電氣控制與PLC應(yīng)用(三菱FX3U系列)課件項(xiàng)目4任務(wù)1

項(xiàng)目四電動(dòng)機(jī)基本控制電路的PLC控制按鈕、行程開關(guān)、傳感器等繼電器、接觸器線圈、指示燈等梯形圖任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)帶點(diǎn)動(dòng)的PLC控制

圖4-1任務(wù)內(nèi)容A任務(wù)內(nèi)容A如圖4-1為三相異步電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)帶點(diǎn)動(dòng)控制的繼電器接觸器控制電路，該電路的電氣控制要求：按下SB1時(shí)電動(dòng)機(jī)M單向連續(xù)運(yùn)行，按下SB2時(shí)電動(dòng)機(jī)M單向點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。SB3為停止按鈕，F(xiàn)R為熱繼電器。按下SB3或FR動(dòng)作電動(dòng)機(jī)M均停止運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)M不運(yùn)行時(shí)綠燈HL1指示，啟動(dòng)并連續(xù)運(yùn)行10秒中后紅燈HL2指示。

分析如何將給出的電動(dòng)機(jī)繼電器接觸器控制電路用ＰＬＣ控制來實(shí)現(xiàn)呢？ＰＬＣ控制取代原電路的哪一部分？對于剛開始接觸PLC設(shè)計(jì)的電氣技術(shù)技術(shù)人員來說，接觸繼電器法是一種容易學(xué)習(xí)與接受的編程方法．任務(wù)分析B

1.分析任務(wù)，提出問題

根據(jù)確定的PLC輸入信號(hào)、輸出信號(hào)及中間邏輯信號(hào)，將現(xiàn)有的接觸器-繼電器電路上控制器件換成對應(yīng)的輸入點(diǎn)，將現(xiàn)有的接觸器-繼電器電路上的被控制器件換成對應(yīng)的輸出點(diǎn)，將中間繼電器及時(shí)間繼電器用PLC的輔助繼電器M和定時(shí)器T代替，初步將接觸器-繼電器電路轉(zhuǎn)換成PLC梯形圖。

控制器件：作為PLC的輸入信號(hào)

被控器件：作為PLC的輸出信號(hào)其它內(nèi)部軟元件：PLC的輔助繼電器M、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器等任務(wù)分析B2.什么是接觸器-繼電器法編程思想？

輸入端是PLC接收外部開關(guān)信號(hào)的端口,與內(nèi)部輸入繼電器之間是采用光電絕緣電子繼電器連接的，有無數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)，可以無限次使用，但輸入繼電器不能用程序來驅(qū)動(dòng)。輸出端是PLC向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)的端口，與內(nèi)部輸出繼電器（如繼電器、雙向晶閘管、晶體管）連接，輸出繼電器也有無數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)，可以無限次使用?？删幊炭刂破鲀?nèi)部輸入輸出繼電器與外部端子的功能與作用見圖4-2所示。1.輸入繼電器/輸出繼電器知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件圖4-2PLC軟元件的編號(hào)分為兩部分，第一部分用一個(gè)字母代表功能，如輸入繼電器用“X”表示，輸出繼電器用“Y”表示；第二部分用數(shù)字表示該類軟組件的地址，輸入、輸出繼電器的地址采用八進(jìn)制表示。知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件1）輔助繼電器(M)FX3U系列PLC的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。輔助繼電器的元件序號(hào)采用十進(jìn)制。通用輔助繼電器(M0~M499，共500點(diǎn))如果PLC運(yùn)行時(shí)電源突然中斷，輸出繼電器和M0~M499將全部變?yōu)镺FF。若電源再次接通，除了因外部輸入信號(hào)變?yōu)镺N以外，其余的仍保持OFF狀態(tài)。斷電保持輔助繼電器(M500~M7679）FX3U系列PLC在運(yùn)行中若發(fā)生斷電，輸入繼電器和通用輔助繼電器全部成為斷開狀態(tài)，上電后，這些狀態(tài)不能恢復(fù)。某些控制系統(tǒng)要求記憶電源中斷瞬時(shí)的狀態(tài)，重新通電后再現(xiàn)其狀態(tài)，M500~M3071可以用于這種場合。其中M500~M1023，通過參數(shù)可以更改保持/非保持的設(shè)定；M1024～M7679為固定保持用。知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件特殊輔助繼電器(M8000~M8511)FX3U內(nèi)有特殊輔助繼電器用來表示PLC的某些狀態(tài)，提供時(shí)鐘脈沖和標(biāo)志(如進(jìn)位、借位標(biāo)志等)，設(shè)定PLC的運(yùn)行方式，或者用于步進(jìn)順控，禁止中斷、設(shè)定計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方式等。①只能利用其觸點(diǎn)的特殊輔助繼電器

