FX5U PLC應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程 課件 1任務(wù)二 水塔水位的PLC控制

任務(wù)二

水塔水位的PLC控制項(xiàng)目一FX5UPLC順控程序指令的編程及應(yīng)用水塔是日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的供給水建筑，其主要功能是儲(chǔ)水和供水。為了保證水塔水位運(yùn)行在允許的范圍內(nèi)，常用液位傳感器作為檢測(cè)元件，監(jiān)視水塔內(nèi)液面的變換情況，并將檢測(cè)的結(jié)果傳給控制系統(tǒng)，決定控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。本任務(wù)利用三菱FX5UPLC對(duì)水塔水位進(jìn)行模擬控制。一、任務(wù)導(dǎo)入項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制二、知識(shí)準(zhǔn)備（一）內(nèi)部繼電器（M）與特殊繼電器（SM）

內(nèi)部繼電器

FX5UPLC內(nèi)部繼電器是PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，類似于繼電-接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器，它和輸入、輸出繼電器不同的是它既不能接收外部輸入的開關(guān)量信號(hào)，也不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，只能在程序中驅(qū)動(dòng)，是一種內(nèi)部的狀態(tài)標(biāo)志。內(nèi)部繼電器的常開與常閉觸點(diǎn)在PLC內(nèi)部編程時(shí)可無限次使用。輔助繼電器采用十進(jìn)制數(shù)編號(hào)。當(dāng)CPU模塊電源斷開，并重新上電時(shí)，內(nèi)部繼電器狀態(tài)將會(huì)復(fù)位（清零）。項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制

特殊繼電器

特殊繼電器（SM）是FX5UPLC內(nèi)部確定的、具有特殊功能的繼電器，用于存儲(chǔ)PLC系統(tǒng)狀態(tài)、控制參數(shù)和信息。這類繼電器不能像內(nèi)部繼電器（M）用于程序中，但可作為監(jiān)控繼電器狀態(tài)反映系統(tǒng)運(yùn)行情況；或通過設(shè)置ON/OFF來控制CPU模塊相應(yīng)功能。FX5UPLC部分常用特殊的繼電器（SM）見表1-12。

特殊繼電器用來表示PLC的某些狀態(tài)，提供時(shí)鐘脈沖和標(biāo)志位，設(shè)定PLC的運(yùn)行方式或者PLC用于步進(jìn)順控、禁止中斷、計(jì)數(shù)器的加減設(shè)定、模擬量控制、定位控制和通信控制中的各種狀態(tài)標(biāo)志等。它可分為觸點(diǎn)利用型特殊繼電器和驅(qū)動(dòng)線圈型特殊繼電器兩大類。項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制編

號(hào)功能描述讀取/寫入（R/W）SM400SM8000運(yùn)行監(jiān)視，PLC運(yùn)行時(shí)為ONRSM401SM8001運(yùn)行監(jiān)視，PLC運(yùn)行時(shí)為OFFRSM402SM8002初始化脈沖，僅在PLC運(yùn)行開始時(shí)ON一個(gè)掃描周期RSM0SM8004發(fā)生出錯(cuò)，OFF：無出錯(cuò)，ON：有出錯(cuò)RSM52SM8005PLC內(nèi)置電池電壓過低時(shí)為ON

SM409SM801110ms時(shí)鐘脈沖，通、斷各5msRSM410SM8012100ms時(shí)鐘脈沖，通、斷各50msRSM412SM80131s時(shí)鐘脈沖，通、斷各0.5sRSM413-2s時(shí)鐘脈沖，通、斷各1sR

SM80141min時(shí)鐘脈沖，通、斷各30sR

SM8020零標(biāo)志位：加減運(yùn)算結(jié)果為零時(shí)置位R表1-12FX5UPLC部分常用特殊繼電器（SM）

SM8021借位標(biāo)志位：減運(yùn)算結(jié)果為零時(shí)置位RSM700SM8022進(jìn)位標(biāo)志位：加運(yùn)算有進(jìn)位或結(jié)果溢出時(shí)置位R

