《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》項目一 常見繼電器控制電路的PLC改造-電路“翻譯”法

項目一常見繼電器控制電路的PLC改造——電路“翻譯”法

模塊1三相異步交流電動機的點動和連續(xù)控制模塊2三相異步交流電動機的典型電路控制*模塊3T68鏜床的PLC改造小結(jié)習(xí)題與思考

學(xué)習(xí)目標(biāo)：通過本項目的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠領(lǐng)會可編程序控制器的電路“翻譯”法設(shè)計思路，并以點動和連續(xù)控制電路的PLC改造為引子，以T68臥式鏜床控制電路的PLC改造為支點，熟練運用PLC改造的方法，熟練掌握PLC的基本邏輯指令和一些具體的操作步驟與注意事項，形成一定的PLC改造實踐能力。

教學(xué)提示：本項目共分三個模塊，模塊與模塊之間既相對獨立又相互聯(lián)系，前為后用，逐步深入，從一些簡單的典型控制電路入手，逐步過渡到T68臥式鏜床的控制電路，詳細(xì)介紹繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的PLC改造過程。模塊1三相異步交流電動機的點動和連續(xù)控制1.1.1點動和連續(xù)控制電路在生產(chǎn)實踐中，某些生產(chǎn)機械經(jīng)常要求既能實現(xiàn)正常啟動，又能實現(xiàn)調(diào)整位置的點動工作。圖1-1所示為幾種常用的繼電器-接觸器系統(tǒng)實現(xiàn)的點動和連續(xù)控制電路。圖1-1(a)為主電路。工作時，合上刀開關(guān)QS，三相交流電經(jīng)過QS、熔斷器FU、接觸器KM主觸點、熱繼電器FR至三相交流電動機。圖1-1(b)為最簡單的點動控制線路。啟動按鈕SB沒有并聯(lián)接觸器KM的自鎖觸點，按下SB，KM線圈通電，其主觸點閉合，電動機開始運轉(zhuǎn)。松開SB，KM線圈又失電，其主觸點斷開，電動機停止運轉(zhuǎn)。圖1-1(c)是帶手動開關(guān)SA的點動控制線路。當(dāng)需要點動控制時，把開關(guān)SA斷開，由按鈕SB2來進行點動控制。當(dāng)需要連續(xù)運行時，把開關(guān)SA合上，將KM的自鎖觸點接入，即可實現(xiàn)連續(xù)控制。圖1-1(d)中增加了一個復(fù)合按鈕SB3來實現(xiàn)點動控制。需要點動運行時，按下點動按鈕SB3，其常閉觸點先斷開自鎖電路，然后常開觸點閉合，接通控制電路，接觸器KM線圈得電，主觸點閉合，接通三相電源，電動機啟動運轉(zhuǎn)。當(dāng)松開點動按鈕SB3時，KM線圈失電，KM主觸點斷開，電動機停止運轉(zhuǎn)。若需要電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)，則由停止按鈕SB1及啟動按鈕SB2控制，接觸器KM的輔助觸點起自鎖作用。圖1-1常用的點動和連續(xù)控制電路1.1.2用PLC實現(xiàn)點動和連續(xù)控制

【相關(guān)知識1】PLC輸入/輸出接口的原理介紹輸入/輸出接口是可編程序控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。輸入接口用來接收生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，輸出接口用來送出可編程序控制器運算后得出的控制信息，并通過機外的執(zhí)行機構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。由于可編程序控制器在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場工作，因此對輸入/輸出接口有兩個主要要求：一是接口有良好的抗干擾能力，二是接口能滿足工業(yè)現(xiàn)場各類信號的匹配要求。

Ⅰ．輸入接口可編程序控制器為不同的接口需求設(shè)計了不同的接口單元，主要有以下幾種。

1)數(shù)字(開關(guān))量輸入接口數(shù)字(開關(guān))量輸入接口的作用是把現(xiàn)場的數(shù)字(開關(guān))量信號變成可編程序控制器內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號。數(shù)字(開關(guān))量輸入接口按可接入的外部信號電源的類型不同分為直流輸入接口單元、交流輸入接口單元和交直流輸入接口單元，如圖1-2～圖1-4所示。從圖1-2～圖1-4中可以看出，數(shù)字(開關(guān))量輸入接口單元中都有濾波電路及耦合隔離電路。濾波有抗干擾的作用，耦合有抗干擾及產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號的作用。在一般整體式可編程序控制器中，輸入接口單元使用PLC本機的直流電源供電，不需要外接電源，如圖1-2所示。在模塊式可編程序控制器中，數(shù)字(開關(guān))量輸入接口單元的電源部分都畫在了輸入口(虛線框外)，如圖1-3和圖1-4所示。圖1-2直流輸入接口單元電路圖1-3交流輸入/接口單元電路圖1-4交直流輸入接口單元電路

2)模擬量輸入接口模擬量輸入接口的作用是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成適合可編程序控制器內(nèi)部處理的由若干位二進制數(shù)字表示的信號。模擬量輸入接口接收標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，無論是電壓信號還是電流信號均可。這里標(biāo)準(zhǔn)信號是指符合國際標(biāo)準(zhǔn)的通用交互用電壓電流信號值，如4～20?mA的直流電流信號、1～10?V的直流電壓信號等。工業(yè)現(xiàn)場中模擬量信號的變化范圍一般是不標(biāo)準(zhǔn)的，在送入模擬量接口時一般都需經(jīng)變送處理才能使用。圖1-5是模擬量輸入接口的內(nèi)部電路框圖。輸入的模擬量信號一般經(jīng)運算放大器放大并進行A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)光電耦合后為可編程序控制器提供一定位數(shù)的數(shù)字量信號。圖1-5模擬量輸入接口的內(nèi)部電路框圖

Ⅱ．輸出接口

1)數(shù)字(開關(guān))量輸出接口數(shù)字(開關(guān))量輸出接口的作用是把可編程序控制器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)所需的數(shù)字(開關(guān))量信號。數(shù)字(開關(guān))量輸出接口按可編程序控制器內(nèi)使用的器件可分為繼電器輸出型、晶體管輸出型及可控硅輸出型。內(nèi)部參考電路圖如圖1-6所示。從圖1-6中可以看出，圖(a)為繼電器輸出型，圖(b)為晶體管輸出型，圖(c)為可控硅輸出型。各類輸出接口中也都具有隔離耦合電路。這里特別要指出的是，輸出接口本身都不帶電源，而且在考慮外驅(qū)動電源時，還需考慮到輸出設(shè)備器件的類型。繼電器式的輸出接口可用于交流及直流兩種驅(qū)動電源，但接通斷開的頻率低；晶體管式的輸出接口有較高的接通斷開頻率，但只適用于直流驅(qū)動的場合；可控硅型的輸出接口僅適用于交流驅(qū)動場合。

2)模擬量輸出接口模擬量輸出接口的作用是將可編程序控制器運算處理后的若干位數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的模擬量信號輸出，以滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場連續(xù)控制信號的需求。模擬量輸出接口一般由光電隔離、D/A轉(zhuǎn)換和信號驅(qū)動等環(huán)節(jié)組成。其原理框圖見圖1-7。模擬量輸入/輸出接口一般安裝在專門的模擬量工作單元上。圖1-6數(shù)字(開關(guān))量輸出接口的內(nèi)部參考電路圖圖1-7模擬量輸出接口的原理框圖

Ⅲ．智能輸入/輸出接口

為了適應(yīng)較復(fù)雜的控制工作的需要，可編程序控制器還有一些智能控制單元，如PID工作單元、高速計數(shù)器工作單元、溫度控制單元等。這類單元大多是獨立的工作單元。它們和普通輸入/輸出接口的區(qū)別在于其一般帶有單獨的CPU，有專門的處理能力。在具體的工作中，每個掃描周期智能單元和主機的CPU交換一次信息，共同完成控制任務(wù)。從近期的發(fā)展來看，不少新型的可編程序控制器本身也帶有PID功能及高速計數(shù)器接口，但它們的功能一般比專用智能輸入/輸出單元的功能稍弱。

