FX系列PLC編程及應(yīng)用40729

可編程控制器原理及應(yīng)用金守峰梯形圖編程的基本概念梯形圖是使用得最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。軟繼電器PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”；如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反；使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。能流“概念電流”或“能流”(PowerFlow)能流只能從左向右流動(dòng)。

母線(Busbar)梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線可以想象左右兩側(cè)母線（左母線和右母線）之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動(dòng)。右母線可以不畫出。梯形圖的邏輯解算根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對(duì)應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。梯形圖的編程規(guī)則1）每一邏輯行總是起于左母線，然后是觸點(diǎn)的連接，最后終止于線圈或右母線（右母線可以不畫出）。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與右母線之間則不能有任何觸點(diǎn)。2）梯形圖中的觸點(diǎn)可以任意串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。3）觸點(diǎn)的使用次數(shù)不受限制。

T0X8T0

Y4

Y5

Y4X0X1X6X3M8000

M8000X0

Y9M8000X6RSTC0X1

C0C0

Y4梯形圖的編程規(guī)則4）一般情況下，在梯形圖中同一線圈只能出現(xiàn)一次。如果在程序中，同一線圈使用了兩次或多次，稱為“雙線圈輸出”。5）對(duì)于不可編程梯形圖必須難過(guò)等效變換，變成可編程梯形圖。6）有幾個(gè)串聯(lián)電路相并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將串聯(lián)觸點(diǎn)多的回路放在上方，這樣所編制的程序簡(jiǎn)潔明了，語(yǔ)句較少。梯形圖中的基本電路具有自鎖功能的PLC程序梯形圖利用自身的常開觸點(diǎn)使線圈持續(xù)保持通電即“ON”狀態(tài)的功能稱為自鎖。在實(shí)際應(yīng)用中，起動(dòng)信號(hào)和停止信號(hào)可能由多個(gè)觸點(diǎn)組成的串、并聯(lián)電路提供。具有互鎖功能的PLC程序梯形圖利用兩個(gè)或多個(gè)常閉觸點(diǎn)來(lái)保證線圈不會(huì)同時(shí)通電的功能成為“互鎖”。產(chǎn)生脈沖的程序的PLC程序梯形圖周期可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生脈沖的程序的PLC程序梯形圖占空比可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生脈沖的程序的PLC程序梯形圖順序脈沖發(fā)生器斷電延時(shí)動(dòng)作的PLC程序梯形圖大多數(shù)PLC的定時(shí)器均為接通延時(shí)定時(shí)器，即定時(shí)器線圈通電后開始延時(shí)，待定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器的常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開。在定時(shí)器線圈斷電時(shí)，定時(shí)器的觸點(diǎn)立刻復(fù)位。多個(gè)定時(shí)器組合的延時(shí)PLC梯形圖一般PLC的一個(gè)定時(shí)器的延時(shí)時(shí)間都較短，如果需要延時(shí)時(shí)間更長(zhǎng)的定時(shí)器，可采用多個(gè)定時(shí)器串級(jí)使用來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)。定時(shí)器串級(jí)使用時(shí)，其總的定時(shí)時(shí)間為各定時(shí)器定時(shí)時(shí)間之和。應(yīng)用計(jì)數(shù)器的延時(shí)PLC程序梯形圖提供一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入信號(hào)，計(jì)數(shù)器就可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，時(shí)鐘脈沖信號(hào)的周期與計(jì)數(shù)器的設(shè)定值相乘就是定時(shí)時(shí)間。兩級(jí)或多級(jí)計(jì)數(shù)器串級(jí)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器C0和C1串級(jí)后，最大的延時(shí)時(shí)間可達(dá)：32767×0.1×32767s＝29824.34h＝1242.68天。定時(shí)器與計(jì)數(shù)器組合的延時(shí)PLC程序梯形圖利用定時(shí)器與計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)組合可以擴(kuò)大延時(shí)時(shí)間。延時(shí)時(shí)間為定時(shí)器定時(shí)值（20s）和計(jì)數(shù)器設(shè)定值（100）的乘積（2000s）

