FX2N系列PLC課件-PLC工作方式的研究

可編程控制器應(yīng)用技術(shù)三菱FX二N系列PLC教學(xué)課件模塊一:PLC地結(jié)構(gòu)與工作原理

項(xiàng)目一-二PLC工作方式地研究南京技師學(xué)院PLC精品課程課題組學(xué)目地

PLC地掃描工作方式PLC輸入輸出響應(yīng)地滯后PLC程序輸出執(zhí)行過(guò)程地分析程序動(dòng)態(tài)時(shí)序圖繪制一,情景模擬

如圖一-一-一所示地小車自動(dòng)往返控制系統(tǒng),其控制地梯形圖如圖一-一-一八所示,若將其設(shè)計(jì)如一-二-一所示地梯形圖,試分析并驗(yàn)證其能否完成以下地控制要求。圖一-二-一小車控制梯形圖引導(dǎo)問(wèn)題

可編程控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī),故它地工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)上地,即是在系統(tǒng)程序地管理下,通過(guò)運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。但是個(gè)計(jì)算機(jī)與PLC地工作方式有所不同,計(jì)算機(jī)一般采用等待命令地工作方式。如常見(jiàn)地鍵盤掃描方式或I/O掃描方式,當(dāng)鍵盤有鍵按下或I/O有信號(hào)輸入時(shí)則斷轉(zhuǎn)入相應(yīng)地子程序。而PLC在裝入了專用程序后成為一種專用機(jī),它采用循環(huán)掃描工作方式,程序地執(zhí)行是按程序順序依次完成相應(yīng)各輸出機(jī)構(gòu)地動(dòng)作。由于PLC運(yùn)算速度很高,各輸入輸出地動(dòng)作看似在同時(shí)完成,而實(shí)際輸入/輸出地響應(yīng)是有所滯后地。下面將舉例來(lái)說(shuō)明PLC工作方式及程序地執(zhí)行過(guò)程。二,知識(shí)準(zhǔn)備

PLC地工作過(guò)程采用串行掃描地工作方式,其工作過(guò)程分三個(gè)階段行。一,輸入采樣階段在程序執(zhí)行之前,將所有輸入信號(hào)地狀態(tài)（ON/OFF）寫入到輸入映像寄存器。二,程序執(zhí)行階段PLC在程序執(zhí)行階段,總是按先左后右,先上后下地順序?qū)γ織l指令行掃描。每執(zhí)行一條指令時(shí),所需要地輸入狀態(tài)或其它元件地狀態(tài),分別從輸入映像寄存器或元件映像寄存器讀取,而將執(zhí)行結(jié)果寫入到元件映像寄存器。

三,輸出刷新階段當(dāng)整個(gè)程序執(zhí)行完以后,將輸出元件映像寄存器元件地ON/OFF狀態(tài)傳送送到輸出鎖存電路,再驅(qū)動(dòng)輸出線圈,這才是PLC地實(shí)際輸出。PLC反復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。因?yàn)橛?jì)算機(jī)每一瞬間只能做一件事,因此工作地次序是輸入→第一步運(yùn)算→第二步運(yùn)算……最后一步運(yùn)算→輸出。這種工作方式成為掃描工作方式。每重復(fù)一次地時(shí)間就是程序地一個(gè)掃描周期。舉例分析

以圖一-二-二為例,分析程序執(zhí)行過(guò)程地三個(gè)周期,各個(gè)階段輸入映像寄存器,輸出映像寄存器及輸出端地狀態(tài)（接通為ON,斷開(kāi)為OFF）。圖一-二-二程序執(zhí)行過(guò)程分析用梯形圖設(shè)X零零零在程序執(zhí)行地第一周期接通（已過(guò)輸入采樣階段）,根據(jù)程序執(zhí)行三個(gè)階段地作用,可知X零零零映像寄存器,Y零零二,Y零零零,Y零零一映像寄存器及輸出端地狀態(tài),如表一-二-一所示。元件第一周期第二周期第三周期X零零零映像寄存器OFFONONY零零二映像寄存器OFFOFFONY零零零映像寄存器OFFONONY零零一映像寄存器OFFONONY零零零輸出端OFFONONY零零一輸出端OFFONONY零零二輸出端OFFOFFON表一-二-一各寄存器狀態(tài)表（一）分析三個(gè)掃描周期一）第一周期①輸入采樣階段X零零零尚未接通,因此寫入X零零零映像寄存器地狀態(tài)為OFF。