此類輔助繼電器的線圈由PLC的系統(tǒng)程序來驅(qū)動(dòng)，用戶程序只可使用其觸點(diǎn)。如：M8000：運(yùn)行監(jiān)視；知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件特殊輔助繼電器(M8000~M8511)M8002：初始化脈沖；

M8011~M8014分別是10ms，100ms、1s和1min時(shí)鐘脈沖。

其中，M8013被經(jīng)常用于閃爍電路。②線圈驅(qū)動(dòng)型特殊輔助繼電器這類輔助繼電器由用戶程序驅(qū)動(dòng)其線圈，使PLC執(zhí)行特定的操作。如：M8033的線圈“通電”時(shí)，PLC由RUN進(jìn)入STOP狀態(tài)后，映像寄存器與數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容保持不變。

M8034的線圈“通電”時(shí)，全部輸出被禁止。知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件2）定時(shí)器(T)定時(shí)器相當(dāng)于繼電器電路中的時(shí)間繼電器，可在程序中用于延時(shí)控制。FX3U系列可編程控制器中的定時(shí)器[T]有四種類型，其地址編號(hào)按十進(jìn)制數(shù)分配。設(shè)定值可以用常數(shù)K進(jìn)行設(shè)定，也可以用數(shù)據(jù)寄存器(D)的內(nèi)容來設(shè)定。

通用型定時(shí)器T0~T245,T256~T511通用型定時(shí)器的工作原理圖如圖4-3（a）所示,通用型定時(shí)器沒有保持功能，在輸入電路斯開或停電時(shí)復(fù)位(清零)。積算定時(shí)器T246~T255

積算定時(shí)器工作原理如圖4-3（b）所示。當(dāng)定時(shí)器的驅(qū)動(dòng)輸入X1接通時(shí)，T251的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器開始累積100ms的時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)，當(dāng)該值與設(shè)定值K355相等時(shí)，定時(shí)器的輸出觸點(diǎn)T251接通。當(dāng)輸入X1斷開或系統(tǒng)停電時(shí)，當(dāng)前值可保持，輸入X1再接通或復(fù)電時(shí)，計(jì)數(shù)在原有值的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)累積時(shí)間為t1+t2=(0.1×500)s=50s時(shí)，輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。當(dāng)輸入X2接通時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件圖4-3定時(shí)器的工作原理知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件3）計(jì)數(shù)器(C)

內(nèi)部計(jì)數(shù)器有16位增計(jì)數(shù)器和32位增／減雙向計(jì)數(shù)器兩類，它們又可分為普通用途和停電保持用的兩種計(jì)數(shù)器，其地址以十進(jìn)制數(shù)分配。不用作計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器也可作為數(shù)據(jù)寄存器使用。設(shè)定值可以用常數(shù)K進(jìn)行設(shè)定，也可以用數(shù)據(jù)寄存器(D)的內(nèi)容來設(shè)定。

16位增計(jì)數(shù)型計(jì)數(shù)器（1～+32767）32位增/減型雙向計(jì)數(shù)器（－2，147，483，648～＋2，147，483，647）普通用途停電保持型普通用途停電保持型C0～C99100點(diǎn)C100～C199100點(diǎn)C200～C21920點(diǎn)C220～23415點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件

