電氣控制與可編程控制器 第3版 課件 第五章 FX2N系列可編程控制器

第五章FX2N系列可編程控制器

第一節(jié)可編程控制器的基礎(chǔ)知識第二節(jié)可編程控制器的工作方式及編程語言第三節(jié)FX2N系列PLC的性能規(guī)格與內(nèi)部資源第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令編程法第五節(jié)FX2N系列PLC的功能圖與步進(jìn)梯形圖第六節(jié)FX2N系列PLC的應(yīng)用指令編程方法第七節(jié)FX2N系列可編程控制器的應(yīng)用第一節(jié)可編程控制器的基礎(chǔ)知識1．PLC的定義2．PLC的特點(diǎn)

可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)編程簡單，易于掌握功能完善，靈活方便體積小、質(zhì)量輕、功耗低可編程邏輯控制器PLC——ProgrammableLogicalController可編程控制器PC——ProgrammableControllers，但這很容易和個人計算機(jī)PC——PersonalComputer相混淆，因此，一般仍把PLC作為可編程控制器的簡稱。3．PLC的可編程控制器的性能指標(biāo)4．PLC的可編程控制器的分類

輸入/輸出點(diǎn)數(shù)（I/O點(diǎn)數(shù)）存儲容量掃描速度功能擴(kuò)展能力指令系統(tǒng)

按結(jié)構(gòu)形式分類分為整體式和模塊式按控制規(guī)模大小，可以分為小型、中型和大型5．PLC系統(tǒng)的組成

硬件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)

基本單元

I/O擴(kuò)展單元外部設(shè)備CPURAMEPROM輸入/輸出接口內(nèi)部電源系統(tǒng)程序

用戶程序

系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家提供，并固化在EPROM中，用戶不能直接讀寫用戶通過編程器或PC機(jī)寫入到PLC的RAM內(nèi)存中的梯形圖程序，可以修改和更新。當(dāng)PLC斷電時被鋰電池保持PLC的硬件外型結(jié)構(gòu)(FX2N)：PLC的硬件外型結(jié)構(gòu)(FX3U)：PLC硬件的功能部件：PLC的硬件系統(tǒng)由基本單元（包含CPU、RAM、EPROM、輸入/輸出接口、內(nèi)部電源）、I/O擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。通常有干接觸、直流輸入、交流輸入三種形式。干接觸式由內(nèi)部的直流電源供電，小型PLC的直流輸入電路也由內(nèi)部的直流電源供電，交流輸入必須外加電源。PLC的的輸入接口電路PLC的輸出形式有三種：繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。PLC的輸出接口電路繼電器輸出晶體管輸出晶閘管輸出PLC輸出點(diǎn)與負(fù)載的實際連接示意圖

三個輸出點(diǎn)公用一個COM三個輸出點(diǎn)公用一個COM三個輸出點(diǎn)公用一個COM第二節(jié)可編程控制器的工作方式及編程語言1．可編程控制器PLC的工作方式

2．可編程控制器PLC的編程語言PLC的掃描工作方式

包括五個階斷：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。掃描周期：PLC完成一次掃描過程所需的時間。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(guān)1．可編程控制器PLC的工作方式PLC的程序執(zhí)行過程PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段2．PLC的編程語言梯形圖語言助記符語言順序功能圖語言PLC的編程語言有第三節(jié)FX2N系列PLC內(nèi)部資源

輸入觸點(diǎn)X

輸出繼電器Y

內(nèi)部繼電器M

定時器T

計數(shù)器C

數(shù)據(jù)寄存器D、V、Z

常數(shù)與指針第四節(jié)FX2N系列PLC的基本指令編程法1．基本器件的梯形圖（LAD）編程法2．基本順控指令的語句表（STL）和梯形圖(LAD)編程法1．輸入觸點(diǎn)X基本器件也稱為元件。