SM8029指令執(zhí)行完成標(biāo)志位：執(zhí)行完成為ONR

SM8034為ON時(shí)禁止全部輸出R/W項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制（二）數(shù)據(jù)寄存器（D）與特殊寄存器（SD）

數(shù)據(jù)寄存器（D）數(shù)據(jù)寄存器（D）主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)值，PLC在進(jìn)行輸入輸出處理、模擬量控制、位置控制時(shí)，需要許多數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和參數(shù)。FX系列PLC數(shù)據(jù)寄存器都是16位（單字），可以存放16位二進(jìn)制數(shù)。也可用兩個(gè)編號(hào)連續(xù)的數(shù)據(jù)寄存器來存儲(chǔ)32位數(shù)據(jù)（雙字）。例如，用D10和D11存儲(chǔ)32位二進(jìn)制數(shù)，D10存儲(chǔ)低16位，D11存儲(chǔ)高16位。數(shù)據(jù)寄存器最高位為正負(fù)符號(hào)位，0表示為正數(shù)，1表示為負(fù)數(shù)。項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制特殊寄存器用來存放一些特定的數(shù)據(jù)。例如，PLC狀態(tài)信息、時(shí)鐘數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤信息、應(yīng)用指令數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、變址寄存器當(dāng)前值等。按照其功能可分為兩種，一種是只讀存儲(chǔ)器，用戶只能讀取其內(nèi)容，不能改寫其內(nèi)容，例如可以從SD8067中讀出錯(cuò)誤代碼，找出錯(cuò)誤原因。從SD8005中讀出鋰電池電壓值等；另一種是可以進(jìn)行讀寫的特殊存儲(chǔ)器，用戶可以對(duì)其讀寫操作。例如，SD8000為監(jiān)視掃描時(shí)間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，出廠值為200ms。如程序運(yùn)行一個(gè)掃描周期大于200ms時(shí)，可以修改SD8000的設(shè)定值，使程序掃描時(shí)間延長(zhǎng)。未定義的特殊寄存器，用戶不能使用。具體可參見FX5用戶手冊(cè)（應(yīng)用篇）。

特殊寄存器（SD）項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制（三）字位字位是字元件（如數(shù)據(jù)寄存器D）的位指定，可以作為位元件使用，其表達(dá)形式為D□.b，其中□是字元件的編號(hào)，b是字元件的指定位編號(hào)（用16進(jìn)制數(shù)表示）。如置位D100的b15位，可用指令“SETD100.F”表示。通常字位與普通的位元件使用方法相同，但其使用過程中不能進(jìn)行變址操作。字位D□.b是一個(gè)位元件，在應(yīng)用上和內(nèi)部繼電器M一樣使用，有無數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)，本身也可以作為線圈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制FX5UPLC可進(jìn)行字軟元件位指定的字軟元件有，數(shù)據(jù)寄存器（D）、鏈接寄存器(W)、鏈接特殊寄存器(SW)、特殊寄存器(SD)、模塊訪問軟元件(U□\G□)、文件寄存器(R)。（三）常數(shù)（K、H、E）K表示十進(jìn)制常數(shù)的符號(hào)，主要用于指定定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的設(shè)定值，也用于指定應(yīng)用指令中的操作數(shù)，如10進(jìn)制常數(shù)314在程序中表示為K314。十進(jìn)制常數(shù)的范圍見表1-13所示。項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制指令的自變量數(shù)據(jù)類型10進(jìn)制常數(shù)范圍數(shù)據(jù)容量數(shù)據(jù)類型的名稱16位字（有符號(hào)）K-32768～K32767字（無符號(hào)）/位串（16位）K0～K6553532位雙字（有符號(hào)）K-2147483648～K2147483647雙字（無符號(hào)）/位串（32位）K0～K4294967295表1-1310進(jìn)制常數(shù)范圍

