1、2023年1月27日星期五项目项目1水塔水位的水塔水位的PLC控控制制本模块介绍三菱本模块介绍三菱FX2NFX2N系列系列PLCPLC常用的功能指令及常用的功能指令及其编程方法。要求达到以下学习目标：其编程方法。要求达到以下学习目标：掌握功能指令的识读方法；掌握功能指令的识读方法；掌握常用的功能指令及应用；掌握常用的功能指令及应用；进一步熟悉进一步熟悉PLCPLC的编程方法；的编程方法；进一步掌握进一步掌握PLCPLC解决实际问题的方法。解决实际问题的方法。模块学习目标模块学习目标项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制控制项目项目2 2 运料小车的运料小车的PLCPLC控制控制项
2、目项目3 3 数码管显示时间的交通灯数码管显示时间的交通灯PLCPLC控制控制项目项目4 4 密码锁的密码锁的PLCPLC控制控制模块项目模块项目本模块包括九个项目：项目项目1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制控制 某高层住宅的消防供水系统，因供某高层住宅的消防供水系统，因供水水压无法满足楼层较高住户消防用水需求，水水压无法满足楼层较高住户消防用水需求，为此，采用通过屋顶水塔保持固定水位来解为此，采用通过屋顶水塔保持固定水位来解决，如图决，如图3-1-13-1-1所示。楼顶水塔利用用水位所示。楼顶水塔利用用水位开关开关K1K1、K2K2监测水塔水位的高、低；通过水监测水塔水位的高、低；通过
3、水泵泵M M从蓄水池抽水向楼顶水塔供水；蓄水池从蓄水池抽水向楼顶水塔供水；蓄水池利用水位开关利用水位开关K3K3、K4K4监测水池水位的高低；监测水池水位的高低；通过电磁阀通过电磁阀YAYA由外部供水系统向蓄水池注水。由外部供水系统向蓄水池注水。系统有自动和手动两种控制方式，由切换开系统有自动和手动两种控制方式，由切换开关关SA5SA5进行切换，进行切换，SA5SA5为为OFFOFF时，为自动方式；时，为自动方式；SA5SA5为为ONON时，为手动方式。时，为手动方式。项目描述项目描述项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制图图3-1-1 3-1-1 水塔水位的系统控制示意水塔
4、水位的系统控制示意图图项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目描述项目描述1 1自动控制方式自动控制方式（1 1）水位开关的动作：水位高于设定水位时，开关动作（）水位开关的动作：水位高于设定水位时，开关动作（ONON），），水位低于设定水位时，开关复位（水位低于设定水位时，开关复位（OFFOFF）。）。（2 2）水塔水位的控制：当水塔水位达到高水位，）水塔水位的控制：当水塔水位达到高水位，K1K1为为ONON时，水时，水泵泵M M停止抽水；当水塔水位达到低水位，停止抽水；当水塔水位达到低水位，K2K2为为OFFOFF时，水泵时，水泵M M工作工作抽水。抽水。（3 3）蓄水池
5、水位的控制：当蓄水池水位达到高水位，）蓄水池水位的控制：当蓄水池水位达到高水位，K3K3为为ONON时，时，电磁阀电磁阀YAYA停止向蓄水池注水；当蓄水池水位达到低水位，停止向蓄水池注水；当蓄水池水位达到低水位，K4K4为为OFFOFF时，电磁阀时，电磁阀YAYA工作向蓄水池注水。工作向蓄水池注水。（4 4）水泵）水泵M M的控制：水塔缺水（的控制：水塔缺水（K2K2为为OFFOFF），且蓄水池有水（），且蓄水池有水（K4K4为为ONON）时，水泵）时，水泵M M工作；水塔缺水（工作；水塔缺水（K2K2为为OFFOFF）且蓄水池缺水（）且蓄水池缺水（K4K4为为OFFOFF）时，水泵）时，水泵
6、M M不能工作；水塔水位到达高水位（不能工作；水塔水位到达高水位（K1K1为为ONON）时，）时，水泵水泵M M停止工作。停止工作。（5 5）电磁阀）电磁阀YAYA的控制：蓄水池缺水（的控制：蓄水池缺水（K4K4为为OFFOFF）时，电磁阀）时，电磁阀YAYA工作；蓄水池达到高水位（工作；蓄水池达到高水位（K3K3为为ONON）时，电磁阀）时，电磁阀YAYA停止工作。停止工作。2 2手动控制方式：手动控制方式：由控制按钮由控制按钮SB1SB1控制电磁阀控制电磁阀YAYA向蓄水池注水水，蓄水池达到高水向蓄水池注水水，蓄水池达到高水位后自动停止；由控制按钮位后自动停止；由控制按钮SB2SB2控制水