工業(yè)控制系統(tǒng)輸入電路中的選擇開關(guān)、按鈕、限位開關(guān)等在梯形圖中以輸入觸點(diǎn)表示，在編程時輸入觸點(diǎn)X可由常開

和常閉

兩種指令來編程。采用FX-2N系列PLC的硬件接線圖與程序采用FX-3U系列PLC的硬件接線圖與程序2．輸出繼電器Y、內(nèi)部繼電器M

繼電器具有邏輯線圈及可以多次調(diào)用的常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)。3．定時器T定時器簡單程序通電延時和斷電延時累積型定時器的程序Y3每秒閃爍的梯形圖和時序圖

a）梯形圖b）時序圖兩盞燈交替點(diǎn)亮的梯形圖搶答器的I/O接線圖和梯形圖4.計數(shù)器C1）16位遞增計數(shù)器:計數(shù)器有計數(shù)和復(fù)位兩個輸入端子PLC控制的汽車轉(zhuǎn)向燈輸入接線圖和梯形圖32位增減計數(shù)器：32位增減計數(shù)器（又稱為雙向計數(shù)器）有加計數(shù)和減計數(shù)兩種工作方式高速計數(shù)器：高速計數(shù)器是由特定的輸入進(jìn)行計數(shù)動作的，與PLC的掃描周期無關(guān)，采用中斷處理方式進(jìn)行高速計數(shù)。高速計數(shù)器的輸入選擇2．基本順控指令的語句表（STL）和梯形圖(LAD)編程法編程法1.邏輯取與輸出線圈驅(qū)動指令LD、LDI、OUTa）梯形圖b）語句表2．單個觸點(diǎn)串聯(lián)指令A(yù)ND、ANIa）梯形圖b）語句表3．觸點(diǎn)并聯(lián)指令OR、ORIa）梯形圖b）語句表4．串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令0RB和并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令A(yù)NBa）梯形圖b）語句表5．邊沿觸發(fā)指令a）梯形圖b）語句表6．多重輸出電路指令MPS、MRD、MPPa）梯形圖b）語句表占用1層堆棧的程序a）梯形圖b）語句表占用2層堆棧的程序7．置位與復(fù)位指令SET、RST8．脈沖輸出指令PLS、PLF9．主控指令MC、MCR10．空操作指令NOP和程序結(jié)束指令ENDNOP是一條空操作指令，用于程序的修改。END指令用于程序的結(jié)束，是無元件編號的獨(dú)立指令.11．取反指令

第五節(jié)FX2N系列PLC的功能圖與步進(jìn)梯形圖一、功能圖(Sequeential

Function

Chart)

功能圖是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法，也稱為順序功能圖、流程圖，主要由“步”、“轉(zhuǎn)移”及“有向線段”等元素組成。1．流程圖的“步”

①初始步：對應(yīng)于控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)，是其運(yùn)行的起點(diǎn)。②工作步：指控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時的狀態(tài)。③步對應(yīng)的動作：步是指一個穩(wěn)定的狀態(tài)，即表示過程中的一個動作，用該步右邊的一個矩形框來表示。步對應(yīng)的動作2．步的轉(zhuǎn)移步的轉(zhuǎn)移3．流程圖構(gòu)成規(guī)則:1）步與步不能相連，必須用轉(zhuǎn)移分開。2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能相連，必須用步分開。3）步與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與步之間的連接采用有向線，從上向下畫時可以省略箭頭。當(dāng)有向線從下向上畫時，必須畫上箭頭，以表示方向。4．流程圖的三種基本形式

