電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)（S7-1200）課件 項(xiàng)目3 使用位邏輯指令編寫程序

項(xiàng)目3任務(wù)1位邏輯運(yùn)算指令任務(wù)引入

位邏輯指令是PLC編程中使用最多的、最基本的指令，也是學(xué)習(xí)PLC編程的第一步，掌握了位邏輯指令的使用方法后，我們就能編寫不同的邏輯控制程序。任務(wù)目標(biāo)1.掌握位邏輯指令的種類。2.掌握位邏輯指令的應(yīng)用。3.學(xué)會使用位邏輯指令編寫程序。相關(guān)知識1.三種編程語言STEP7為S7-1200PLC提供了LAD梯形圖、FBD功能塊圖、SCL語句表3種標(biāo)準(zhǔn)編程語言，我們使用最多的是LAD梯形圖語言。

編程語言可以在使用TIAPortal軟件添加新程序塊，即OB塊、FB塊和FC塊時(shí)，單擊項(xiàng)目程序塊下方的“添加新塊”，在彈出的“添加新塊”對話框中，通過語言欄進(jìn)行選擇，選擇編程語言如圖3-1所示。新添加的組織塊OB、函數(shù)FC、函數(shù)塊FB，都可以在LAD梯形圖、FBD功能塊圖、SCL語句表3種語言中選擇1種使用。相關(guān)知識圖3-2

切換編程語言圖3-1選擇編程語言相關(guān)知識圖3-3LAD、FBD和SCL編程語言指令集對比

任何一種編程語言都有相應(yīng)的指令集，指令集包含最基本的編程元素，用戶可以通過指令集使用這種編程語言對應(yīng)的基本指令、擴(kuò)展指令、工藝通信指令等，進(jìn)行程序的編寫工作，LAD、FBD和SCL編程語言指令集對比如圖3-3所示。相關(guān)知識

2.基本邏輯指令及屬性

位邏輯運(yùn)算基本指令梯形圖符號及功能描述如表3-1所示。表3-1位邏輯運(yùn)算基本指令梯形圖符號及功能描述基本指令梯形圖符號功能描述操作對象常開觸點(diǎn)I、Q、M、DB、L常閉觸點(diǎn)I、Q、M、DB、L線圈I、Q、M、DB、L取反RLORLO取反線圈I、Q、M、DB、L置位輸出I、Q、M、DB、L復(fù)位輸出I、Q、M、DB、L置位位域操作數(shù)1：I、Q、M、IDB、DB，BOOL類型的ARRAY中的元素；操作數(shù)2：常數(shù)復(fù)位位域操作數(shù)1：I、Q、M、IDB、DB，BOOL類型的ARRAY中的元素；操作數(shù)2：常數(shù)掃描操作數(shù)1的信號上升沿操作數(shù)1：I、Q、M、DB、L操作數(shù)2：I、Q、M、DB、L掃描操作數(shù)1的信號下降沿操作數(shù)1：I、Q、M、DB、L操作數(shù)2：I、Q、M、DB、L在信號上升沿置位操作數(shù)1操作數(shù)1：I、Q、M、DB、L操作數(shù)2：I、Q、M、DB、L在信號下降沿置位操作數(shù)1操作數(shù)1：I、Q、M、DB、L操作數(shù)2：I、Q、M、DB、L相關(guān)知識表3-1位邏輯運(yùn)算基本指令梯形圖符號及功能描述基本指令梯形圖符號功能描述操作對象置位/復(fù)位觸發(fā)器S：I、Q、M、DB、LR1：I、Q、M、DB、L、T、C操作數(shù)：I、Q、M、DB、LQ：I、Q、M、DB、L復(fù)位/置位觸發(fā)器R：I、Q、M、DB、LS1：I、Q、M、DB、L、T、C操作數(shù)：I、Q、M、DB、LQ：I、Q、M、DB、L掃描RLO的信號上升沿CLK：I、Q、M、DB、L操作數(shù)：M、DBQ：I、Q、M、DB、L掃描RLO的信號下降沿CLK：I、Q、M、DB、L操作數(shù)：M、DBQ：I、Q、M、DB、L在信號上升沿時(shí)置位輸出QEN：I、Q、M、DB、LCLK：I、Q、M、DB、L、常數(shù)ENO：I、Q、M、DB、LQ：I、Q、M、DB、L在信號下降沿時(shí)置位輸出QEN：I、Q、M、DB、LCLK：I、Q、M、DB、L、常數(shù)ENO：I、Q、M、DB、LQ：I、Q、M、DB、L相關(guān)知識

3.基本邏輯指令的應(yīng)用

1）觸點(diǎn)/線圈指令的應(yīng)用

常開/常閉觸點(diǎn)的激活取決于相關(guān)操作數(shù)的信號狀態(tài)，當(dāng)操作數(shù)的信號狀態(tài)為“0”時(shí)，不會激活常開/常閉觸點(diǎn)，常開/常閉觸點(diǎn)指令輸出的狀態(tài)分別為0/1（OFF/ON），即保持原來的狀態(tài)。

線圈“（）”指令用來驅(qū)動指定操作數(shù)的線圈。如果線圈輸入的邏輯運(yùn)算結(jié)果（RLO）的信號狀態(tài)為“1”，則驅(qū)動線圈輸出；如果線圈輸入的邏輯運(yùn)算結(jié)果（RLO）的信號狀態(tài)為“0”，則不驅(qū)動線圈輸出。

取反

指令是對邏輯運(yùn)算結(jié)果（RLO）的信號狀態(tài)取反。

取反線圈

指令為賦值取反指令，可將邏輯運(yùn)算的結(jié)果（RLO）進(jìn)行取反。相關(guān)知識

2）置位/復(fù)位指令的應(yīng)用

置位指令是僅當(dāng)線圈輸入的邏輯運(yùn)算結(jié)果（RLO）為“1”時(shí)，則指定的操作數(shù)置位為“1”；置位后如果線圈輸入的RLO為“0”，指定的操作數(shù)的信號狀態(tài)保持不變。

復(fù)位指令是僅當(dāng)線圈輸入的邏輯運(yùn)算結(jié)果（RLO）為“1”時(shí)，則指定的操作數(shù)復(fù)位為“0”；如果線圈輸入的RLO為“0”，指定的操作數(shù)的信號狀態(tài)保持不變。

置位指令和復(fù)位指令的應(yīng)用如圖3-4所示。當(dāng)I0.0閉合后，Q0.0線圈置位，即使I0.0再斷開，Q0.0線圈也處于置位狀態(tài)，線圈輸出狀態(tài)如右邊“監(jiān)控表”最下邊一行所示。圖3-4置位/復(fù)位指令的應(yīng)用相關(guān)知識

置位位域指令（SET_BF）用于對某個(gè)特定地址開始的多個(gè)連續(xù)位進(jìn)行置位，置位指令有兩個(gè)操作數(shù)，一個(gè)指定要置位位域的首地址，另一個(gè)用于指定要置位的個(gè)數(shù)，如果指定值大于所選字節(jié)的個(gè)數(shù)，則將對下一字節(jié)的位進(jìn)行置位；如果置位導(dǎo)通條件消失，置位線圈自保持。

復(fù)位位域指令（RESET_BF）用于對某個(gè)特定地址開始的多個(gè)連續(xù)位進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位指令有兩個(gè)操作數(shù)，一個(gè)指定要復(fù)位位域的首地址，另一個(gè)用于指定要復(fù)位的個(gè)數(shù)，如果指定值大于所選字節(jié)的個(gè)數(shù)，則將對下一字節(jié)的位進(jìn)行復(fù)位；如果復(fù)位導(dǎo)通條件消失，復(fù)位線圈自保持。

置位/復(fù)位位域指令的應(yīng)用如圖3-5所示。當(dāng)I0.0閉合后，Q0.0~Q0.3線圈置位，即使I0.0再斷開，Q0.0~Q0.3線圈也處于置位狀態(tài)，線圈輸出狀態(tài)如右邊“監(jiān)控表”下邊四行所示。相關(guān)知識圖3-5置位/復(fù)位位域指令的應(yīng)用相關(guān)知識3）跳變沿檢測指令的應(yīng)用

