1、武 漢 軟 件 工 程 職 業 學 院WUHAN VOCATIONAL COLLEGE OF SOFTWARE AND ENGINEERING 機電設備電氣控制系統設計與裝調機電設備電氣控制系統設計與裝調20162017學年秋季機械工程學院機自專業15034總90學時/周7學時可編程控制器技術可編程控制器技術FX3U(2N)三菱三菱PLC教師：梁啟裕QQ：910353932個人網站http:/武 漢 軟 件 工 程 職 業 學 院WUHAN VOCATIONAL COLLEGE OF SOFTWARE AND ENGINEERING 030402ContentsContentsContents

2、Contents課程簡介課程性質、學習方法030404項目一、PLC基本知識認知、結構、歷史發展、應用、編程語言030408補充項目、電氣控制基礎常用低壓電器、電氣基本控制線路項目二、PLC實現電動機啟停控制工作原理、軟元件、I/O分配、邏輯指令03項目三、PLC實現電動機正反轉控制編程規則、邏輯塊、棧、主控指令03項目四、PLC實現電動機順序啟停控制編程方法、定時器應用03項目五、PLC實現物料輸送線控制計數器應用、脈沖指令項目六、PLC實現組合機床控制狀態轉移圖SFC、步進指令03項目七、PLC實現大小球傳送控制SFC設計、選擇性、并行性流程03項目八、PLC實現工作臺自動往返控制功能指令

3、、復雜程序編制03項目九、提高篇模擬量控制、網絡通信0608080808141606【項目引入項目引入】 生產設備常常要求具有上下、左右、前后等正反方向的運動，生產設備常常要求具有上下、左右、前后等正反方向的運動，要求電動機能實現正反轉控制。電動機正反轉的實現方法，改要求電動機能實現正反轉控制。電動機正反轉的實現方法，改變通入電動機定子繞組的三相電源相序，即把接入電動機的三變通入電動機定子繞組的三相電源相序，即把接入電動機的三相電源進線中的任意兩根對調，電動機即從正轉變為反轉相電源進線中的任意兩根對調，電動機即從正轉變為反轉 。 【學習目標學習目標】（1 1）掌握電動機的正反轉控制電路）掌握電

4、動機的正反轉控制電路 。（2 2）用）用PLCPLC進行對象控制時，進行對象控制時，I/OI/O點的確定，能實際正確接線點的確定，能實際正確接線 。（3 3）學會用控制電路移植法設計梯形圖，并熟悉）學會用控制電路移植法設計梯形圖，并熟悉PLCPLC的編程規的編程規 則和技巧則和技巧 。項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 任務一任務一 控制分析與硬件接線控制分析與硬件接線一一 電氣控制電路及分析電氣控制電路及分析電動機正反轉控制電路圖電動機正反轉控制電路圖 項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反

5、轉控制實現電動機正反轉控制 幾點說明幾點說明： （1 1）互鎖控制：為保證電動機正反轉控制可靠工作，在控）互鎖控制：為保證電動機正反轉控制可靠工作，在控制電路中，將制電路中，將KM1KM1、KM2KM2正反轉接觸器的動斷觸點串接在對正反轉接觸器的動斷觸點串接在對方線圈電路中，形成相互制約的控制，這種相互制約關系方線圈電路中，形成相互制約的控制，這種相互制約關系稱為互鎖控制。互鎖控制用于稱為互鎖控制。互鎖控制用于“當要求甲接觸器工作時乙當要求甲接觸器工作時乙接觸器不能工作，而乙接觸器工作時甲接觸器不能工作接觸器不能工作，而乙接觸器工作時甲接觸器不能工作”的場所的場所 。（2 2）雙重互鎖）雙重互