16位加計(jì)數(shù)器

16位加計(jì)數(shù)器的工作過程如圖4-5所示,通用型定時(shí)器沒有保持功能，在輸入電路斯開或停電時(shí)復(fù)位(清零)。圖中X2的常開觸點(diǎn)接通后，C0被復(fù)位，它對應(yīng)的位存儲(chǔ)單元被置為“0”，它的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，同時(shí)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值被置為“0”。Y0與M8013邏輯與的結(jié)果作為計(jì)數(shù)輸入信號(hào)，當(dāng)計(jì)數(shù)器的復(fù)位輸入電路斷開，計(jì)數(shù)輸入上升沿到來時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加“1”，在11個(gè)計(jì)數(shù)脈沖之后，C0的當(dāng)前值等于設(shè)定值11，它對應(yīng)的位存儲(chǔ)單元的內(nèi)容被置“1”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。再來計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，當(dāng)前值不變，直到復(fù)位信號(hào)到來，計(jì)數(shù)器被復(fù)位.

知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件圖4-516位計(jì)數(shù)器工作示意圖知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件

32位加／減計(jì)數(shù)器

32位設(shè)定值存放在元件號(hào)相連的兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中。如果指定的寄存器為D0，則設(shè)定值存放在D1和D0中。

32位加／減計(jì)數(shù)器C200~C234的加／減計(jì)數(shù)方式由特殊輔助繼電器M8200~M8234設(shè)定。特殊輔助繼電器為ON時(shí)，對應(yīng)的計(jì)數(shù)器為減計(jì)數(shù)；反之為加計(jì)數(shù)。圖4-6中C200的設(shè)定值為-5，當(dāng)X12輸入斷開，M8200線圈斷開時(shí)，對應(yīng)的計(jì)數(shù)器C200進(jìn)行加計(jì)數(shù)。當(dāng)當(dāng)前值計(jì)數(shù)到5時(shí)，X12輸入接通，M8200線圈通電，對應(yīng)的計(jì)數(shù)器C200進(jìn)行減計(jì)數(shù)。當(dāng)當(dāng)前值<-5時(shí)．計(jì)數(shù)器的輸出觸點(diǎn)為OFF。當(dāng)復(fù)位輸入X13的常開觸點(diǎn)接通時(shí)，C200被復(fù)位，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件圖4-632位增減計(jì)數(shù)器的工作過程