（1）邊沿檢測觸點(diǎn)指令

邊沿檢測觸點(diǎn)指令包括上升沿檢測指令

和下降沿檢測指令

，上升沿檢測觸點(diǎn)指令示例如圖2-6所示，下降沿檢測觸點(diǎn)指令示例如圖2-7所示，寫在指令上方的操作數(shù)為<操作數(shù)1>，寫在指令下方的操作數(shù)為<操作數(shù)2>。

在圖3-6中，當(dāng)I0.0閉合時(shí)，上升沿指令檢測到上升沿信號，該指令輸出一個(gè)掃描周期的“1”狀態(tài)，則驅(qū)動Q0.0置位輸出，同時(shí)<操作數(shù)2>M2.0一直處于閉合狀態(tài)，驅(qū)動Q0.1一直得電；當(dāng)I0.0斷開時(shí)，<操作數(shù)2>M2.0斷開，則Q0.1失電。圖3-6上升沿檢測指令相關(guān)知識

在圖3-7中，當(dāng)I0.0閉合時(shí)，Q0.0因?yàn)闆]有檢測到下降沿信號，沒有輸出，但M2.1保存I0.0的輸入信號狀態(tài)，有輸出，所以Q0.1一直輸出；當(dāng)I0.0斷開時(shí)，Q0.0檢測到下降沿信號，Q0.0輸出置位，同時(shí)M2.1失電，Q0.1輸出失電。圖3-7下降沿檢測指令相關(guān)知識

（2）邊沿檢測線圈指令

邊沿檢測線圈指令包括信號上升沿線圈檢測指令（P）和信號下降沿線圈檢測指令（N），寫在指令上方的操作數(shù)為<操作數(shù)1>，寫在指令下方的操作數(shù)為<操作數(shù)2>，邊沿檢測線圈指令可以放置在程序段的中間或程序段的最右邊，但不能放置程序段的最左邊。

如圖3-8所示，當(dāng)I0.0閉合時(shí)，信號上升沿線圈檢測指令檢測到上升沿信號，M2.0得電一個(gè)掃描周期，驅(qū)動Q0.0置位；當(dāng)I0.0斷開時(shí)，信號下降沿線圈檢測指令檢測到下降沿信號，M2.3得電一個(gè)掃描周期，復(fù)位Q0.0。相關(guān)知識圖3-8邊沿檢測線圈指令相關(guān)知識

（3）掃描RLO的信號沿指令

使用掃描RLO的信號上升沿指令（P_TRIG），可查詢邏輯運(yùn)算結(jié)果RLO的信號狀態(tài)從“0”到“1”的更改。

使用掃描RLO的信號下降沿指令（N_TRIG），可查詢邏輯運(yùn)算結(jié)果RLO的信號狀態(tài)從“1”到“0”的更改。

P_TRIG指令和N_TRIG指令不能放在電路的開始處和結(jié)束處。

如圖3-9所示，當(dāng)I0.0、I0.1閉合時(shí)，RLO信號從“0”變到“1”，P_TRIG指令的CLK端檢測到上升沿信號，Q端輸出一個(gè)掃描周期信號，驅(qū)動Q0.0置位；當(dāng)I0.0、I0.1中有一個(gè)輸入信號斷開時(shí)，N_TRIG指令的CLK端檢測到下降沿信號，Q端輸出一個(gè)掃描周期信號，驅(qū)動Q0.1置位。圖2-9中I0.0、I0.1閉合，P_TRIG指令檢測到上升沿信號，驅(qū)動Q0.0置位。相關(guān)知識圖3-9掃描RLO的信號沿指令相關(guān)知識

（4）檢測信號沿指令

檢測信號沿指令包括檢測信號上升沿指令R_TRIG和檢測信號下降沿指令F_TRIG，使用R_TRIG和F_TRIG指令時(shí)，必須建立相應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊。當(dāng)R_TRIG指令運(yùn)行時(shí)，CLK端檢測到信號上升沿時(shí)，輸出端Q點(diǎn)輸出一個(gè)掃描周期的脈沖；當(dāng)F_TRIG指令運(yùn)行時(shí)，CLK端檢測到信號下降沿時(shí)，輸出端Q點(diǎn)輸出一個(gè)掃描周期的脈沖。

如圖3-10所示為R_TRIG指令運(yùn)行示例，在程序段1中，當(dāng)I0.0閉合，R_TRIG指令運(yùn)行，當(dāng)I0.1閉合，CLK端檢測到I0.1的上升沿信號，輸出端Q輸出一個(gè)掃描周期脈沖驅(qū)動M2.0得電一個(gè)掃描周期。在程序段2中，M2.0常開觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期，驅(qū)動Q0.0置位。圖3-10（a）為R_TRIG指令編程示例，圖（b）為R_TRIG指令背景數(shù)據(jù)塊的監(jiān)視表。相關(guān)知識（a）R_TRIG指令編程應(yīng)用（b）R_TRIG指令運(yùn)行監(jiān)視表圖3-10R_TRIG指令編程示例相關(guān)知識

如圖3-11所示為F_TRIG指令運(yùn)行示例，在程序段1中，當(dāng)I0.0閉合，F(xiàn)_TRIG指令運(yùn)行，當(dāng)I0.1閉合，CLK端檢測到I0.1的下降沿信號，輸出端Q輸出一個(gè)掃描周期脈沖驅(qū)動M2.1得電一個(gè)掃描周期。在程序段2中，M2.1常開觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期，驅(qū)動Q0.1置位。圖3-11（a）為F_TRIG指令編程示例，圖（b）為F_TRIG指令背景數(shù)據(jù)塊的監(jiān)視表。（a）F_TRIG指令編程應(yīng)用（b）F_TRIG指令運(yùn)行監(jiān)視表圖3-11F_TRIG指令編程示例相關(guān)知識

4）SR/RS觸發(fā)器的應(yīng)用SR：復(fù)位優(yōu)先型SR觸發(fā)器。如果S輸入端的信號狀態(tài)為“1”，R輸入端的信號狀態(tài)為“0”，則置位SR。如果S輸入端的信號狀態(tài)為“0”，R輸入端的信號狀態(tài)為“1”，則復(fù)位觸發(fā)器。如果兩個(gè)輸入端的RLO狀態(tài)均為“1”，則指令的執(zhí)行順序是最重要的。SR觸發(fā)器先在指定地址執(zhí)行置位指令，然后執(zhí)行復(fù)位指令，以使該地址在執(zhí)行余下的程序掃描過程中保持復(fù)位狀態(tài)。RS：置位優(yōu)先型RS觸發(fā)器。如果R輸入端的信號狀態(tài)為“1”，S輸入端的信號狀態(tài)為“0”，則復(fù)位RS。如果R輸入端的信號狀態(tài)為“0”，S輸入端的信號狀態(tài)為“1”，則置位觸發(fā)器。如果兩個(gè)輸入端的RLO狀態(tài)均為“1”，則指令的執(zhí)行順序是最重要的。RS觸發(fā)器先在指定地址執(zhí)行復(fù)位指令，然后執(zhí)行置位指令，以使該地址在執(zhí)行余下的程序掃描過程中保持置位狀態(tài)。相關(guān)知識

SR/RS雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器示例如圖3-12所示，用一個(gè)表格表示這個(gè)例子的輸入與輸出的對應(yīng)關(guān)系，如表3-2所示。圖3-12RS/SR雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器相關(guān)知識表3-2SR/RS雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入與輸出的對應(yīng)關(guān)系復(fù)位優(yōu)先SR置位優(yōu)先RS輸入狀態(tài)輸出狀態(tài)說明輸入狀態(tài)輸出狀態(tài)說明10.010.1Q0.0當(dāng)各個(gè)狀態(tài)斷開后，輸出狀態(tài)保持10.210.3Q0.1當(dāng)各個(gè)狀態(tài)斷開后，輸出狀態(tài)保持101100010011110111任務(wù)實(shí)施

