劳动出版社《维修电工实训（高级模块）》-A04-1474模块二 可编程控制系统设计、装调与检修

1、常见的PLC,课题1 可编程控制器的应用 课题2 可编程控制器程序的设计方法 课题3 可编程控制系统的设计及装调 课题4 交流电动机的PLC控制设计 课题5 机床电气的可编程控制设计、安装与调试 课题6 可编程序控制系统的故障检修,课题1 可编程控制器的应用,1.熟悉PLC的基本功能，掌握PLC的特点、分类、型号及规格。 2.会查阅相关PLC知识及技术参数，理解PLC 的组成及工作原理。 3.熟练使用三菱PLC GX Developer编程软件。 4.熟练使用PLC编程指令，掌握编程的方法和技巧。,一、可编程控制器知识 1. PLC的定义 PLC是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的生产机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。,2. FX2N系列PLC的型号意义 FX2N 系列序号 I/O点数 单元 输出形式 其他区分 含义：（1）I/O点数，基本单元

2、、扩展单元的I/O点数都相同。 （2）单元，M 基本单元；E 扩展单元。 （3）输出形式，R 继电器输出（有接点，交流、直流负载两用）；,S 三端双向晶闸管开关元件输出（无接点，交流负载用）； T 晶体管输出（无接点，直流负载用）。 （4）其他区分，AC 100V/220V电源，DC24V输入（内部供电）； D 直流电源，DC输入； UA1/UL 交流电源，AC输入； H 大容量输出型。,3.可编程控制器结构 PLC采用了典型的计算机结构，一般由主机、扩展单元和外设组成。如图所示。主机一般由CPU、内存、电源及相应的I/O接口电路组成；扩展单元主要是I/O电路、电源模块、与主机连接的电缆、接口模块等；外设有编程器、可编程序终端、条码读入器、打印机等。,4. 输入继电器和输出继电器 （1）输入继电器和输出继电器编号 输入、输出继电器的编号是由基本单元固有的地址号和按照与这些地址号相连接的顺序给扩展设备分配的地址号组成的。,（2）输入继电器X 输入继电器由开关或传感器等外部器件向PLC内部输入信号。,（3）输出继电器Y 通过输出继电器Y输出PLC中程序的执行结果，启动一外部设备或负载，如电

3、磁阀、控制单元等。输出继电器Y的ON和OFF状态作为控制信号输出。,5. 辅助继电器 PLC内部有许多辅助继电器，这类辅助继电器的线圈与输出继电器的线圈一样，由PLC内的各种软元件的触点驱动。辅助继电器M0M1023、M8000M8255共1280点。 它是一种位元件，每个辅助继电器状态与系统RAM的软器件存储区中80个16位寄存器每一位的位状态相对应。其作用相当于继电器控制系统的中间继电器，用于信号中继、中间量寄存、建立标志等，并能提供无数对常开、常闭接点用于内部编程。,*1 非停电保持领域。使用参数设定，可变更停电保持领域。 *2 停电保持领域。使用参数设定，可变更非停电保持领域。 *3 有关停电保持的特性，无法用参数来改变。,二、可编程控制器编程软件GX Developer的使用 GX Developer是三菱PLC新版的编程软件，它能够对FX系列、Q/nA系列、A系列PLC的梯形图、指令表、SFC等编程。 1. 启动GX Developer编程软件,2. 创建新工程,在其他盘创建新工程,在E盘创建新工程对话框,软件编程界面,3. 输入梯形图程序 输入梯形图程序有两种方法，一是利