7、泵控制水泵M M向水塔抽水，水塔达到向水塔抽水，水塔达到高水位后自动停止，若蓄水池缺水，水泵高水位后自动停止，若蓄水池缺水，水泵M M不能工作。不能工作。图图3-1-1 3-1-1 水塔水位的系统控制示意水塔水位的系统控制示意图图项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制目标与要求目标与要求 掌握功能指令的识读方法；掌握条件跳转指令CJ的使用；掌握水塔水位的PLC控制方法；进一步掌握常用的PLC程序设计方法。项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目准备项目准备1.1.功能指令的格功能指令的格式式 功能指令由指令功能助记符和操作数两部分组成。功能指令由指令功能助
8、记符和操作数两部分组成。图图3-1-2 3-1-2 功能指令的格式图功能指令的格式图（1 1）指令功能助记符）指令功能助记符D D：表示处理的数据为：表示处理的数据为3232位二进制位二进制数，没有数，没有D D表示处理的数据为表示处理的数据为1616位二位二进制数。进制数。FNC45FNC45：功能指令的功能编号，即：功能指令的功能编号，即功能指令的编排顺序，范围为功能指令的编排顺序，范围为FNC00FNC00FNC249FNC249。注：在电脑中输入。注：在电脑中输入功能指令时不用输入功能编号。功能指令时不用输入功能编号。MEANMEAN：功能指令的助记符，该指令：功能指令的助记符，该指令
9、的功能为求平均值。的功能为求平均值。P P：表示脉冲执行，没有：表示脉冲执行，没有P P表示连续表示连续执行。执行。项目准备项目准备图图3-1-2 3-1-2 功能指令的格式图功能指令的格式图（2 2）操作数）操作数SS：源操作数。指令中可能有多个：源操作数。指令中可能有多个源操作数时用源操作数时用S1S1、S2S2等表示。等表示。DD：目标操作数。指令中可能有多：目标操作数。指令中可能有多个目标操作数时用个目标操作数时用D1D1、D2D2等表等表示。示。nn：数值常数，常用来表示数值或作：数值常数，常用来表示数值或作为源操作数和目标操作数的补充注释。为源操作数和目标操作数的补充注释。操作数量
10、多时，用操作数量多时，用n1n1、n2n2等表示。等表示。（3 3）操作数的选择范围：如图）操作数的选择范围：如图3-1-23-1-2（b b）所示。）所示。SS：表示源操作数的选择范围。：表示源操作数的选择范围。DD：表示目标操作数的选择范：表示目标操作数的选择范围。围。nn：表示数值的选择范围，：表示数值的选择范围，K K表表示十进制数，示十进制数，H H表示十六进制数。表示十六进制数。项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目准备项目准备2 2功能指令的数据长度：功能指令的数据长度：功能指令中使用的数据长度有功能指
11、令中使用的数据长度有1616位（位（bitbit）和）和3232位（位（bitbit）两种。功能指令中用）两种。功能指令中用D D来区分来区分1616位数据和位数据和3232位数据，带位数据，带D D的指令的处理的是的指令的处理的是3232位数据。如计数器位数据。如计数器C0C0C199C199中的数据为中的数据为1616位数据，位数据，即计数器中的数值是用即计数器中的数值是用1616位二进制数来表示；计数器位二进制数来表示；计数器C200C200C255C255中的数据为中的数据为3232位数据，即计数器位数据，即计数器中的数值是用中的数值是用3232位二进制数来表示。位二进制数来表示。3
12、3功能指令的执行形式：如图功能指令的执行形式：如图3-1-33-1-3所示。所示。功能指令的执行形式有脉冲执行和连续执行两种形式。功能指令的执行形式有脉冲执行和连续执行两种形式。（1 1）脉冲执行：如图）脉冲执行：如图3-1-33-1-3（a a）所示，功能指令在）所示，功能指令在X1X1由由OFFOFF变为变为ONON（上升沿）时执行该指令。（上升沿）时执行该指令。（2 2）连续执行：如图）连续执行：如图3-1-33-1-3（b b）所示，功能指令在）所示，功能指令在X1X1为为ONON时连续执行该指令。时连续执行该指令。图图3-1-3 3-1-3 功能指令的执行形式功能指令的执行形式项目项
13、目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目准备项目准备4 4位元件和字元件：位元件和字元件：（1 1）位元件：只有）位元件：只有ON/OFFON/OFF两种状态的元件，如两种状态的元件，如X X、Y Y、M M、S S，称为位元件。，称为位元件。（2 2）字元件：处理数值数据的元件，如）字元件：处理数值数据的元件，如T T、C C、D D，称为字元件。，称为字元件。（3 3）位元件的组合：多个位元件可组合起来进行数据的处理，其中位元件每）位元件的组合：多个位元件可组合起来进行数据的处理，其中位元件每4 4位组位组合成一个单元。如合成一个单元。如KnX0KnX0中，中，n n表示单元