1.觸點(diǎn)/線圈指令的應(yīng)用

1）自鎖程序

自鎖程序是自動化控制系統(tǒng)中最常見的控制程序。有單輸出自鎖和多輸出自鎖兩種形式。

（1）單輸出自鎖程序。在單輸出自鎖程序中只對一個(gè)負(fù)載進(jìn)行控制，所以這種控制方式稱為單輸出控制，如圖3-13所示。

（2）多輸出自鎖控制程序。多輸出自鎖控制也稱多元控制，即自鎖控制的不止一個(gè)輸出，如圖3-14所示。

圖3-13失電優(yōu)先和得電優(yōu)先梯形圖圖3-14多輸出自鎖程序任務(wù)實(shí)施

2）多地控制

在不同的地點(diǎn)對于同一個(gè)控制對象（例如一臺電機(jī)）實(shí)施控制的方式稱為多地控制。其方法可用并聯(lián)多個(gè)啟動按鈕和串聯(lián)多個(gè)停車按鈕來實(shí)現(xiàn)，如圖3-15所示。

3）優(yōu)先程序

在互鎖控制程序中，幾組控制元件的優(yōu)先權(quán)是平等的，它們可以互相控制對方，先動作的具有優(yōu)先權(quán)。其優(yōu)先電路如圖3-16所示。

圖3-15多地控制程序

圖3-16優(yōu)先控制程序知識拓展

2.梯形圖時(shí)序圖的繪制1）分頻器程序時(shí)序圖的繪制方法PLC的時(shí)序圖有時(shí)也稱為波形圖。

這個(gè)梯形圖是分頻器程序。

分頻器程序梯形圖如圖3-17所示。試根據(jù)I0.0的信號畫出輸出繼電器Q0.0、Q0.1的波形。圖3-17分頻器程序梯形圖知識拓展圖3-21所示的時(shí)序圖就是輸出繼電器Q0.0、Q0.1的輸出時(shí)序圖，是錯(cuò)開的二分頻信號。圖3-21分頻器程序波形圖任務(wù)實(shí)施

2）使用一個(gè)按鈕控制輸出繼電器Q的啟停

使用一個(gè)按鈕控制輸出繼電器Q0.2的啟停，當(dāng)?shù)谝淮伟聪掳粹o時(shí)，輸出繼電器Q0.2得電，當(dāng)再次按下按鈕時(shí)，輸出繼電器Q0.2失電。即按下按鈕時(shí)，輸出繼電器Q0.2得電，再按下時(shí)輸出繼電器Q0.2失電。

（1）使用上升沿脈沖控制輸出繼電器Q0.2的得電和失電。梯形圖和時(shí)序圖如圖3-22所示。任務(wù)實(shí)施圖3-22使用一個(gè)按鈕控制輸出繼電器的得電和失電（1）任務(wù)實(shí)施

（2）使用一個(gè)按鈕控制輸出繼電器Q的啟停也可以使用下面的梯形圖實(shí)現(xiàn)。梯形圖和時(shí)序圖如圖3-23。圖3-23使用一個(gè)按鈕控制輸出繼電器的得電和失電（2）再見任務(wù)2PLC對電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制任務(wù)引入

在常見的生產(chǎn)過程中，往往需要生產(chǎn)機(jī)械的部件具有兩個(gè)不同方向的運(yùn)動，而運(yùn)動部件常由電動機(jī)帶動其運(yùn)動，要想改變其運(yùn)動方向最簡單的辦法之一就是改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。由電動機(jī)的原理可知，改變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)的方向，可以通過改變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)定子繞組任意兩項(xiàng)相序來實(shí)現(xiàn)。任務(wù)目標(biāo)要完成該任務(wù)，必須具備以下知識：1.掌握輸入繼電器I和輸出繼電器Q。2.掌握PLC控制電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的接線圖。3.程序設(shè)計(jì)的步驟。相關(guān)知識1．輸入繼電器I

作用：輸入繼電器就是PLC系統(tǒng)存儲區(qū)中的輸入映像寄存器。它的作用是接收來自現(xiàn)場的控制按鈕、行程開關(guān)及各種傳感器等的輸入信號。輸入繼電器的狀態(tài)是在每個(gè)掃描周期的輸入采樣階段接收由現(xiàn)場送來的輸入信號（“1”或“0”）。

結(jié)構(gòu)：常開觸點(diǎn)，符號：

；常閉觸點(diǎn)，符號：

公共點(diǎn)：1M。

輸入繼電器I有1024個(gè)字節(jié)的點(diǎn)數(shù)。相關(guān)知識S7-1200PLC輸入信號的接法有兩種方式，一種是源型，一種是漏型，源型是將公共點(diǎn)接“L+”，漏型是將公共點(diǎn)接“M”，接線如圖3-24所示。

（a）漏型連接

（b）源型連接圖3-24PLC采集開關(guān)量的接線圖

圖3-25PLC采集開關(guān)量的接線圖相關(guān)知識2．輸出繼電器Q

作用：專門用來驅(qū)動外部負(fù)載的元件。

結(jié)構(gòu)：線圈，

；常開觸點(diǎn)，符號：

；常閉觸點(diǎn)，符號：

。

公共點(diǎn)（以CPU1214為例）：

1L：Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4。2L：Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1。

輸出繼電器Q有1024個(gè)字節(jié)的點(diǎn)數(shù)。PLC的輸出端使用多個(gè)公共點(diǎn)的好處是：每個(gè)公共點(diǎn)與輸出繼電器組成一個(gè)獨(dú)立單元，每個(gè)單元可驅(qū)動不同的負(fù)載；但當(dāng)驅(qū)動的負(fù)載相同時(shí)，可將多個(gè)公共點(diǎn)并聯(lián)，每個(gè)公共點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)分流，避免過大的電流流過同一個(gè)公共點(diǎn)，燒毀該公共點(diǎn)。相關(guān)知識

輸出端的外加電壓：交流電壓小于250V，直流電壓小于30V。

輸出繼電器的驅(qū)動負(fù)載能力：燈負(fù)載≤200W/點(diǎn)（AC），≤30W/點(diǎn)（DC）；電阻性負(fù)載≤2A/點(diǎn)。

輸出繼電器的常開和常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限，其閉合、斷開由線圈驅(qū)動。

輸出繼電器的線圈得電有兩層含義：一是使其常開和常閉觸點(diǎn)動作。常開閉合，常閉斷開。二是使其輸出信號端口與對應(yīng)的公共點(diǎn)接通。

輸出繼電器也是按“字節(jié).位”的編址方式來讀取一個(gè)繼電器的狀態(tài)，同時(shí)也可以按字節(jié)QB（8位）、按字QW（2個(gè)字節(jié)、16位）或者雙字QD（4個(gè)字節(jié)、32位）來讀取相鄰一組繼電器的狀態(tài)。相關(guān)知識3.程序設(shè)計(jì)的步驟1）創(chuàng)建項(xiàng)目

根據(jù)所要設(shè)計(jì)的內(nèi)容，創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目，并命名。2）添加設(shè)備

添加與實(shí)際PLC相同的設(shè)備，包括PLCCPU的版本號也要相同。同時(shí)在CPU的屬性中設(shè)置輸入/輸出的地址，如果不更改輸入/輸出的地址，使用默認(rèn)地址也可以。3）建立PLC變量表

將程序中涉及到的所有元件，命名一個(gè)符號名稱，用英文、中文命名都可以。4）梯形圖設(shè)計(jì)

梯形圖設(shè)計(jì)時(shí)要將控制設(shè)備可能發(fā)生的情況都考慮到，這樣無論控制設(shè)備發(fā)生何種故障，只要程序設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了的，PLC都能作出報(bào)警、停機(jī)等反映。相關(guān)知識

設(shè)計(jì)PLC程序要注意以下問題。

（1）以輸出線圈為核心設(shè)計(jì)梯形圖，并畫出該線圈的得電條件、失電條件和自鎖條件。

（2）畫出各個(gè)輸出線圈之間的互鎖條件?；ユi可以避免發(fā)生危險(xiǎn)的動作，保證系統(tǒng)工作的可靠性。

（3）如果不能直接使用輸入條件的邏輯組合控制輸出線圈，則需要使用輔助繼電器來建立輸出線圈的得電和失電條件。

（4）初設(shè)計(jì)好的梯形圖不一定就是正確的，要在PLC上調(diào)試，反復(fù)修改，直到最后滿足要求。5）外部接線圖

外部接線圖就是PLC如何控制設(shè)備的原理圖。任務(wù)實(shí)施1.本任務(wù)是用PLC實(shí)現(xiàn)對三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制1）控制要求

