1、可编程控制器应用技术第四章第四章 FX2N系列可编程控系列可编程控制器基本指令的编程应用制器基本指令的编程应用目录 可编程控制器的应用开发 常用基本环节的编程 基本指令编程实例及经验设计法 FX2N系列可编程控制器编程软件及程序下载第一节 可编程控制器的应用开发 可编程控制器在应用开发过程中的步骤组成控制对象的生产工艺过程及控制要求调查可编程控制器的资源分配及接线设计程序编制程序的调试及修改完善 一、三相异步电动机单向运转控制:启保停电路单元图4-1 异步电动机单向运转控制第二节 常用基本环节的编程 梯形图程序的全部要素(1)事件(2)事件发生的条件(3)事件得以延续的条件(4)使事件中止的条
2、件 二、三相异步电动机可逆运转控制:互锁环节 若希望实现三相异步电动机可逆运转，需增加一个反转控制按钮和一只反转接触器。图4-2 三相异步电动机可逆运转控制三、两电机分时启动的电路:基本延时环节图4-3 两台异步电动机延时启动控制设计思路:先绘两台电机独立的启保停电路。第一台电机使用启动按钮启动。第二台电机使用定时器的常开触点启动。两台电机均使用同一停止按钮。然后再解决定时器的工作问题。四、定时器的延时功能扩展环节采用两种方法图4-4 两定时器接力延时400s图4-5 定时器配合计数器延时1000s 五、定时器构成的振荡电路 图4-5中定时器T1的工作实质是构成一种振荡电路,产生时间间隔为定时
3、器的设定值,脉冲宽度为一个扫描周期的方波脉冲。六、分频电路用PLC可以实现对输入信号的任意分频。图4-6 2分频电路及波形第三节 基本指令编程实例及经验设计法 一、编程实例【例1】三组抢答器儿童2人、青年学生1人和教授2人成3组抢答。儿童任一人按钮均可抢得,教授需二人同时按钮可抢得,在主持人按钮同时宣布开始后10s内有人抢答则幸运彩球转动表示庆贺。本例选用 FX2N-16MR型PLC一台。完成本例编程可按以下步骤进行。1.列出本例列出本例PLC端子分配情况端子分配情况 表4-1给出了本例PLC的端子分配情况。输 入 端 子输 出 端 子其 他 器 件儿童抢答按钮:X001、X002学生抢答按钮
4、:X003教授抢答按钮:X004、X005主持人开始开关:X011主持人复位按钮:X012儿童抢得指示灯:Y001学生抢得指示灯:Y002教授抢得指示灯:Y003彩球:Y004定时器:T10表4-1 三组抢答器 PLC端子分配表 输出口Y001Y004上接有抢得指示灯及彩球,分别代表儿童抢得、学生抢得、教授抢得及彩球转动4个事件,是本例梯形图中的输出线圈。2.根据输出要求画出草图根据输出要求画出草图 设计梯形图时可先绘含有4个启保停支路的草图,以表达各个输出的基本关系如图4-7所示。3.考虑各输出之间的制约并对草图做出修改考虑各输出之间的制约并对草图做出修改 根据本例要求主要有2个方面的修改。
5、抢答器的重要性能是竞时封锁,也就是若已有某组先按钮抢答,则其他组再按无效。体现在梯形图上是:Y001Y003间的互锁。这就要求在 Y001Y003支路中互串其余二个输出继电器的常闭触点。按控制要求,只有在主持人宣布开始的10s内 Y001Y003接通才能启动彩球,且彩球启动后,该定时器也应失去对彩球的控制作用。因而梯形图4-8中在Y004输出支路中串入了定时器T10的常闭触点,且在母线及T10间并上了Y004的自保触点。图4-8是程序设计完成后的梯形图。图4-7 三组抢答器梯形图(草图)图4-8 三组抢答器梯形图(完成)【例2】五组抢答器控制设计 五个队参加抢答比赛。比赛规则及所使用的设备如下
6、。设有主持人总台及各个参赛队分台。总台设有总台灯及总台音响,总台开始及总台复位按钮。分台设有分台灯,分台抢答按钮。各队抢答必须在主持人给出题目,说了“开始”并同时按了开始控制钮后的10s内进行,如提前抢答,抢答器将报出“违例”信号(违例扣分)。10s时间到,还无人抢答,抢答器将给出应答时间到信号,该题作废。在有人抢答情况下,抢得的队必须在30s内完成答题。如30s内还没答完,则作答题超时处理。灯光及音响信号所表示的意义是这样安排的:音响及某台灯:正常抢得 音响及某台灯加总台灯:违例 音响加总台灯:无人应答及答题超时 在一个题目回答终了后,主持人按下复位按钮。抢答器恢复原始状态,为第二轮抢答做好
