PLC技術(shù)與變頻器技術(shù)應(yīng)用項目教程（三菱系列）課件：三菱PLC基本指令編程

任務(wù)一三相異步電動機連續(xù)運行控制任務(wù)二三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制任務(wù)三三相異步電動機點動與連續(xù)控制任務(wù)四電動機的間歇控制任務(wù)五三相異步電動機星形-三角形降壓啟動控制(一)任務(wù)六液體混合裝置控制任務(wù)七電動機手動/自動星形-三角形降壓啟動控制【項目概述】通過前面介紹已經(jīng)熟悉了繼電接觸器控制電路，應(yīng)用PLC內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等軟元件可將繼電接觸器控制電路轉(zhuǎn)變?yōu)镻LC梯形圖。應(yīng)用PLC基本指令通過計算機對PLC進行程序編輯、調(diào)試、修改及運行狀態(tài)的監(jiān)視。完成編程工作后，安裝、連接好PLC外部電路即可完成一個PLC控制電路。任務(wù)一三相異步電動機連續(xù)運行控制【任務(wù)目標】(1)能將用繼電器控制的三相異步電動機連續(xù)運行電路轉(zhuǎn)變?yōu)镻LC梯形圖。(2)懂得PLC程序設(shè)計步驟及PLC基本指令的意義與應(yīng)用?！救蝿?wù)分析】在“電機與電氣控制技術(shù)”課程中，我們學習了由繼電器、接觸器、按鈕(或開關(guān))等組成的繼電接觸器控制系統(tǒng)控制電動機的啟動、反向、調(diào)速、停車等操作，對用接觸器控制三相異步電動機連續(xù)運行的電路比較熟悉，如圖3-1所示。下面將介紹用PLC實現(xiàn)三相異步電動機連續(xù)運行控制?！局R鏈接】1.主電路PLC實現(xiàn)三相異步電動機連續(xù)運行控制的主電路與用接觸器控制三相異步電動機連續(xù)運行的電路一樣。2.控制電路在繼電器控制電路中，接觸器KM的線圈由相關(guān)觸點連接的電路驅(qū)動，如圖3-1(b)所示。在PLC控制電路中，KM線圈與PLC輸出繼電器Y的輸出點(Y0、Y1、Y2…)相連接，由PLC驅(qū)動。這里設(shè)定Y0與KM線圈相連接。啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2、熱繼電器KH常閉觸點等作為輸入量分別與PLC的輸入端子X0、X2、X4相連接。因此，可確定I/O地址(編號)的分配，參見表3-1。3.常閉觸點輸入在梯形圖中的處理在繼電器控制電路中停止按鈕總是采用常閉觸點。在PLC控制電路中，如果輸入端(X0、X1、…)輸入常閉觸點，如圖3-2中X2、X4，則它們對應(yīng)的輸入繼電器線圈、得電，相應(yīng)的常開、常閉觸點動作，即常開觸點閉合、常閉觸點斷開，但在梯形圖中只能出現(xiàn)輸入繼電器的常開、常閉觸點，而不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。因此，如果PLC的輸入為常閉觸點，則其在梯形圖中應(yīng)為常開觸點。所以，對于停止按鈕和熱繼電器的輸入可采用兩種方法處理。方法一：停止按鈕和熱繼電器均采用常閉觸點輸入，則其在梯形圖中應(yīng)為常開觸點。方法二：停止按鈕和熱繼電器均采用常開觸點輸入，則其在梯形圖中應(yīng)為常閉觸點。4.梯形圖程序設(shè)計與原理分析對照繼電器控制電路圖3-1(b)進行梯形圖程序設(shè)計。輸入觸點采用上述方法一(即停止按鈕和熱繼電器均采用常閉觸點輸入)，輸出繼電器為Y0對應(yīng)KM，則電動機連續(xù)運行控制的梯形圖程序設(shè)計如圖3-3所示。在圖3-3中，左右兩邊的粗豎線為左、右母線，相當于繼電器控制電路中的電源線。