用PLC控制電動機(jī)的運(yùn)行，能實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的可逆運(yùn)行。我們平時(shí)見的伸縮門、升降機(jī)，起重機(jī)，醫(yī)院、高層住宅的電梯等，都使用了電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)。2）訓(xùn)練目的

（1）掌握元件的自鎖、互鎖的設(shè)計(jì)方法。

（2）掌握過載保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法。

（3）掌握外部接線圖的設(shè)計(jì)方法，學(xué)會實(shí)際接線。任務(wù)實(shí)施3）控制要求分析

具有雙重互鎖的電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制，在電氣控制中，使用交流接觸器接線實(shí)現(xiàn)。如下圖3-26所示。圖3-26具有雙重互鎖的電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理圖任務(wù)實(shí)施4）實(shí)訓(xùn)設(shè)備實(shí)際需要準(zhǔn)備下述設(shè)備：CPU1212CAC/DC/RLY一臺。電路控制板（由空氣開關(guān)、交流接觸器、熱繼電器、熔斷器組成）

一塊。

0．55KW4極三相異步電動機(jī)

一臺。任務(wù)實(shí)施5）程序設(shè)計(jì)的步驟

（1）可編程控制器的外部接線圖如下圖3-27所示。圖3-27電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的PLC外部接線圖任務(wù)實(shí)施

（2）打開博途軟件，建立項(xiàng)目“電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制”。

（3）添加新設(shè)備“CPU1212CAC/DC/RLY”，版本號4.2（根據(jù)實(shí)際情況選擇），同時(shí)輸入/輸出地址選擇默認(rèn)，即輸入地址為0字節(jié)，輸出地址為0字節(jié)。

（4）選中“PLC_1”項(xiàng)目下的“PLC變量”，打開“默認(rèn)變量表”，在默認(rèn)變量表中分配程序中要使用的變量，分配PLC變量表如表3-3所示。表3-3電動機(jī)正反轉(zhuǎn)PLC變量表任務(wù)實(shí)施（5）梯形圖設(shè)計(jì)先設(shè)計(jì)電動機(jī)正轉(zhuǎn)控制：正轉(zhuǎn)控制能控制電動機(jī)正轉(zhuǎn)起動、停止和過載保護(hù)。程序如下圖3-28所示。圖3-28正轉(zhuǎn)啟?？刂瞥绦蛉蝿?wù)實(shí)施正反轉(zhuǎn)切換程序如下圖3-29所示。圖3-29正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)切換程序任務(wù)實(shí)施正轉(zhuǎn)控制程序如下圖3-30所示。圖3-30正轉(zhuǎn)控制程序任務(wù)實(shí)施

反轉(zhuǎn)控制程序同正轉(zhuǎn)控制程序是一樣的設(shè)計(jì)思路，看明白了正轉(zhuǎn)程序的設(shè)計(jì)過程，反轉(zhuǎn)程序的設(shè)計(jì)就很容易了，換一下相應(yīng)的輸入信號，復(fù)制一遍就可以了。

反轉(zhuǎn)程序如下圖3-31所示。圖3-31反轉(zhuǎn)控制程序任務(wù)實(shí)施

最后，控制電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的程序就是將正轉(zhuǎn)程序和反轉(zhuǎn)程序組合到一塊就可以了，如圖3-32所示。圖3-32電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制程序任務(wù)實(shí)施2.電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制運(yùn)行調(diào)試

1）運(yùn)行調(diào)試

程序編好后，下載到PLC，進(jìn)行程序調(diào)試，按圖2-27接好線，先不送380V三相交流電，此時(shí)，閉合SB1，將輸出Q0.0，因SB3、FR1接的是常閉觸點(diǎn)，其信號提前加上，所以I0.2、I0.3處于閉合狀態(tài)，正轉(zhuǎn)運(yùn)行監(jiān)控可在默認(rèn)變量表中查看，也可以在程序監(jiān)視狀態(tài)下查看，如圖3-33所示是在默認(rèn)變量表中查看。圖3-33默認(rèn)變量表監(jiān)視程序運(yùn)行知識拓展

1.用置位/復(fù)位指令實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制

使用置位/復(fù)位指令編寫電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制程序時(shí)，元件符號與圖3-27所示相同。梯形圖如圖3-34所示，可見使用置位/復(fù)位指令后，不需要用自鎖，程序變得更加簡潔。知識拓展圖3-34使用置位/復(fù)位指令編寫電動機(jī)正反轉(zhuǎn)梯形圖知識拓展

2.用SR雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器指令實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制

使用SR雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器指令編寫電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制程序，元件符號與圖3-27所示相同。梯形圖如圖3-35所示，可見使用SR雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器指令后，不需要用自鎖，程序變得更加簡潔。當(dāng)按下按鈕10.3后，由于復(fù)位優(yōu)先，電動機(jī)無論正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)都會停下，當(dāng)復(fù)位按鈕未按下，且電動機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，按下10.0按鈕電動機(jī)正轉(zhuǎn)，按下10.1按鈕電動機(jī)反轉(zhuǎn)。知識拓展圖3-35使用SR雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器指令編寫電動機(jī)正反轉(zhuǎn)梯形圖再見任務(wù)3PLC對電動機(jī)點(diǎn)動和長動的控制任務(wù)引入

三相異步電動機(jī)的典型控制系統(tǒng)包括電動機(jī)的直接啟動控制，電動機(jī)的長動控制、點(diǎn)動控制，正反轉(zhuǎn)控制等。本節(jié)任務(wù)我們將學(xué)習(xí)用PLC如何控制電動機(jī)的點(diǎn)長動運(yùn)行。任務(wù)目標(biāo)要完成該任務(wù)，必須具備以下知識：1．了解輔助繼電器M的結(jié)構(gòu)和作用。2．熟悉電動機(jī)點(diǎn)動和長動的工作原理。3．PLC編程時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。相關(guān)知識1．位存儲器M1）位存儲器的作用

在邏輯運(yùn)算中經(jīng)常需要一些位存儲器作為輔助運(yùn)算，用來存放中間狀態(tài)或數(shù)據(jù)。這些元件不直接對外輸入、輸出，它的數(shù)量常比I、Q多，可以大量使用。CPU1211C、CPU1212C的位存儲器有4096個(gè)字節(jié)的點(diǎn)數(shù)，CPU1214C、CPU1215C和CPU1217C的位存儲器有8192個(gè)字節(jié)的點(diǎn)數(shù)。

位存儲器的線圈與輸出繼電器一樣，由程序驅(qū)動。位存儲器的常開和常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限，在PLC內(nèi)可以自由使用。但是，這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，外部負(fù)載必須由輸出繼電器驅(qū)動。相關(guān)知識2）位存儲器結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)：線圈，

；常開觸點(diǎn)，符號：

；常閉觸點(diǎn)，符號：

。

位存儲器一般以位為單位使用，采用“字節(jié).位”的編址方式，也可以采用字節(jié)、字、雙字為單位，作存儲數(shù)據(jù)用。3）定義系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲器

當(dāng)要在程序中使用系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲器時(shí)，可以在博途軟件中雙擊項(xiàng)目樹中的“設(shè)備組態(tài)”，打開該P(yáng)LC的“設(shè)備視圖”，選中CPU后，再選中下面的巡視窗口右邊的“屬性”，再選中左邊的“常規(guī)”，可以在右邊的窗口設(shè)置有關(guān)的參數(shù)。相關(guān)知識圖2-34組態(tài)系統(tǒng)存儲器字節(jié)與時(shí)鐘存儲器字節(jié)相關(guān)知識

時(shí)鐘脈沖是一個(gè)周期內(nèi)0狀態(tài)和1狀態(tài)所占的時(shí)間各為50%的方波信號，時(shí)鐘存儲器字節(jié)每一位對應(yīng)的時(shí)鐘脈沖的周期或頻率如表2-4所示。CPU在掃描循環(huán)開始時(shí)初始化這些位。

