FX系列PLC編程及應(yīng)用40729

可編程控制器原理及應(yīng)用金守峰梯形圖編程的基本概念梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計稱為編程。軟繼電器PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應(yīng)。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”；如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反；使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。能流“概念電流”或“能流”(PowerFlow)能流只能從左向右流動。

母線(Busbar)梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線可以想象左右兩側(cè)母線（左母線和右母線）之間有一個左正右負的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。梯形圖的邏輯解算根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。梯形圖的編程規(guī)則1）每一邏輯行總是起于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于線圈或右母線（右母線可以不畫出）。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點，而線圈與右母線之間則不能有任何觸點。2）梯形圖中的觸點可以任意串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。3）觸點的使用次數(shù)不受限制。

T0X8T0

Y4

Y5

Y4X0X1X6X3M8000

M8000X0

Y9M8000X6RSTC0X1

C0C0

Y4梯形圖的編程規(guī)則4）一般情況下，在梯形圖中同一線圈只能出現(xiàn)一次。如果在程序中，同一線圈使用了兩次或多次，稱為“雙線圈輸出”。5）對于不可編程梯形圖必須難過等效變換，變成可編程梯形圖。6）有幾個串聯(lián)電路相并聯(lián)時，應(yīng)將串聯(lián)觸點多的回路放在上方，這樣所編制的程序簡潔明了，語句較少。梯形圖中的基本電路具有自鎖功能的PLC程序梯形圖利用自身的常開觸點使線圈持續(xù)保持通電即“ON”狀態(tài)的功能稱為自鎖。在實際應(yīng)用中，起動信號和停止信號可能由多個觸點組成的串、并聯(lián)電路提供。具有互鎖功能的PLC程序梯形圖利用兩個或多個常閉觸點來保證線圈不會同時通電的功能成為“互鎖”。產(chǎn)生脈沖的程序的PLC程序梯形圖周期可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖的程序的PLC程序梯形圖占空比可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖的程序的PLC程序梯形圖順序脈沖發(fā)生器斷電延時動作的PLC程序梯形圖大多數(shù)PLC的定時器均為接通延時定時器，即定時器線圈通電后開始延時，待定時時間到，定時器的常開觸點閉合、常閉觸點斷開。在定時器線圈斷電時，定時器的觸點立刻復(fù)位。多個定時器組合的延時PLC梯形圖一般PLC的一個定時器的延時時間都較短，如果需要延時時間更長的定時器，可采用多個定時器串級使用來實現(xiàn)長時間延時。定時器串級使用時，其總的定時時間為各定時器定時時間之和。應(yīng)用計數(shù)器的延時PLC程序梯形圖提供一個時鐘脈沖信號作為計數(shù)器的計數(shù)輸入信號，計數(shù)器就可以實現(xiàn)定時功能，時鐘脈沖信號的周期與計數(shù)器的設(shè)定值相乘就是定時時間。兩級或多級計數(shù)器串級計數(shù)計數(shù)器C0和C1串級后，最大的延時時間可達：32767×0.1×32767s＝29824.34h＝1242.68天。定時器與計數(shù)器組合的延時PLC程序梯形圖利用定時器與計數(shù)器級聯(lián)組合可以擴大延時時間。延時時間為定時器定時值（20s）和計數(shù)器設(shè)定值（100）的乘積（2000s）

復(fù)雜PLC程序的設(shè)計方法程序設(shè)計思路與步驟1.確定程序的總體結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)的程序按工作方式和功能分成若干部份，如：公共程序、手動程序、自動程序等部份。復(fù)雜PLC程序的設(shè)計方法2.分別設(shè)計局部程序一般采用順序控制設(shè)計法，先畫出其自動工作過程的功能表圖，再選擇某種編程方式來設(shè)計梯形圖程序。3.程序的綜合與調(diào)試進一步理順各部分程序之間的相互關(guān)系，并進行程序的調(diào)試PLC程序的經(jīng)驗設(shè)計法