二、順序控制的功能圖與步進(jìn)梯形圖編程下圖是一個簡單的SFC圖程序示例。順序梯形圖第六節(jié)FX2N系列PLC的應(yīng)用指令編程方法

應(yīng)用指令又稱功能指令，由功能編號FNC00—FNCXXX進(jìn)行指定，各指令中有表示其內(nèi)容的符號（助記符）操作碼、操作數(shù)組成，能完成特定的程序功能。1．程序控制功能指令（FNC00~FNC09）（1）CJ（FNC00）條件跳轉(zhuǎn)指令（2）子程序指令CALL（FNC01）、SRET（FNC02）（3）中斷指令I(lǐng)RET（FNC03）、EI（FNC04）、DI（FNC05）EI：允許中斷指令。DI：禁止中斷指令。IRET：中斷服務(wù)于程序返回指令。它們均為無操作元件，指令塊直接與左母線相連。系統(tǒng)初始為禁止中斷狀態(tài)，當(dāng)有中斷信號產(chǎn)生時，中斷信號被存儲，指令EI與DI之間的程序為允許中斷區(qū)域，當(dāng)程序處理到允許中斷區(qū)域時，可轉(zhuǎn)入中斷程序，到IRET指令時返回原斷點(diǎn)。（4）監(jiān)視定時器刷新指令WDT（FNC07）（5）循環(huán)指令FOR(FNC08)和NEXT(FNC09)2．傳送、比較指令（FNC10~FNC19）（1）比較指令CMP（FNC10）

a)接線圖b)梯形圖a)接線圖b)梯形圖a)接線圖b)梯形圖a)接線圖b)梯形圖a)接線圖b)梯形圖簡易溫度控制接線圖和梯形圖（2）傳送指令MOV（FNC12）八段LED數(shù)碼管控制電路的I/O接線圖重復(fù)循環(huán)顯示數(shù)字0—9的梯形圖3．四則邏輯運(yùn)算指令（FNC20~FNC29）（1）加法指令A(yù)DD（FNC20）和減法指令SUB（FNC21）ADD指令的梯形圖SUB指令梯形圖（2）乘法指令MUL（FNC22）和除法指令DIV（FNC23）（3）遞增加“1”指令I(lǐng)NC（FNC24）和遞減“1”指令DEC（FNC25）4．高速計數(shù)器比較置位指令5．位移位指令（FNC34、35）八燈循環(huán)移動程序6．PID指令（FNC88）第七節(jié)FX2N系列可編程控制器的應(yīng)用

1加熱反應(yīng)爐自動控制系統(tǒng)2交通信號燈控制程序3機(jī)械手搬物順序控制程序4FX2N系列PLC的通訊1.加熱反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)2．加熱反應(yīng)的工藝過程如下：第一階段：進(jìn)料控制⑴檢測下液面X1，爐溫X2，爐內(nèi)壓力X4是否都小于給定值（均為邏輯0）即PLC輸入點(diǎn)X1，X2，X4是否都處于斷開狀態(tài)⑵若是，則開啟排氣閥Y1和進(jìn)料閥Y2。⑶當(dāng)液面上升到位，使X3閉合時，關(guān)閉排氣閥Y1和進(jìn)料閥Y2⑷延時20秒鐘，開啟氮?dú)忾yY3，使氮?dú)膺M(jìn)入爐內(nèi)，提高爐內(nèi)壓力。⑸當(dāng)壓力上升到給定值時X4=1，關(guān)斷氮?dú)忾yY3，進(jìn)料過程結(jié)束。第二階段：加熱反應(yīng)控制⑴此時溫度肯定低于要求值（X2=0），應(yīng)接通加熱爐電源Y5。⑵當(dāng)溫度達(dá)到要求值X2=1后，切斷加熱電源。⑶加溫到要求值后，維持保溫10分鐘，在此時間內(nèi)爐溫實現(xiàn)通斷控制，保持X2=1。第三階段：泄放控制⑴保溫夠10分鐘時，打開排氣閥Y2，使?fàn)t內(nèi)壓力逐漸降到起始值X4=0。⑵維持排氣閥打開，并打開泄料閥Y4，當(dāng)爐內(nèi)液面下降到下液面以下時（X1=0），關(guān)閉泄放閥Y4和排氣閥Y2，系統(tǒng)恢復(fù)到原始狀態(tài)，重新進(jìn)入下一循環(huán)。3．PLC控制程序二、交通信號燈控制程序