②程序執(zhí)行階段程序按順序執(zhí)行,讀出Y零零零-一為OFF,因此Y零零二為OFF,其結(jié)構(gòu)寄存器;讀出Y零零零-二為OFF,因此Y零零一為OFF,其結(jié)果寫入Y零零一映像寄存器。

③輸出刷新階段程序執(zhí)行完畢,Y零零零,Y零零一與Y零零二映像寄存器地狀態(tài)均為OFF,傳送到輸出鎖存電路,使Y零零零,Y零零一與Y零零二輸出為OFF。二）第二周期

①輸出采樣階段將X零零零地ON狀態(tài)寫入X零零零映像寄存器。

②程序執(zhí)行階段程序按順序執(zhí)行,讀出Y零零零-一為OFF,因此Y零零二為OFF,其結(jié)果寫入Y零零二映像寄存器;讀出Y零零零-二為ON,因此Y零零一為ON,其結(jié)果寫入Y零零一映像寄存器。

③輸出刷新階段程序執(zhí)行完畢,Y零零零與Y零零一映像寄存器地狀態(tài)為ON,Y零零二映像寄存器狀態(tài)為OFF,其結(jié)果傳送到輸出鎖存電路,使Y零零零與Y零零一輸出ON,Y零零二輸出為OFF。三）第三周期

①輸出采樣階段將X零零零地ON狀態(tài)重新寫入X零零零地映像寄存器。

②程序執(zhí)行階段程序按順序執(zhí)行,讀出Y零零零-一為ON,因此Y零零二為ON,其結(jié)果寫入Y零零二映像寄存器;讀出X零零零為ON,因此Y零零零為ON,其結(jié)果寫入Y零零零映像寄存器;讀出Y零零零-二為ON,因此Y零零一為ON,其結(jié)果寫入Y零零一映像寄存器。

③輸出刷新階段程序執(zhí)行完畢,Y零零零,Y零零一與Y零零二映像寄存器地狀態(tài)均為ON,其結(jié)果傳送到輸出鎖存電路,使Y零零零,Y零零一與Y零零二輸出為ON。（二）畫出程序執(zhí)行過(guò)程各元件狀態(tài)時(shí)序圖。根據(jù)以上分析,作出程序執(zhí)行過(guò)程各元件狀態(tài)時(shí)序圖,如圖一-二-三所示。圖一-二-三程序執(zhí)行過(guò)程各元件狀態(tài)時(shí)序圖（三）分析輸出響應(yīng)地滯后現(xiàn)象由圖一-二-三可見(jiàn),雖然X零零零在第一周期程序執(zhí)行開(kāi)始為ON,但X零零零地ON狀態(tài)真正是第二周期輸出采樣階段讀入地,因此Y零零與Y零零一地輸出,是在第二周期程序執(zhí)行完畢輸出刷新階段為ON;而Y零零零-一為ON地狀態(tài)是在第三周期程序執(zhí)行階段讀取,所以Y零零二地輸出是在第三周期程序執(zhí)行完畢輸出刷新階段為ON。由此可見(jiàn),Y零零零與Y零零一輸出響應(yīng)滯后于輸出X零零零約兩個(gè)掃描周期,而Y零零二輸出響應(yīng)滯后與X零零零約三個(gè)掃描周期。輸入/輸出滯后時(shí)間又稱為系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間,是指從PLC外部輸入信號(hào)發(fā)生變化地時(shí)刻起至它控制地有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化地時(shí)刻止之間地間隔。它由輸入電路地濾波時(shí)間,輸出模塊地滯后時(shí)間與因掃描工作方式產(chǎn)生地滯后時(shí)間三部分組成。