以M0.5為例，其時(shí)鐘脈沖的周期為1s，如果用它的觸點(diǎn)來控制某輸出點(diǎn)對應(yīng)的指示燈，指示燈將以1Hz的頻率閃動，即燈亮0.5s，滅0.5s。表2-4時(shí)鐘存儲器字節(jié)各位對應(yīng)的時(shí)鐘脈沖的周期與頻率位76543210周期/s21.610.80.50.40.20.1頻率/Hz0.50.62511.2522.5510相關(guān)知識2.PLC編程的應(yīng)注意事項(xiàng)

（1）合理安排元件的順序，圖3-35所示的梯形圖雖然沒有錯(cuò)誤，但改成圖3-36所示的梯形圖，則更為合理、美觀。圖3-35元件安排不合理的梯形圖圖3-36改變后的梯形圖相關(guān)知識

（2）元件的線圈不能串聯(lián)，如圖3-37所示。圖3-37線圈不能串聯(lián)（3）線圈后面不能再接其它元件的觸點(diǎn)，如圖3-38所示。圖3-38線圈后不能再接其它元件（4）線圈可以不經(jīng)過任何觸點(diǎn)而直接與左母線相連，但這樣就直接驅(qū)動元件線圈了，元件的線圈不受任何控制，不好。如圖3-39所示。圖3-39線圈能直接與左母線相連相關(guān)知識

（5）程序中不能使用雙線圈，如圖3-40所示。圖3-40不能使用雙線圈

雙線圈是一個(gè)元件的線圈被使用兩次或兩次以上的現(xiàn)象。

使用雙線圈的后果是：前面的線圈對外不輸出，只有最后的線圈才對外輸出。

為什么會出現(xiàn)這種情況呢？我們使用掃描周期分析：

如果使用雙線圈，在一個(gè)掃描周期內(nèi)，同一個(gè)線圈，后面的狀態(tài)會將前面的狀態(tài)覆蓋掉，所以前面的線圈對外不輸出，只有最后的線圈才對外輸出。相關(guān)知識

（6）不要編寫讓人看不懂的梯形圖，如圖3-41所示。圖3-41讓人看不懂的梯形圖圖3-42轉(zhuǎn)換后的梯形圖任務(wù)實(shí)施1.用PLC實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)點(diǎn)長動的控制1）控制要求

按下電動機(jī)連續(xù)運(yùn)行按鈕時(shí)，電動機(jī)作連續(xù)運(yùn)行。按下電動機(jī)點(diǎn)動控制按鈕時(shí)，電動機(jī)作點(diǎn)動運(yùn)行。按下停止按鈕，無論電動機(jī)處于點(diǎn)動或長動狀態(tài)，電動機(jī)都將停止運(yùn)行。2）訓(xùn)練目的

（1）熟悉電動機(jī)點(diǎn)動長動控制電路。

（2）學(xué)會運(yùn)用輸入/輸出繼電器、輔助繼電器編制基本的邏輯控制程序。

（3）熟練掌握梯形圖編程的方法。

（4）掌握PLC外部接線的方法。任務(wù)實(shí)施3）控制要求分析

按下電動機(jī)長動運(yùn)行啟動按鈕，電動機(jī)通過PLC內(nèi)部自鎖程序，讓電動機(jī)處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。在電動機(jī)長動運(yùn)行過程中，按下點(diǎn)動按鈕，電動機(jī)將通過PLC程序，使繼電器線圈處于點(diǎn)動控制狀態(tài)，電動機(jī)進(jìn)入點(diǎn)動運(yùn)行狀態(tài)；長動和電動的輸出必須使用一個(gè)輸出，并且不能使用雙線圈輸出。按下停止按鈕，通過程序使繼電器線圈失電，電動機(jī)停止運(yùn)行。任務(wù)實(shí)施4）實(shí)訓(xùn)設(shè)備實(shí)際需要準(zhǔn)備下述設(shè)備：CPU1212CAC/DC/RLY一臺。電路控制板（由空氣開關(guān)、交流接觸器、熱繼電器、熔斷器組成）

一塊。

0．55KW4極三相異步電動機(jī)

一臺。任務(wù)實(shí)施5）程序設(shè)計(jì)的步驟

（1）可編程控制器的外部接線圖如圖3-43所示。這個(gè)接線圖相對簡單，使用PLC的一個(gè)輸出控制KM1來控制電動機(jī)的點(diǎn)長動運(yùn)行。圖3-43電動機(jī)點(diǎn)動長動的外部接線圖任務(wù)實(shí)施

（2）建立項(xiàng)目“電動機(jī)點(diǎn)長動控制”。

（3）添加新設(shè)備“CPU1212CAC/DC/RLY”，版本號4.2。

（4）選中“PLC_1”項(xiàng)目下的“PLC變量”，打開“默認(rèn)變量表”，在默認(rèn)變量表中分配程序中要使用的變量，分配PLC變量表如表3-5所示。表3-5電動機(jī)點(diǎn)長動PLC變量表任務(wù)實(shí)施（5）梯形圖設(shè)計(jì)具體設(shè)計(jì)的梯形圖如圖3-46所示。圖3-46三相電動機(jī)點(diǎn)動長動控制的梯形圖知識拓展

1.如何設(shè)置停電保持輔助繼電器

我們在編寫一下重要的程序時(shí)，往往需要設(shè)置停電保持功能，保證設(shè)備在停電后再來電時(shí)能自動上電，保證設(shè)備的自動運(yùn)行。具體設(shè)置如下：

1）在建立的項(xiàng)目中打開“PLC變量”→“默認(rèn)變量表”，如圖3-48所示，此時(shí)在變量M2.0的“保持”列中是沒有打“√”的，雙擊圖標(biāo)，在彈出的界面中設(shè)置“存儲器字節(jié)數(shù)從MB0開始”的字節(jié)數(shù)，如圖3-49所示，設(shè)置字節(jié)數(shù)3，字節(jié)MB0~MB2就都具有停電保持功能了，圖3-49中，變量M2.0的“保持”列中打“√”了。任務(wù)實(shí)施圖3-48打開默認(rèn)變量表任務(wù)實(shí)施圖3-49設(shè)置停電保持存儲器字節(jié)數(shù)知識拓展

2）編寫一個(gè)簡單的程序如圖3-50所示，程序段1中，I0.0啟動閉合，輸出M2.0線圈得電，M2.0由于已經(jīng)定義為停電保持輔助繼電器，所以具有停電保持功能。程序段2中的Q0.0得電輸出。

當(dāng)由于各種原因，PLC斷電，此時(shí)PLC的輸出停止；當(dāng)PLC再次來電時(shí)，由于M2.0的停電保持功能，Q0.0繼續(xù)得電輸出。任務(wù)實(shí)施圖3-50具有停電保持功能的程序再見任務(wù)4PLC對電動機(jī)Y-△降壓啟動運(yùn)行的控制任務(wù)引入

三相異步電動機(jī)作全壓啟動時(shí)，其啟動電流很大，達(dá)到電動機(jī)額定電流的4～7倍。如果電動機(jī)的功率大，其啟動電流會相當(dāng)大，對電網(wǎng)會造成很大的沖擊。為了降低電動機(jī)的啟動電流，最常用的辦法就是電動機(jī)星形啟動，因?yàn)殡姍C(jī)星形運(yùn)行時(shí)其電流只有角形運(yùn)行時(shí)電流的1/3，故電動機(jī)星形啟動可降低啟動電流。但電動機(jī)星形啟動力矩也只有全電壓啟動時(shí)力矩的1/3，故電動機(jī)啟動起來后，要馬上切換到角形運(yùn)行。中間的時(shí)間大概在3～5秒鐘。任務(wù)目標(biāo)要完成該任務(wù)，必須具備以下知識：1．掌握定時(shí)器T的結(jié)構(gòu)和工作原理。2．能畫出定時(shí)器工作時(shí)的波形。3．熟悉電動機(jī)Y/△降壓啟動運(yùn)行的工作原理。相關(guān)知識1.定時(shí)器指令介紹