當PLC上電時，由于停止按鈕SB2和熱繼電器KH采用常閉觸點輸入，因此對應(yīng)輸入繼電器X2、X4的線圈得電，其常開觸點X2、X4閉合。按下啟動按鈕SB1，常開觸點X0閉合，則輸出繼電器Y0線圈得電，Y0的常開觸點閉合自鎖，使交流接觸器KM線圈得電，KM主觸點閉合，電動機得電連續(xù)運行。按下停止按鈕SB2，輸入繼電器X2的線圈失電，其常開觸點X2恢復斷開，Y0線圈失電，Y0的常開觸點恢復斷開解除自鎖，KM線圈失電，KM主觸點斷開，電動機失電停止運行。如果電動機過載，那么KH常閉觸點斷開，X4斷開，Y0線圈失電，電動機失電停止運行。任務(wù)二三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制【任務(wù)目標】(1)能熟練地將用繼電器控制的三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路轉(zhuǎn)變?yōu)镻LC梯形圖。(2)在電腦監(jiān)視狀態(tài)下觀察PLC內(nèi)部軟元件聯(lián)鎖的情形并能理解其意義?！救蝿?wù)分析】用按鈕、接觸器雙重聯(lián)鎖控制三相異步電動機的正反向運行，在安裝接線時比較繁瑣，很容易出錯，尤其是按鈕聯(lián)鎖部分的接線更是容易出錯。如果用PLC程序完成控制電路，用PLC內(nèi)部軟元件進行聯(lián)鎖，那么安裝接線就容易得多了。【知識鏈接】下面介紹PLC的工作原理。可編程序控制器由于采用了與微型計算機相似的結(jié)構(gòu)形式，其執(zhí)行指令的過程與一般的微型計算機相同，但是其工作方式卻與微型計算機有很大的不同。微型計算機一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式，當有鍵被按下或I/O動作時，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序；若無鍵被按下，則繼續(xù)掃描。PLC則采用循環(huán)掃描的方式，其工作過程如圖3-9所示。1．初始化可編程序控制器每次在電源接通時，將進行初始化工作，主要進行清零操作，初始化完成后則進入周期掃描工作方式。2．公共處理公共處理部分主要包括：(1)監(jiān)視鐘清零。(2)輸入/輸出部分檢查。(3)存儲器檢查及用戶程序檢查。3．通信PLC檢查是否有與編程器或計算機通信的要求，若有，則進行相應(yīng)的處理。4．讀取現(xiàn)場信息PLC在這段時間對各輸入端掃描，將各輸入端的狀態(tài)送入輸入狀態(tài)寄存器中，這就是輸入取樣階段。5．執(zhí)行用戶程序PLC的CPU將用戶程序的指令逐條調(diào)出并執(zhí)行，以對最新的輸入狀態(tài)和原輸出狀態(tài)(這些狀態(tài)也稱為數(shù)據(jù))進行處理，即按用戶程序?qū)?shù)據(jù)進行算術(shù)運算和邏輯運算，然后將運算結(jié)果送到輸出寄存器中。任務(wù)三三相異步電動機點動與連續(xù)控制【任務(wù)目標】(1)掌握FX系列PLC內(nèi)部輔助繼電器在編程中的使用。(2)學習PLC編程的邏輯思維方法。(3)學習輸出端采用多個電源等級的接線方法。【任務(wù)分析】輸入/輸出(軟)繼電器是PLC與外部設(shè)備(或元器件)聯(lián)系的窗口。但PLC內(nèi)部有很多繼電器如輔助(中間)繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等，它們既不能用來接收外部的用戶信號，也不能用來驅(qū)動外部負載，只能用于編制程序，完成一定的功能，這些內(nèi)部繼電器的線圈和接點都只能出現(xiàn)在梯形圖中。