在PLC發(fā)展的初期，沿用了設(shè)計繼電器電路圖的方法來設(shè)計梯形圖程序，即在已有的些典型梯形圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制的要求，不斷地修改和完善梯形圖。這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循，設(shè)計所用的時間、設(shè)計的質(zhì)量與編程者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系，所以有人把這種設(shè)計方法稱為經(jīng)驗設(shè)計法。PLC程序的經(jīng)驗設(shè)計法用經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計PLC程序時大致可以按下面幾步來進行：1、分析控制要求、選擇控制原則；2、設(shè)計主令元件和檢測元件，確定輸入輸出設(shè)備；3、設(shè)計執(zhí)行元件的控制程序；4、檢查修改和完善程序。經(jīng)驗設(shè)計法的特點經(jīng)驗設(shè)計法一般適合于設(shè)計一些簡單的梯形圖程序或復(fù)雜系統(tǒng)的某一局部程序（如手動程序等）。如果用來設(shè)計復(fù)雜系統(tǒng)梯形圖，存在以下問題。

1)考慮不周、設(shè)計麻煩、設(shè)計周期長

2)梯形圖的可讀性差、系統(tǒng)維護困難送料小車自動控制的梯形圖程序設(shè)計示例PLC編程經(jīng)驗設(shè)計法舉例送料小車在限位開關(guān)X4處裝料，20s后裝料結(jié)束，開始右行，碰到X3后停下來卸料，25s后左行，碰到X4后又停下來裝料，這樣不停地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕X2。按鈕X0和X1分別用來起動小車右行和左行。送料小車自動控制的梯形圖程序設(shè)計示例PLC編程經(jīng)驗設(shè)計法舉例PLC程序兩處卸料小車自動控制的梯形圖程序設(shè)計示例PLC編程經(jīng)驗設(shè)計法舉例小車仍然在限位開關(guān)X4處裝料，但在X5和X3兩處輪流卸料。

兩處卸料小車自動控制的梯形圖程序設(shè)計示例PLC編程經(jīng)驗設(shè)計法舉例PLC程序三相交流異步電動機Y/Δ起動控制三相交流異步電動機起動時電流較大，一般是額定電流的（5～7）倍。故對于功率較大的電動機，應(yīng)采用降壓起動方式，Y/△降壓起動是常用的方法之一。

三相交流異步電動機Y/Δ起動控制三相交流異步電動機Y/Δ起動控制PLC程序的順序控制設(shè)計法一個控制系統(tǒng)可以分解成幾個獨立的控制動作，且這些動作必須嚴格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過程的正常運行，這樣的控制系統(tǒng)稱為順序控制系統(tǒng)，也稱為步進控制系統(tǒng)?？刂瓶偸且徊揭徊桨错樞蜻M行。PLC程序的順序控制設(shè)計法所謂順序控制設(shè)計法就是針對順序控制系統(tǒng)的一種專門的設(shè)計方法。PLC的設(shè)計者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)的程序編制提供了大量通用和專用的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的功能表圖，使這種先進的設(shè)計方法成為當(dāng)前PLC程序設(shè)計的主要方法。順序控制設(shè)計法的基本思想順序控制設(shè)計法的設(shè)計步驟1．步的劃分順序控制設(shè)計法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步，并且用編程元件（輔助繼電器M或狀態(tài)器S）來代表各步。

