FX5U PLC應(yīng)用技術(shù)項目教程課件：三種液體混合的PLC控制

三種液體混合的PLC控制

FX5UPLC步進梯形圖指令的編程及應(yīng)用對生產(chǎn)原料的混合操作是化工、食品、飲料、制藥等行業(yè)必不可少的工序之一。而采用PLC對原料混合操作的裝置進行控制具有自動化程度高、生產(chǎn)效率高、混合質(zhì)量高和適用范圍廣等優(yōu)點，其應(yīng)用較為廣泛。液體混合有兩種、三種或多種，多種液體按照一定的比例混合是物料混合的一種典型形式，本任務(wù)主要通過三種液體混合裝置的PLC控制來學習順序控制單序列編程的基本方法。一、任務(wù)導入三種液體混合的PLC控制（一）步進繼電器（S元件）二、知識準備三種液體混合的PLC控制步進繼電器是一種在步進順序控制的編程中表示“步”的繼電器，它與后述的步進梯形圖開始指令STL組合使用；步進繼電器不在順序控制中使用時，也可作為普通的內(nèi)部繼電器使用，且具有斷電保持功能，或用作信號報警用，用于外部故障診斷。FX5U

PLC共有步進繼電器4096點（S0～S4095）。步進繼電器有五種類型：初始步進繼電器、返回步進繼電器、通用步進繼電器、斷電保持步進繼電器、報警用步進繼電器。FX5UPLC步進繼電器見表3-1。表3-1FX5UPLC步進繼電器一覽表注意：三種液體混合的PLC控制類型步進繼電器編號點數(shù)功能初始步進繼電器S01各個操作初始化狀態(tài)S11原點復位初始化狀態(tài)S21自動運行初始化狀態(tài)S3～S97可以自由使用返回步進繼電器S10～S1910用IST指令時原點返還通用步進繼電器S20～S499480用在SFC中間狀態(tài)斷電保持步進繼電器S500～S899S1000～S40953496用于來電后繼續(xù)執(zhí)行停電前狀態(tài)的場合，其中S500～S899可以通過參數(shù)設(shè)定為一般步進繼電器報警用步進繼電器S900～S999100可用作報警組件用1）步進繼電器與內(nèi)部繼電器一樣有無數(shù)對常開和常閉觸點。2）FX5UPLC可通過程序設(shè)定將S0～S499設(shè)置為有斷電保持功能的步進繼電器。

順序功能圖的定義

順序功能圖的組成要素

步

（二）順序功能圖三種液體混合的PLC控制順序功能圖又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，是用步（或稱為狀態(tài)，用步進繼電器S表示）、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移條件、負載驅(qū)動來描述控制過程的一種圖形語言。主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移條件和動作五個要素組成。SFC中的步是指控制系統(tǒng)的一個工作狀態(tài)，為順序相連的階段中的一個階段。三種液體混合的PLC控制步又分為初始步、一般步和活動步，也稱為初始狀態(tài)、一般狀態(tài)和活動狀態(tài)。圖3-1順序功能圖a）運動示意圖b）順序功能圖

有向連線轉(zhuǎn)移用與有向連線垂直的短劃線表示，轉(zhuǎn)移將相鄰兩步分隔開。轉(zhuǎn)移條件是與轉(zhuǎn)移相關(guān)的邏輯命題。轉(zhuǎn)移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)移的短劃線旁邊。當條件得到滿足時，轉(zhuǎn)移得以實現(xiàn)。在每一步中，施控系統(tǒng)要發(fā)出某些“命令”，即控制要求，而被控系統(tǒng)要完成相應(yīng)的某些“動作”，即完成控制要求的程序，通常把“命令”和“動作”都稱為動作。