本任務(wù)主要介紹內(nèi)部輔助繼電器的特點、功能及其在編程中的應(yīng)用方法?！局R鏈接】1．輔助繼電器(M)PLC中有許多輔助繼電器，其作用相當于繼電器控制電路中的中間繼電器，常用于中間狀態(tài)變換、存儲或中間信號變換等。輔助繼電器線圈的通斷狀態(tài)只能由內(nèi)部程序驅(qū)動，如圖3-14所示。每個輔助繼電器都有無數(shù)對常開、常閉觸點供編程使用。但它們的觸點不能直接輸出驅(qū)動外部負載，只能用于在程序中驅(qū)動輸出繼電器的線圈或其他繼電器的線圈，再用輸出繼電器的觸點驅(qū)動外部負載。在圖3-14(a)中，X0?=?ON→M0線圈得電置1，M0常開觸點閉合自鎖→M0線圈保持得電狀態(tài)→M0又一常開觸點(梯形圖第三行)閉合→Y0線圈得電置1。繼電器M0線圈得電置1，它的常開、常閉觸點就動作，這與“硬繼電器”在分析問題時完全相同。圖3-14(b)是輔助繼電器常開、常閉觸點的符號。PLC中常開、常閉觸點及線圈的符號是通用的，標注不同的文字符號，就代表不同的繼電器，完成相應(yīng)的功能。輔助繼電器可分為通用型和掉電保持型兩種。FX系列通用型輔助繼電器的編號為：M0～M499(共500點)。FX系列掉電保持型輔助繼電器的編號為：M500～M1023(共524點)。掉電保持型輔助繼電器具有記憶功能，在掉電時，其存儲的數(shù)據(jù)和狀態(tài)由PLC內(nèi)鋰電池保護，不會丟失，當電源恢復供電時即可再現(xiàn)掉電前的狀態(tài)。在實際生產(chǎn)中，如PLC在運行時因某種原因突然停電，但有時需要保持停電前的狀態(tài)，以使來電后機器可繼續(xù)進行停電前的工作或保持停電前的狀態(tài)，這就需要應(yīng)用掉電保持型輔助繼電器。2．特殊輔助繼電器特殊輔助繼電器是具有特定功能的繼電器。特殊輔助繼電器編號為：M8000～M8255，共256點。根據(jù)使用的不同，特殊輔助繼電器可以分為兩大類：(1)線圈只能由PLC自行驅(qū)動，用戶編程時只能利用其觸點的特殊輔助繼電器。這類特殊輔助繼電器常用作時基、狀態(tài)標志或?qū)Ｓ每刂圃霈F(xiàn)在程序中。例如：M8000——運行(RUN)監(jiān)視，在PLC運行時自動接通。當PLC運行時，M8000線圈一直處于接通狀態(tài)，可以利用其觸點驅(qū)動輸出繼電器Y，在外部監(jiān)視程序是否處于運行狀態(tài)。M8002——初始化脈沖，只在PLC開始運行的第一個掃描周期接通。每當PLC程序開始運行時，M8002線圈接通一個掃描周期后即失電。因此，常用M8002的觸點來將短脈沖信號加至計數(shù)器、狀態(tài)器等進行初始化復位。圖3-16所示為特殊輔助繼電器的工作波形。M8012——100ms時鐘脈沖；M8013——1?s時鐘脈沖。當PLC運行時，M8012、M8013分別產(chǎn)生周期為100?ms、1?s的時鐘脈沖。將它們的觸點與輸出繼電器Y串聯(lián)，可產(chǎn)生相應(yīng)的閃爍信號；若將它們的時鐘脈沖信號送入計數(shù)器作為計數(shù)信號，可起到定時器的作用。(2)可驅(qū)動線圈型特殊輔助繼電器，這類特殊輔助繼電器的線圈可由用戶驅(qū)動，線圈驅(qū)動后，PLC將做特定動作。任務(wù)四電動機的間歇控制【任務(wù)目標】(1)掌握三菱PLC內(nèi)部定時器T、計數(shù)器C的特點及其在編程中的使用。(2)掌握PLC編程的邏輯思維方法。(3)學習定時器、計數(shù)器在編程中的技巧。【任務(wù)分析】生產(chǎn)中有些機械設(shè)備是按一定的時間關(guān)系即時間控制原則工作的。例如，電動機的降壓啟動、制動及變速過程中，利用時間繼電器按一定的時間間隔改變控制電路的接線方式，以自動完成電動機的各種控制要求。