4、用工具条中的快捷键输入。另一种是直接用键盘输入如F5，F6，F7，F8等。下面以一段简单的程序为例说明这两种输入方法。 （1）用工具条中的快捷键输入,（2）从键盘输入 如果键盘使用熟练，直接从键盘输入则更方便，效力更高。不用点击工具栏中的按钮。首先使光标处于第一行的首端。在键盘上直接敲入LD X0，同样出现一个对话框。再敲回车键（Enter）则程序输入。接着键入OUT Y0，再敲回车键（Enter）线圈输入。再输入OR Y0,回车即可。对于出现分支、自锁等关系的可以直接用竖线去补上。,课题一 继电接触器控制电路的测绘与装调,4. 梯形图程序编辑 在输入梯形图程序时，常常需要对梯形程序进行编辑，如插入、删除等操作。 （1）触点的修改、添加和删除 （2）行插入和行删除,5. 程序的转换 程序通过编辑以后，电脑界面的底色是灰色的，要通过转换变成白色才能传给PLC或进行仿真运行。,6. PLC与计算机的联机调试 （1）PLC与计算机的连接 正确连接计算机（已安装好了GX编程软件）和PLC的编程电缆（专用电缆），特别是PLC接口方向不要弄错，否则容易造成损坏。 （2）进行通信设置 程序编制完成后

5、，单击“在线”菜单中的“传输设置”后，出现如图所示界面，设置好PC/F和PLC/F的各项设置，其他项保持默认，单击“确定”按钮。,传输设置界面,（3）程序写入、读出,三、可编程控制器指令 1. 定时器指令T （1）通用定时器,通用定时器程序和时序图,（2）积算定时器,积算定时器程序和时序图,（3）计时器的断电延时问题,断电延时的定时器程序和时序图,2. 计数器指令C （1）16位加计数器,通用型16位加计数器程序和时序图,（2）32位加/减计数器,32位加/减计数器程序,32位加/减计数器时序图,3. 上升和下降沿取指令LDP和LDF,LDP、LDF指令程序和时序图,4. 步进指令 （1）STL指令,STL指令的使用,（2）RET指令,RET指令的使用,（3）ZRST指令 ZRST指令可用于状态的初始化与复位，通过该指令可将指定范围内的状态元件进行一次性复位。,ZRST指令的使用,四、可编程控制器编程原则和技巧 1. PLC编程应遵循的基本原则 （1）输入/输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等器件的触点可以无限制的使用，无需用复杂的程序结构来减少触点的使用次数。 （2）梯形图程序的

6、每一行都是从左母线开始，线圈在最右边，连接右母线，触点不能在线圈的右边。 （3）线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以通过特殊辅助继电器M8002的触点来连接。,（4）在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次，称为双线圈输出，它很容易引起误操作，应尽量避免。 （5）梯形图程序必须符合从左到右、从上到下的顺序执行的原则。 （6）在梯形图程序中串联触点使用的次数没有限制，两个及两个以上的线圈可以并联使用，但不能串联使用。 （7）梯形图程序应遵循“上重下轻、左重右轻”的原则，这样的梯形图程序美观整洁，符合结构化程序设计的要求。,2. 编辑PLC梯形图程序时应掌握的编程技巧 （1）串联触点较多的程序编在上方，如图所示。,编程技巧（1）梯形图程序说明 a）程序设计安排不当 b）程序设计安排得当,（2）并联触点多的程序应放在梯形图程序的左侧，如图所示。图 b）比图a）省去了0RB和ANB指令。若有几个并联电路相串联时，应将触点最多的并联电路放在最左边。,编程技巧（2）梯形图程序说明 a）电路安排不当 b）电路安排得当,（3）对复杂电路的处理 图 a)所示的梯形图程序是一个桥式电路，不能对它直接编