14、个数，表示单元个数，X0X0表示低位开始元件的编号。例如表示低位开始元件的编号。例如K1X0K1X0，则表示将则表示将X3X3、X2X2、X1X1、X0X0作为一个组合单元使用；作为一个组合单元使用；K2M10K2M10则表示将则表示将M17M17M10M10作为两个作为两个组合单元使用。组合单元使用。项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目准备项目准备5 5条件跳转指令：条件跳转指令：FNC00FNC00（CJCJ）（1 1）指令格式：如图）指令格式：如图3-1-43-1-4所示。所示。P P：脉冲执行，：脉冲执行，Pn=P0Pn=P0P127P127。图图3-1-4 3
15、-1-4 条件跳转指令的指令格式条件跳转指令的指令格式（2 2）使用举例：如图）使用举例：如图3-1-53-1-5所示。所示。当当X0=OFFX0=OFF时，顺序执行程序。时，顺序执行程序。当当X0=ONX0=ON时，执行跳转指令，程时，执行跳转指令，程序跳到序跳到P1P1标示处开始执行，跳过标示处开始执行，跳过的中间部分程序不执行。的中间部分程序不执行。图图3-1-5 3-1-5 条件跳转指令应用举例条件跳转指令应用举例项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目分析项目分析根据控制要求，本项目主要是针对水泵根据控制要求，本项目主要是针对水泵M M和电磁阀和电磁阀YAYA两个
16、设备进两个设备进行控制。行控制。1 1水泵水泵M M的控制：水泵的控制：水泵M M的启动应由低水位开关的启动应由低水位开关K2=OFFK2=OFF时（水塔时（水塔缺水）控制，停止应由高水位开关缺水）控制，停止应由高水位开关K1=ONK1=ON时（水塔水位达到高水位）时（水塔水位达到高水位）控制。同时水池低水位开关控制。同时水池低水位开关K4=OFFK4=OFF（水池缺水）时，水泵（水池缺水）时，水泵M M不能启不能启动。动。2 2电磁阀电磁阀YAYA的控制：电磁阀的控制：电磁阀YAYA的启动应由低水位开关的启动应由低水位开关K4=OFFK4=OFF时时（水池缺水）控制，停止应由高水位开关（水池
17、缺水）控制，停止应由高水位开关K3=ONK3=ON时（水池水位达到时（水池水位达到高水位）控制。高水位）控制。3.3.系统程序由自动控制和手动控制两种方式组成，利用条件跳转系统程序由自动控制和手动控制两种方式组成，利用条件跳转指令实现两种方式的切换。指令实现两种方式的切换。项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（一）确定（一）确定PLCPLC的的I/OI/O分配表分配表表表3-1-1 3-1-1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制项目控制项目I/OI/O分配表分配表输入端（I）输出端（O）外接元件输入端子外接元件输出端子水塔高水位开关SA1X1水泵MY0水塔
18、低水位开关SA2X2电磁阀YAY1水池高水位开关SA3X3水池低水位开关SA4X4水池手动控制按钮SB1X5水塔手动控制按钮SB2X6方式切换开关SA5X7项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（二）画出（二）画出PLCPLC的的I/OI/O接线图接线图图图3-1-6 3-1-6 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制项目接线原理控制项目接线原理图图项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（三）项目器材（三）项目器材表表3-1-2 3-1-2 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制项目器材表控制项目器材表序号符号器材名称型号、规格、
19、参数单位数量备注1PLC可编程控制器FX2N-48MR台12SA1水塔水位开关L位13SA2水塔水位开关L位14SA3水池水位开关L位15SA4水池水位开关L位16SB1水池手动按钮LA39-11位17SB2水塔手动按钮LA39-11位18SA5方式切换开关L位19M水泵Y-4 380V台10YA电磁阀DF-50-AC个111计算机装有FXGP-Win-C或 GX Developer软件台112常用电动工具套113连接导线条若干项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（四）（四）按按I/OI/O接线图完成接线接线图完成接线按图按图3-1-63-1-6接好线路。接