定時(shí)器是PLC的重要編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件，使用定時(shí)器指令可在編程時(shí)進(jìn)行延時(shí)控制，S7-1200CPU的定時(shí)器為IEC定時(shí)器，有4種類型，分別是脈沖定時(shí)器（TP）、接通延時(shí)定時(shí)器（TON）、關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器（TOF）和保持型接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）。

定時(shí)器符號、名稱及功能如表3-6所示。定時(shí)器指令可以用指令框表示，也可以用線圈指令表示，LAD/FBD/SCL編程語言定時(shí)器指令集如圖3-47所示，對于LAD/FBD格式，除4種定時(shí)器指令外，還有復(fù)位定時(shí)器（RT）和加載定時(shí)器時(shí)間（PT）兩條指令，其作用如下：

①（RT）指令用于復(fù)位指定定時(shí)器的數(shù)據(jù)。

②（PT）指令用于加載指定定時(shí)器的持續(xù)時(shí)間。相關(guān)知識

IEC定時(shí)器屬于功能塊，調(diào)用時(shí)需要指定配套的背景數(shù)據(jù)塊，定時(shí)器指令的數(shù)據(jù)保存在背景數(shù)據(jù)塊中；用戶程序中可以使用的定時(shí)器數(shù)量僅受CPU存儲器大小的限制，每個(gè)定時(shí)器均使用16字節(jié)的IEC_Timer數(shù)據(jù)類型的DB結(jié)構(gòu)存儲定時(shí)器數(shù)據(jù)。表3-6定時(shí)器符號、名稱及功能定時(shí)器符號定時(shí)器名稱功能TP脈沖定時(shí)器生成具有預(yù)設(shè)脈寬時(shí)間的脈沖TON接通延時(shí)定時(shí)器輸出Q在預(yù)設(shè)的延時(shí)過后設(shè)置為ONTOF關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器輸出Q在預(yù)設(shè)的延時(shí)過后設(shè)置為OFFTONR保持接通延時(shí)定時(shí)器輸出Q在累計(jì)時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)的時(shí)間后設(shè)置為ON，使用R復(fù)位相關(guān)知識

（a）LAD語言

（b）FBD語言

（c）SCL語言圖3-47LAD/FBD/SCL編程語言定時(shí)器指令集相關(guān)知識

下面以脈沖定時(shí)器（TP）應(yīng)用為例，講解定時(shí)器的應(yīng)用方法。

編寫程序時(shí)，在基本指令中選擇定時(shí)器操作，雙擊選中脈沖定時(shí)器TP，此時(shí)彈出定時(shí)器背景數(shù)據(jù)塊選項(xiàng)框，如圖3-48所示，點(diǎn)擊“確定”按鈕，建立定時(shí)器背景數(shù)據(jù)框名稱為“IEC_Timer-_0_DB”，也可以自己重新命名背景數(shù)據(jù)框名稱。圖3-48定時(shí)器背景數(shù)據(jù)塊的建立相關(guān)知識

建立好背景數(shù)據(jù)塊后，就可以在程序中編輯定時(shí)器了，圖3-49是編輯好的脈沖定時(shí)器TP及建立的背景數(shù)據(jù)塊。圖3-49定時(shí)器背景數(shù)據(jù)塊格式相關(guān)知識

2.脈沖定時(shí)器TP

脈沖定時(shí)器TP的作用是產(chǎn)生指定時(shí)間寬度脈沖的定時(shí)器。當(dāng)IN接通時(shí)，脈沖定時(shí)器指令啟動計(jì)時(shí)，同時(shí)節(jié)點(diǎn)Q立即輸出高電平“1”，直到定時(shí)器時(shí)間到，定時(shí)器輸出Q為“0”。脈沖時(shí)間定時(shí)器可以將長信號變成指定寬度的脈沖。如果定時(shí)時(shí)間未到，而邏輯位的狀態(tài)變成“0”時(shí)，定時(shí)器Q也將繼續(xù)輸出，直到延時(shí)時(shí)間到才停止輸出。相關(guān)知識

梯形圖如圖3-50所示，對應(yīng)的時(shí)序圖如圖3-51所示，可以看出當(dāng)I0.0接通的時(shí)間長于1s，Q0.0輸出“1”的時(shí)間是1s，而當(dāng)I0.0接通的時(shí)間小于1s時(shí)，Q0.0輸出“1”的時(shí)間還是1s，當(dāng)I0.1接通時(shí)，無論I0.0是否接通，定時(shí)器都復(fù)位，Q0.0輸出為0。圖3-50脈沖定時(shí)器應(yīng)用圖3-51脈沖定時(shí)器TP的時(shí)序圖相關(guān)知識

3.接通延時(shí)定時(shí)器TON

接通延時(shí)定時(shí)器TON相當(dāng)于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的通電延時(shí)時(shí)間繼電器。通電延時(shí)繼電器的工作原理是：線圈通電，觸點(diǎn)延時(shí)設(shè)定時(shí)間后動作。當(dāng)定時(shí)器的IN接通時(shí)，定時(shí)器開始延時(shí)，延時(shí)過程中，定時(shí)器的輸出為“0”，延時(shí)時(shí)間到，輸出為“1”，整個(gè)過程中，IN都要接通，只要IN斷開，則輸出為“0”。接通延時(shí)定時(shí)器最為常用。相關(guān)知識

梯形圖如圖3-52所示，對應(yīng)的時(shí)序圖如圖3-53所示。當(dāng)I0.0閉合時(shí)，定時(shí)器T1開始定時(shí)，定時(shí)1s后（I0.0一直閉合），當(dāng)前值ET=設(shè)定值PT，Q0.0輸出高電平“1”，若I0.0的閉合時(shí)間不足1s,Q0.0輸出為“0”，若I0.0斷開，Q0.0輸出為“0”。無論什么情況下，只要復(fù)位定時(shí)器，本例為I0.1閉合，則定時(shí)器復(fù)位，Q0.0輸出為“0”。圖3-52接通延時(shí)定時(shí)器TON應(yīng)用圖3-53接通延時(shí)定時(shí)器TON的時(shí)序圖相關(guān)知識

4.保持型接通延時(shí)定時(shí)器TONR

保持型接通延時(shí)定時(shí)器TONR與接通延時(shí)定時(shí)器TON類似，但TONR定時(shí)器具有保持功能。一旦IN接通，定時(shí)器啟動計(jì)時(shí)，延時(shí)時(shí)間到，輸出Q為高電平“1”，即使IN斷開，定時(shí)器的當(dāng)前值也不清零，定時(shí)器輸出Q依然為“1”。要使輸出Q為“0”，必須要使復(fù)位端R接通，才能使定時(shí)器當(dāng)前值清零。相關(guān)知識

梯形圖如圖3-54所示，對應(yīng)的時(shí)序圖如圖3-55所示。當(dāng)I0.0為“1”時(shí)，定時(shí)器T2開始延時(shí)，當(dāng)當(dāng)前值ET小于設(shè)定值PT時(shí)，當(dāng)I0.0為“0”，當(dāng)前值ET保持不變，當(dāng)I0.0為“1”，當(dāng)前值ET在原值的基礎(chǔ)上繼續(xù)延時(shí)，此時(shí)輸出Q為“0”。

當(dāng)ET=PT時(shí)，輸出Q為“1”，Q0.0得電，ET立即停止延時(shí)并保持。

在任意時(shí)刻，只要R為“1”，輸出Q為“0”，Q0.0失電，ET值清零。圖3-54保持型接通延時(shí)定時(shí)器TONR應(yīng)用圖3-55保持型接通延時(shí)定時(shí)器TONR的時(shí)序圖相關(guān)知識

5.關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器TOF

關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器TOF相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)的斷電延時(shí)時(shí)間繼電器。只要IN為“1”，定時(shí)器TOF的輸出Q即為“1”，當(dāng)IN從“1”變?yōu)椤?”時(shí)，定時(shí)器啟動計(jì)時(shí)，當(dāng)ET=PT，輸出Q從“1”變?yōu)椤?”，ET立即停止計(jì)時(shí)并保持。