6、鎖 : :在電路中還增設了啟動按鈕的互鎖，構成在電路中還增設了啟動按鈕的互鎖，構成具有電氣、按鈕互鎖（也稱機械互鎖）的控制電路，該電具有電氣、按鈕互鎖（也稱機械互鎖）的控制電路，該電路的優點是正反轉可以直接切換，不必再去按停止按鈕，路的優點是正反轉可以直接切換，不必再去按停止按鈕，從而使操作變得方便從而使操作變得方便 。項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 二、二、PLCPLC控制控制I/OI/O分配表分配表輸入輸出輸入輸出I/O點分配表點分配表 類別類別元件元件I/OI/O點編號點編號備注備注輸入輸入SB0SB0X0X0停止按鈕停止按鈕SB1SB1X1X1正轉按

7、鈕正轉按鈕SB2SB2X2X2反轉按鈕反轉按鈕FRFRX3X3熱繼電器觸點熱繼電器觸點輸出輸出KM1KM1Y1Y1正轉接觸器正轉接觸器KM2KM2Y2Y2反轉接觸器反轉接觸器關于關于硬連鎖硬連鎖：在：在PLCPLC的輸的輸出規范與外部配線要求中，出規范與外部配線要求中，特別強調，對于同時接通特別強調，對于同時接通有危險的正反轉接觸器等有危險的正反轉接觸器等負載，除了用負載，除了用PLCPLC內部程內部程序連鎖之外，還一定要有序連鎖之外，還一定要有PLCPLC的外部連鎖。在工程的外部連鎖。在工程上，有時把上，有時把PLCPLC內部程序內部程序連鎖稱為軟連鎖，把連鎖稱為軟連鎖，把PLCPLC外部連

8、鎖稱為硬連鎖外部連鎖稱為硬連鎖 。 三三 I/OI/O硬件接線圖硬件接線圖項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 任務二任務二 梯形圖的設計與分析梯形圖的設計與分析項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 一、一、 梯形圖的設計梯形圖的設計項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 雖然在梯形圖中已經有了軟繼電器的互鎖觸點，雖然在梯形圖中已經有了軟繼電器的互鎖觸點，但在外部硬件輸出電路中還必須使用但在外部硬件輸出電路中還必須使用KM1KM1和和 KM2KM2的動的動斷觸點進行硬互鎖。因為斷觸點進行硬互鎖。因為PLCP

9、LC內部軟繼電器互鎖只相內部軟繼電器互鎖只相差一個掃描周期，而外部硬件接觸器觸點的斷開時間差一個掃描周期，而外部硬件接觸器觸點的斷開時間往往大于一個掃描周期，來不及響應。例如往往大于一個掃描周期，來不及響應。例如Y1Y1雖然斷雖然斷開，可能開，可能KM1KM1的觸點還未斷開，在沒有外部硬件互鎖的觸點還未斷開，在沒有外部硬件互鎖的情況下，的情況下，KM2KM2的觸點可能接通，引起主電路短路。的觸點可能接通，引起主電路短路。因此必須采用軟硬件因此必須采用軟硬件雙重互鎖雙重互鎖。項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 二、二、 自鎖的應用自鎖的應用在在PLCPLC控制程序

10、的設計中，經常要對脈沖輸入信號或者是點控制程序的設計中，經常要對脈沖輸入信號或者是點動按鈕輸入信號進行保持，這時常采用自鎖電路。要注意的動按鈕輸入信號進行保持，這時常采用自鎖電路。要注意的是，自鎖電路必須有解鎖設計，一般在并聯之后采用某一動是，自鎖電路必須有解鎖設計，一般在并聯之后采用某一動斷觸點作為解鎖條件。斷觸點作為解鎖條件。 項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 三、三、 互鎖互鎖的應用的應用互鎖電路，有時也叫優先電路互鎖電路，有時也叫優先電路項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 任務三任務三 控制電路移植法及梯形圖編程規則控制

