電氣控制及PLC應(yīng)用

PLC的基本工作原理在PLC中有大量的、各種各樣的繼電器，如輸入繼電器(X)、輸出繼電器(Y)、輔助繼電器(M)、定時(shí)器(T)、計(jì)數(shù)器(C)等。不過(guò)這些繼電器不是真正的繼電器，而是用計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器來(lái)模擬的，我們把它叫作軟繼電器。存儲(chǔ)器中的某一位就可以表示一個(gè)繼電器，這種繼電器也叫位繼電器。存儲(chǔ)器中的一位有兩種狀態(tài)：“0”和“1”。我們用0表示繼電器失電，用1表示繼電器得電。把“0”或“1”寫入存儲(chǔ)器中的某一位就表示對(duì)應(yīng)的繼電器線圈失電或得電。讀出該存儲(chǔ)器某位的值為0時(shí)，表示對(duì)應(yīng)繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)斷開(kāi)；為1時(shí)，表示對(duì)應(yīng)繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)閉合。而常閉接點(diǎn)的值是對(duì)存儲(chǔ)器位的取反。讀存儲(chǔ)器的次數(shù)是不受限制的，所以一個(gè)位繼電器的接點(diǎn)從理論上講是無(wú)窮多的。PLC的等效電路為了區(qū)別常規(guī)控制電路和PLC控制電路(通常叫梯形圖)，PLC一般用專用圖形符號(hào)來(lái)表示，如表所示，其中可編程序控制器的繼電器線圈可有多種畫法?？删幊绦蚩刂破鲌D形符號(hào)常規(guī)電器和可編程序控制器的圖形符號(hào)對(duì)照梯形圖的過(guò)程可分為以下三個(gè)階段：輸入采樣階段程序處理階段輸出刷新結(jié)果輸出階段PLC完成上述3個(gè)階段稱為一個(gè)掃描周期。PLC反復(fù)不斷地執(zhí)行上述過(guò)程。掃描周期的長(zhǎng)短和PLC的運(yùn)算速度和工作方式有關(guān)，但主要和梯形圖的長(zhǎng)度及指令的種類有關(guān)，一個(gè)掃描周期的時(shí)間大約在幾毫秒到幾百毫秒之間。

PLC執(zhí)行梯形圖(讀程序)是一步一步進(jìn)行的，所以它的邏輯結(jié)果也是由前到后逐步產(chǎn)生的，為串行工作方式。常規(guī)電器的控制電路中所有的控制電器都是同時(shí)工作的，在通電和得電順序上不存在先后的問(wèn)題，為并行工作方式。ＰLC的工作過(guò)程PLC的接線圖和梯形圖的繪制方法梯形圖采用水平布置畫法，梯形圖最左邊的豎線叫作左母線，右邊的豎線叫作右母線，右母線可以省略不畫，左右母線相當(dāng)于電源線。畫梯形圖時(shí)應(yīng)注意：1梯形圖中的連接線(相當(dāng)于導(dǎo)線)不能相互交叉，并且只能水平或垂直繪制，2梯形圖中的接點(diǎn)一般只能水平繪制，不能垂直繪制，3各種繼電器線圈只能與右母線連接，不能與左母線連接，4接點(diǎn)不能與右母線連接，5接點(diǎn)中的“電流”只的從左向右單方向流動(dòng)，不能出現(xiàn)反向流動(dòng)的現(xiàn)象。PLC的接線圖和梯形圖自耦變壓器降壓起動(dòng)控制電路