在任意時(shí)刻，只要IN變?yōu)椤?”，ET立即停止計(jì)時(shí)并回到0。相關(guān)知識

梯形圖如圖3-56所示，對應(yīng)的時(shí)序圖如圖3-57所示。當(dāng)I0.0為“1”時(shí)，定時(shí)器輸出為“1”，Q0.0得電，當(dāng)I0.0從“1”變?yōu)椤?”時(shí)，T3開始延時(shí)，當(dāng)ET=PT時(shí)，定時(shí)器輸出為“0”，Q0.0失電。圖3-56關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器TOF應(yīng)用圖3-57關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器TOF的時(shí)序圖相關(guān)知識6.定時(shí)器應(yīng)用

三種定時(shí)器的應(yīng)用。

使用3種定時(shí)器設(shè)計(jì)便池沖水控制電路，便池檢測信號接PLC的I0.0，沖水啟動系統(tǒng)由Q0.0控制，當(dāng)檢測信號的時(shí)間大于7秒時(shí)，控制系統(tǒng)時(shí)序圖如圖3-58（a）所示，當(dāng)檢測信號接收的時(shí)間大于3秒小于7秒時(shí)，控制系統(tǒng)時(shí)序圖如圖3-58（b）所示，當(dāng)檢測信號接收的時(shí)間小于3秒時(shí)，控制系統(tǒng)時(shí)序圖如圖3-58（c）所示。相關(guān)知識（a）（b）（b）圖3-58便池控制時(shí)序圖相關(guān)知識

便池控制系統(tǒng)分析：

當(dāng)檢測信號接收的時(shí)間超過7秒時(shí)，則便池沖水系統(tǒng)沖水2次，沖水時(shí)間為4秒和7秒，2次沖水之間有間隔時(shí)間。

當(dāng)檢測信號接收的時(shí)間大于3秒小于7秒時(shí)，則便池沖水系統(tǒng)沖水1次，沖水時(shí)間為7秒~11秒之間。

當(dāng)檢測信號接收的時(shí)間小于3秒時(shí)，則便池沖水系統(tǒng)沖水1次，沖水時(shí)間為7秒。相關(guān)知識梯形圖設(shè)計(jì)如下圖3-59所示：圖3-59便池沖水控制梯形圖任務(wù)實(shí)施1.用PLC實(shí)現(xiàn)對三相異步電動機(jī)Y-△降壓啟動、運(yùn)行的控制1）控制要求

按電動機(jī)的啟動按鈕，電動機(jī)M先作星形啟動，4秒后，控制回路自動切換到三角形連接，電動機(jī)M作三角形運(yùn)行。2）訓(xùn)練目的

（1）熟悉三相異步電動機(jī)Y-△降壓啟動的原理。

（2）學(xué)會定時(shí)器的簡單應(yīng)用。

（3）掌握外部接線圖的設(shè)計(jì)方法，學(xué)會實(shí)際接線。任務(wù)實(shí)施3）控制要求分析

電動機(jī)啟動時(shí)，電動機(jī)應(yīng)先接成星形，然后再送電，使電動機(jī)在星形下啟動，此時(shí)啟動電流只有三角形啟動的1/3，4秒后，轉(zhuǎn)換成三角形運(yùn)行。

轉(zhuǎn)換成三角形運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將電動機(jī)斷電，待電動機(jī)接成三角形后，再給電動機(jī)送電，讓電動機(jī)在角形下運(yùn)行，如果三角形連接失敗，則電動機(jī)停止運(yùn)行。任務(wù)實(shí)施4）實(shí)訓(xùn)設(shè)備實(shí)際需要準(zhǔn)備下述設(shè)備：CPU1212CAC/DC/RLY一臺電路控制板

一塊4kW4極三相異步電動機(jī)（能進(jìn)行星三角轉(zhuǎn)換的電機(jī)）

一臺任務(wù)實(shí)施5）程序設(shè)計(jì)的步驟

（1）可編程控制器的外部接線圖如圖3-60所示。圖3-60電動機(jī)Y-△降壓啟動的PLC外部接線圖任務(wù)實(shí)施

（2）建立項(xiàng)目“電動機(jī)星三角降壓啟動運(yùn)行”。

（3）添加新設(shè)備“CPU1212CAC/DC/RLY”，版本號4.2。

（4）選中“PLC_1”項(xiàng)目下的“PLC變量”，打開“默認(rèn)變量表”，在默認(rèn)變量表中分配程序中要使用的變量，分配PLC變量表如表3-6所示。表3-6電動機(jī)星三角降壓啟動運(yùn)行PLC變量表任務(wù)實(shí)施（5）梯形圖設(shè)計(jì)如下圖3-61所示。圖3-61三相電動機(jī)星三角降壓啟動運(yùn)行梯形圖知識拓展

1.使用FC塊控制電動機(jī)延時(shí)啟動

1）在創(chuàng)建的項(xiàng)目中，打開“程序塊”→“添加新塊”，在彈出的界面中選擇“函數(shù)”，定義名稱為“延時(shí)啟動”，如圖3-66所示。圖3-66定義FC塊知識拓展

2）打開“延時(shí)啟動”FC塊，在FC塊的變量聲明表中，定義變量INPUT、OUTPUT，如圖3-67所示。圖3-67定義局域變量知識拓展

3）編寫FC塊程序。程序中定時(shí)器使用TON通電延時(shí)定時(shí)器，為全局變量，程序自鎖使用“T1”.IN輸入常開觸點(diǎn)，就是當(dāng)有啟動信號時(shí)，“T1”.IN常開觸點(diǎn)閉合，程序自鎖。程序中，元件符號前面有“#”的表示局域變量，元件符號上面有“”的表示全局變量。

4）編寫OB1主程序。打開主程序OB1，在編輯區(qū)間將“延時(shí)啟動”FC塊拖拽到程序段1中，分別給“啟動”、“停止”、“設(shè)定時(shí)間”、“電機(jī)”、“當(dāng)前時(shí)間”賦實(shí)際變量就可以了。程序如圖3-68所示。

（5）下載程序到PLC，運(yùn)行程序，當(dāng)I0.0為1時(shí)，Q0.0延時(shí)5S得電輸出，當(dāng)I0.1為1時(shí)，Q0.0失電。知識拓展圖3-68主程序和FC塊程序再見任務(wù)5PLC對交通燈的控制任務(wù)引入

燈的亮和滅，變換形式多樣，各種形式的燈，如紅燈、黃燈、綠燈等在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、生活中都賦予了不同的意義，用PLC編程控制燈的變化也非常繁多，交通燈的控制就是其中之一。城市十字路口的東、西、南、北四個(gè)方向各裝設(shè)了紅、綠、黃三色信號燈；三色信號燈按綠燈亮，綠燈閃爍，黃燈亮，紅燈亮的順序變化，根據(jù)要求編寫控制交通燈的程序，對豐富PLC編程知識十分必要。任務(wù)目標(biāo)要完成該任務(wù)，必須具備以下知識：1．掌握計(jì)數(shù)器C的結(jié)構(gòu)和工作原理。2．能畫出計(jì)數(shù)器C的時(shí)序波形圖。3．掌握兩燈交替閃爍的程序。4．能畫出交通信號燈工作時(shí)序圖并按其編程。相關(guān)知識1．計(jì)數(shù)器指令類型

計(jì)數(shù)器指令用于對內(nèi)部程序事件和外部過程事件計(jì)數(shù)。S2-1200PLC計(jì)數(shù)器指令有3種，分別是加計(jì)數(shù)器（CTU）、減計(jì)數(shù)器（CTD）、加/減計(jì)數(shù)器（CTUD），計(jì)數(shù)器指令如圖3-62所示。

（a）計(jì)數(shù)器指令選擇

（b）加計(jì)數(shù)器

（c）減計(jì)數(shù)器

（d）加減計(jì)數(shù)器圖3-62計(jì)數(shù)器指令相關(guān)知識2.加計(jì)數(shù)器（CTU）1）加計(jì)數(shù)器CTU的工作原理