【相關(guān)知識2】可編程序控制器中的軟繼電器可編程序控制器用于工業(yè)控制，其實質(zhì)是用程序表達控制過程中事物間的邏輯或控制關(guān)系。就程序而言，這種關(guān)系必須借助機內(nèi)器件來表達，這就要求在可編程序控制器內(nèi)部設(shè)置具有各種各樣的功能、能方便地代表控制過程中各種事物的元器件，這就是編程組件?？删幊绦蚩刂破鞯木幊探M件從物理實質(zhì)上來說是電子電路及存儲器。具有不同使用目的的組件電路有所不同?？紤]工程技術(shù)人員的習(xí)慣，用繼電器電路中類似的名稱命名，稱為輸入繼電器、輸出繼電器、輔助(中間)繼電器、定時器、計時器等。為了區(qū)別其物理屬性，稱它們?yōu)椤败浝^電器”。從編程的角度出發(fā)，我們可以不管這些器件的物理實現(xiàn)，只注重它們的功能，像在繼電器控制電路中使用繼電器一樣。這些編程用的繼電器，其工作線圈沒有工作電壓等級、功耗大小和電磁慣性等問題；觸點沒有數(shù)量限制、機械磨損和電蝕等問題。在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。在可編程序控制器中，這種“編程組件”的數(shù)量是巨大的。為了區(qū)分它們的功能，也為了不重復(fù)選用，我們給組件編上號碼，這些號碼也就是計算機存儲單元的地址。

FX2N系列PLC具有數(shù)十種編程組件，一般情況下，X代表輸入繼電器，Y代表輸出繼電器，M代表輔助繼電器，SPM代表專用輔助繼電器，T代表定時器，C代表計數(shù)器，S代表狀態(tài)繼電器，D代表數(shù)據(jù)寄存器，MOV代表傳輸?shù)?。?-1中列出了輸入繼電器及輸出繼電器組件的編號。FX2N系列PLC編程組件的編號分為兩個部分：第一部分是代表功能的字母，如輸入繼電器用“X”表示，輸出繼電器用“Y”表示；第二部分為數(shù)字，數(shù)字為該類器件的序號。從組件的最大序號我們可以了解可編程序控制器可能具有的某類器件的最大數(shù)量。例如，表1-1中輸入繼電器的編號范圍為X0～X177，為八進制編號，我們可計算出FX2N系列PLC可能接入的最大輸入信號數(shù)為128點。這里標(biāo)示的是CPU所能接入的最大輸入信號的數(shù)量，而不是一臺具體的基本單元或擴展單元所安裝的輸入口的數(shù)量。表1-1輸入繼電器及輸出繼電器組件的性能指標(biāo)可編程序控制器的基本邏輯控制功能演變于繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，而控制功能的實現(xiàn)是由應(yīng)用程序來完成的，應(yīng)用程序則是由使用者根據(jù)可編程序控制器生產(chǎn)廠家所提供的編程語言并結(jié)合所要實現(xiàn)的控制任務(wù)而形成的。梯形圖便是諸多編程語言中最常用的一種類型，它是以圖形符號及圖形符號在圖中的相互關(guān)系表示控制關(guān)系的編程語言，是從繼電器電路圖演變而來的。兩者部分符號的對應(yīng)關(guān)系如表1-2所示。表1-2符?號?對?照?表下面詳細(xì)介紹三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的一些編程元件及其功能。

Ⅰ.輸入繼電器(X)

PLC的輸入端子是從外部開關(guān)接收信號的窗口，PLC內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器X是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號與接線端子編號一致(按八進制輸入)，線圈的吸合或釋放只取決于PLC外部觸點的狀態(tài)。內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點供編程時隨時使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時間常數(shù)一般小于10?ms。各基本單元都是八進制輸入的地址，輸入為X000～X007、X010～X017、X020～X027等。它們一般位于機器的上端。

Ⅱ．輸出繼電器(Y)

PLC的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點接到PLC的輸出端子上供外部負(fù)載使用，其余常開/常閉觸點供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器的電子常開/常閉觸點使用次數(shù)不限。輸出電路的時間常數(shù)是固定的。各基本單元都是八進制輸出，輸出為Y000～Y007、Y010～Y017、Y020～Y027等。它們一般位于機器的下端。

Ⅲ．輔助繼電器(M)圖1-8輔助繼電器指令應(yīng)用

PLC內(nèi)有很多輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由PLC內(nèi)各軟元件的觸點驅(qū)動。輔助繼電器也稱中間繼電器，它與外界沒有任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用。它的電子常開/常閉觸點使用次數(shù)不受限制(無數(shù)次)。但是，這些觸點不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動必須通過輸出繼電器來實現(xiàn)，如圖1-8中的M30，它只起到一個自鎖的功能。在FX2N中通常采用M0～M499，共500點輔助繼電器，其地址號按十進制編號。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電器、保持繼電器等，在這里就不一一介紹了。圖1-8輔助繼電器指令應(yīng)用

Ⅳ．定時器(T)

PLC內(nèi)的定時器是根據(jù)時鐘脈沖的累積形式來實現(xiàn)定時的，當(dāng)所計時間達到設(shè)定值時，其輸出觸點動作，時鐘脈沖有1?ms、10?ms、100?ms。定時器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù)K作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器(D)的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護功能的數(shù)據(jù)寄存器。即使如此，當(dāng)備用電池電壓降低時，定時器或計數(shù)器往往會發(fā)生誤動作。定時器通道范圍如下：

100?ms定時器T0～T199，共200點，設(shè)定值：0.1～3276.7?s；

10?ms定時器T200～T245，共46點，設(shè)定值：0.01～327.67?s；

1?ms積算定時器T245～T249，共5點，設(shè)定值：0.001～32.767?s；

100?ms積算定時器T250～T255，共6點，設(shè)定值：0.1～3276.7?s；定時器指令符號及應(yīng)用如圖1-9所示。圖1-9定時器指令符號及應(yīng)用當(dāng)定時器線圈T200的驅(qū)動輸入X000接通時，T200的當(dāng)前值計數(shù)器對10ms的時鐘脈沖進行累積計數(shù)，當(dāng)前值與設(shè)定值K123相等時，定時器的輸出接點動作，即輸出觸點是在驅(qū)動線圈后的1.23?s(10ms?×?123=1.23?s)時才動作。當(dāng)T200觸點吸合后，Y000就有輸出。當(dāng)驅(qū)動輸入X000斷開或發(fā)生停電時，定時器復(fù)位，輸出觸點也復(fù)位。每個定時器只有一個輸入，它與常規(guī)定時器一樣，線圈通電時，開始計時；斷電時，自動復(fù)位，不保存中間數(shù)值。定時器有兩個數(shù)據(jù)寄存器，一個為設(shè)定值寄存器，另一個是現(xiàn)時值寄存器。編程時，由用戶設(shè)定累積值。圖1-10積算定時器的符號接線如果是積算定時器，則其符號接線如圖1-10所示。圖1-10積算定時器的符號接線定時器線圈T250的驅(qū)動輸入X000接通時，T250的當(dāng)前值計數(shù)器對100ms的時鐘脈沖進行累積計數(shù)。當(dāng)該值與設(shè)定值K345相等時，定時器的輸出觸點動作。在計數(shù)過程中，即使輸入X000在接通或復(fù)位時，計數(shù)繼續(xù)進行，其累積時間為34.5?s(100?ms?×?345?=?34.5?s)時觸點動作。當(dāng)復(fù)位輸入X002接通時，定時器就復(fù)位，輸出觸點也復(fù)位。

Ⅴ．計數(shù)器(C)

FX2N中的16位遞增計數(shù)器是16位二進制加法計數(shù)器，它是在計數(shù)信號的上升沿進行計數(shù)的。它有兩個輸入：一個用于復(fù)位，另一個用于計數(shù)。每一個計數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值減1，當(dāng)現(xiàn)時值減到零時停止計數(shù)，同時觸點閉合。直到復(fù)位控制信號的上升沿輸入時，觸點才斷開，設(shè)定值又寫入，再次進入計數(shù)狀態(tài)。其設(shè)定值在K1～K32767范圍內(nèi)有效。設(shè)定值K0與K1含義相同，即在第一次計數(shù)時，其輸出觸點就動作。通用計數(shù)器的通道號：C0～C99，共100點。保持用計數(shù)器的通道號：C100～C199，共100點。通用與掉電保持用的計數(shù)器點數(shù)分配可由參數(shù)設(shè)置而隨意更改。如圖1-11所示，由計數(shù)輸入X011每次驅(qū)動C0線圈時，計數(shù)器的當(dāng)前值加1。當(dāng)?shù)?0次執(zhí)行線圈指令時，計數(shù)器C0的輸出觸點動作。之后即使計數(shù)器輸入X011再動作，計數(shù)器的當(dāng)前值也保持不變。圖1-11計數(shù)器指令應(yīng)用當(dāng)復(fù)位輸入X010接通(ON)時，執(zhí)行RST指令，計數(shù)器的當(dāng)前值為0，輸出接點也復(fù)位。應(yīng)注意的是，計數(shù)器C100～C199即使發(fā)生停電，當(dāng)前值與輸出觸點的動作狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)也能保持。