采用PLC控制的接線圖和梯形圖

動(dòng)畫演示PLC控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止PLC控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示PLC控制三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)停止點(diǎn)動(dòng)控制的電路圖和梯形圖點(diǎn)動(dòng)控制的電路圖和梯形圖接點(diǎn)順序的調(diào)整PLC中的軟元件在PLC中軟元件有三種類型。第一種為位元件，PLC中的輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M和狀態(tài)繼電器S為位元件。存儲(chǔ)單元中的一位表示一個(gè)繼電器，其值為“0”或“1”，“0”表示繼電器失電，“1”表示繼電器得電。第二種為字元件，最典型的字元件為數(shù)據(jù)寄存器D，一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器可以存放16位二進(jìn)制數(shù)，兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器可以存放32位二進(jìn)制數(shù)，在PLC控制中用于數(shù)據(jù)處理。定時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C也可以作為數(shù)據(jù)寄存器來(lái)使用。第三種為位與字混合元件，如定時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C，它們的線圈和接點(diǎn)是位元件，它們的設(shè)定值寄存器和當(dāng)前值寄存器為字元件。輸入、輸出繼電器(X、Y)輸入繼電器和輸出繼電器元件分配表型號(hào)FX2N－16MFX2N－32MFX2N－48MFX2N－64MFX2N－80MFX2N－128M擴(kuò)展時(shí)輸入繼電器X0～X78點(diǎn)X0～X1716點(diǎn)X0～X2724點(diǎn)X0～X3732點(diǎn)X0～X4740點(diǎn)X0～X7764點(diǎn)X0～X267184點(diǎn)輸出繼電器Y0～Y78點(diǎn)Y0～Y1716點(diǎn)Y0～Y2724點(diǎn)Y0～Y3732點(diǎn)Y0～Y4740點(diǎn)Y0～Y7764點(diǎn)Y0～Y267184點(diǎn)輸入繼電器(X)和輸出繼電器(Y)在PLC中各有184點(diǎn)，采用八進(jìn)制編號(hào)。輸入繼電器編號(hào)為：X0～X7、X10～X17、X20～X27……X267。輸出繼電器編號(hào)為：Y0～Y7、Y10～Y17、Y20～Y27……Y267。但輸入繼電器和輸出繼電器點(diǎn)數(shù)之和不得超過(guò)256，如接入特殊單元、特殊模塊時(shí)，每個(gè)占8點(diǎn)，應(yīng)從256點(diǎn)中扣除。1用PLC控制一個(gè)電熱水箱，如圖3-13所示，電熱水箱用3KW電加熱器燒水，用2個(gè)水位開(kāi)關(guān)檢測(cè)水位?？刂埔螅菏紫冗M(jìn)水電磁閥得電打開(kāi)，進(jìn)水，當(dāng)水位高于水位開(kāi)關(guān)1時(shí)，加熱器得電開(kāi)始加熱，當(dāng)水位高于水位開(kāi)關(guān)2時(shí)，進(jìn)水電磁閥失電關(guān)閉，當(dāng)加熱器加熱到100度時(shí)停止，放水電磁閥得電將放水閥打開(kāi)，水龍頭可以放水。當(dāng)水位低于水位開(kāi)關(guān)1時(shí)，加熱器不得加熱，進(jìn)水電磁閥重新得電開(kāi)始進(jìn)水。進(jìn)水時(shí)放水電磁閥關(guān)閉。電熱水箱示意圖電熱水箱PLC的控制電熱水箱的控制輔助繼電器(M)輔助繼電器(M)相當(dāng)于中間繼電器，它只能在內(nèi)部程序(梯形圖)中使用，不能對(duì)外驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，在梯形圖用于邏輯變換和邏輯記憶作用。輔助繼電器有通用輔助繼電器、斷電保持輔助繼電器和特殊輔助繼電器。1、通用輔助繼電器通用輔助繼電器的元件編號(hào)為M0～M499，共500點(diǎn)。它和普通的中間繼電器功能一樣，運(yùn)行時(shí)如果通用輔助繼電器線圈得電，當(dāng)電源突然中斷時(shí)線圈失電，若電源再次接通時(shí)，線圈仍失電。可通過(guò)參數(shù)設(shè)定將其改為斷電保持輔助繼電器。2、斷電保持輔助繼電器斷電保持輔助繼電器的元件編號(hào)為M500～M3071其中M500～M1023共524點(diǎn)，可通過(guò)參數(shù)設(shè)定將其改為通用輔助繼電器。M1024～M3071共2048點(diǎn)，為專用斷電保持輔助繼電器。其中M2800～M3071用于上升沿，下降沿指令的接點(diǎn)時(shí)，有一種特殊性。。例2用傳送帶運(yùn)送產(chǎn)品。傳送帶由三相鼠籠型電動(dòng)機(jī)控制，在傳送帶末端安裝一個(gè)限位開(kāi)關(guān)SQ，工人在傳送帶首端放好產(chǎn)品，按下起動(dòng)按鈕，傳送帶開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)產(chǎn)品到達(dá)傳送帶末端并超過(guò)限位開(kāi)關(guān)（即產(chǎn)品全部離開(kāi)傳送帶）時(shí)，皮帶停止。動(dòng)畫演示傳送帶示意圖傳送帶PLC控制接線圖和梯形圖傳送帶PLC控制接線圖和梯形圖例3

在例3用傳送帶傳運(yùn)送產(chǎn)品控制中，在停電之后再來(lái)電時(shí)傳送帶不會(huì)自行起動(dòng)?，F(xiàn)要求停電之后再來(lái)電時(shí)傳送帶能夠繼續(xù)工作，試畫出對(duì)應(yīng)的梯形圖。傳送帶PLC控制梯形圖例4一輛小車在一條線路上運(yùn)行，如圖3所示。線路上有1＃~5＃共5個(gè)站點(diǎn)，每個(gè)站點(diǎn)各設(shè)一個(gè)行程開(kāi)關(guān)和一個(gè)呼叫按鈕。要求無(wú)論小車在哪個(gè)站點(diǎn)，當(dāng)某一個(gè)站點(diǎn)按下按鈕后，小車將自動(dòng)行進(jìn)到呼叫點(diǎn)。試用PLC對(duì)小車進(jìn)行控制。小車行走示意圖小車行走PLC控制圖小車行走PLC控制圖小車行走PLC控制圖小車行走PLC控制圖特殊輔助繼電器特殊輔助繼電器的元件編號(hào)為M8000—M8255，共有256點(diǎn)。特殊輔助繼電器通常分為兩大類。