7、准备。完成本例可按以下步骤进行。1.决定输入输出端子及机内器件的安排决定输入输出端子及机内器件的安排 为了清晰地表达总台灯、各台灯、总台音响这些输出器件的工作条件,机内器件除了选用了应答时间及答题时间二个定时器外还选用了一些辅助继电器,现将本例器件安排列于表4-2。输 入 器 件输 出 器 件机内其他器件X000:总台复位按钮Y000:总台音响M0:公共控制触点继电器X001X005:分台按钮Y001Y005;各台灯M1:应答时间辅助继电器X010:总台开始按钮Y014总台灯M2:抢答辅助继电器M3:答题时间辅助继电器M4:音响启动信号继电器T1:应答时限10sT2:答题时限30sT3:音响时
8、限1s 表4-2 器件安排表 2.分析抢答器的控制要求分析抢答器的控制要求 本例输出器件比较多,且需相互配合表示一定的意义。仔细分析并抓住以下几个关键事件对编写输出器件的工作条件有重要的意义。主持人是否按下开始按钮。这是正常抢答和违例的界限。是否有人抢答。应答时间是否到时。答题时间是否到时。程序设计时,要先用机内器件将以上事件表达出来,并在后续的设计中用这些器件的状态表达输出的条件。3.按以下顺序绘制程序图 先绘出图中“应答允许”、“应答时限”、“抢答继电器”、“答题时限”等支路。这些支路中输出器件的状态是进一步设计的基础。设计各台灯梯形图。各台灯启动条件中串入 M2的常闭触点体现了抢答器的一
9、个基本原则:竞时封锁,在已有人抢答之后按按钮无效。设计总台灯梯形图。由总台灯工作条件分析可知,梯形图中应具有以下4项内容:M2的常开和M1的常闭串联:主持人未按开始按钮即有人抢答,违例 T1的常开和M2的常闭串联:应答时间到无人抢答,本题作废;T2的常开和M2的常开串联:答题超时;Y014常开:自保触点。设计总台音响梯形图。总台音响梯形图的结构本来可以和总台灯一样,但为了缩短音响的时间(设定为1s),在音响的输出条件中加入了启动信号的脉冲处理环节。有关的支路请读者自行分析。最后解决复位功能。考虑到主控触点指令具有使主控触点后的所有启保停电路输出中止的作用,将主控触点M0及其相关电路加在已设计好
10、的梯形图前部。本例的梯形图见图4-9。图4-9 抢答器梯形图【例3】三电机的循环启停运转控制设计 三台电机接于Y001、Y002、Y003;要求它们相隔5s启动,各运行10s停止;并循环。据以上要求,绘出电机工作时序图如图4-10所示。图4-10 三电机控制时序图 分析时序图,不难发现电机Y001、Y002、Y003的控制逻辑和间隔5s一个的“时间点”有关,每个“时间点”都有电机启停。因而用程序建立这些“时间点”是程序设计的关键。由于本例时间间隔相等,“时间点”的建立可借助振荡电路及计数器。设X000为电机运行开始的时刻让定时器 T0实现振荡。再用计数器C0、C1、C2、C3作为一个循环过程中
11、的时间点。循环功能是通过C3常开触点将全部计数器复位来实现的。“时间点”建立之后,用这些点来表示输出的状态就十分容易了。设计好的梯形图如图4-11所示。梯形图中Y001、Y002、Y003支路也属于启保停电路,其中启动及停止条件均由“时间点”组成。【例4】十字路口交通灯控制 这也是一个时序控制例子。十字路口南北向及东西向均设有红、黄、绿三只信号灯,六只灯依一定的时序循环往复工作。图4-12是交通灯的时序图。和例3一样,本例的关键仍然是要用机内器件将信号灯状态变化的“时间点”表示出来。分析时序图,找出信号灯状态发生变化的每个“时间点”,并安排相应的器件如表4-3所示。器 件意 义实 现 方 法X
12、000启动及循环起点,绿1、红2点亮启动按钮T0绿1亮25s定时器T0设定值K250,从X000接通起计时,计时时间到绿1断开,T1计时T1、T2绿1闪动3次控制T1、T2形成振荡,T1通时绿1点亮,C0计数C0黄1亮2s起点T2为C0计数信号,C0接通时黄1点亮T3黄1亮2s定时器T3设定值K20,T3接通时为红1、绿2点亮,红2熄灭T4绿2亮25s定时器T4设定值K250,从T3接通时计时,计时时间到绿2断开,T6计时T5、T6绿2闪动3次控制T5、T6形成振荡,T5通时绿2点亮,C1计数C1黄2亮2s起点T6为C1计数信号,C1接通时黄2点亮T7黄2亮2s定时器T7设定值K20,T7接通