Ⅵ．?dāng)?shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器是計算機必不可少的元件，用于存放各種數(shù)據(jù)。FX2N中每一個數(shù)據(jù)寄存器都是16?bit(最高位為正、負(fù)符號位)，也可用兩個數(shù)據(jù)寄存器合并起來存儲32?bit數(shù)據(jù)(最高位為正、負(fù)符號位)。?通用數(shù)據(jù)寄存器D通道分配D0～D199，共200點。只要不寫入其他數(shù)據(jù)，已寫入的數(shù)據(jù)就不會變化。但是，由RUN→STOP時，全部數(shù)據(jù)均清零(若特殊輔助繼電器M8033已被驅(qū)動，則數(shù)據(jù)不被清零)。停電保持用寄存器通道分配D200～D511，共312點，或D200～D999，共800點(由機器的具體型號而定)。除非改寫，否則原有數(shù)據(jù)不會丟失，不論電源接通與否，PLC運行與否，其內(nèi)容也不變化。然而在兩臺PLC作點對點的通信時，D490～D509被用作通信操作。文件寄存器通道分配D1000～D2999，共2000點。文件寄存器是在用戶程序存儲器(RAM、EPROM、EEPROM)內(nèi)的一個存儲區(qū)，以500點為一個單位，最多可在參數(shù)設(shè)置時到2000點。用外部設(shè)備口進行寫入操作。在PLC運行時，可用BMOV指令讀到通用數(shù)據(jù)寄存器，但是不能用指令將數(shù)據(jù)寫入文件寄存器。用BMOV將數(shù)據(jù)寫入RAM后，再從RAM中讀出。將數(shù)據(jù)寫入EEPROM時，需要花費一定的時間，這點請務(wù)必注意。另外，還有RAM文件寄存器通道分配D6000～D7999，共2000點。

Ⅶ．特殊用寄存器特殊用寄存器通道分配D8000～D8255，共256點。其作用是寫入特定目的數(shù)據(jù)，其內(nèi)容在電源接通時，寫入初始化值(一般先清零，然后由系統(tǒng)ROM來寫入)。下面以圖1-12(a)為例，用PLC實現(xiàn)連續(xù)運行的控制。從圖中可以看出，實現(xiàn)電動機連續(xù)運行控制所需的器件有：啟動按鈕SB2、停止按鈕SB1、交流接觸器KM、熱繼電器FR等。明確這些器件哪些用來提供電路輸入信號，哪些用來提供給執(zhí)行元件相關(guān)信號成為實現(xiàn)PLC控制的第一步工作，我們稱之為PLC的輸入/輸出端子(I/O)分配，I/O分配后根據(jù)I/O分配表畫出PLC的硬件接線圖，最后根據(jù)控制電路畫出PLC的梯形圖，編寫出PLC的指令表。習(xí)慣上把I/O分配表、硬件接線圖、梯形圖、指令表簡稱為“兩表兩圖”。下面我們按照以上步驟逐一展開。圖1-12用PLC實現(xiàn)連續(xù)運行控制的接線圖1．PLC硬件的實現(xiàn)

1)?PLC的I/O分配表將圖1-12(a)中的停止按鈕SB1、啟動按鈕SB2、熱繼電器FR作為輸入控制，分別接到圖1-12(b)中PLC的輸入接口X000、X001、X002端，將交流接觸器KM接到PLC的輸出接口Y000端。PLC的輸入/輸出接口地址分配如表1-3所示。表1-3PLC的輸入/輸出接口地址分配

2)?PLC的接線圖用PLC實現(xiàn)電動機連續(xù)運行控制電路的硬件接線圖如圖1-12(b)所示，它在圖1-12(a)的基礎(chǔ)上加入可編程序控制器，并對原電路作了一定的改動。其中，停止按鈕SB1接于PLC的輸入接口X000端，啟動按鈕SB2接于PLC的輸入接口X001端，熱繼電器常開觸點FR接于輸入接口X002端，交流接觸器KM線圈接于PLC的輸出接口Y000端。其接線方式與PLC的輸入/輸出地址分配表是一致的，其實質(zhì)是為程序安排控制系統(tǒng)中的機內(nèi)元件。至于圖1-12(a)控制電路中FR的常閉觸點，在PLC的接線圖畫作常開觸點的原因，我們將在項目二中闡述。

2．PLC的軟件設(shè)計

【相關(guān)知識3】PLC的梯形圖和相關(guān)指令介紹

FX2N系列可編程序控制器共有20條基本指令，供設(shè)計者編制語句表時使用，它與梯形圖有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。

Ⅰ．邏輯取及輸出線圈(LD、LDI、OUT)

LD、LDI、OUT指令的功能、電路表示、操作元件、所占的程序步如表1-4所示。這里的一個程序步即是一個字。

LD指令是從母線取用常開觸點的指令，LDI是從母線上取用常閉觸點的指令，它們還可以與后面介紹的ANB、ORB指令配合用于分支回路的開頭；OUT指令是對輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時器、計數(shù)器的線圈進行驅(qū)動的指令，但不能用于輸入繼電器。LD、LDI指令只能連續(xù)使用8次。表1-4邏輯取及輸出線圈

Ⅱ．觸點串聯(lián)(AND、ANI)

AND、ANI指令的功能、電路表示、操作元件、程序步如表1-5所示。

AND、ANI指令為單個觸點的串聯(lián)連接指令，AND用于常開觸點，ANI用于常閉觸點，串聯(lián)接點的數(shù)量無限制。圖1-13是使用AND、ANI指令的實例。圖中OUT指令后，通過觸點對其他線圈使用OUT指令(如圖中的OUTY004)，稱之為縱接輸出或連續(xù)輸出。在圖1-13中，驅(qū)動M101之后可通過觸點T1驅(qū)動Y004。但是，若驅(qū)動順序換成圖1-14所示的形式，則不能在OUTY004指令后連續(xù)跟著輸出OUTY004，正確的指令編程方式應(yīng)該使用后面介紹的MPS、MPP指令，在這里暫不作敘述。表1-5觸點串聯(lián)圖1-13AND、ANI指令的應(yīng)用圖1-14不能使用連續(xù)輸出的例子

Ⅲ．觸點并聯(lián)(OR、ORI)

OR、ORI指令的功能、操作元件等如表1-6所示。

OR、ORI指令為單個觸點的并聯(lián)連接指令。OR為常開觸點的并聯(lián)，ORI為常閉觸點的并聯(lián)。要將兩個以上觸點的串聯(lián)回路和其他回路并聯(lián)，可采用下面介紹的ORB指令。

OR、ORI指令緊接在LD、LDI指令后使用，即對LD、LDI指令規(guī)定的觸點再并聯(lián)一個觸點，并聯(lián)的次數(shù)無限制。OR、ORI指令的使用如圖1-15所示。表1-6觸點并聯(lián)圖1-15OR、ORI指令的使用

Ⅳ．串聯(lián)電路塊的并聯(lián)(ORB)

ORB指令的功能、電路表示等如表1-7所示。

ORB指令是不帶操作元件的指令。兩個以上的觸點串聯(lián)連接的電路為串聯(lián)電路塊。將串聯(lián)電路塊并聯(lián)使用時，用LD、LDI指令表示分支開始，用ORB指令表示分支結(jié)束。圖1-16給出了ORB指令的使用情況。若有多條并聯(lián)電路，則在每個電路塊后使用ORB指令，對并聯(lián)電路數(shù)沒有限制，但考慮到LD、LDI指令只能連續(xù)使用8次，故ORB指令的使用次數(shù)也應(yīng)限制為8次。表1-7串聯(lián)電路塊的并聯(lián)圖1-16ORB指令的使用

Ⅴ．并聯(lián)電路塊的串聯(lián)(ANB)

ANB指令的功能、電路表示等如表1-8所示。

ANB指令是不帶操作元件編號的指令。兩個或兩個以上觸點并聯(lián)連接的電路稱為并聯(lián)電路塊。當(dāng)分支電路并聯(lián)電路塊與前面的電路串聯(lián)連接時，使用ANB指令，即分支起點用LD、LDI指令，并聯(lián)電路塊結(jié)束后使用ANB指令，表示與前面的電路串聯(lián)。ANB指令原則上可以無限制使用，但受LD、LDI指令只能連續(xù)使用8次的影響，ANB指令的使用次數(shù)也應(yīng)限制為8次。圖1-17為ANB指令使用的梯形圖實例。表1-8并聯(lián)電路塊的串聯(lián)圖1-17ANB指令的使用

Ⅵ．程序結(jié)束(END)