(1)接點(diǎn)型(只讀型)特殊輔助繼電器此類輔助繼電器的接點(diǎn)由PLC定義，在用戶程序中只可直接使用其觸點(diǎn)。下面介紹幾種常用的接點(diǎn)型特殊輔助繼電器的定義和應(yīng)用實(shí)例。M8000：運(yùn)行監(jiān)控。常開(kāi)接點(diǎn)，PLC在運(yùn)行(RUN)時(shí)接點(diǎn)閉合。M8002：初始化脈沖。常開(kāi)接點(diǎn)，僅在PLC運(yùn)行開(kāi)始時(shí)接通一個(gè)掃描周期。M8005：鋰電池電壓降低。鋰電池電壓下降至規(guī)定值時(shí)接點(diǎn)閉合，可以用它的觸點(diǎn)和輸出繼電器驅(qū)動(dòng)外部指示燈，以提醒工作人員更換鋰電池。M8011～M8014分別為10mS、100mS、1S、1min時(shí)鐘脈沖。占空比均為0.5。例M8013為1秒鐘時(shí)鐘脈沖，該接點(diǎn)為0.5秒接通，0.5秒斷開(kāi)。接點(diǎn)型特殊輔助繼電器應(yīng)用舉例(2)線圈型(可讀可寫型)特殊輔助繼電器這類特殊輔助繼電器由用戶程序控制其線圈，當(dāng)其線圈得電時(shí)能執(zhí)行某種特定的操作。如：M8033、M8034的線圈等。M8030：M8030的線圈得電時(shí)，PLC面板上的鋰電池電壓降低指示燈熄滅。M8033：M8033的線圈得電時(shí)，在PLC停止(STOP)時(shí)，元件映象寄存器中(Y、M、C、T、D等)的數(shù)據(jù)仍保持。M8034：線圈得電時(shí)．全部輸出繼電器失電不輸出。M8035：強(qiáng)制運(yùn)行(RUN)模式。M8036：強(qiáng)制運(yùn)行(RUN)指令。M8037：強(qiáng)制停止(STOP)指令。M8039：線圈得電時(shí)，PLC以D8039中指定的掃描時(shí)間工作。這類繼電器不僅可以用其線圈，也可以用其接點(diǎn)。線圈型特殊輔助繼電器應(yīng)用舉例用特殊輔助繼電器控制PLC的運(yùn)行和停止用特殊輔助繼電器控制PLC的運(yùn)行和停止?fàn)顟B(tài)繼電器(S)狀態(tài)繼電器(S)主要用于步進(jìn)順序控制。狀態(tài)繼電器有3種類型。元件編號(hào)范圍為S0～S999。1、通用型狀態(tài)繼電器：S0～S499共500點(diǎn)，其中S0～S9共10點(diǎn)用于初始狀態(tài)，S10～S19共10點(diǎn)用于回零狀態(tài)。通用型狀態(tài)繼電器沒(méi)有失電保持功能。2、失電保持型狀態(tài)繼電器：S500～S899共４00點(diǎn)，在失電時(shí)能保持原來(lái)的狀態(tài)不變。3、報(bào)警型狀態(tài)繼電器：S900～S999共100點(diǎn)，失電保持型，它和功能指令A(yù)NS、ANR等配合可以組成各種故障診斷電路，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。利用外部設(shè)備（如編程軟件或編程器）進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，可改變其狀態(tài)繼電器的失電保持的范圍。狀態(tài)繼電器如果不用于步進(jìn)指令編程，也可以當(dāng)作輔助繼電器使用，使用方法和輔助繼電器一樣。定時(shí)器(T)定時(shí)器相當(dāng)于通電延時(shí)型時(shí)間繼電器，在梯形圖中起時(shí)間控制作用。

