由其他狀態(tài)驅(qū)動，但運行開始必須用其他方法預(yù)先作好驅(qū)動，否則狀態(tài)流程不可能向下進(jìn)行。3.3選擇性分支與匯合的編程存在多種工作順序的狀態(tài)流程圖為分支、匯合流程圖。分支流程可分為選擇性分支和并行性分支兩種。下面介紹分支、匯合流程的編程。3.3.1選擇性分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的特點從多個流程順序中選擇執(zhí)行一個流程，稱為選擇性分支。3.3.2選擇性分支、匯合的編程編程原則是先集中處理分支狀態(tài)，然后再集中處理匯合狀態(tài)。1.分支狀態(tài)的編程編程方法是先進(jìn)行分支狀態(tài)的驅(qū)動處理，再依順序進(jìn)行轉(zhuǎn)移處理。2.匯合狀態(tài)的編程編程方法是先進(jìn)行匯合前狀態(tài)的驅(qū)動處理，再依順序進(jìn)行向匯合狀態(tài)的轉(zhuǎn)移處理。3.4并行性分支與匯合的編程3.41并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及其特點多個流程分支可同時執(zhí)行的分支流程稱為并行性分支。3.42并行性分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程編程原則是先集中進(jìn)行并行性分支的轉(zhuǎn)移處理，然后處理每條分支的內(nèi)容，最后再集中進(jìn)行匯合處理。1。并行分支處理編程方法是首先進(jìn)行驅(qū)動處理，然后按順序進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理。2﹒并行性分支匯合處理編程方法是首先進(jìn)行匯合前狀態(tài)的驅(qū)動處理，然后按順序進(jìn)行匯合狀態(tài)的轉(zhuǎn)移處理。3．選擇性分支、并行性分支匯合編程應(yīng)注意的問題主要實訓(xùn)軟件PLC實訓(xùn)步驟例1小車兩地卸料控制線路，個工作周期的控制工藝要求如下:1)按下啟動按鈕SB，小車前進(jìn)，碰到限位開關(guān)SQ1停5秒后，小車后退;2)小車后退壓合SQ2后，小車停5s后，第二次前進(jìn)，碰到限位開關(guān)SQ3，再次后退t3)后退再次碰到限位開關(guān)SQ2時，小車停止。(PLC接線圖(2)將整個過程按任務(wù)要求分解為各狀態(tài)，并分配狀態(tài)元件:(3)弄清每個狀態(tài)的功能、作用。(4)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及梯形圖例十字路交通燈的控制(1)問題的提出a控制開關(guān)信號燈受啟動及停止按鈕的控制，當(dāng)按動啟動按鈕時，信號燈系統(tǒng)開始工作，并周而復(fù)始地循環(huán)工作，當(dāng)按動停止按鈕時，系統(tǒng)將停止在初始壯態(tài)，即南北紅燈亮，禁止通行:東西綠燈亮，允許通行。b控制要求1)）南北紅燈亮維持30秒，在南北紅燈亮的同時，東西綠燈