13、时黄2熄灭,一循环周期结束表4-3 时间点及实现方法本例梯形图设计步骤如下:依表4-3所列器件及方式绘出各“时间点”形成所需支路。这些支路是依“时间点”的先后顺序绘出,且采用一点扣一点的方式进行的。以“时间点”为工作条件绘各信号灯的输出梯形图。为了实现交通信号灯的启停控制,在已绘好的梯形图上增加主控环节。作为一个循环的结束,第二个循环开始控制的T7的常闭触点也作为条件串入主控指令中。本例梯形图见图4-13。图4-12 交通灯时序图图4-13 交通信号灯梯形图【例5】运料小车的往返运行控制 图4-14所示小车一个工作周期的动作要求如下:按下启动按钮SB(X000),小车电机M正转(Y010),小
14、车第一次前进,碰到限位开关SQ1(X001)后小车电机M反(Y011),小车后退;小车后退碰到限位开关SQ2(X002)后,小车电机 M停转,停5s后,第二次前进,碰到限位开关SQ3(X003),再次后退;第二次后退碰到限位开关SQ2(X002)时,小车停止。图4-14 运料小车往返运行示意图1.分析 本例的输出较少,只有电机正转输出Y010及反转输出 Y011。但控制工况比较复杂。由于分为第一次前进、第一次后退、第二次前进、第二次后退,且限位开关SQ1在二次前进过程中,限位开关SQ2在二次后退过程中所起的作用不同,要直接绘制针对Y010及Y011的启保停电路梯形图不太容易。将启保停电路的内容
15、简单化,可不直接针对电机的正转及反转列写梯形图,而是针对第一次前进、第一次后退、第二次前进、第二次后退列写启保停电路梯形图。为此选 M100、M101及 M110、M111作为两次前进及两次后退的辅助继电器,选定时器 T37控制小车第一次后退在SQ2处停止的时间(本例的输入、输出口安排已标在图4-14中)。2.绘梯形图草图 针对二次前进及二次后退绘出的梯形图草图如图4-15所示。图中有第一次前进、第一次后退、计时、第二次前进、第二次后退 5个支路,每个支路的启动与停止条件都是清楚的。但是程序的功能却不能符合要求,因为细分支路后小车的各个工况间的牵涉虽然少了,但并没有将两次前进两次后退的不同区分
16、开,第二次前进碰到 SQ1时即会转入第一次后退的过程,且第二次后退碰到 SQ2时还将启动定时器,不能实现停车。图4-15 小车往返控制梯形图草图3.修改梯形图 既然以上提及的不符合控制要求的两种情况都发生在第二次前进之后,那么就可以设法让 PLC“记住”第二次前进的“发生”,从而对计时及后退加以限制。在本例中,选择了M102以实现对第二次前进的记忆。对草图修改后的程序如图 4-16所示。图中将两次后退综合到一起,还增加了前进与后退的继电器的互锁。小车往返控制梯形图二、经验设计法 1.经验设计法的要点PLC的编程,从梯形图来看,其根本点是找出符合控制要求的系统各个输出的工作条件,这些条件又总是用
17、机内各种器件按一定的逻辑关系组合实现的。梯形图的基本模式为启保停电路。每个启保停电路一般只针对一个输出,这个输出可以是系统的实际输出,也可以是中间变量。梯形图编程中有一些约定俗成的基本环节,它们都有一定的功能,可以像摆积木一样在许多地方应用。在准确了解控制要求后,合理地为控制系统中的事件分配输入输出口。选择必要的机内器件,如定时器、计数器、辅助继电器。对于一些控制要求较简单的输出,可直接写出它们的工作条件,依启保停电路模式完成相关的梯形图支路。工作条件稍复杂的可借助辅助继电器(如例5中小车前进部分的 M100、M101及M102)。2.“经验法”编程步骤 对于较复杂的控制要求,为了能用启保停电
18、路模式绘出各输出口的梯形图,要正确分析控制要求,并确定组成总的控制要求的关键点。在空间类逻辑为主的控制中关键点为影响控制状态的点,(如抢答器例中主持人是否宣布开始,答题是否到时等)在时间类逻辑为主的控制中(如交通灯),关键点为控制状态转换的时间。将关键点用梯形图表达出来。关键点总是用机内器件来表达的,在安排机内器件时需要考虑并合理安排。绘关键点的梯形图时,可以使用常见的基本环节,如定时器计时环节、振荡环节、分频环节等。在完成关键点梯形图的基础上,针对系统最终的输出进行梯形图的编绘。使用关键点综合出最终输出的控制要求。审查以上草绘图纸,在此基础上,补充遗漏的功能,更正错误,进行最后的完善。“经验设计法”并无一定的章法可循。在设计过程中如发现初步的设计构想不能实现控制要求时,可换个角度试一试。当您的设计经历多起来时,经验法就会得心应手了。作业：4-1