命令和動作有向連線是步與步之間的連接線。它表示了SFC的各個狀態(tài)之間成為活動步的先后順序。

轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移條件三種液體混合的PLC控制圖3-2多個動作的表示方法三種液體混合的PLC控制在SFC中，命令和動作是用相應(yīng)的文字和符號（包括梯形圖程序行）寫在狀態(tài)矩形框的旁邊，并用直線與狀態(tài)框相連。如果某一步有幾個命令和動作，可以用圖3-2所示的兩種畫法來表示，但是圖中并不隱含這些動作之間的任何順序。狀態(tài)內(nèi)的動作有兩種情況，一種稱之為非保持性，其動作僅在本狀態(tài)內(nèi)有效，沒有連續(xù)性，當本狀態(tài)為非活動步時，動作全部OFF；另一種稱之為保持性，其動作有連續(xù)性，它會把動作結(jié)果延續(xù)到后面的狀態(tài)中去。

順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)

圖3-4選擇序列結(jié)構(gòu)圖3-3單序列結(jié)構(gòu)圖3-5并行序列結(jié)構(gòu)三種液體混合的PLC控制X5X4X3X10X5X1X2S20S21S22S23X5X1X2X4X3S0S20S21S22X2X4X3X10X1S24S25S26S27a）跳步序列b）重復序列c）循環(huán)序列圖3-6跳步、重復和循環(huán)序列三種液體混合的PLC控制

功能圖中轉(zhuǎn)移實現(xiàn)的基本規(guī)則

轉(zhuǎn)移應(yīng)完成的操作

轉(zhuǎn)移實行的條件1）該轉(zhuǎn)移所有前級步必須是活動步。2）對應(yīng)的轉(zhuǎn)移條件成立。如果轉(zhuǎn)移的前級步或后級步不止一個，轉(zhuǎn)移的實現(xiàn)稱為同步實現(xiàn)，如圖3-7所示。圖3-7轉(zhuǎn)移的同步實現(xiàn)三種液體混合的PLC控制1）使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)移符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬健?）使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)移符號相連的前級步都變?yōu)椴换顒硬健?/p>

繪制順序功能圖的注意事項三種液體混合的PLC控制1）兩個步絕對不能直接相連，必須用一個轉(zhuǎn)移將它們隔開。2）兩個轉(zhuǎn)移也不能直接相連，必須用一個步將它們隔開。3）順序功能圖中的初始步一般對應(yīng)于系統(tǒng)等待起動的初始狀態(tài)，初始步可能沒有輸出執(zhí)行，但初始步是必不可少的。如果沒有該步，則無法表示初始狀態(tài)，系統(tǒng)也無法返回初始狀態(tài)。4）自動控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復執(zhí)行同一工藝過程，順序功能圖應(yīng)是一個閉環(huán)。5）在順序功能圖中，只有當某一步的前級步是活動步時，該步才有可能變成活動步。初始歩一般用初始化脈沖SN402的常開觸點作為轉(zhuǎn)移條件。名稱助記符功能梯形圖表示FBD/LD表示ST表示目標元件步進梯形圖開始STL步進梯形圖開始不支持不支持S步進梯形圖結(jié)束RETSTL步進梯形圖返回無表2-2步進梯形圖指令使用要素（三）步進梯形圖指令RETSTL

步進梯形圖指令（STL、RETSTL）使用要素三種液體混合的PLC控制FX5UPLC有2條步進梯形圖指令：STL（步進梯形開始指令）、RETSTL（步進梯形圖結(jié)束指令）。STLSn

步進梯形圖指令使用說明三種液體混合的PLC控制S21S22Y3X5驅(qū)動處理轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移目標

STL

S21

SET

S22

STLS22SM400Y3X5STLS21LDSM400OUTY3LDX5SETS22STLS22a）順序功能圖b）梯形圖c）指令表圖3-8STL指令使用說明驅(qū)動處理轉(zhuǎn)移處理三種液體混合的PLC控制1）步進梯形圖開始指令STL只有與步進繼電器S配合時才具有步進功能。使用STL指令的步進繼電器常開觸點，稱為STL觸點，沒有常閉的STL觸點。用步進繼電器代表功能圖的各步，每一步都具有三種功能：負載驅(qū)動處理、指定轉(zhuǎn)移條件和指定轉(zhuǎn)移目標。2）STL觸點是與左母線相連的常開觸點，類似于主控觸點，并且同一步進繼電器的STL觸點只能使用一次（并行序列的合并除外）。3）STL觸點可以直接驅(qū)動或通過別的觸點驅(qū)動Y、M、S、T或C等元件的線圈，STL觸點也可以使Y、M和S等元件置位或復位。與STL觸點相連的觸點應(yīng)使用LD、LDI、LDP和LDF指令，在轉(zhuǎn)移條件對應(yīng)的回路中，不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令。