END指令的功能、電路表示如表1-9所示。

END為程序結(jié)束指令?？删幊绦蚩刂破靼凑蛰斎胩幚?、程序執(zhí)行、輸出處理循環(huán)工作，若在程序中不寫入END指令，則可編程序控制器從用戶程序的第一步掃描到程序存儲器的最后一步。若在程序中寫入END指令，則END以后的程序步不再掃描，而是直接進行輸出處理。也就是說，使用END指令可以縮短掃描周期。END指令的另一個用處是分段程序調(diào)試。調(diào)試時，可將程序分段后插入END指令，從而依次對各程序段的運算進行檢查。而后，在確認(rèn)前面電路塊動作正確無誤后依次刪除END指令。表1-9程序結(jié)束指令

1)繪制梯形圖本項目的主要任務(wù)是把繼電器-接觸器控制電路“翻譯”成梯形圖，這是電路改造過程中最為關(guān)鍵的一步。根據(jù)控制電路、PLC的輸入/輸出端口地址分配表和接線圖，把控制電路“翻譯”成PLC梯形圖的過程如圖1-18所示。對照圖1-18中的(a)、(c)兩圖，除了圖形符號不同外，結(jié)構(gòu)形式是一模一樣的，其一一對應(yīng)關(guān)系在圖1-18(c)中已經(jīng)反映出來。正因為這樣一個原因，我們就把繼電器-接觸器控制電路“翻譯”成梯形圖的方法稱為電路“翻譯”法。圖1-18控制電路“翻譯”成梯形圖結(jié)合PLC的輸入/輸出接線圖，分析梯形圖的工作過程如下：按下啟動按鈕SB2時，輸入繼電器X001的常開觸點閉合，輸出繼電器Y000接通，并通過輸出繼電器Y000常開觸點自鎖，接觸器KM得電吸合，電動機啟動運行。此時，因為異步電動機未過熱，所以熱繼電器常開觸點不閉合，輸入繼電器X002不接通，其常閉觸點保持閉合狀態(tài)。若要使電動機停止工作，按下SB1按鈕(或FR過載保護動作)，輸入繼電器觸點X002或X000斷開，不論電動機是在啟動或運行情況下都可使主控接點Y000斷開，電動機停止運行。注意，在PLC接線圖中使用的熱繼電器的觸點為常開觸點，與繼電器-接觸器控制線路中的接法不同。請思考，如果在PLC接線圖中使用常閉觸點，則梯形圖應(yīng)該如何設(shè)計？圖1-18(c)又稱為啟-保-停電路。這個名稱主要來源于圖中的自鎖觸點Y000。并聯(lián)在X001常開觸點上的Y000常開觸點的作用是當(dāng)按鈕SB2松開，輸入繼電器X001斷開時，線圈Y000仍然能保持接通狀態(tài)。工程中把這個觸點叫做“自保持觸點”。啟-保-停電路是梯形圖中最典型的單元，它包含了梯形圖程序的全部要素，它們是：

(1)事件：每一個梯形圖支路都針對一個事件。事件用輸出線圈(或功能框)表示，本例中為Y000。

(2)事件發(fā)生的條件：梯形圖支路中除了線圈外還有觸點的組合，使線圈置1的條件即是事件發(fā)生的條件，本例中為啟動按鈕X001置1。

(3)事件得以延續(xù)的條件：觸點組合中使線圈置1得以持久的條件，本例中為與X001并聯(lián)的Y000的自保持觸點。

(4)使事件終止的條件：觸點組合中使線圈置1中斷的條件，本例中為X000或X002的常閉觸點斷開。

2)編寫指令表根據(jù)圖1-18(c)所示梯形圖編寫對應(yīng)的指令表，如圖1-19所示。圖1-19指令表同樣，我們可以對圖1-1的另外兩個控制電路進行PLC改造，設(shè)計出異步電動機點動運行的梯形圖，如圖1-20(a)所示。其工作過程分析如下：當(dāng)按下SB1時，輸入繼電器X000得電，其常開觸點閉合，因為異步電動機未過熱，所以熱繼電器常開觸點不閉合，輸入繼電器X002不接通，其常閉觸點保持原態(tài)，輸出繼電器Y000接通，接觸器KM得電，其主觸點接通電動機的電源，則電動機啟動運行。當(dāng)松開按鈕SB1時，X000失電，其觸點斷開，Y000失電，接觸器KM斷電，電動機停止轉(zhuǎn)動。可編程控制器的優(yōu)點之一是在不改變硬件接線的情況下，通過變更軟件設(shè)計，可完成不同的控制任務(wù)。圖1-20(b)為圖1-1(c)所示的帶手動開關(guān)的點動控制電路的梯形圖，其工作過程分析如下：點動工作時，按下啟動按鈕SB2，X000接通，Y000置1，這時電動機運行，需要停車時，松開SB2按鈕即可；需要連續(xù)工作時，首先讓開關(guān)SA1閉合，X003接通，然后按下啟動按鈕SB2，X000接通，Y000置1，這時電動機運行，同時Y000自鎖觸點閉合，形成自鎖回路，保證松開SB2按鈕后電動機仍正常運行，需要停車時，按下停止按鈕SB1，串聯(lián)于Y000線圈回路中的X001的常閉觸點斷開，Y000置0，電機失電停車。圖1-20電動機控制梯形圖模塊2三相異步交流電動機的典型電路控制1.2.1繼電接觸式三相異步交流電動機正反轉(zhuǎn)電路控制

1．繼電接觸式三相異步交流電動機正反轉(zhuǎn)控制電路分析圖1-21為三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路。圖1-21(a)為三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路的主電路。圖1-21(b)是將兩個單向旋轉(zhuǎn)控制電路組合起來，主電路由正、反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2的主觸頭來實現(xiàn)電動機三相電源任意兩相的換相，從而實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)。當(dāng)正轉(zhuǎn)啟動時，按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2，KM1線圈通電吸合并自鎖，電動機正向啟動并運轉(zhuǎn)；當(dāng)反轉(zhuǎn)啟動時，按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3，KM2線圈通電吸合并自鎖，電動機反向啟動并運轉(zhuǎn)。此線路的缺點是：若按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2，電動機進入正轉(zhuǎn)運行后，又按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB3，則由于正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2線圈均通電吸合，其主觸頭均閉合，于是發(fā)生電源兩相短路，致使熔斷器FU1熔體熔斷，電動機無法工作。因此，該線路在任何時候只能允許一個接觸器通電工作。為此，通常在控制電路中將KM1、KM2正反轉(zhuǎn)接觸器常閉輔助觸頭串接在對方線圈電路中，形成相互制約的控制，這種互相制約的控制關(guān)系稱為互鎖，這兩對起互鎖作用的常閉觸頭稱為互鎖觸頭。圖1-21三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路圖1-21(c)就是接觸器互鎖的電動機正反轉(zhuǎn)控制電路。它利用正反轉(zhuǎn)接觸器常閉觸頭進行互鎖，這種互鎖稱為電氣互鎖。這種電路的缺點是：要實現(xiàn)電動機由正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)，或由反轉(zhuǎn)變正轉(zhuǎn)，都必須先按下停止按鈕，然后才可進行反向啟動。圖1-21(d)是在圖1-21(c)的基礎(chǔ)上又增加了一對正反轉(zhuǎn)啟動按鈕的常閉輔助觸頭串接在對方接觸器線圈電路中，這種互鎖稱為按鈕互鎖，又稱機械互鎖。所以，圖1-21(d)是具有雙重互鎖的控制電路。該電路的優(yōu)點是：可以實現(xiàn)不按停止按鈕，就能正轉(zhuǎn)直接變反轉(zhuǎn)，或反轉(zhuǎn)直接變正轉(zhuǎn)。

2．用PLC控制的電動機正反轉(zhuǎn)控制電路

1)?PLC硬件的實現(xiàn)

(1)?PLC的I/O分配表。下面首先對圖1-21(c)所示的電氣互鎖的電動機正反轉(zhuǎn)控制電路進行分析，停止按鈕SB1、正轉(zhuǎn)按鈕SB2、反轉(zhuǎn)按鈕SB3、熱繼電器FR作為輸入控制，分別接到PLC的輸入接口X000、X001、X002、X003端，正反轉(zhuǎn)交流接觸器KM1、KM2接到PLC的輸出接口Y000和Y001端。PLC的輸入/輸出接口地址分配如表1-10所示。

(2)?PLC的電氣接線圖。按照圖1-21(c)完成PLC的接線，如圖1-22所示。輸入端的電源利用PLC提供的內(nèi)部直流電源，也可以根據(jù)功率單獨提供電源。表1-10PLC的輸入/輸出接口地址分配表圖1-22PLC接線圖