順序控制設(shè)計法的設(shè)計步驟1．步的劃分順序控制設(shè)計法的設(shè)計步驟2．轉(zhuǎn)換條件的確定使系統(tǒng)由當(dāng)前步轉(zhuǎn)入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)換條件。轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號，如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)的接通/斷開等，也可能是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號，如定時器、計數(shù)器觸點的接通/斷開等。轉(zhuǎn)換條件也可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。順序控制設(shè)計法的設(shè)計步驟3．功能表圖的繪制根據(jù)以上分析和被控對象工作內(nèi)容、步驟、順序和控制要求畫出順序功能圖。4．梯形圖的編制根據(jù)順序功能圖，按某種編程方式寫出梯形圖程序。順序功能圖順序功能圖又稱做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計PLC的順序控制程序的有力工具。順序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是—種通用的技術(shù)語言。順序功能圖各國家也都制定了功能表圖的國家標準。我國于1986年頒布了功能表圖的國家標準（GB6988.6-86）。順序功能圖的一般形式，它主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動作（命令）組成。1．步與動作步在功能表圖中用矩形框表示步，方框內(nèi)是該步的編號。編程時一般用PLC內(nèi)部編程元件來代表各步，因此經(jīng)常直接用代表該步的編程元件的元件號作為步的編號，如M300等。初始步與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)的步稱為初始步。

1．步與動作動作一個控制系統(tǒng)可以劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)，對于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動作”，對于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”，將動作或命令簡稱為動作，并用矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)的步的符號相連。1．步與動作活動步當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步時，該步處于活動狀態(tài)，稱該步為“活動步”。步處于活動狀態(tài)時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行。若為保持型動作則該步不活動時繼續(xù)執(zhí)行該動作，若為非保持型動作則指該步不活動時，動作也停止執(zhí)行。一般在功能表圖中保持型的動作應(yīng)該用文字或助記符標注，而非保持型動作不要標注。2．有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件有向連線

在功能表圖中，隨著時間的推移和轉(zhuǎn)換條件的實現(xiàn)，將會發(fā)生步的活動狀態(tài)的順序進展，這種進展按有向連線規(guī)定的路線和方向進行。在畫功能表圖時，將代表各步的方框按它們成為活動步的先后次序順序排列，并用有向連線將它們連接起來。活動狀態(tài)的進展方向習(xí)慣上是從上到下或從左至右，在這兩個方向有向連線上的箭頭可以省略。如果不是上述的方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明進展方向。2．有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換是用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開。步的活動狀態(tài)的進展是由轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)來完成的，并與控制過程的發(fā)展相對應(yīng)。2．有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯條件，轉(zhuǎn)換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號標注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。使用最多的轉(zhuǎn)換條件表示方法是布爾代數(shù)表達式。功能表圖的基本結(jié)構(gòu)單序列

單序列由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅接有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換的后面只有一個步。選擇序列

選擇序列的開始稱為分支，轉(zhuǎn)換符號只能標在水平連線之下，選擇序列的結(jié)束稱為合并，在某一時刻一般只允許選擇一個序列。

功能表圖的基本結(jié)構(gòu)功能表圖的基本結(jié)構(gòu)并行序列

并行序列的開始稱為分支，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件的實現(xiàn)導(dǎo)致幾個序列同時激活時，這些序列稱為并行序列。為了強調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實現(xiàn)，水平連線用雙線表示。步被同時激活后，每個序列中活動步的進展將是獨立的。在表示同步的水平雙線之上，只允許有一個轉(zhuǎn)換符號。并行序列的結(jié)束稱為合并，在表示同步的水平雙線之下，只允許有一個轉(zhuǎn)換符號。并行序列表示系統(tǒng)的幾個同時工作的獨立部分的工作情況。功能表圖的基本結(jié)構(gòu)功能表圖的基本結(jié)構(gòu)子步

某一步可以包含一系列子步和轉(zhuǎn)換，通常這些序列表示整個系統(tǒng)的一個完整的子功能。子步的使用使系統(tǒng)的設(shè)計者在總體設(shè)計時容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，用更加簡潔的方式表示系統(tǒng)的整體功能和概貌，而不是一開始就陷入某些細節(jié)之中功能表圖的基本結(jié)構(gòu)功能表圖轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件

1）該轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動步；2）相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。轉(zhuǎn)換實現(xiàn)應(yīng)完成的操作轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)應(yīng)完成兩個操作

1）使所有由