步進梯形圖指令使用說明三種液體混合的PLC控制4）如果使步進繼電器置位的指令不在STL觸點驅(qū)動的電路塊內(nèi)，那么執(zhí)行置位指令時，系統(tǒng)程序不會自動地將前級狀態(tài)步對應(yīng)的步進繼電器復位。5）驅(qū)動負載使用OUT指令。當同一負載需要連續(xù)多步驅(qū)動時可使用多重輸出，也可使用SET指令將負載置位，等到負載不需要驅(qū)動時再用RST指令將其復位。6）STL觸點之后不能使用MC/MCR指令，但可以使用跳轉(zhuǎn)指令。7）由于CPU只執(zhí)行活動步對應(yīng)的電路塊，因此使用STL指令時允許“雙線圈”輸出，如圖3-9、3-10所示。8）在狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中，由于在瞬間（1個掃描周期），兩個相鄰的狀態(tài)會同時接通，因此為了避免不能同時接通的一對輸出同時接通，必須設(shè)置外部硬接線互鎖或軟件互鎖，如圖3-11所示。三種液體混合的PLC控制9）各STL觸點的驅(qū)動電路塊一般放在一起，最后一個STL電路塊結(jié)束時，一定要使用步進梯形圖結(jié)束指令RETSTL使其返回主母線。S20S21Y0X1S22X2Y1Y0S20S21T1T1S22T1T1T1K10K10K20S20S21Y0X10Y1Y1Y0正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)不允許允許同一編號的定時器不能用在相鄰歩中雙線圈圖3-9雙線圈輸出圖3-10相鄰步相同編號定時器輸出圖3-11正反轉(zhuǎn)的軟件互鎖控制

FX5UPLC步進梯形圖中常用的特殊繼電器特殊繼電器名

稱功能和用途SM400、SM8000RUN運行PLC運行中接通，可作為驅(qū)動程序的輸入條件或作為PLC運行狀態(tài)顯示SM402、SM8002初始脈沖在PLC進入RUN狀態(tài)的瞬間，接通一個掃描周期。用于程序的初始化或SFC的初始步激活SM8034禁止全部輸出當M8034為ON時，順序控制程序繼續(xù)運行，但輸出繼電器（Y）都被斷開（禁止輸出）SM8040STL用：禁止轉(zhuǎn)移當M8040為ON時，禁止在所有步之間的轉(zhuǎn)移，但活動步內(nèi)的程序仍然繼續(xù)運行，輸出仍然執(zhí)行SM8041STL用：自動運行時的運行開始自動運行時可從初始狀態(tài)進行轉(zhuǎn)移SM8042STL用：起始脈沖對應(yīng)起始輸入的脈沖輸出SM8043STL用：原點回歸完成應(yīng)在原點回歸模式的結(jié)束狀態(tài)下設(shè)置SM8044STL用：原點條件應(yīng)在機械原點檢測時驅(qū)動表3-3FX5UPLC步進梯形圖中常用的特殊繼電器三種液體混合的PLC控制SM8045STL用：禁止模式切換時的全部輸出復位不在模式切換時進行全部輸出的復位SM8046STL用：有STL狀態(tài)ON任一步激活時（即成為活動步），SM8046自動接通，用于避免與其他流程同時啟動或用于工序的工作標志SM8047STL用：STL監(jiān)視（SD8040～SD8047）有效當SM8047為ON時，編程功能可自動讀出正在工作中的狀態(tài)元件編號，并加以顯示驅(qū)動SM8047則SD8040～SD8047變?yōu)橛行?/p>