2)?PLC的軟件設(shè)計

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Ⅰ．SET、RST指令

1)指令的使用方法

SET、RST指令的符號、功能與操作元件等如表1-11所示。

SET：置位指令，使操作保持ON的指令。

RST：復(fù)位指令，使操作保持OFF的指令。

SET指令用于Y、M和S；RST指令可以用于復(fù)位Y、M、S、T、C，或?qū)⒆衷﨑、V和Z清零。表1-11SET、RST指令的符號、功能與操作元件

2)指令說明

(1)對同一編程元件，可以多次使用SET和RST指令，最后一次執(zhí)行SET、RST指令的功能與數(shù)字電路中R-S觸發(fā)器的功能相似，SET與RST指令之間可以插入別的指令。如果它們之間沒有別的指令，則后一條指令有效。

(2)在任何情況下，RST指令都優(yōu)先執(zhí)行。計數(shù)器處于復(fù)位狀態(tài)時，輸入的計數(shù)脈沖不起作用。如果不希望計數(shù)器和積算定時器具有斷電保持功能，則可以在用戶程序開始運行時用初始化脈沖M8002將它們復(fù)位。

3)指令仿真及物理意義

【例】SET/RST指令的應(yīng)用舉例如圖1-23所示。圖1-23SET和RST指令的應(yīng)用——梯形圖、指令表和時序圖該例中X000一接通，Y000被驅(qū)動，保持接通狀態(tài)，此時再斷開X000，Y000還保持接通，即X000的開或關(guān)(ON/OFF)與Y000無關(guān)；X001一接通，Y000還是不被驅(qū)動，此時X001的開或關(guān)(ON/OFF)與Y000無關(guān)。M與Y相同，同一軟元件可多次使用SET、RST指令，以最后一次為有效。RST指令可以使數(shù)據(jù)寄存器D、變址寄存器V和Z的內(nèi)容清零。如果圖1-23中X000的常開觸點接通，Y000變?yōu)镺N并保持該狀態(tài)，則即使X000的常開觸點斷開，它也仍然保持ON狀態(tài)；若X001的常開觸點閉合，Y000變?yōu)镺FF并保持該狀態(tài)，則即使X001的常開觸點斷開，它也仍然保持OFF狀態(tài)(見圖1-23中的時序波形圖)。

Ⅱ．PLS、PLF指令

1)指令使用方法

PLS、PLF指令的符號與功能如表1-12所示。

2)指令說明

(1)使用PLS指令，輸入脈沖前沿使指定繼電器Y、M接通一個掃描周期后復(fù)位。

(2)使用PLF指令，輸入脈沖后沿使指定繼電器Y、M接通一個掃描周期后復(fù)位。

(3)特殊繼電器不能用作PLS或PLF的操作元件。

(4)在驅(qū)動輸入接通時，PLC由運行→停機→運行，此時PLSM0動作，但PLSM600不動作。這是因為M600是保持繼電器，即使在斷電停機時其動作也能保持。

3)指令仿真及物理意義

【例】說明PLS與PLF指令的使用(見圖1-24)。表1-12PLS、PLF指令的符號與功能圖1-24使用PLS和PLF指令的梯形圖、指令表和時序圖

Ⅲ．檢測上升沿和下降沿的觸點指令

1)指令使用方法

LDP、LDF指令的符號、功能與操作元件等如表1-13所示。

LDP是用來檢測上升沿的觸點指令，對應(yīng)的觸點僅在指定位元件波形的上升沿(由OFF變?yōu)镺N)時接通一個掃描周期。

LDF是用來檢測下降沿的觸點指令，對應(yīng)的觸點僅在指定位元件波形的下降沿(由ON變?yōu)镺FF)時接通一個掃描周期。

2)指令說明

(1)這是一組與LD、AND、OR指令相對應(yīng)的脈沖觸點指令。指令中P對應(yīng)上升沿脈沖，F(xiàn)對應(yīng)下降沿脈沖。指令中的觸點僅在操作元件有上升沿/下降沿時導(dǎo)通一個掃描周期。

(2)這組指令只是在某些場合為編程提供方便。表1-13LDP、LDF指令的符號、功能與操作元件

(3)當(dāng)這組指令以輔助繼電器M作為操作元件時，會影響程序的執(zhí)行情況。

3)指令仿真及物理意義用于高速開關(guān)動作時，用此指令會很好地解決誤動作問題。

【例】已知圖1-25中X000的波形，畫出M001和Y000的波形。假設(shè)圖1-25中Y000的初始狀態(tài)為OFF，在X000由OFF變?yōu)镺N的第一個上升沿，X000的上升沿檢測觸點閉合一個掃描周期，但是Y000的常開觸點斷開，所以執(zhí)行完第一行的電路后，M1為OFF。因為啟-保-停電路中X000的上升沿觸點和M1的常閉觸點均接通，所以Y000的線圈“通電”并保持。從上升沿之后的第二個掃描周期開始，因為X000的上升沿檢測觸點一直斷開，所以M1一直為OFF。圖1-25雙穩(wěn)態(tài)電路在X000的第二個上升沿，X000的上升沿檢測觸點和Y000的常開觸點均閉合，所以執(zhí)行完第一行的電路后，M1為ON，其常閉觸點斷開，使Y000的線圈“斷電”。在第二個上升沿之后的第二個掃描周期和以后的掃描周期，X000的上升沿檢測觸點斷開，使M1變?yōu)镺FF，其常閉觸點閉合，但是因為啟-保-停電路的啟動觸點斷開，所以Y000一直為OFF。在X000的第三個上升沿，重復(fù)第一個上升沿的過程，因此Y000的狀態(tài)交替變化，變化的頻率是X000的兩倍。這個電路有分頻功能，與FX系列的ALT(交替輸出)指令的功能相同，可以用于用一個按鈕控制設(shè)備的啟動和停止的場合。

(1)繪制接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制線路梯形圖。圖1-26為電動機正、反轉(zhuǎn)控制程序，采用自鎖和互鎖控制。應(yīng)該注意的是，雖然在梯形圖中已經(jīng)有了軟繼電器的互鎖觸點(X001與X000、Y001與Y000)，但在I/O接線圖的輸出電路中還必須使用KM1、KM2的常閉觸點進行硬件互鎖，因為PLC軟繼電器互鎖只相差一個掃描周期，而外部硬件接觸器觸點的斷開時間往往大于一個掃描周期，來不及響應(yīng)，且觸點的斷開時間一般較閉合時間長。例如Y000雖然斷開，可能KM1的觸點還未斷開，在沒有外部硬件互鎖的情況下，KM2的觸點可能接通，引起主電路短路，因此必須采用軟硬件雙重互鎖。采用了雙重互鎖，同時也避免了因接觸器KM1或KM2的主觸點熔焊引起電動機主電路短路。由圖1-26可見，通電后，先按正轉(zhuǎn)按鈕X001，Y000導(dǎo)通并形成自鎖。同時Y000的動斷觸點斷開，即使按下反轉(zhuǎn)按鈕Y001也無法接通，也就無法實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。在正轉(zhuǎn)的情況下，要想實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，只要先按一下停止按鈕X000，使Y000失電，從而正轉(zhuǎn)接觸器斷電，即使松開停止按鈕Y000，Y001仍失電。再按下反轉(zhuǎn)按鈕X002，因Y000的動斷觸點閉合，故Y001導(dǎo)通，反轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈得電，實現(xiàn)電動機反轉(zhuǎn)。同樣，在反轉(zhuǎn)狀態(tài)要實現(xiàn)正轉(zhuǎn)，都需要先按下停止按鈕。圖1-26接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制線路梯形圖和指令表

(2)繪制雙重互鎖正反轉(zhuǎn)控制線路梯形圖。為了克服以上缺點，我們在上面的程序中分別加上正轉(zhuǎn)啟動按鈕X001和反轉(zhuǎn)啟動按鈕X002的動斷觸點就可以在正轉(zhuǎn)情況下直接實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，或反轉(zhuǎn)時直接切換到正轉(zhuǎn)。梯形圖請讀者自行完成。

(3)繪制具有過載保護及報警控制的線路梯形圖。①任務(wù)要求：設(shè)計電動機過載保護程序，要求電動機過載時能自動停止運轉(zhuǎn)，同時發(fā)出10秒鐘的聲光報警信號(以電動機只需正轉(zhuǎn)為例)。