十進(jìn)制常數(shù)K

十六進(jìn)制常數(shù)H表示十六進(jìn)制常數(shù)的符號(hào)，主要用于指定應(yīng)用指令中的操作數(shù)。十六進(jìn)制常數(shù)的指定范圍如下。

1）16位數(shù)據(jù)時(shí)：H0000～HFFFF。

2）32位數(shù)據(jù)時(shí)：H00000000～HFFFFFFFF。

實(shí)數(shù)在程序中指定實(shí)數(shù)的軟元件，以E進(jìn)行指定，在PLC中實(shí)數(shù)又稱為浮點(diǎn)數(shù)。（例：E1.234）。實(shí)數(shù)的設(shè)置范圍實(shí)數(shù)的指定范圍如下所示。-2128≤軟元件≤-2-126

、0、2-126≤軟元件≤2128（E-3.40282347+38～E-1.17549435-38、0、E1）。項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制（五）定時(shí)器定時(shí)器在PLC中的作用相當(dāng)于繼電-接觸器控制系統(tǒng)中的通電延時(shí)型時(shí)間繼電器。對(duì)于FX5UPLC定時(shí)器是計(jì)算時(shí)間增量的編程軟元件，其定時(shí)設(shè)定值通過指令設(shè)置。定時(shí)器中有一個(gè)設(shè)定值寄存器（一個(gè)字長(zhǎng)），一個(gè)當(dāng)前值寄存器（一個(gè)字長(zhǎng)）和一個(gè)用來存儲(chǔ)其輸出點(diǎn)狀態(tài)的映像寄存器（占二進(jìn)制的一位），在梯形圖中這三個(gè)單元使用同一個(gè)元件編號(hào)。但使用場(chǎng)合不一樣，意義也不同。項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制通用定時(shí)器累計(jì)定時(shí)器低速定時(shí)器普通定時(shí)器高速定時(shí)器低速累計(jì)定時(shí)器普通累計(jì)定時(shí)器高速累計(jì)定時(shí)器FX5UPLC定時(shí)器的分類表1-14定時(shí)器輸出指令使用要素名稱助記符定時(shí)范圍（s）梯形圖表示FBD/LD表示ST表示低速定時(shí)器OUTT0.1～3276.7ENO:=OUT_T(EN,Coil,Value);低速累計(jì)定時(shí)器OUTST普通定時(shí)器OUTHT0.01～327.67ENO:=OUTH(EN,Coil,Value);累計(jì)定時(shí)器OUTHST高速定時(shí)器OUTHST0.001～32.767ENO:=OUTHS(EN,Coil,Value);高速累計(jì)定時(shí)器OUTHSST項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制圖1-69通用型定時(shí)器動(dòng)作過程示意圖b）時(shí)序圖a）梯形圖

通用定時(shí)器（T）通用定時(shí)器是在定時(shí)器輸入端導(dǎo)通時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其觸點(diǎn)動(dòng)作。即常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開。通用定時(shí)器無斷電保持功能，即當(dāng)輸入端驅(qū)動(dòng)條件斷開或停電時(shí)定時(shí)器自動(dòng)復(fù)位（定時(shí)器的當(dāng)前值回零、觸點(diǎn)復(fù)位）。當(dāng)輸入端驅(qū)動(dòng)條件再次接通時(shí)，定時(shí)器重新開始計(jì)時(shí)。FX5UPLC在默認(rèn)情況下，通用定時(shí)器有512個(gè)，對(duì)應(yīng)編號(hào)為T0～T511。項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制