使用STL指令編程的一般步驟（四）步進梯形圖指令編程方法三種液體混合的PLC控制1）列出現(xiàn)場物理信號與PLC軟繼電器編號對照表，即輸入輸出分配。2）畫出I/O接線圖。3）根據(jù)控制要求繪制順序功能圖。4）將順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖（轉(zhuǎn)換方法按照圖3-8所示的處理方法來處理每一狀態(tài)）。5）寫出梯形圖對應(yīng)的指令表。

單序列順序控制的STL指令編程舉例表3-4某鍋爐控制I/O分配表輸入輸出設(shè)備名稱符號X元件編號設(shè)備名稱符號Y元件編號起動按鈕SB1X0引風機接觸器KM1Y0停止按鈕SB2X1鼓風機接觸器KM2Y1三種液體混合的PLC控制某鍋爐的鼓風機和引風機的控制要求如下：開機時，先起動引風機，10s后開鼓風機；停機時，先關(guān)鼓風機，5s后關(guān)引風機。試設(shè)計滿足上述要求的控制程序。

I/O分配圖3-12鼓風機和引風機的順序控制程序S0S20S21S22SM402X0T0T1X1Y0T0Y0Y1Y0T1三種液體混合的PLC控制

繪制順序功能圖

編制程序a）順序功能圖b）梯形圖圖3-12鼓風機和引風機的順序控制程序（續(xù)）三種液體混合的PLC控制c）指令表(0)LDSM402(25)LDT0(47)LDSM400(2)SETS0(27)SETS21(49)OUTY0(5)STLS0(30)STLS21(51)OUTT1K50(8)LDX0(33)LDSM400(56)LDT1(10)SETS20(35)OUTY0(58)OUTS0(13)STLS20(37)OUTY1(61)RETSTL

(16)LDSM400(39)LDX1(62)END

(18)OUTY0(41)SETS22

(20)OUTT0K100(44)STLS22

（一）任務(wù)目標三、任務(wù)實施三種液體混合的PLC控制1）根據(jù)控制要求繪制單序列順序功能圖，并用步進梯形圖指令轉(zhuǎn)換成步進梯形圖。2）學會FX5UPLCI/O接線方法。3）初步學會單序列順序控制步進梯形圖指令編程方法。4）熟練使用三菱GXWorks3編程軟件進行步進梯形圖指令程序輸入，并寫入PLC進行調(diào)試運行，查看運行結(jié)果。

表3-5設(shè)備與器材（二）設(shè)備與器材序號名稱符號型號規(guī)格數(shù)量備注1常用電工工具

十字起、一字起、尖嘴鉗、剝線鉗等1套表中所列設(shè)備、器材的型號規(guī)格僅供參考2計算機（安裝GXWorks3編程軟件）

1臺3三菱FX5U可編程控制器PLCFX5U-32MR/ES1臺4三種液體混合控制模擬裝置掛件

1個5以太網(wǎng)通信電纜

1根6連接導線

若干三種液體混合的PLC控制

任務(wù)要求（三）內(nèi)容與步驟圖3-13三種液體混合模擬控制面板三種液體混合的PLC控制三種液體混合模擬控制面板如圖3-13所示。SL1、SL2、SL3為液面?zhèn)鞲衅鳎后wA、B、C閥門與混合液閥門由電磁閥YV1、YV2、YV3、YV4控制，M為攪勻電動機，KM為控制攪勻電動機的交流接觸器,控制要求如下：