11、電路移植法及梯形圖編程規則 梯形圖程序設計是指用戶編寫程序的設計過程，即以梯形圖程序設計是指用戶編寫程序的設計過程，即以指令指令為基礎為基礎，結合被控制對象的控制要求和現場信號，對照，結合被控制對象的控制要求和現場信號，對照PLCPLC的軟元件，畫出梯形圖，進而寫出指令表程序的過程。的軟元件，畫出梯形圖，進而寫出指令表程序的過程。 一、一、 電路移植法編程電路移植法編程 用用PLCPLC改造繼電器控制系統時，繼電器電路圖與梯形圖在表改造繼電器控制系統時，繼電器電路圖與梯形圖在表示方法和分析方法上有很多相似之處，因此可以根據繼電器電示方法和分析方法上有很多相似之處，因此可以根據繼電器電路圖設計梯

12、形圖，即將繼電器電路轉換為具有相同功能的路圖設計梯形圖，即將繼電器電路轉換為具有相同功能的PLCPLC外部接線硬件接線圖和梯形圖，這就是繼電器控制電路移植法外部接線硬件接線圖和梯形圖，這就是繼電器控制電路移植法設計梯形圖。設計梯形圖。項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 繼電器控制電路移植法設計梯形圖的繼電器控制電路移植法設計梯形圖的步驟步驟如下：如下： （1 1）了解和熟悉被控設備的工藝過程和機械的動作情況）了解和熟悉被控設備的工藝過程和機械的動作情況， （2 2）確定）確定PLCPLC的輸入信號和輸出信號，畫出的輸入信號和輸出信號，畫出PLCPLC外部接線圖。

13、外部接線圖。 （3 3）確定與繼電器電路圖中的中間繼電器、時間繼電器對應）確定與繼電器電路圖中的中間繼電器、時間繼電器對應 的梯形圖中的輔助繼電器（的梯形圖中的輔助繼電器（M M） 和定時器（和定時器（T T）的元件號。）的元件號。 （4 4）根據上述對應關系畫出）根據上述對應關系畫出PLCPLC的梯形圖。的梯形圖。 （5 5）根據被控設備的工藝過程和機械的動作情況以及梯形）根據被控設備的工藝過程和機械的動作情況以及梯形 圖編程的基本規則，優化梯形圖。圖編程的基本規則，優化梯形圖。 項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 二、二、 梯形圖編程規則梯形圖編程規則（1

14、1） 線圈不能重復使用線圈不能重復使用項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 （2 2） 線圈右邊無觸點線圈右邊無觸點梯形圖中每一邏輯行從左到右排列，以觸點與左母線連接開梯形圖中每一邏輯行從左到右排列，以觸點與左母線連接開始，以線圈、功能指令與右母線（可允許省略右母線）連接始，以線圈、功能指令與右母線（可允許省略右母線）連接結束。結束。觸點觸點E E被畫在垂直線上，便很難正確識別它與其他觸點的被畫在垂直線上，便很難正確識別它與其他觸點的關系，也難判斷通過觸點關系，也難判斷通過觸點E E對輸出線圈的控制方向對輸出線圈的控制方向YABECD（3 3） 對橋渡回路不能編程

15、序對橋渡回路不能編程序觸點應畫在水平線上，不能畫在垂直線上觸點應畫在水平線上，不能畫在垂直線上 。項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 （4 4） 觸點可并可串無限制觸點可并可串無限制觸點可用于串行電路，也可用于并行電路，且使用觸點可用于串行電路，也可用于并行電路，且使用次數不受限制，所有輸出繼電器也都可以作為輔助次數不受限制，所有輸出繼電器也都可以作為輔助繼電器使用。繼電器使用。 （5 5） 多個線圈可并聯輸出多個線圈可并聯輸出兩個或兩個以上的線兩個或兩個以上的線圈可以并聯輸出，但圈可以并聯輸出