注意：如果熱繼電器屬于自動復(fù)位型，則其觸點提供的過載信號必須通過輸入電路提供給PLC，借助梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)過載保護；如果屬于手動復(fù)位型，則其動斷觸點可以接在PLC的輸出電路中，也可以接在輸入電路中。②輸入和輸出地址分配表見表1-14。③?PLC接線圖如圖1-27所示。④程序設(shè)計。采用PLC控制的梯形圖如圖1-28所示。電動機的連續(xù)運轉(zhuǎn)控制采用SETY001指令，按下SB1，X001動合觸點閉合，使Y001通電自鎖，KM1得電，電動機運行。電動機的停止控制采用RSTY001指令，按下SB2，X002動合觸點閉合或熱繼電器動作(X000動斷觸點閉合)均可使Y001失電，導(dǎo)致接觸器KM1失電，電動機停車。表1-14輸入和輸出地址分配表圖1-27PLC接線圖圖1-28電動機的連續(xù)運轉(zhuǎn)控制梯形圖和指令表當(dāng)電動機正常工作時，熱繼電器動斷觸點FR閉合，使得輸入繼電器X000線圈得電，因而X000動合觸點閉合，動斷觸點斷開。X000動合觸點閉合時，由于沒有下降沿，不執(zhí)行“PLFM0”，因此Y000、T0線圈不能得電，處于斷開狀態(tài)；又因為X000動斷觸點斷開時，沒有上升沿脈沖，不執(zhí)行“PLSM1”指令，所以Y002、M1線圈不能得電，處于斷開狀態(tài)。當(dāng)過載時，熱繼電器動斷觸點FR斷開，使得輸入繼電器X000線圈失電，因而X000動合觸點斷開，動斷觸點閉合。動合觸點斷開瞬間，產(chǎn)生一個下降沿脈沖，“PLFM0”指令使M0線圈得電一個掃描周期，M0動合觸點閉合一個掃描周期，使Y000、T0線圈同時得電，Y000線圈得電后，使Y000動合觸點閉合自鎖，接通報警燈。與此同時，X000動斷觸點閉合瞬間，產(chǎn)生一個上升沿脈沖，“PLSM1”指令使M1線圈得電一個掃描周期，M1動合觸點閉合一個掃描周期，使Y002線圈得電，Y002動合觸點閉合自鎖，接通報警鈴，發(fā)出報警聲音。當(dāng)T0線圈得電10?s后，其動斷觸點T0斷開，使Y000、T0、Y002同時失電，聲光報警均停止。1.2.2三相異步電動機的星形/三角形降壓啟動控制

1．繼電接觸式星形/三角形降壓啟動控制電路在啟動時，三相交流異步電動機的定子繞組首先接成星形(Y)，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時，再將定子繞組的接線換成三角形(△)，電動機便進入全電壓正常運行狀態(tài)。圖1-29(a)、(b)為繼電器-接觸器實現(xiàn)的Y/△降壓啟動控制電路。圖1-29異步電動機Y/△降壓啟動控制電路該電路是根據(jù)啟動過程中的時間變化，利用時間繼電器來控制Y/△的換接的。由圖1-29(a)可知，工作時，首先合上刀開關(guān)QS，當(dāng)接觸器KM1及KM3接通時，電動機Y形啟動。當(dāng)接觸器KM1及KM2接通時，電動機△形運行。圖1-29(b)為控制電路，其工作過程簡單分析如圖1-30所示。線路中KM2和KM3的常閉觸點構(gòu)成電氣互鎖，保證電動機繞組只能接成一種形式，即Y形或△形，以防止同時連接成Y形及△形而造成電源短路。圖1-30控制電路的工作過程

2．用PLC控制的星形/三角形降壓啟動電路

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Ⅰ.多重輸出(MPS、MRD、MPP)指令

MPS、MRD、MPP指令的功能、電路表示等如表1-15所示。這組指令分別為進棧、讀棧、出棧指令，用于多重輸出電路，可將連續(xù)點先存儲，用于連接后面的電路，如圖1-31所示。在FX2N系列可編程序控制器中有11個用來存儲運算的中間結(jié)果的存儲區(qū)域，被稱為棧存儲器。使用一次MPS指令，便將此刻的運算結(jié)果送入堆棧的第一層，而將原存于第一層的數(shù)據(jù)移到堆棧的下一層。使用MPP指令，各數(shù)據(jù)順次向上一層移動，最上層的數(shù)據(jù)被讀出，同時該數(shù)據(jù)就從堆棧內(nèi)消失。表1-15MPS、MRD、MPP指令的功能、電路表示圖1-31PLC接線圖

MRD指令用來讀出最上層的最新數(shù)據(jù)，此時堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不移動。

MPS、MRD、MPP指令都是不帶軟元件的指令。

MPS、MPP必須成對使用，而且連續(xù)使用應(yīng)少于11次。以下給出了幾個堆棧的實例。

【例】一層堆棧見圖1-32。

【例】二層堆棧見圖1-33。圖1-32一層堆棧圖1-33二層堆棧

Ⅱ.編程技巧利用PLC進行程序編制時，為了減少指令條數(shù)，節(jié)省內(nèi)存和提高運行速度，應(yīng)掌握以下編程技巧。

(1)把串聯(lián)觸點多的電路編在上方，如圖1-34所示?？梢?，最佳形式為減少使用OBR指令或多重輸出指令等。

(2)并聯(lián)觸點多的電路放在左邊，如圖1-35所示?？梢姡罴研问綖闇p少使用ANB指令。

(3)對于多重輸出電路，最好將串聯(lián)接點多的電路放在下邊，如圖1-36所示，可以不使用MPS、MPP指令等。

(4)如果電路復(fù)雜，采用ANB、ORB等指令實現(xiàn)比較困難，則可以重復(fù)使用一些觸點改成等效電路，再進行編程，如圖1-37所示。圖1-34編程技巧(1)舉例圖1-35編程技巧(2)舉例圖1-36編程技巧(3)舉例圖1-37編程技巧(4)舉例

1)硬件配置與接線圖1-38輸入/輸出接線圖用PLC實現(xiàn)的Y/△降壓啟動電路所需的硬件及輸入/輸出端口分配如圖1-38所示。注意，用PLC實現(xiàn)的Y/△降壓啟動電路與繼電器控制的Y/△降壓啟動電路的不同之處就在于：在元器件的選用上，PLC取代了Y/△降壓啟動電路中的時間繼電器KT。請思考，PLC的市場價格是KT的十幾倍甚至幾十倍，這樣的取代是否合理？有關(guān)這個問題的闡述，將留在繼電器控制系統(tǒng)與可編程序控制器系統(tǒng)的特點比較部分中加以說明。在明確了控制電路的輸入/輸出元件后，可列出PLC外部I/O信號與PLC的I/O端地址編號對照表。PLC的輸入/輸出端口地址分配表見表1-16。圖1-38輸入/輸出接線圖表1-16PLC的輸入/輸出端口地址分配表

2)軟件設(shè)計本項目的重點任務(wù)之一是把繼電器-接觸器控制電路“翻譯”成梯形圖，這是電路改造過程中最為關(guān)鍵的一步。對照圖1-29(b)所示的Y/△控制電路“翻譯”的可編程控制的梯形圖如圖1-39所示。結(jié)合PLC的輸入/輸出接線圖，分析可知梯形圖的工作過程如下：按下啟動按鈕SB2時，輸入繼電器X001的常開觸點閉合，并通過輸出繼電器Y000動合觸點自鎖，輸出繼電器Y000接通，接觸器KM1得電吸合，接著Y001接通，接觸器KM3得電吸合，電動機在Y形接線方式下啟動；同時定時器T0開始計時，延時8秒后T0動作,使Y001斷開，Y001斷開后，KM3失電，互鎖解除，使輸出繼電器Y002接通，接觸器KM2得電，電動機在△形接線方式下運行。圖1-39Y/△控制電路與梯形圖和指令表若使電動機停止工作，則可按下SB1按鈕或過載保護(FR)動作，輸入繼電器觸點X002或X000將斷開。不論電動機在啟動或運行情況下，都可使主控接點Y000～Y002斷開，電動機停止運行。

【拓展知識1】FX2系列可編程序控制器的技術(shù)指標(biāo)

FX2系列可編程序控制器的技術(shù)指標(biāo)包括一般技術(shù)指標(biāo)、輸入技術(shù)指標(biāo)、輸出技術(shù)指標(biāo)、電源技術(shù)指標(biāo)和性能技術(shù)指標(biāo)，分別如表1-17～表1-21所示。表1-17FX2的一般技術(shù)指標(biāo)表1-18FX2的輸入技術(shù)指標(biāo)表1-19FX2的輸出技術(shù)指標(biāo)注：①當(dāng)外接電源電壓小于等于24?V時，盡量保持5?mA以上的電流。②響應(yīng)時間0.2?ms是在條件為24?V200?mA時，實際所需時間為電路切斷負(fù)載電流到電流為0的時間，可用并接續(xù)流二極管的方法改善響應(yīng)時間。若希望響應(yīng)時間短于0.5?ms，則應(yīng)保證電源為24?V60?mA。表1-20FX2的電源技術(shù)指標(biāo)表1-21FX2的性能技術(shù)指標(biāo)*模塊3T68鏜床的PLC改造1.3.1T68鏜床控制電路