20、好线路。输入端的接线：输入端的接线：（1 1）连接）连接PLCPLC的输入端外接元件；的输入端外接元件；（2 2）连接）连接PLCPLC的输入公共端与外的输入公共端与外接元件的公共端；接元件的公共端；输出端的接线：输出端的接线：（1 1）连接）连接PLCPLC的输出端外接元件；的输出端外接元件；（2 2）将外接元件的公共端与电源）将外接元件的公共端与电源的负极连接起来；的负极连接起来；（3 3）将电源的正极与）将电源的正极与PLCPLC的输出的输出公共端连接起来。公共端连接起来。图图3-1-7 3-1-7 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控制项目实物模拟接线控制项目实物模拟接线图图项目项目1
21、1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（五）程序编写（五）程序编写1 1自动控制方式的编程自动控制方式的编程（1 1）水泵）水泵M M的控制程序：的控制程序：水泵水泵M M的启动与停止：控制程序如图的启动与停止：控制程序如图3-1-83-1-8所示。水泵所示。水泵M M的启动由的启动由K2K2的下降沿启动，当水塔水位降至低水位时，的下降沿启动，当水塔水位降至低水位时，K2K2（X2X2）由）由ONON变为变为OFFOFF，X2X2下降沿触点接通，水泵下降沿触点接通，水泵M M（Y0Y0）通电工作并保持。水泵）通电工作并保持。水泵M M的停止由的停止由K1K1（X1X1）为
22、）为ONON控制，当水塔水位上升至高水位时，控制，当水塔水位上升至高水位时，K1K1由由OFFOFF变为变为ONON，X1X1常闭触点断开，水泵常闭触点断开，水泵M M（Y0Y0）断电停止工作。）断电停止工作。图图3-1-8 3-1-8 水泵水泵M M的启动和停止的启动和停止项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（五）程序编写（五）程序编写1 1自动控制方式的编程自动控制方式的编程（1 1）水泵）水泵M M的控制程序：的控制程序：当当K4K4为为OFFOFF时，水泵时，水泵M M不能工作，控制程序如图不能工作，控制程序如图3-1-93-1-9所示。若蓄水所示。
23、若蓄水池水缺水，蓄水池低水位开关池水缺水，蓄水池低水位开关K4K4（X4X4）为）为OFFOFF，即，即X4X4断开，则水泵断开，则水泵M M不不能通电工作。能通电工作。图图3-1-9 3-1-9 水泵水泵M M的保护的保护项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（五）程序编写（五）程序编写1 1自动控制方式的编程自动控制方式的编程（2 2）电磁阀）电磁阀YAYA的控制程序：控制程序如图的控制程序：控制程序如图3-1-103-1-10所示。电磁阀所示。电磁阀YAYA的的启动由启动由K4K4的下降沿启动，当蓄水池水位降至低水位时，的下降沿启动，当蓄水池水位降至低水
24、位时，K4K4（X4X4）由）由ONON变为变为OFFOFF，X4X4下降沿触点接通，电磁阀下降沿触点接通，电磁阀YAYA（Y1Y1）通电工作并保持。电）通电工作并保持。电磁阀磁阀YAYA的停止由的停止由K3K3（X3X3）为）为ONON控制，当蓄水池水位上升至高水位时，控制，当蓄水池水位上升至高水位时，K3K3由为由为ONON，X3X3常闭触点断开，电磁阀常闭触点断开，电磁阀YAYA（Y0Y0）断电停止工作。）断电停止工作。图图3-1-10 3-1-10 电磁阀电磁阀YAYA的启动和停止的启动和停止项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（五）程序编写（五）程
25、序编写1 1自动控制方式的编程自动控制方式的编程（3 3）自动控制方式控制程序，如图）自动控制方式控制程序，如图3-1-113-1-11所示。所示。图图3-1-11 3-1-11 水塔水位的自动控制方式程序水塔水位的自动控制方式程序项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（五）程序编写（五）程序编写2 2手动控制方式的编程：手动控制方式的编程：（1 1）水泵）水泵M M的手动控制程序的手动控制程序水泵水泵M M由水塔手动启动和停止：控制程序如图由水塔手动启动和停止：控制程序如图3-1-123-1-12所示；按下水所示；按下水塔手动按钮塔手动按钮SB2SB2（X6
26、X6），水泵），水泵M M（Y0Y0）通电工作并保持。水泵）通电工作并保持。水泵M M的停止的停止由由K1K1（X1X1）为）为ONON控制，当水塔水位上升至高水位时，控制，当水塔水位上升至高水位时，K1K1为为ONON，X1X1常闭常闭触点断开，水泵触点断开，水泵M M（Y0Y0）断电停止工作。）断电停止工作。图图3-1-12 3-1-12 水泵水泵M M的手动启动和停止的手动启动和停止项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（五）程序编写（五）程序编写2 2手动控制方式的编程：手动控制方式的编程：（1 1）水泵）水泵M M的手动控制程序的手动控制程序当当K4