FX2N系列PLC給用戶提供了256個(gè)定時(shí)器，其編號(hào)為T0～T255。定時(shí)器按時(shí)鐘脈沖分有1ms、10ms、100ms三擋。定時(shí)器的類型16位定時(shí)器（設(shè)定值K0～K32767）（共256點(diǎn)）通用定時(shí)器T0～T199（共200點(diǎn)）100ms時(shí)鐘脈沖（Tl92—T199中斷用）T200～T245（共46點(diǎn)）10ms時(shí)鐘脈沖，積算定時(shí)器T246～T249(共4點(diǎn))1ms時(shí)鐘脈沖(執(zhí)行中斷電池備用)T250～T255(共6點(diǎn))100ms時(shí)鐘脈沖(電池備用)1、定時(shí)器的基本用法通用定時(shí)器積算定時(shí)器2、定時(shí)器設(shè)定值的設(shè)定方法(1)常數(shù)設(shè)定方法：用于固定延時(shí)的定時(shí)器，(2)間接設(shè)定方法：一般用數(shù)據(jù)寄存器D存放設(shè)定值，數(shù)據(jù)寄存器D中的值可以是常數(shù)，也可以是用外部輸入開(kāi)關(guān)或數(shù)字開(kāi)關(guān)輸入的變量，間接設(shè)定方法靈活方便，但是一般需要占用一定數(shù)量的輸入量。。(3)機(jī)能擴(kuò)充板設(shè)定方法：用FX2N-8AV-D型機(jī)能擴(kuò)充板，安裝在PLC基本單元上，擴(kuò)充板上有8個(gè)可變電阻旋鈕可以輸入8點(diǎn)模擬量，并把模擬量轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制數(shù)(0～255)。當(dāng)設(shè)定值大于255時(shí)，可以用乘法指令(MUL)乘以一個(gè)常數(shù)使之變大作為定時(shí)器的設(shè)定值。編程方法詳見(jiàn)功能指令VRRD。定時(shí)器設(shè)定方式定時(shí)器設(shè)定方式3、定時(shí)器的誤差定時(shí)器的誤差定時(shí)器的誤差定時(shí)器的誤差可以表示如下：T

＋2T0T0：掃描周期

α：與1mS、10mS、100mS定時(shí)器對(duì)應(yīng)，分別是1.5mS、15mS、150mS

－αT：定時(shí)器設(shè)定值在子程序與中斷程序中應(yīng)采用T192～T199定時(shí)器。如果在子程序與中斷程序中采用1mS型累積定時(shí)器T246～T249，當(dāng)線圈得電時(shí)，采用中斷工作方式對(duì)1mS時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，在執(zhí)行最初線圈指令時(shí)接點(diǎn)動(dòng)作。4、典型定時(shí)器應(yīng)用梯形圖(1)斷電延時(shí)型定時(shí)器(2)通斷電均延時(shí)型定時(shí)器斷電延時(shí)型定時(shí)器通斷電均延時(shí)型定時(shí)器4、典型定時(shí)器應(yīng)用梯形圖(3)定時(shí)脈沖電路(4)震蕩電路定時(shí)脈沖電路震蕩電路4、典型定時(shí)器應(yīng)用梯形圖(5)占空比可調(diào)震蕩電路(6)上升沿單穩(wěn)態(tài)電路占空比可調(diào)震蕩電路上升沿單穩(wěn)態(tài)電路4、典型定時(shí)器應(yīng)用梯形圖(7)下降沿單穩(wěn)態(tài)電路下降沿單穩(wěn)態(tài)電路例5

為了保證運(yùn)行安全，許多大型生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)行起動(dòng)之前需用電鈴或蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，預(yù)示機(jī)器即將起動(dòng)，警告人們迅速退出危險(xiǎn)地段。試設(shè)計(jì)PLC控制接線圖和梯形圖。起動(dòng)報(bào)警控制電路例6

用按鈕控制三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，為了避免三臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)，起動(dòng)電流過(guò)大，要求每隔5秒起動(dòng)一臺(tái)，試設(shè)計(jì)PLC控制梯形圖。三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)控制計(jì)數(shù)器(C)計(jì)數(shù)器用于對(duì)各種軟元件接點(diǎn)的閉合次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器可分為兩大類：內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器和外部信號(hào)計(jì)數(shù)器(即高速計(jì)數(shù)器)。

1.內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器用于對(duì)PLC中的內(nèi)部軟元件(如X、Y、M、S、T、C)的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)?？煞譃?6位加計(jì)數(shù)器（共200點(diǎn)）和32位加／減計(jì)數(shù)器（共35點(diǎn)）。內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器通用型斷電保持型16位加計(jì)數(shù)器（共200點(diǎn)）設(shè)定值1～32767C0～C99（共100點(diǎn)）C100～C199（共100點(diǎn)）32位加／減計(jì)數(shù)器（共35點(diǎn)）設(shè)定值-2147483648～+2147483647C200～C219（共20點(diǎn)）加減控制（M8200～M8219）C220～C234（共15點(diǎn)）加減控制（M8220～M8234）(1)16位加計(jì)數(shù)器l6位加計(jì)數(shù)器