知識(shí)點(diǎn)—PLC軟元件1.選擇PLC，并分配軟元件地址本任務(wù)中控制器件SB1、SB2、SB3、FR作為PLC的輸入信號(hào)，用PLC的輸入繼電器表示；被控制器件接觸器KM及指示燈HL1、HL2作為PLC的輸出控制對象，用PLC輸出繼電器表示。由此可知，本任務(wù)中輸入信號(hào)有4個(gè)，輸出信號(hào)有3個(gè)，PLC輸出所驅(qū)動(dòng)的對象是接觸器線圈和指示燈，它們的額定電壓均為交流220V，因此選用三菱FX3U-16MR/ES的PLC可以滿足任務(wù)要求。C任務(wù)實(shí)施輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)連續(xù)啟動(dòng)按鈕（常開觸點(diǎn)）SB1X0接觸器KMY0點(diǎn)動(dòng)按鈕（常開觸點(diǎn)）SB2X1停止運(yùn)行指示燈HL1Y1停止按鈕（常開觸點(diǎn)）SB3X2運(yùn)行指示燈HL2Y2熱繼電器（常閉觸點(diǎn)）FRX3其他機(jī)內(nèi)器件名稱代號(hào)內(nèi)部元件編號(hào)名稱代號(hào)內(nèi)部元件編號(hào)時(shí)間繼電器KTT1中間繼電器KAM11.選擇PLC，并分配軟元件地址C任務(wù)實(shí)施2.設(shè)計(jì)PLC接線圖圖4-7三相異步電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)帶點(diǎn)動(dòng)PLC控制I/O端口接線圖C任務(wù)實(shí)施圖4-1電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)帶點(diǎn)動(dòng)的的繼電接觸器控制電路圖可直接“翻譯”成PLC控制的梯形圖如圖4-8(a)所示，經(jīng)簡化和修改后，得到如圖4-7(b)所示的梯形圖。圖4-7三相異步電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)帶點(diǎn)動(dòng)PLC控制梯形圖3.設(shè)計(jì)PLC梯形圖任務(wù)實(shí)施C繼電接觸器電路轉(zhuǎn)換法——根據(jù)所給出的繼電接觸器控制原理圖，用PLC對應(yīng)的符號(hào)和功能相當(dāng)?shù)钠骷?，把原來的繼電接觸器電路直接“翻譯”成梯形圖程序的設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵要抓住繼電接觸器控制電路和PLC梯形圖之間一一對應(yīng)關(guān)系，即控制功能、邏輯功能的對應(yīng)、及繼電器硬件元件和PLC軟元件的對應(yīng)。繼電接觸器電路轉(zhuǎn)換法的一般步驟如下：1）分析現(xiàn)有設(shè)備的繼電接觸器電路，弄清電路的工作原理及設(shè)備的動(dòng)作情況。2）確定PLC的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，畫出PLC的端口接線圖。3）確定PLC梯形圖中的其它軟元件。4）根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系畫出PLC梯形圖。5）根據(jù)梯形圖的編程規(guī)則，進(jìn)一步優(yōu)化梯形圖。繼電接觸器電路轉(zhuǎn)換PLC程序設(shè)計(jì)法※邏輯取及線圈驅(qū)動(dòng)指令（LD/LDI/OUT）LD：取指令，用于與母線連接的常開觸點(diǎn)，或觸點(diǎn)組開始的常開觸點(diǎn)。LDI：取反指令，用于與母線連接的常閉觸點(diǎn)，或觸點(diǎn)組開始的常閉觸點(diǎn)。OUT：線圈驅(qū)動(dòng)指令，用于驅(qū)動(dòng)PLC內(nèi)部軟元件線圈的輸出指令?！|點(diǎn)串聯(lián)指令（AND/ANI）AND：與指令，用于串聯(lián)單個(gè)常開觸點(diǎn)。ANI：與非指令，用于串聯(lián)單個(gè)常閉觸點(diǎn)?！|點(diǎn)并聯(lián)指令（OR/ORI）

OR：或指令，用于并聯(lián)單個(gè)常開觸點(diǎn)。ORI：或非指令，用于并聯(lián)單個(gè)常閉觸點(diǎn)

。

LD/LDI/OUT/AND/ANI/AND和ANI指令的應(yīng)用與梯形圖表示如圖4-8所示。知識(shí)點(diǎn)——基本指令圖4-9LD、OUT等基本指令的應(yīng)用與梯形圖表示

知識(shí)點(diǎn)——基本指令圖4-10ORB和ANB指令的應(yīng)用與梯形圖表示

※電路塊的并聯(lián)與并聯(lián)指令（ORB/ANB）ORB：塊或指令，用于電路塊的并聯(lián)連接。ANB：塊與指令，用于電路塊的串聯(lián)連接。知識(shí)點(diǎn)——基本指令圖4-11梯形圖中元件的觸點(diǎn)不能接在線圈的右邊，并且線圈與左母線必須經(jīng)過觸點(diǎn)連接，而不能直接相連。

梯形圖的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與處理方法圖4-12

在梯形圖中沒有實(shí)際的電流流動(dòng)，所謂的“能流”只能從左到右、從上到下單向“流動(dòng)”。因此，如圖4-12（a）所示的橋式電路即觸點(diǎn)在垂直線上的電路是不可編程的，必須按邏輯功能作等效變換。

梯形圖的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與處理方法多個(gè)電路塊并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將觸點(diǎn)最多的支路放在梯形圖的最上面，如圖4-13(a)