16、，但不能串聯輸出。不能串聯輸出。 項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 自動往返行程控制電路常用于機械加工設備需自動往返行程控制電路常用于機械加工設備需要其運動部件在一定范圍內自動往返循環的場合。要其運動部件在一定范圍內自動往返循環的場合。在搖臂鉆床、萬能銑床、鏜床、橋式起重機及各種在搖臂鉆床、萬能銑床、鏜床、橋式起重機及各種自動或半自動控制機床設備中經常遇到這種控制要自動或半自動控制機床設備中經常遇到這種控制要求。其繼電器接觸器控制電路如圖所示。討論設計：求。其繼電器接觸器控制電路如圖所示。討論設計：選用合適的方法，并利用選用合適的方法，并利用FXFX2N2N系

17、列系列PLCPLC來實現其電路來實現其電路改造。改造。 停止按鈕正轉按鈕項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 任務四任務四 基本邏輯指令學習基本邏輯指令學習一、一、 ORBORB與與ANBANB1 1串聯電路塊的并聯指令（串聯電路塊的并聯指令（ORBORB）兩個或兩個以上的接點串聯連接的電路叫串聯電路塊。兩個或兩個以上的接點串聯連接的電路叫串聯電路塊。串聯電路塊并聯連接時，分支開始用串聯電路塊并聯連接時，分支開始用LDLD、LDILDI指令，指令，分支結果用分支結果用ORBORB指令。指令。ORBORB指令有時也簡稱為指令有時也簡稱為或塊指令或塊指令。 ORBOR

18、B指令的使用方法有指令的使用方法有兩種兩種：一種是在要并聯的每：一種是在要并聯的每個串聯電路塊后加個串聯電路塊后加ORBORB指令；另一種是集中使用指令；另一種是集中使用ORBORB指指令。對于前者分散使用令。對于前者分散使用ORBORB指令時，并聯電路塊的個指令時，并聯電路塊的個數沒有限制；但對于后者集中使用數沒有限制；但對于后者集中使用ORBORB指令時，這種指令時，這種電路塊并聯的個數電路塊并聯的個數不能超過不能超過8 8個個。 梯形圖梯形圖指令表指令表LD X000AND X001LDI X002AND X003ORBLD X004ANI X005ORBOUT Y000 ORB的梯形圖

19、與指令表的梯形圖與指令表1梯形圖梯形圖指令表指令表 ORB的梯形圖與指令表的梯形圖與指令表2LD X000AND X001LDI X002AND X003LD X004ANI X005ORBORBOUT Y0002.2.并聯電路塊的串聯連接指令并聯電路塊的串聯連接指令ANBANB 兩個或兩個以上接點并聯的電路稱為并聯電路塊。兩個或兩個以上接點并聯的電路稱為并聯電路塊。分支的起點用分支的起點用LDLD、LDILDI指令，并聯電路塊結束后，使指令，并聯電路塊結束后，使用用ANBANB指令與前面電路串聯。指令與前面電路串聯。ANBANB指令也簡稱指令也簡稱與塊指令與塊指令。項目三項目三 PLCPLC

20、實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 （1 1）與）與ORBORB指令相似，指令相似，ANBANB指令分散使用時，次數不限；如果指令分散使用時，次數不限；如果連續使用，則使用次數不能超過連續使用，則使用次數不能超過8 8次。次。（2 2）在具體編寫程序時，特別是在對程序步數有嚴格要氣的場）在具體編寫程序時，特別是在對程序步數有嚴格要氣的場合，建議通過調整軟元件的位置，少用或盡量不要合，建議通過調整軟元件的位置，少用或盡量不要ANBANB、ORBORB指令，指令，以達到減少程序步數的目的。以達到減少程序步數的目的。 （3 3）簡化程序的技巧）簡化程序的技巧1 1：在串聯電路左右位置可調時，應