PLC總地響應(yīng)延遲時(shí)間一般為數(shù)十毫秒,對(duì)于一般地控制系統(tǒng)無(wú)關(guān)緊要。但對(duì)于少數(shù)系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間有特別地要求,這時(shí)就需選擇掃描時(shí)間快地PLC,或選擇專門地高速輸入輸出端口以及采用使輸出與掃描周期脫離地控制方式（如斷地工作方式）來(lái)解決。三,任務(wù)實(shí)施一,工作過(guò)程分析分析小車為什么不能按照設(shè)想地控制要求運(yùn)行,試使用PLC執(zhí)行過(guò)程即掃描工作方式地原理來(lái)說(shuō)明原因。如圖一-一-一八（項(xiàng)目一-一）所示,按下啟動(dòng)按鈕SB,X零零零接通,Y零零一得電并自鎖,臺(tái)車前;臺(tái)車前至位置一解除Y零零一自鎖,Y零零一失電,臺(tái)車停止前;同時(shí)啟用二次啟動(dòng)服務(wù)電路,使M一零零常開(kāi)觸點(diǎn)接通,為二次啟動(dòng)做好準(zhǔn)備;又通過(guò)X零零一常開(kāi)觸點(diǎn)使Y零零二得電并自鎖,臺(tái)車反向啟動(dòng),臺(tái)車后退。

圖一-一-一八小車控制地梯形圖及指令表臺(tái)車后退至位置二解除Y零零二自鎖,臺(tái)車停止,并啟用延時(shí)電路;經(jīng)五s延時(shí)后,T零常開(kāi)觸點(diǎn)接通,實(shí)現(xiàn)二次啟動(dòng),Y零零一得電并自鎖,臺(tái)車前;臺(tái)車前至位置三解除Y零零一自鎖,臺(tái)車停止,同時(shí)接觸二次啟動(dòng)服務(wù)電路地自鎖;又通過(guò)X零零三常開(kāi)觸點(diǎn)使Y零零二得電并自鎖,臺(tái)車反向啟動(dòng),臺(tái)車后退。為了使臺(tái)車在二次返回途經(jīng)位置一時(shí)不啟用二次啟動(dòng)服務(wù)電路,在該電路增設(shè)Y零零二地常閉觸點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)位置互鎖,這樣可保證臺(tái)車下次前至位置一停而不是位置三停,以滿足控制要求。圖一-一-一八小車控制地梯形圖及指令表如果將臺(tái)車控制地梯形圖一-一-一八設(shè)計(jì)成圖一-二-一（項(xiàng)目一-二）所示地梯形圖,即將二次啟動(dòng)服務(wù)電路與后退電路地次序換以下,由于PLC在程序執(zhí)行階段,總是按先左后右,先上后下地順序每條指令行掃描,所以PLC在掃描程序時(shí),二次啟動(dòng)服務(wù)電路X零零一常開(kāi)觸點(diǎn)地動(dòng)作滯后于后退電路X零零一常開(kāi)觸點(diǎn)地動(dòng)作,由于Y零零二常閉觸點(diǎn)首先實(shí)現(xiàn)了位置互鎖,臺(tái)車在位置一不能啟用二次啟動(dòng)服務(wù)電路,所以臺(tái)車二次啟動(dòng)后,就不可能達(dá)到預(yù)定位置三了。圖一-二-一小車控制梯形圖二,實(shí)訓(xùn)內(nèi)容初學(xué)者可以使用時(shí)序圖地方法來(lái)分析與理解程序。時(shí)序圖反映了隨時(shí)間變化PLC輸出隨輸入變化地關(guān)系,通過(guò)時(shí)序圖地繪制可以弄清楚PLC梯形圖程序地工作過(guò)程。試通過(guò)時(shí)序圖方法分析圖一-二-四定時(shí)點(diǎn)滅電路地動(dòng)作過(guò)程圖一-二-四定時(shí)點(diǎn)滅電路梯形圖(一)借助以下表格寫出以上程序各元件地狀態(tài)（ON/OFF）（如表一-二-二所示）表一-二-二各元件狀態(tài)表(二)根據(jù)分析結(jié)果可畫出T五及Y五地動(dòng)作時(shí)序圖（如圖一-二-五所示）圖一-二-五T五及Y五地動(dòng)作時(shí)序圖三,評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目要求配分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)得分控制系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試控制程序符合控制要求三零第一次調(diào)試不合格扣一零分第二次調(diào)試不合格扣二零分第三次調(diào)試不合格扣三零分工作過(guò)程分析說(shuō)明梯形圖一－二－一小車為什么不能按照設(shè)想地控制要求運(yùn)行二零一,不能說(shuō)明程序動(dòng)作過(guò)程扣一零分二,不能結(jié)合PLC工作方式來(lái)解釋扣一零分實(shí)訓(xùn)題:定時(shí)點(diǎn)滅電路一,