7、程，必须编辑为图b）所示的程序才可进行编程。,编程技巧（3）梯形图程序说明,（4）如果梯形图程序构成的电路结构比较复杂，用ANS、0RS等指令难以解决，可重复使用一些触点画出它的等效电路，然后再进行编程就比较容易了，如图所示。,编程技巧（4）梯形图程序说明,五、实训操作 1. 在PLC实训室观察PLC控制的电路，操作GX Developer编程软件，体会PLC控制技术和继电接触器控制方式的区别。 2. 输入PLC程序，并联机调试。 3. 练习梯形图元件的删除、插入。,实训题1 实训题2,4. 编辑电动机点动与连续控制程序并联机模拟调试。,电动机点动与连续控制电路图,课题2 可编程控制器程序的设计方法,1.熟练掌握PLC的编程的设计方法。 2.会使用PLC的设计方法改造继电接触器控制电路。,一、程序的经验设计法 1. 基本方法 经验设计法是延续传统的继电器电气原理图的设计方法，是在一些典型程序的基础上，根据控制系统的具体要求，经过多次反复地调试、修改和完善，最后得到一个较为满意的结果的方法。用经验设计法设计程序时，可以参考一些基本电路的梯形图程序或以往的一些编程经验，一般仅适用于控制要求

8、简单的梯形图程序设计。,2. 设计步骤 （1）在明确了系统的控制要求后，合理地为控制系统中的信号分配I/O接口地址，并绘制出I/O地址分配表。 （2）对于一些控制要求比较简单的输出信号，可直接写出它们的控制条件，按照自锁电路的编程方法完成相应输出信号的编程；对于控制条件较复杂的输出信号，可借助辅助继电器来编程。,（3）对于较复杂的控制，要正确分析其控制要求，明确各输出信号的关键控制点。 （4）确定了关键点后，按照编程方法或基本程序的梯形图，画出各输入、输出信号的梯形图。 （5）在完成关键点梯形图的基础上，针对系统的控制要求，画出其他信号的梯形图。 （6）审查以上梯形图，更正错误，补充遗漏的功能，进行最后的优化。,3. 经验设计法举例 例1：将电动机自耦降压启动控制线路改造为PLC控制。,例题1的PLC接线图,例题1的梯形图程序,例题2：某矿井通风系统有4台通风机，要求在以下几种运行状态下发出不同的信号。3台及3台以上开机时，绿灯常亮；2台开机时，绿灯以10Hz的频率闪烁；1台开机时，红灯以10Hz的频率闪烁；全部停机时，红灯常亮，蜂鸣器尖叫。请设计PLC控制系统的程序。,例题2的PLC

9、接线图,红灯常亮和蜂鸣器响的梯形图程序,绿灯常亮的梯形图程序,红灯闪烁的梯形图程序,绿灯闪烁的梯形图程序,例题2的梯形图程序,二、程序的顺序功能图设计法 顺序功能图（Sequential Function Chart，简称SFC）是一种按照工艺流程图进行编程的图形编程语言。 SFC的基本设计思想是：设计者按照生产工艺的要求，将机械动作的一个工作周期划分为若干个工作阶段（简称为“步”），并明确每一步所要执行的输出，步与步之间通过指定的条件进行转换。因此，只需要通过正确连接步与步之间的转换，便可以完成全部的动作。,1. 顺序功能图的组成 顺序功能图主要由步、有向连线、转换条件和动作（或命令）等组成。,（1）步 （2）与步对应的动作,步的表示方法,与步对应的动作表示方法,（3）有向连线 （4）转换条件,2. 顺序功能图程序的特点 SFC编程是一种基于控制流程的PLC编程方法，目前没有统一的格式与标准。FX系列PLC采用步进指令（STL）表示的编程方法。这一编程方法具有SFC程序设计的特点，即程序的执行过程都是根据条件、按要求的工作步进行的，而在每一步的具体动作上，又采用了梯形图的形式编程，故称为“步进梯形图”。,3. 顺序功能图的结构 （1）单向结构 （2）选择结构 （3）并行结构,4. 顺序功能图中转换实现的基本规则 （1）转换实现的条件 步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。必须满足两个条件：该转换所有的前级步都是活动步；相应的转换条件得到满足。,（2）转换实现应完成的操作 应完成两个操作： 1）使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步。 2）使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。 转换实现的基本规则是根据顺序功能图设计梯形图的基础。,课题一 继电接触器控制电路的测绘与装调,5. 绘制顺序功能图的注意事项 （1）两步不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。 （2）两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。 （3）顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待启动的初始状态，是必不可少的。,（4）自动

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