21、將單：在串聯電路左右位置可調時，應將單個觸點放在右邊個觸點放在右邊 。（4 4）簡化程序的技巧）簡化程序的技巧2 2：并聯電路上下位置可調，應將單個觸：并聯電路上下位置可調，應將單個觸點的支路放下面點的支路放下面 。串聯電路左右位置可調，應將單個觸點放在右邊（串聯電路左右位置可調，應將單個觸點放在右邊（串串左原則左原則）。）。 X001X001 X002X002X004X004ANBANBX001X001X002X002X004X004不優化不優化 優化優化 并聯電路上下位置可調，應將單個觸點的支路放下面并聯電路上下位置可調，應將單個觸點的支路放下面（多上原則多上原則）。）。 X001X001

22、X002X002X004X004ORBORBX001X001X004X004X002X002不優化不優化 優化優化 項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 二、二、 MPS,MRDMPS,MRD和和MPPMPP MPS MPS 、MRDMRD和和 MPPMPP這組棧操作指令在具有多重輸出這組棧操作指令在具有多重輸出的梯形圖中使用。在編程時需要將的梯形圖中使用。在編程時需要將中間運算結果存儲中間運算結果存儲時時，就可以使用棧操作指令。，就可以使用棧操作指令。（1 1）MPSMPS：進棧進棧指令，將數據壓入棧頂，用在回來開始分指令，將數據壓入棧頂，用在回來開始分支的地方

23、。支的地方。（2 2）MRDMRD：讀棧讀棧指令，讀取棧數據。用在指令，讀取棧數據。用在MPSMPS下繼續的分支，下繼續的分支，表示分支的繼續。表示分支的繼續。 （3 3）MPPMPP：出棧出棧指令，取出棧頂的數據。用在最后分支指令，取出棧頂的數據。用在最后分支的地方，表示分支的結束的地方，表示分支的結束 。 FX FX系列系列PLCPLC有有1111個棧存儲器，有個棧存儲器，有1111個專門的存個專門的存儲器構成。儲器構成。采用先進后出數據存取方式。采用先進后出數據存取方式。123.1011MRDMRD總是讀取最上層的堆棧，總是讀取最上層的堆棧，操作時不影響堆棧的數據操作時不影響堆棧的數據M

24、PSMPS將數據壓入堆棧將數據壓入堆棧MPPMPP將數據從最上的一層堆棧將數據從最上的一層堆棧彈出彈出注意：多重電路的第一個支路前使用注意：多重電路的第一個支路前使用MPS指令，中間支指令，中間支路前使用路前使用MRD指令，最后一個支路前使用指令，最后一個支路前使用MPP指令。指令。LD X001LD X001MPSMPSAND M100AND M100OUT Y001OUT Y001MRDMRDAND M101AND M101OUT Y002OUT Y002MPPMPPAND M102AND M102OUT Y003OUT Y003梯形圖梯形圖指令表指令表一層棧示例一層棧示例1 1項目三項目

25、三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 （1 1）MPSMPS、MRDMRD、MPPMPP指令無編程元件。指令無編程元件。（2 2）MPSMPS、MPPMPP指令必須成對出現，可以嵌套使用。由于受到棧存指令必須成對出現，可以嵌套使用。由于受到棧存 儲器數量的限制，連續使用不能超過儲器數量的限制，連續使用不能超過1111次，否則數據丟失次，否則數據丟失 。 （3 3）MRDMRD指令在程序中可以使用，也可以不使用，使用次數可重指令在程序中可以使用，也可以不使用，使用次數可重 復，不限制復，不限制 。沒有使用沒有使用MRDMRD指令梯形圖和指令表指令梯形圖和指令表 項目三項目三

26、PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 （4 4）簡化程序的技巧：如果分支后直接輸出，作為特例，不作）簡化程序的技巧：如果分支后直接輸出，作為特例，不作 分支處理，而直接當作輸出，第二條支路作為串聯處理，直接使分支處理，而直接當作輸出，第二條支路作為串聯處理，直接使用用ANDAND指令指令 。簡化前的梯形圖和指令表簡化前的梯形圖和指令表 簡化后簡化后梯形圖指令表梯形圖指令表 項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 （5 5）棧操作指令僅在語句表中。）棧操作指令僅在語句表中。 二層棧示例梯形圖及指令表二層棧示例梯形圖及指令表 項目三項目三 PLCPLC實