在繼電器控制系統(tǒng)中，機械式時間繼電器精確度較差，動作誤差大，且體積大、成本高。而PLC中的定時器精確度高，可精確到1ms且可調(diào)用的定時器數(shù)量多，編程方便。本任務(wù)主要介紹PLC內(nèi)部定時器T、計數(shù)器C的特點及其在編程中的使用方法?！局R鏈接】1．定時器(T)定時器相當于繼電器電路中的時間繼電器，均為通電延時型，在程序中可作延時控制。FX2N系列PLC定時器有以下四種類型：(1)?100ms定時器：T0～T199，共200點，最小設(shè)定單位為0.1s，計時范圍為0.1～3276.7s。(2)?10ms定時器：T200～T245，共46點，最小設(shè)定單位為0.01s，計時范圍為0.01～327.67s。(3)?1ms積算定時器：T246～T249，共4點(中斷動作)，計時范圍為0.001～32.767s。(4)?100ms積算定時器：T250～T255，共6點，計時范圍為0.1～3276.7s。定時器分為普通定時器和積算定時器兩種。普通定時器沒有后備電源，在定時過程中，若遇停電或驅(qū)動定時器線圈的輸入斷開，則定時器不保存計數(shù)值；當復電或驅(qū)動定時器線圈的輸入再次接通后，計數(shù)器又從零開始計數(shù)。由于積算定時器有后備電源，當定時過程中突然停電或驅(qū)動定時器線圈的輸入斷開，定時器將保存當前值；在復電或驅(qū)動定時器線圈的輸入接通后，計數(shù)器將繼續(xù)計數(shù)，直到與原來設(shè)定值相等為止。2．計數(shù)器(C)計數(shù)器在程序中用作計數(shù)控制。FX2N系列PLC可分為內(nèi)部計數(shù)器和高速計數(shù)器。內(nèi)部計數(shù)器是對機內(nèi)元件(X、Y、M、T、S和C)的信號進行計數(shù)。其接通(ON)和斷開(OFF)時間比PLC的掃描周期長。對高于機器掃描頻率的信號進行計數(shù)，需用高速計數(shù)器。1)?16位加計數(shù)器(設(shè)定值：1～32767)(1)通用型：C0～C99(100點)。(2)掉電保持型：C100～C199(100點)。16位加計數(shù)器指其設(shè)定值及當前寄存器為二進制16位寄存器，設(shè)定值在K1～K32?767范圍內(nèi)有效(K表示十進制數(shù))。2)?32位雙向計數(shù)器雙向計數(shù)器既可設(shè)置為加計數(shù)器，又可設(shè)置為減計數(shù)器。在FX2N系列的PLC中有兩種32位雙向計數(shù)器。一種是通用型計數(shù)器，元件編號為C200～C219，共20點；另一種為掉電保持型計數(shù)器，元件編號為C220～C234，共15點。計數(shù)器的表示方法與定時器的相同。3．ALT交替輸出指令如圖3-21所示，第一次按下按鈕X0時，輸出Y0置1；再次按下X0，輸出Y0置0，如此反復交替進行，可達到單按鈕實現(xiàn)電動機啟停的目的，而且程序簡單、易編寫、易理解。指令中的P表示脈沖型。任務(wù)五三相異步電動機星形-三角形降壓啟動控制(一)【任務(wù)目標】(1)通過三相異步電動機星形-三角形降壓啟動控制編程，進一步掌握PLC控制程序按時間控制原則編程的邏輯思維方法。(2)進一步學習PLC的I/O接線和程序的調(diào)試與修改?！救蝿?wù)分析】星形-三角形降壓啟動是大功率電動機常用的一種降壓啟動形式。在繼電器控制系統(tǒng)中，降壓啟動控制電路相對較復雜，接線易出差錯，故障檢修也有一定的難度。采用PLC控制極大地簡化了控制電路的接線，檢修也會變得容易多了?！局R鏈接】梯形圖與繼電接觸器控制電路圖在結(jié)構(gòu)形式和元件符號等方面很相似，但也有很多不同之處，梯形圖編寫具有自己的編程規(guī)則。