鏜床是冷加工中使用比較普遍的設(shè)備，它主要用于加工精度、光潔度要求較高的孔以及各孔間距離要求較為精確的零件(如一些箱體零件)，屬于精密機床。T68鏜床是應(yīng)用最廣泛的一種，其原控制電路為繼電器控制，接觸觸點多，線路復(fù)雜，故障多，操作人員維修任務(wù)較大。針對這種情況，我們用PLC控制改造其繼電器控制電路，克服了以上缺點，降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備使用效率，運行效果良好。圖1-40所示為T68臥式鏜床繼電器控制系統(tǒng)的電路圖。圖1-40T68臥式鏜床繼電器控制系統(tǒng)的電路圖

1．主電路分析電源經(jīng)低壓斷路器QS引入，M1為主電動機，由接觸器KM1、KM2控制其正、反轉(zhuǎn)，KM3控制M1低速運轉(zhuǎn)(定子繞組接成三角形，為4極)，KM4、KM5控制M1高速運轉(zhuǎn)(定子繞組接成雙星形，為2極)，KM3控制M1反接制動限流電阻。M2為快速移動電動機，由KM6、KM7控制其正反轉(zhuǎn)。熱繼電器FR用作M1過載保護，M2為短時運行，不需過載保護。

2．控制電路分析由控制變壓器TC供給110?V控制電路電壓。

1)?M1主電動機的點動控制主電動機正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2和正反轉(zhuǎn)點動按鈕SB3、SB4組成M1電動機正反轉(zhuǎn)控制電路。點動時，M1三相繞組接成三角形且串入電阻R實現(xiàn)低速點動。以正向點動為例，合上電源開關(guān)QS，按下SB3按鈕，KM1線圈通電，主觸頭接通三相正相序電源，KM1(4-14)閉合，KM6線圈通電，電動機M1三相繞組接成三角形，串入電阻R低速啟動。由于KM1、KM6此時都不能自鎖，因此為點動，當(dāng)松開SB3按鈕時，KM1、KM6相繼斷電，M1斷電而停車。反向點動由SB4、KM2和KM6控制。

2)?M1電動機正反轉(zhuǎn)控制

M1電動機正反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB1、SB2操作，由中間繼電器KA1、KA2及正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2，并配合接觸器KM3、KM6、KM7、KM8來完成M1電動機的可逆運行控制。

M1電動機啟動前，主軸變速，進給變速均已完成，即主軸變速與進給變速手柄置于推合位置，此時行程開關(guān)SQ1、SQ3被壓下，觸頭SQ1(10-11)、SQ3(5-10)閉合。當(dāng)選擇M1低速運行時，將主軸速度選擇手柄置于“低速”擋位，此時經(jīng)速度選擇手柄聯(lián)動機構(gòu)使高低速行程開關(guān)SQ處于釋放狀態(tài)，其觸頭SQ(12-13)斷開。按下SB1，KA1通電并自鎖，觸頭KA1(11-12)閉合，使KM3通電吸合；觸頭KM3(5-18)與KA1(15-18)閉合使KM1線圈通電吸合，觸頭KM1(4-14)閉合又使KM6線圈通電。于是，M1電動機定子繞組接成三角形，接入正相序三相交流電源全電壓啟動低速正向運行。反向低速啟動SB2、KA2、KM3、KM2和KM6的控制過程與正向低速運行類似，此處不再復(fù)述。

3)?M1電動機高低速的轉(zhuǎn)換控制行程開關(guān)SQ是高低速的轉(zhuǎn)換開關(guān)，即SQ的狀態(tài)決定M1是在三角形接線下運行還是在雙星形接線下運行。SQ的狀態(tài)由主軸孔盤變速機構(gòu)機械控制，高速時SQ被壓動，低速時SQ不被壓動。下面以正向高速啟動為例來說明高低速轉(zhuǎn)換控制過程。將主軸速度選擇手柄置于“高速”擋，SQ被壓動，觸頭SQ(12-13)閉合。按下SB1按鈕，KA1線圈通電并自鎖，相繼使KM3、KM1和KM6通電吸合，控制M1電動機低速正向啟動運行；在KM3線圈通電的同時KT線圈通電吸合，待KT延時時間到來，觸頭KT(14-21)斷開使KM6線圈斷電釋放，觸頭KT(14-23)閉合使KM7、KM8線圈通電吸合，這樣使M1定子由三角形接法自動換接成雙星形接法，M1自動由低速變高速運行。由此可知，主電動機在高速擋為兩級啟動控制，以減少電動機高速擋啟動時的沖擊電流。反向高速擋啟動運行是由SB2、KA2、KM3、KT、KM2、KM6、KM7和KM8控制的，其控制過程與正向高速啟動運行類似。

4)?M1電動機的停車制動控制由SB6停止按鈕、KS速度繼電器、KM1和KM2組成了正反向反接制動控制電路。下面仍以M1電動機正向運行時的停車反接制動為例加以說明。若M1為正向低速運行，即由按鈕SB1操作，則由KA1、KM3、KM1和KM6控制使M1運轉(zhuǎn)。欲停車時，按下停止按鈕SB6，使KA1、KA3、KM1和KM6相繼斷電釋放。由于電動機M1正轉(zhuǎn)時速度繼電器KS-1(14-19)觸頭閉合，所以按下SB6后使KM2線圈通電并自鎖，使KM6線圈仍通電吸合。此時M1定子繞組仍接成三角形，并串入限流電阻R進行反接制動，當(dāng)速度降至KS復(fù)位時，KS-1(14-19)斷開，使KM2和KM6斷電釋放，反接制動結(jié)束。若M1為正向高速運行，即在KA1、KM3、KM1、KM7、KM8的控制下使M1運轉(zhuǎn)，則欲停車時，按下SB6按鈕，使KA1、KM3、KM1、KT、KM7、KM8線圈相繼斷電，于是KM2和KM6通電吸合，此時M1定子繞組接成三角形，并串入不對稱電阻R反接制動。

M1電機的反向高速或低速運行時的反接制動與正向的類似，都是M1定子繞組接成三角形接法，串入限流電阻R，由速度繼電器控制。

5)主軸及進給變速控制

T68臥式鏜床的主軸變速與進給變速可在停車時進行，也可在運行中進行。變速時將變速手柄拉出，轉(zhuǎn)動變速盤，選好速度后，再將變速手柄推回。拉出變速手柄時，相應(yīng)的變速行程開關(guān)不受壓；推回變速手柄時，相應(yīng)的變速行程開關(guān)壓下。SQ1、SQ2為主軸變速用行程開關(guān)。SQ3、SQ4為進給變速用行程開關(guān)。

(1)停車變速。由SQ1～SQ4、KT、KM1、KM2和KM6組成主軸和進給變速時的低速脈動控制，以便齒輪順利嚙合。下面以主軸變速為例加以說明。因為進給運動未進行變速，所以進給變速手柄處于推回狀態(tài)，進給變速開關(guān)SQ3、SQ4均為受壓狀態(tài)，觸頭SQ3(4-14)斷開，SQ4(17-15)斷開。主軸變速時，拉出主軸變速手柄，主軸變速形成開關(guān)SQ1、SQ2不受壓，此時觸頭SQ1(4-14)、SQ2(17-15)由斷開狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)，使KM1通電并自鎖，同時也使KM6通電吸合，則M1串入電阻R低速正向啟動。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速達到140?r/min左右時，KS-1(14-17)常閉觸頭斷開，KS-1(14-19)常開觸頭閉合，使KM1線圈斷電釋放，而KM2通電吸合，且KM6仍通電吸合，于是，M1進行反接制動；當(dāng)轉(zhuǎn)速降到100?r/min時，速度繼電器KS釋放，觸頭復(fù)原KS-1(14-17)常閉觸頭由斷開變?yōu)榻油ǎ琄S-1(14-19)常開觸頭由接通變?yōu)閿嚅_，使KM2斷開釋放，KM1通電吸合，KM6仍通電吸合，M1又正向低速啟動。由上述分析可知，當(dāng)主軸變速手柄拉出時，M1正向低速啟動，而后又制動為緩慢脈動轉(zhuǎn)動，以便于齒輪嚙合。當(dāng)主軸變速完成將主軸變速手柄推回原位時，主軸變速開關(guān)SQ1、SQ2壓下，使SQ1、SQ2常閉觸頭斷開，SQ1常開觸頭閉合，則低速脈動轉(zhuǎn)動停止。進給變速時的低速脈動轉(zhuǎn)動與主軸變速時類同，但此時起作用的是進給變速開關(guān)SQ3和SQ4。