累計(jì)定時(shí)器

圖1-70累計(jì)定時(shí)器動(dòng)作過程示意圖累計(jì)定時(shí)器又稱為斷電保持型定時(shí)器，可累計(jì)計(jì)算定時(shí)器的導(dǎo)通時(shí)間。當(dāng)累計(jì)定時(shí)器的輸入端導(dǎo)通時(shí)，開始計(jì)時(shí)，其當(dāng)前值按設(shè)定的時(shí)間單位遞增；當(dāng)輸入端斷開時(shí)，累計(jì)定時(shí)器的當(dāng)前值保持不變，輸入端重新接通時(shí)，從保持的當(dāng)前值開始繼續(xù)計(jì)時(shí)，當(dāng)累計(jì)的當(dāng)前值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，累計(jì)定時(shí)器動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。FX5UPLC在默認(rèn)情況下，累計(jì)定時(shí)器有16個(gè)，對(duì)應(yīng)編號(hào)為ST0～ST15。b）時(shí)序圖a）梯形圖項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制名

稱助記符功

能梯形圖表示FBD/LD表示ST表示目標(biāo)元件梯形圖塊的串聯(lián)連接（塊與）ANB并聯(lián)回路塊的AND運(yùn)算，并作為運(yùn)算結(jié)果不對(duì)應(yīng)不對(duì)應(yīng)無梯形圖塊的并聯(lián)連接（塊或）ORB串聯(lián)回路塊的OR運(yùn)算，并作為運(yùn)算結(jié)果不對(duì)應(yīng)不對(duì)應(yīng)（六）梯形圖塊的串聯(lián)連接、并聯(lián)連接指令(ANB、ORB)表1-15ANB、ORB指令使用要素

ANB、ORB指令使用要素梯形圖塊指令有兩條：梯形圖塊并聯(lián)連接指令ORB和梯形圖塊串聯(lián)連接指令A(yù)NB。兩個(gè)及以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接稱為串聯(lián)回路塊，兩個(gè)及以上觸點(diǎn)并聯(lián)連接稱為并聯(lián)回路塊。項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制

ANB、ORB指令使用說明1）使用ANB、ORB指令編程時(shí)，當(dāng)采用分別編程方法時(shí)，即寫完2個(gè)電路塊指令后使用ANB或ORB指令，其ANB、ORB指令使用次數(shù)不受限制。串聯(lián)回路塊分支的起點(diǎn)用LD、LDI指令，分支結(jié)束要使用ORB指令。并聯(lián)回路塊分支的起點(diǎn)用LD、LDI指令，分支結(jié)束要使用ANB指令。2）當(dāng)采用ANB、ORB指令連續(xù)使用時(shí)。即先按順序?qū)⑺械幕芈穳K指令寫完之后，然后連續(xù)用ANB、ORB指令，則ANB、ORB指令使用次數(shù)不能超過8次。3）ANB、ORB指令的符號(hào)不是觸點(diǎn)符號(hào)，而是連接符號(hào)。4）ORB指令進(jìn)行2觸點(diǎn)以上的回路塊的并聯(lián)連接。僅1個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接使用OR指令、ORI指令，無需ORB指令。5）應(yīng)注意ANB和AND、ORB和OR之間的區(qū)別，在程序設(shè)計(jì)時(shí)利用設(shè)計(jì)技巧，能不用ANB或ORB指令時(shí)，盡量不用，這樣可以減少指令的條數(shù)。項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制

應(yīng)用舉例圖1-71ANB、ORB指令的應(yīng)用項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制（七）閃爍程序（振蕩電路程序）的實(shí)現(xiàn)

請(qǐng)讀者用其他方法設(shè)計(jì)每隔1s爍一次的振蕩電路。圖1-72閃爍控制程序a）梯形圖b）時(shí)序圖

試試看：項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制（八）順控程序指令編制梯形圖的基本規(guī)則（二）圖1-73梯形圖的等效變換a）錯(cuò)誤的梯形圖b）正確的梯形圖項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制1）梯形圖中觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平方向上（主控觸點(diǎn)除外），不能畫在垂直分支上。對(duì)于垂直分支上出現(xiàn)元件觸點(diǎn)的梯形圖，應(yīng)根據(jù)其邏輯功能作等效變換，如圖1-73所示。LDX1LDX2ORX3ANBOUTY0LDX2ORX3ANDX2OUTY0應(yīng)改為圖1-75