城市交通道路十字路口是靠交通指揮信號燈來維持交通秩序的。在每個方向都有紅、黃、綠三種信號燈，紅色“?！?，綠色“行”，黃色表示“等待”。交通指揮信號燈示意圖1．控制要求在系統(tǒng)工作時，有如下控制要求：(1)系統(tǒng)受一個啟動按鈕控制，按下啟動按鈕，信號燈系統(tǒng)開始工作，直到按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作。(2)系統(tǒng)啟動后，南北紅燈亮25秒，在此同時東西綠燈亮20秒，到20秒時東西綠燈開始閃亮，閃亮3秒后綠燈熄滅、東西黃燈亮，東西黃燈亮2秒后熄滅，然后東西紅燈亮，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。(3)東西紅燈亮30秒，在此同時南北綠燈亮25秒，到25秒時南北綠燈開始閃亮，閃亮3秒后熄滅、南北黃燈亮，南北黃燈亮2秒后熄滅，又回到南北紅燈亮，東西紅燈熄滅，東西綠燈亮的狀態(tài)。(4)兩個方向的綠燈閃亮間歇時間均為0.5秒。(5)兩個方向的信號燈，按上面的要求周而復(fù)始地進(jìn)行工作。2.PLC選型及I/O接線圖3.I/O地址I/O地址信號名稱功能說明備注X000開啟按鈕開啟系統(tǒng)運(yùn)行常開X001停止按鈕關(guān)閉系統(tǒng)運(yùn)行常閉Y000南北綠燈南北方向通行通有效Y001南北黃燈南北方向等待通有效Y002南北紅燈南北方向停止通有效Y004東西綠燈東西方向通行通有效Y005東西黃燈東西方箱等待通有效Y006東西紅燈東西方向停止通有效4.編制控制程序三、機(jī)械手搬物順序控制程序

1．按下外接的常開起動按鈕，傳送帶B開始運(yùn)行，機(jī)械手從右限開始上升。2．上升到上限位行程開關(guān)SQ4動作時，上升結(jié)束，機(jī)械手開始左旋轉(zhuǎn)。3．左旋轉(zhuǎn)到左限位行程開關(guān)SQ2動作時，左旋轉(zhuǎn)動作結(jié)束，機(jī)械手開始下降。4．下降到下限位行程開關(guān)SQ5動作，下降結(jié)束，傳送帶A啟動。5．當(dāng)傳送帶A上的工件進(jìn)入光電檢測區(qū)，使光電開關(guān)SQ6動作時，傳送帶A停止，機(jī)械手開始抓物。6．當(dāng)機(jī)械手抓到工件的限位開關(guān)SQ1動作，上升運(yùn)動開始。7．上升到上限位行程開關(guān)SQ4動作，上升結(jié)束，機(jī)械手開始右旋轉(zhuǎn)。8．右旋轉(zhuǎn)到右限位行程開關(guān)SQ3動作時，右旋轉(zhuǎn)動作結(jié)束，機(jī)械手開始下降。9．下降到下限位行程開關(guān)SQ5動作時，機(jī)械手作放物動作。放物動作持續(xù)時間由時間繼電器T0來決定，1S后放物動作結(jié)束，完成一個工作循環(huán)。10.只要B傳送帶處于持續(xù)運(yùn)行中，程序應(yīng)自動控制機(jī)械手不斷地從傳送帶A抓物，然后放到B傳送帶的動作。11．在一個循環(huán)中，如果按下外接的常開預(yù)停按鈕，則在一個工作循環(huán)結(jié)束后停止運(yùn)行，回到原位狀態(tài)；如果沒按預(yù)停，則進(jìn)入下一個工作循環(huán)繼續(xù)運(yùn)行。輸

入

信

號