復(fù)雜PLC程序的設(shè)計(jì)方法程序設(shè)計(jì)思路與步驟1.確定程序的總體結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)的程序按工作方式和功能分成若干部份，如：公共程序、手動(dòng)程序、自動(dòng)程序等部份。復(fù)雜PLC程序的設(shè)計(jì)方法2.分別設(shè)計(jì)局部程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法，先畫出其自動(dòng)工作過(guò)程的功能表圖，再選擇某種編程方式來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖程序。3.程序的綜合與調(diào)試進(jìn)一步理順各部分程序之間的相互關(guān)系，并進(jìn)行程序的調(diào)試PLC程序的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

在PLC發(fā)展的初期，沿用了設(shè)計(jì)繼電器電路圖的方法來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖程序，即在已有的些典型梯形圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制的要求，不斷地修改和完善梯形圖。這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與編程者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，所以有人把這種設(shè)計(jì)方法稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。PLC程序的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC程序時(shí)大致可以按下面幾步來(lái)進(jìn)行：1、分析控制要求、選擇控制原則；2、設(shè)計(jì)主令元件和檢測(cè)元件，確定輸入輸出設(shè)備；3、設(shè)計(jì)執(zhí)行元件的控制程序；4、檢查修改和完善程序。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的特點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法一般適合于設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的梯形圖程序或復(fù)雜系統(tǒng)的某一局部程序（如手動(dòng)程序等）。如果用來(lái)設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)梯形圖，存在以下問(wèn)題。

1)考慮不周、設(shè)計(jì)麻煩、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)

2)梯形圖的可讀性差、系統(tǒng)維護(hù)困難送料小車自動(dòng)控制的梯形圖程序設(shè)計(jì)示例PLC編程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例送料小車在限位開關(guān)X4處裝料，20s后裝料結(jié)束，開始右行，碰到X3后停下來(lái)卸料，25s后左行，碰到X4后又停下來(lái)裝料，這樣不停地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕X2。按鈕X0和X1分別用來(lái)起動(dòng)小車右行和左行。送料小車自動(dòng)控制的梯形圖程序設(shè)計(jì)示例PLC編程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例PLC程序兩處卸料小車自動(dòng)控制的梯形圖程序設(shè)計(jì)示例PLC編程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例小車仍然在限位開關(guān)X4處裝料，但在X5和X3兩處輪流卸料。

兩處卸料小車自動(dòng)控制的梯形圖程序設(shè)計(jì)示例PLC編程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例PLC程序三相交流異步電動(dòng)機(jī)Y/Δ起動(dòng)控制三相交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電流較大，一般是額定電流的（5～7）倍。故對(duì)于功率較大的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采用降壓起動(dòng)方式，Y/△降壓起動(dòng)是常用的方法之一。

三相交流異步電動(dòng)機(jī)Y/Δ起動(dòng)控制三相交流異步電動(dòng)機(jī)Y/Δ起動(dòng)控制PLC程序的順序控制設(shè)計(jì)法一個(gè)控制系統(tǒng)可以分解成幾個(gè)獨(dú)立的控制動(dòng)作，且這些動(dòng)作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)行，這樣的控制系統(tǒng)稱為順序控制系統(tǒng)，也稱為步進(jìn)控制系統(tǒng)?？刂瓶偸且徊揭徊桨错樞蜻M(jìn)行。PLC程序的順序控制設(shè)計(jì)法所謂順序控制設(shè)計(jì)法就是針對(duì)順序控制系統(tǒng)的一種專門的設(shè)計(jì)方法。PLC的設(shè)計(jì)者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)的程序編制提供了大量通用和專用的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的功能表圖，使這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法成為當(dāng)前PLC程序設(shè)計(jì)的主要方法。順序控制設(shè)計(jì)法的基本思想順序控制設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟1．步的劃分順序控制設(shè)計(jì)法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，這些階段稱為步，并且用編程元件（輔助繼電器M或狀態(tài)器S）來(lái)代表各步。