27、K4为为OFFOFF时，水泵时，水泵M M不能工作，控制程序如图不能工作，控制程序如图3-1-133-1-13所示。若蓄所示。若蓄水池水缺水，蓄水池低水位开关水池水缺水，蓄水池低水位开关K4K4（X4X4）为）为OFFOFF，即，即X4X4断开，则水泵断开，则水泵M M不能通电工作。不能通电工作。图图3-1-13 3-1-13 水泵水泵M M的保护的保护项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（五）程序编写（五）程序编写2 2手动控制方式的编程：手动控制方式的编程：（2 2）电磁阀）电磁阀YAYA的手动控制程序：控制程序如图的手动控制程序：控制程序如图3-1-1
28、43-1-14所示。按下水所示。按下水池手动按钮池手动按钮SB1SB1（X5X5），电磁阀），电磁阀YAYA（Y1Y1）通电并保持。电磁阀）通电并保持。电磁阀YAYA的停的停止由止由K3K3（X3X3）为）为ONON控制，当蓄水池水位上升至高水位时，控制，当蓄水池水位上升至高水位时，K3K3（X3X3）为）为ONON，X3X3常闭触点断开，电磁阀常闭触点断开，电磁阀YAYA（Y0Y0）断电停止工作。）断电停止工作。图图3-1-14 3-1-14 电磁阀电磁阀YAYA的手动启动和停止的手动启动和停止项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（五）程序编写（五）程序编
29、写2 2手动控制方式的编程：手动控制方式的编程：（3 3）手动控制方式控制程序，如图）手动控制方式控制程序，如图3-1-153-1-15所示。所示。图图3-1-15 3-1-15 水塔水位的手动控制方式程序水塔水位的手动控制方式程序项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（五）程序编写（五）程序编写3.3.系统完整控制程系统完整控制程序：如图序：如图3-1-163-1-16所示。所示。图图3-1-16 3-1-16 系统完整控制程序系统完整控制程序当当SA5SA5（X7X7）为）为OFFOFF时，时，执行自动控制方式程序，执行自动控制方式程序，跳过手动控制方式程
30、序。跳过手动控制方式程序。当当SA5SA5（X7X7）为）为ONON时，时，跳过自动控制方式程序，跳过自动控制方式程序，执行手动控制方式程序。执行手动控制方式程序。项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目实施项目实施（六）程序调试（六）程序调试1 1输入程序并传送到输入程序并传送到PLCPLC，然后运行调试，看是否符合控制要求，然后运行调试，看是否符合控制要求，否则要检查接线、否则要检查接线、PLCPLC程序，直至满足控制要求方可。程序，直至满足控制要求方可。（1 1）水泵）水泵M M的调试：的调试：（2 2）电磁阀）电磁阀YAYA的调试：的调试：2 2由于本项目涉及由于本
31、项目涉及PLCPLC、水泵、水泵M M、电磁阀、电磁阀YAYA，为了保护好设备，也可，为了保护好设备，也可按下面方法调试：按下面方法调试：（1 1）模拟调试程序。）模拟调试程序。（2 2）系统调试。）系统调试。项目项目1 1 水塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制项目拓展项目拓展 本项目只是采用了经验编程法编程。从控制系统的要求来看，水泵本项目只是采用了经验编程法编程。从控制系统的要求来看，水泵M M和电磁阀和电磁阀YAYA的控制同时进行而且相对独立的控制系统，因此可试用其的控制同时进行而且相对独立的控制系统，因此可试用其他指令和编程方法进行编程。他指令和编程方法进行编程。项目项目1 1 水
32、塔水位的水塔水位的PLCPLC控控制制思考与练习思考与练习 在本项目的控制基础上增加下述控制要求：在本项目的控制基础上增加下述控制要求：（1 1）增加控制系统的启停控制，按下启动按钮）增加控制系统的启停控制，按下启动按钮SB1SB1，启动控制系，启动控制系统工作；按下停止按钮统工作；按下停止按钮SB2SB2，停止控制系统工作；，停止控制系统工作；（2 2）系统停电恢复后，控制系统自动恢复停电前的工作状态；）系统停电恢复后，控制系统自动恢复停电前的工作状态；（3 3）当外部供水系统缺水时，自动停止电磁阀）当外部供水系统缺水时，自动停止电磁阀YAYA并示警（可用并示警（可用指示灯或蜂鸣器）。指示灯或蜂鸣器）。