(1)左右母線。梯形圖中最左邊垂直線稱為左母線，最右邊垂直線稱為右母線。畫梯形圖時，每一個邏輯行必須始于左母線而終于右母線。但為了簡便起見，右母線經(jīng)常省略。左母線只能接各種繼電器的觸點，而不能直接繼電器的線圈，如圖3-28(a)所示是錯誤的梯形圖。如需線圈直接接在左母線上，可以通過一個在本程序中沒有使用的繼電器的常閉觸點或者特殊繼電器，如用M8000(PLC運行時接通)進行連接，如圖3-28(b)所示。右母線只能接各種繼電器的線圈而不能接繼電器的觸點，圖3-28(c)所示是錯誤的梯形圖，應(yīng)修改為圖3-28(d)所示形式。(2)輸入/輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等內(nèi)部軟元件的觸點可以多次重復使用，不需要使用復雜的程序結(jié)構(gòu)來簡化觸點的使用次數(shù)。(3)同一編號的線圈在一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出。雙線圈輸出容易造成程序運行錯誤，應(yīng)盡量避免雙線圈輸出，這與觸點的使用不同，如圖3-28(e)中的M0。(4)兩個或兩個以上的線圈可以并聯(lián)輸出，如圖3-28(f)所示。(5)盡量把串聯(lián)觸點多的電路塊放在最上邊，把并聯(lián)觸點多的電路塊放在最左邊，以節(jié)省指令，減少程序步，提高PLC讀取程序的速度，同時起到美觀的作用，如圖3-29所示。任務(wù)六液體混合裝置控制【任務(wù)目標】(1)掌握脈沖型微分輸出指令PLS、PLF在編程中的使用方法。(2)進一步掌握順序控制編程方法?！救蝿?wù)分析】在工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)設(shè)備上裝有各種檢測、控制裝置，使設(shè)備按一定的順序工作，以保證配料、加工的準確性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。本任務(wù)主要介紹化工、醫(yī)藥等行業(yè)中常用的液體或微?；旌涎b置的控制編程方法和微分輸出指令在編程中的使用?！局R鏈接】PLC的CPU工作時，每個掃描周期都會將用戶程序指令逐條調(diào)出執(zhí)行，有的功能指令在每個掃描周期都會執(zhí)行一次，但有時我們要求其對某個操作或指令只執(zhí)行一次，所以就用到脈沖型微分輸出指令PLS、PLF。脈沖型微分輸出指令PLS、PLF主要用于檢測輸入脈沖的上升沿與下降沿，當條件滿足時，使操作元件Y或M的線圈產(chǎn)生寬度為一個掃描周期的脈沖信號輸出。PLS、PLF指令在梯形圖中需用功能指令符號“[]”。1．PLS指令PLS指令僅在輸入信號發(fā)生變化時有效，它在輸入信號的上升邊沿觸發(fā)。其使用方法如圖3-34所示。當X0閉合時，M0閉合一個掃描周期(只有1～2ms)。2．PLF指令PLF指令是指在輸入信號下降邊沿觸發(fā)的指令。其使用方法如圖3-35所示。當X0閉合后再斷開的一瞬時，M1閉合一個掃描周期；當X1斷開的一瞬時，Y0閉合一個掃描周期。任務(wù)七電動機手動/自動星形-三角形降壓啟動控制【任務(wù)目標】(1)學習觸點型邊沿檢出指令的應(yīng)用。(2)學會公共部分的程序設(shè)計。(3)進一步學習功能指令的應(yīng)用。【任務(wù)分析】生產(chǎn)實踐中有些設(shè)備往往有幾種啟動方式，但控制電器和指示電器是不變的，因此在做程序設(shè)計時要兼顧公共部分，減少設(shè)計步數(shù)，合理調(diào)用電器。【知識鏈接】1．觸點型邊沿檢出指令LDP、LDF觸