順序控制設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟1．步的劃分順序控制設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟2．轉(zhuǎn)換條件的確定使系統(tǒng)由當(dāng)前步轉(zhuǎn)入下一步的信號(hào)稱為轉(zhuǎn)換條件。轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號(hào)，如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)的接通/斷開等，也可能是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)的接通/斷開等。轉(zhuǎn)換條件也可能是若干個(gè)信號(hào)的與、或、非邏輯組合。順序控制設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟3．功能表圖的繪制根據(jù)以上分析和被控對(duì)象工作內(nèi)容、步驟、順序和控制要求畫出順序功能圖。4．梯形圖的編制根據(jù)順序功能圖，按某種編程方式寫出梯形圖程序。順序功能圖順序功能圖又稱做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)PLC的順序控制程序的有力工具。順序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是—種通用的技術(shù)語(yǔ)言。順序功能圖各國(guó)家也都制定了功能表圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)于1986年頒布了功能表圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB6988.6-86）。順序功能圖的一般形式，它主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作（命令）組成。1．步與動(dòng)作步在功能表圖中用矩形框表示步，方框內(nèi)是該步的編號(hào)。編程時(shí)一般用PLC內(nèi)部編程元件來(lái)代表各步，因此經(jīng)常直接用代表該步的編程元件的元件號(hào)作為步的編號(hào)，如M300等。初始步與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步稱為初始步。

1．步與動(dòng)作動(dòng)作一個(gè)控制系統(tǒng)可以劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)，對(duì)于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動(dòng)作”，對(duì)于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”，將動(dòng)作或命令簡(jiǎn)稱為動(dòng)作，并用矩形框中的文字或符號(hào)表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)的步的符號(hào)相連。1．步與動(dòng)作活動(dòng)步當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步時(shí)，該步處于活動(dòng)狀態(tài)，稱該步為“活動(dòng)步”。步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)作被執(zhí)行。若為保持型動(dòng)作則該步不活動(dòng)時(shí)繼續(xù)執(zhí)行該動(dòng)作，若為非保持型動(dòng)作則指該步不活動(dòng)時(shí)，動(dòng)作也停止執(zhí)行。一般在功能表圖中保持型的動(dòng)作應(yīng)該用文字或助記符標(biāo)注，而非保持型動(dòng)作不要標(biāo)注。2．有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件有向連線

在功能表圖中，隨著時(shí)間的推移和轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)，將會(huì)發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的順序進(jìn)展，這種進(jìn)展按有向連線規(guī)定的路線和方向進(jìn)行。在畫功能表圖時(shí)，將代表各步的方框按它們成為活動(dòng)步的先后次序順序排列，并用有向連線將它們連接起來(lái)?；顒?dòng)狀態(tài)的進(jìn)展方向習(xí)慣上是從上到下或從左至右，在這兩個(gè)方向有向連線上的箭頭可以省略。如果不是上述的方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明進(jìn)展方向。2．有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換是用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來(lái)表示，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開。步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成的，并與控制過(guò)程的發(fā)展相對(duì)應(yīng)。2．有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯條件，轉(zhuǎn)換條件可以用文字語(yǔ)言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號(hào)標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。使用最多的轉(zhuǎn)換條件表示方法是布爾代數(shù)表達(dá)式。功能表圖的基本結(jié)構(gòu)單序列

單序列由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅接有一個(gè)轉(zhuǎn)換，每一個(gè)轉(zhuǎn)換的后面只有一個(gè)步。選擇序列

選擇序列的開始稱為分支，轉(zhuǎn)換符號(hào)只能標(biāo)在水平連線之下，選擇序列的結(jié)束稱為合并，在某一時(shí)刻一般只允許選擇一個(gè)序列。

功能表圖的基本結(jié)構(gòu)功能表圖的基本結(jié)構(gòu)并行序列

并行序列的開始稱為分支，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個(gè)序列同時(shí)激活時(shí)，這些序列稱為并行序列。為了強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實(shí)現(xiàn)，水平連線用雙線表示。步被同時(shí)激活后，每個(gè)序列中活動(dòng)步的進(jìn)展將是獨(dú)立的。在表示同步的水平雙線之上，只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)換符號(hào)。并行序列的結(jié)束稱為合并，在表示同步的水平雙線之下，只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)換符號(hào)。并行序列表示系統(tǒng)的幾個(gè)同時(shí)工作的獨(dú)立部分的工作情況。功能表圖的基本結(jié)構(gòu)功能表圖的基本結(jié)構(gòu)子步

某一步可以包含一系列子步和轉(zhuǎn)換，通常這些序列表示整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)完整的子功能。子步的使用使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者在總體設(shè)計(jì)時(shí)容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，用更加簡(jiǎn)潔的方式表示系統(tǒng)的整體功能和概貌，而不是一開始就陷入某些細(xì)節(jié)之中功能表圖的基本結(jié)構(gòu)功能表圖轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件

1）該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步；2）相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成兩個(gè)操作

1）使所有由