(2)運行中變速控制。主軸或進給變速可以在停車狀態(tài)下進行，也可以在運行中進行。下面以M1電動機向高速運行中的主軸變速為例，說明運行中變速的控制過程。

M1電動機在KA1、KM3、KT、KM1、KM7和KM8的控制下高速運行。要進行主軸變速，欲拉出主軸變速手柄，主軸變速開關(guān)SQ1、SQ2不再受壓，此時SQ1(10-11)觸頭由接通變?yōu)閿嚅_，SQ1(4-14)、SQ2(17-15)觸頭由斷開變?yōu)榻油?，則KM3、KT線圈斷開釋放，KM1斷開釋放，KM2通電吸合，KM7、KM8斷電釋放，KM6通電吸合。于是M1定子繞組接為三角形連接，串入限流電阻R進行正向低速反接制動，使M1轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到速度繼電器KS釋放轉(zhuǎn)速時，又由KS控制M1進行正向低速脈動轉(zhuǎn)動，以利于齒輪嚙合。待推回主軸變速手柄時，SQ1、SQ2行程開關(guān)壓下，SQ1常開觸頭由斷開變?yōu)榻油顟B(tài)。此時KM3、KT和KM1、KM6通電吸合，M1先正向低速(三角形連接)啟動，而后在時間繼電器KT的控制下自動轉(zhuǎn)為高速運行。由上述可知，所謂運行中變速，是指機床拖動系統(tǒng)在運行中可拉出變速手柄進行變速，而機床電氣控制系統(tǒng)可使電動機接入電氣制動，制動后又控制電動機低速脈動旋轉(zhuǎn)，以利于齒輪嚙合。待變速完成后，推回變速手柄又能自動啟動運轉(zhuǎn)。

6)快速移動控制主軸箱、工作臺或主軸的快速移動由快速手柄操作并聯(lián)動SQ7、SQ8行程開關(guān)，控制接觸器KM4或KM5，進而控制快速移動電動機M2正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)快速移動。將快速手柄扳在中間位置，SQ7、SQ8均不被壓下，M2電動機停轉(zhuǎn)。若將快速手柄扳到正向位置，則SQ7壓下，KM4線圈通電吸合，M2正轉(zhuǎn)，使相應(yīng)部件正向快速移動。反之，若將快速手柄扳到反向位置，則SQ8壓下，KM5線圈通電吸合，M2反轉(zhuǎn)，使相應(yīng)部件獲得反向快速移動。

7)聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)分析

T68臥式鏜床電氣控制電路具有完善的聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)。

(1)主軸箱或工作臺與主軸機動進給聯(lián)鎖。為了防止在工作臺或主軸箱機動進給時出現(xiàn)將主軸或平旋盤刀具溜板也扳到機動進給的誤操作，安裝了與工作臺、主軸箱進給操作手柄有機械聯(lián)動的行程開關(guān)SQ5，在主軸箱上安裝了與主軸進給手柄、平旋盤刀具溜板進給手柄有機械聯(lián)動的行程開關(guān)SQ6。若工作臺或主軸的操縱手柄扳在機動進給時，壓下SQ5，其常閉觸頭SQ5(3-4)斷開；當(dāng)主軸或平旋盤刀具溜板進給操作手柄扳在機動進給時，壓下SQ6，其常閉觸頭SQ6(3-4)斷開。所以，當(dāng)這兩個進給操作手柄中的任一個扳在機動進給位置時，電動機M1和M2都可啟動運行。但若兩個進給操作手柄同時扳在機動進給位置，則SQ5、SQ6常閉觸頭都斷開，切斷了控制電路電源，電動機M1、M2無法啟動，這也就避免了誤操作造成事故的危險，實現(xiàn)了聯(lián)鎖保護作用。

(2)?M1電動機正反轉(zhuǎn)控制、高低速控制、M2電動機的正反轉(zhuǎn)控制均設(shè)有互鎖控制環(huán)節(jié)。

(3)熔斷器FU1～FU4實現(xiàn)短路保護；熱繼電器FR實現(xiàn)M1過載保護；電路采用按鈕、接觸器或繼電器構(gòu)成的自鎖環(huán)節(jié)，具有欠電壓與零電壓保護作用。1.3.2用PLC實現(xiàn)T68鏜床電路的控制

1．改造方案的確定

(1)原鏜床的工藝加工方法不變。

(2)在保留主電路的原有元件的基礎(chǔ)上，不改變原控制系統(tǒng)的電氣操作方法。

(3)電氣控制系統(tǒng)控制元件(包括按鈕、行程開關(guān)、熱繼電器、接觸器)的作用與原電氣線路相同。

(4)主軸和進給啟動、制動、低速、高速和變速沖動的操作方法不變。

(5)主電路、照明電路和指示電路同原電路不變，將控制電路的功能改為PLC實現(xiàn)。

2．硬件配置與接線

1)輸入/輸出點的分配輸入/輸出設(shè)備和PLC的輸入/輸出端子分配見表1-22。

2)?PLC的電氣接線圖輸入/輸出設(shè)備與PLC的接線如圖1-41所示。

3．軟件設(shè)計

【相關(guān)知識6】PLC的相關(guān)指令介紹

Ⅰ.主控及主控復(fù)位(MC、MCR)指令的使用方法主控及主控復(fù)位指令的使用方法如表1-23所示。

MC(MasterControl)：主控指令或公共觸點串聯(lián)連接指令，用于表示主控區(qū)的開始。MC指令只能用于輸出繼電器Y和輔助繼電器M(不包括特殊輔助繼電器)。表1-22輸入/輸出設(shè)備和PLC的輸入/輸出端子分配一覽表圖1-41輸入/輸出設(shè)備與PLC的接線表1-23主控和主控復(fù)位指令助記符及功能

MCR(MasterControlReset)：主控指令MC的復(fù)位指令，用來表示主控區(qū)的結(jié)束。在編程時，經(jīng)常會遇到許多線圈同時受一個或一組觸點控制的情況，如果在每個線圈的控制電路中都串入同樣的觸點，則將占用很多存儲單元，主控指令可以解決這一問題。使用主控指令的觸點稱為主控觸點，它在梯形圖中與一般的觸點垂直。主控觸點是控制一組電路的總開關(guān)。與主控觸點相連的觸點必須用LD或LDI指令。換句話說，執(zhí)行MC指令后，母線移到主控觸點的后面去了，MCR使左側(cè)母線(LD點)回到原來的位置。

Ⅱ.指令說明

(1)輸入接通時執(zhí)行MC與MCR之間的指令。輸入斷開時，跳過主控指令控制的梯形圖電路。這時MC/MCR之間的梯形圖電路中積算定時器、計數(shù)器、置位、復(fù)位指令驅(qū)動元件保持?jǐn)嚅_前的狀態(tài)不變。非積算定時器、OUT指令驅(qū)動元件均變成OFF狀態(tài)。

(2)執(zhí)行MC指令后，母線移至MC觸點以后，返回鍵必須用MCR。MC與MCR必須成對使用。

(3)?MC與MCR只能針對軟元件Y、M。使用不同的Y、M元件時，可以多次使用MC指令，但是不能用同一軟元件編號，否則就與OUT指令一樣成為雙線圈輸出。

(4)在MC指令內(nèi)再次使用MC指令時，嵌套級N的編號應(yīng)順次增大。

Ⅲ.指令仿真及物理意義在實際的控制中，有時要用一個或一組按鍵或開關(guān)控制許多設(shè)備，此指令就是專門解決這類問題而設(shè)置的。

【例】無嵌套級主控指令編程實例，如圖1-42所示。圖1-42中X000的常開觸點接通時，執(zhí)行從MC到MCR之間的指令。MC指令的輸入電路X000斷開時，不執(zhí)行上述區(qū)間的指令，其中的積算定時器、計數(shù)器及用復(fù)位／置位(SET/RST)指令驅(qū)動的元件保持其當(dāng)時的狀態(tài)。其余的元件被復(fù)位，非積算定時器和用OUT指令驅(qū)動的元件變?yōu)镺FF。圖1-42主控指令應(yīng)用程序在MC指令區(qū)內(nèi)使用MC指令稱為嵌套(見圖1-43)。MC和MCR指令中包含嵌套的層數(shù)為N0～N7，N0為最高層，N7為最低層。在沒有嵌套結(jié)構(gòu)時，通常用N0編程，N0的使用次數(shù)沒有限制。在有嵌套時，MCR指令將同時復(fù)位低的嵌套層，例如指令“