加計(jì)數(shù)器指令在CU端輸入脈沖上升沿時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1。當(dāng)前值CV等于或大于設(shè)定值PV時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出Q狀態(tài)位置1。當(dāng)計(jì)數(shù)器的復(fù)位端R有效時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值清零，計(jì)數(shù)器輸出Q狀態(tài)位復(fù)位（置0）。否則計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值將一直累加直到達(dá)到參數(shù)CV指定數(shù)據(jù)類型的上限，達(dá)到上限時(shí)，即使出現(xiàn)輸入信號上升沿，計(jì)數(shù)器值也不再增加。在進(jìn)行加計(jì)數(shù)時(shí)，復(fù)位信號優(yōu)先于計(jì)數(shù)端。相關(guān)知識2）加計(jì)數(shù)器CTU的應(yīng)用

如圖3-63所示為加計(jì)數(shù)器的應(yīng)用和時(shí)序圖，當(dāng)計(jì)數(shù)器C0的計(jì)數(shù)輸入端I0.0有輸入信號時(shí)，C0的當(dāng)前值加1，當(dāng)C0當(dāng)前值等于或大于3時(shí)，C0的狀態(tài)位置1，線圈Q0.0接通。當(dāng)復(fù)位輸入端I0.1有輸入信號時(shí)，計(jì)數(shù)器C0復(fù)位，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值清零，計(jì)數(shù)器狀態(tài)位復(fù)位（置0），線圈Q0.0斷開。圖3-63加計(jì)數(shù)器CTU應(yīng)用和時(shí)序圖相關(guān)知識

3．減計(jì)數(shù)器CTD1）減計(jì)數(shù)器CTD的工作原理

減計(jì)數(shù)器的裝載輸入端LD有效時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，并把設(shè)定值PV裝入當(dāng)前值寄存器中，計(jì)數(shù)器輸出Q狀態(tài)位置0，當(dāng)輸入端CD每捕捉到一個(gè)輸入信號時(shí)，當(dāng)前值減1，當(dāng)前值減小到0時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出Q狀態(tài)位置1，此時(shí)當(dāng)CD端再接收到輸入信號時(shí)，當(dāng)前值變?yōu)?1，并可以沿負(fù)數(shù)一直減下去，達(dá)到參數(shù)CV指定數(shù)據(jù)類型的下限。在任意時(shí)刻，只要LD為“1”，計(jì)數(shù)器輸出Q為“0”，CV立即停止計(jì)數(shù)并回到PV值。相關(guān)知識2）減計(jì)數(shù)器CTD的應(yīng)用

如圖3-64所示為減計(jì)數(shù)器的應(yīng)用和時(shí)序圖，裝載輸入端（LD端）I0.1為1時(shí)，C1計(jì)數(shù)器狀態(tài)位為0，并把設(shè)定值4裝入當(dāng)前值寄存器CV中，此時(shí)線圈Q0.0斷開。當(dāng)I0.1輸入為0時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)有效，此時(shí)當(dāng)計(jì)數(shù)輸入端（CD端）I0.0有輸入脈沖的上升沿時(shí)，C1當(dāng)前值從設(shè)定值4開始做遞減計(jì)數(shù)，直到C1的當(dāng)前值等于0時(shí)，C1計(jì)數(shù)器輸出Q狀態(tài)位為1，線圈Q0.0接通。圖3-64減計(jì)數(shù)器CTD應(yīng)用和時(shí)序圖相關(guān)知識4．加減計(jì)數(shù)器CTUD1）計(jì)數(shù)器CTUD的工作原理

加減計(jì)數(shù)器首次使用或復(fù)位端有信號，QD端輸出為“1”，QU端輸出為“0”，當(dāng)裝載端LD有信號時(shí)，計(jì)數(shù)器將設(shè)定值PV的值裝載到當(dāng)前值CV，此時(shí)，QD端輸出為“0”，QU端輸出為“1”，CV立即停止計(jì)數(shù)并回到PV值。

當(dāng)0﹤CV值﹤PV值時(shí)，QD端、QU端輸出皆為“0”。

當(dāng)CV值≧PV值時(shí)，QU端輸出為“1”。

當(dāng)CV值≦0時(shí)，QU端輸出為“0”，QD端輸出為“1”。

任意時(shí)刻，只要R端為“1”，則QU端輸出為“0”，QD端輸出為“1”，CV值清零。CV的上下限取決于計(jì)數(shù)器指定的整數(shù)類型的最大值和最小值。相關(guān)知識2）加減計(jì)數(shù)器CTUD的應(yīng)用

如圖3-65所示為加減計(jì)數(shù)器的應(yīng)用和時(shí)序圖，I0.0為加計(jì)數(shù)信號，I0.1為減計(jì)數(shù)信號，I0.2為復(fù)位信號，I0.3為裝載信號，QU端接“輸出1”Q0.0，QD端接“輸出2”Q0.1。加減計(jì)數(shù)器C2的運(yùn)行過程如圖3-65的時(shí)序圖所示。圖3-65加減計(jì)數(shù)器CTUD應(yīng)用和時(shí)序圖相關(guān)知識5.計(jì)數(shù)器的應(yīng)用1.利用振蕩電路控制2盞燈交替閃爍用2個(gè)定時(shí)器可以設(shè)計(jì)一個(gè)占空比可調(diào)的振蕩電路，然后利用2個(gè)定時(shí)器的位交替導(dǎo)通和關(guān)斷去控制PLC的輸出繼電器線圈，就可以完成2盞燈的交替閃爍程序，梯形圖程序如圖3-66所示。

圖3-66中，用“t0”、“t1”兩個(gè)定時(shí)器組成的震蕩程序控制Q0.0亮1S、滅2S，Q0.1滅1S、亮2S，進(jìn)行交替的互相亮滅，亮滅4次后程序自動停止。

圖3-67是圖3-66程序的時(shí)序圖，從圖中可以看出，用“t0”、“t1”兩個(gè)定時(shí)器組成的震蕩程序，因各定時(shí)器設(shè)定的延時(shí)時(shí)間不同，可以隨意組成占空比，比較自由。相關(guān)知識圖3-66兩燈交替閃爍程序相關(guān)知識圖3-67兩燈交替閃爍的時(shí)序圖任務(wù)實(shí)施1.用PLC邏輯指令實(shí)現(xiàn)對交通燈的控制1）控制要求十字路口交通信號燈布置如圖3-68所示。控制要求見表3-7所示。圖3-68十字路口交通信號燈布置如圖任務(wù)實(shí)施表3-7交通信號燈控制要求東西向綠燈Q0.0綠燈Q0.0閃爍黃燈Q0.1紅燈Q0.230SOFF1SON1S2次4S南北向紅燈Q0.3綠燈Q0.4綠燈Q0.4閃爍黃燈Q0.520SOFF1SON1S2次4S任務(wù)實(shí)施2）訓(xùn)練要達(dá)到的目的（1）進(jìn)一步熟悉定時(shí)器的應(yīng)用。（2）學(xué)會利用定時(shí)器構(gòu)成振蕩電路并對燈負(fù)載進(jìn)行循環(huán)控制。（3）掌握外部接線圖的設(shè)計(jì)方法，學(xué)會實(shí)際接線。任務(wù)實(shí)施3）控制要求分析根據(jù)控制要求，畫出該控制系統(tǒng)各信號的工作時(shí)序圖，如圖3-69所示。圖3-69交通信號燈工作時(shí)序圖任務(wù)實(shí)施4）實(shí)訓(xùn)設(shè)備CPU1212CAC/DC/RLY一臺

十字路口交通信號燈模型

一塊任務(wù)實(shí)施5）設(shè)計(jì)步驟

（1）用可編程控制器控制的十字路口交通信號燈的外部接線圖有2種，一種是PLC輸出點(diǎn)所接的燈的功率小于DC30W/AC200W時(shí)，輸出點(diǎn)可以直接驅(qū)動燈負(fù)載，接線圖如圖3-70所示；另一種是PLC輸出點(diǎn)所接的燈的功率大于DC30W/AC200W時(shí)，輸出點(diǎn)不能直接驅(qū)動燈負(fù)載，需要使用PLC的輸出點(diǎn)驅(qū)動交流接觸器，在由交流接觸器的主觸點(diǎn)驅(qū)動燈負(fù)載，接線圖如圖3-71所示。圖3-70功率小于DC30W/AC200W的交通燈控制電路接線圖任務(wù)實(shí)