27、現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 三、三、 MCMC與與MCRMCRMCMC：主控指令主控指令，用于公共觸點串聯連接，用于公共觸點串聯連接，3 3個程序步個程序步 。 MCRMCR：主控復位指令主控復位指令，2 2個程序步個程序步 執行執行MCMC指令后，母線（指令后，母線（LDLD，LDILDI）向）向MCMC觸點后移動，這個觸點后移動，這個MCMC觸點觸點稱為稱為主控觸點主控觸點。相當于分支電路中的總開關。相當于分支電路中的總開關。MCRMCR則是將其反回則是將其反回到原母線指令。到原母線指令。在沒有嵌套結構時，可再次使用在沒有嵌套結構時，可再次使用N0N0編制程序，編制程序，N0N

28、0的使用次數的使用次數無限制。在有嵌套結構時，嵌套級的編號從無限制。在有嵌套結構時，嵌套級的編號從N0 N1N6 N0 N1N6 N7N7增大。增大。在將指令返回時，采用在將指令返回時，采用MCRMCR指令，則從大的嵌套級開始消除。指令，則從大的嵌套級開始消除。（N7N6N5N4N3N2N1N0N7N6N5N4N3N2N1N0）。）。嵌套級最大可編寫嵌套級最大可編寫8 8級級（N7N7）。）。項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 三、三、 MCMC與與MCRMCR（1 1）MCMC、MCRMCR指令的編程元件為指令的編程元件為Y Y、M M（不允許使用特殊輔助繼（

29、不允許使用特殊輔助繼 電器）；電器）；（2 2）MCMC指令后用指令后用LD/LDILD/LDI指令指令，表示建立，表示建立子母線子母線，MCRMCR使母線返使母線返 回到回到MCMC指令調用前的位置。指令調用前的位置。（3 3）MCMC、MCRMCR指令成對出現指令成對出現，缺一不可，否則母線的位置錯亂，缺一不可，否則母線的位置錯亂 導致程序出錯。導致程序出錯。（4 4）MCMC、MCRMCR指令的編程元件指令的編程元件Y Y、M M稱為主控節點，該節點是控稱為主控節點，該節點是控制一組電路的總開關，制一組電路的總開關，接通時接通時，MCMC、MCRMCR之間的語句得以執行之間的語句得以執行

30、；斷開時，斷開時，MCMC、MCRMCR之間的語句被跳過之間的語句被跳過。（5 5）MCMC、MCRMCR指令可以嵌套使用，嵌套層次最多指令可以嵌套使用，嵌套層次最多8 8級，為級，為N0N0N7 N7 項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 編程時的梯形圖格式編程時的梯形圖格式 程序轉換后的格式程序轉換后的格式 項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 X0X0、X1X1、X3X3為為ONON時程序執行監視圖時程序執行監視圖 X0X0為為OFFOFF，X1X1、X3X3為為ONON時程序的執行監視圖時程序的執行監視圖 項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電動機正反轉控制 四、四、 INV,NOPINV,NOP和和ENDENDMCRMCR：取反指令取反指令。其功能是將。其功能是將INVINV指令執行之前的結果取反。指令執行之前的結果取反。（1 1）無操作元件，指令為）無操作元件，指令為1 1個程序步長。個程序步長。（2 2）不能直接與母線連接，該指令前面一定有其他邏輯運算指）不能直接與母線連接，該指令前面一定有其他邏輯運算指 令梯形圖。令梯形圖。1. INV1. INV指令指令項目三項目三 PLCPLC實現電動機正反轉控制實現電