任務(wù)要求三種液體混合的PLC控制1）初始狀態(tài)：裝置投入運行時，液體A、B、C閥門關(guān)閉，混合液閥門打開10秒將容器放空后關(guān)閉。2）起動操作：合上起停開關(guān)S，裝置就開始按下列的規(guī)律操作。液體A閥門打開，液體A流入容器。當液面到達SL3時，SL3接通，關(guān)閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面到達SL2時，關(guān)閉液體B閥門，打開液體C閥門。液面到達SL1時，關(guān)閉液體C閥門。攪勻電動機開始攪勻。攪勻電動機工作30秒后停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當液面下降到SL3時，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，再過2秒后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，完成一個操作周期。只要未斷開起停開關(guān)，則自動進入下一周期。3）停止操作：當斷開起停開關(guān)后，在當前的混合液操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)）。

I/O分配與接線圖表3-6I/O分配表三種液體混合的PLC控制輸入輸出設(shè)備名稱符號X元件編號設(shè)備名稱符號Y元件編號起停開關(guān)SX0液體A閥門YV1Y0控制液體C傳感器SL1X1液體B閥門YV2Y1控制液體B傳感器SL2X2液體C閥門YV3Y2控制液體A傳感器SL3X3混合液體閥門YV4Y3

控制攪勻電動機接觸器KMY4圖3-14I/O接線圖圖3-15三種液體混合順序功能圖

順序功能圖三種液體混合的PLC控制

梯形圖程序三種液體混合的PLC控制圖3-16三種液體混合控制梯形圖

梯形圖程序三種液體混合的PLC控制圖3-16三種液體混合控制梯形圖（續(xù)）

調(diào)試運行三種液體混合的PLC控制將圖3-16所示的梯形圖程序?qū)懭隤LC，按照圖3-14進行PLC外部接線，調(diào)試時請參照順序功能圖3-15，將PLC運行模式調(diào)至RUN狀態(tài)，觀察Y3是否得電，延時10s后，Y3是否失電，Y3失電后，按下X0，觀察Y0是否得電，得電后，合上X3，觀察Y1是否得電，以此類推，按照順序功能圖的流程對程序進行調(diào)試，觀察運行結(jié)果是否符合控制要求。

分析與思考1）為了使混合液體充分攪拌均勻，本任務(wù)中混合液體在攪勻過程中，若要求先正向攪勻7.5s，再反向攪勻7.5s,然后循環(huán)2次，程序應(yīng)如何編制？2）在順序控制步進梯形圖中，當前步的后級步成為活動步是用SET或OUT指令實現(xiàn)的，它的前級步變?yōu)椴换顒硬接衷撊绾螌崿F(xiàn)？四、任務(wù)考核表3-7任務(wù)考核表序號考核內(nèi)容考核要求評分標準配分得分1電路及程序設(shè)計（1）能正確分配I/O，并繪制I/O接線圖（2）根據(jù)控制要求，正確編制梯形圖程序（1）I/O分配錯或少，每個扣5分（2）I/O接線圖設(shè)計不全或有錯，每處扣5分（3）三相異步電動機單向連續(xù)運行主電路表達不正確或畫法不規(guī)范，每處扣5分（4）梯形圖表達不正確或畫法不規(guī)范，每處扣5分40分

2安裝與連線根據(jù)I/O分配，正確連接電路（1）連線錯一處，扣5分（2）損壞元器件，每只扣5～10分（3）損壞連接線，每根扣5～10分20分

3調(diào)試與運行能熟練使用編程軟件編制程序?qū)懭隤LC，并按要求調(diào)試運行（1）不會熟練使用編程軟件進行梯形圖的編輯、修改、轉(zhuǎn)換、寫入及監(jiān)視，每項2分（2）不能按照控制要求完成相應(yīng)的功能，每缺一項扣5分20分

4安全操作確保人身和設(shè)備安全違反安全文明操作規(guī)程，扣10～20分20分

5合計三種液體混合的PLC控制（一）初始步的處理方法五、知識拓展-步進梯形圖編程技巧（二）步進梯形圖編程的順序三種液體混合的PLC控制初始步可由其他步驅(qū)動，但運行開始時必須用其他方法預先作好驅(qū)動，否則狀態(tài)流程不可能向下進行。一般用系統(tǒng)的初始條件驅(qū)動，若無初始條件，可用SM402