梯形圖編程規(guī)則說明（二）圖1-74梯形圖編程規(guī)則說明（一）LDX1LDX2ANDX3ORBOUTY000應(yīng)改為項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制2）在每一邏輯行中，串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在上方，這樣可以省去一條ORB指令。如圖1-74所示。LDX2ANDX3ORX1OUTY03）在每一邏輯行中，并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在該邏輯行的開始處。這樣編制的程序簡(jiǎn)潔明了，語句較少。如圖1-75所示。圖76梯形圖編程規(guī)則說明（三）a）不合理b）合理應(yīng)改為項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制4）在梯形圖中，當(dāng)多個(gè)邏輯行都具有相同的控制條件時(shí)，可將這些邏輯行中相同的部分合并，共用同一控制條件，這樣可以節(jié)省語句的數(shù)量，如圖1-76所示。5）在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，輸入繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)最好按輸入設(shè)備全部為常開進(jìn)行設(shè)計(jì)更為合適，不易出錯(cuò)。三、任務(wù)實(shí)施（一）任務(wù)目標(biāo)項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制1）掌握通用定時(shí)器在程序中的應(yīng)用，學(xué)會(huì)閃爍程序的編程方法。2）學(xué)會(huì)用三菱FX5UPLC的順控程序指令編制水塔水位控制的程序。3）會(huì)繪制水塔水位控制的I/O接線圖。4）掌握FX5UPLCI/O接線方法。5）熟練掌握使用三菱GXWorks3編程軟件編制梯形圖，并寫入PLC進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。表1-16設(shè)備與器材（二）設(shè)備與器材項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制序號(hào)名

稱符號(hào)型號(hào)規(guī)格數(shù)量備注1常用電工工具

十字起、一字起、尖嘴鉗、剝線鉗等1套表中所列設(shè)備、器材的型號(hào)規(guī)格僅供參考2計(jì)算機(jī)（安裝GXWorks3編程軟件）

1臺(tái)3三菱FX5U可編程控制器PLCFX5U-32MR/ES1臺(tái)4水塔水位模擬控制掛件

1個(gè)5以太網(wǎng)通信電纜

1根6連接導(dǎo)線

若干（三）內(nèi)容與步驟

任務(wù)要求項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制水塔水位模擬控制面板如圖1-77所示，當(dāng)水池水位低于水池低水位界（S4為ON），閥Y打開（Y為ON），開始進(jìn)水，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，5s后，如果S4還不為OFF，那么閥Y上指示燈以1s的周期閃爍，表示閥Y沒有進(jìn)水，出現(xiàn)故障，S3為ON后，閥Y關(guān)閉（Y為OFF）。當(dāng)S4為OFF時(shí)，且水塔水位低于水塔低水位界時(shí)S2為ON，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)水泵抽水。當(dāng)水塔水位高于水塔高水位界時(shí)電動(dòng)機(jī)M停止。面板中S1表示水塔水位上限，S2表示水塔水位下限，S3表示水池水位上限，S4表示水池水位下限，均用開關(guān)模擬。M為抽水電動(dòng)機(jī)，Y為水閥，兩者均用發(fā)光二極管模擬。圖1-77水塔水位模擬控制面板

I/O分配與接線圖輸入輸出設(shè)備名稱符號(hào)X元件編號(hào)設(shè)備名稱符號(hào)Y元件編號(hào)水塔水位上限S1X0水池水閥YY0水塔水位下限S2X1抽水電機(jī)MY1水池水位上限S3X2水池水位下限S4X3表1-17水塔水位控制I/O分配表圖1-78I/O接線圖項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制

編制程序圖1-79水塔水位控制梯形圖項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制（四）分析與思考

調(diào)試運(yùn)行

靜態(tài)調(diào)試

動(dòng)態(tài)調(diào)試項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制1）本任務(wù)的閃爍程序是如何實(shí)現(xiàn)的？如果改用SM412或SM8013實(shí)現(xiàn)，程序應(yīng)如何編制？2）圖1-79梯形圖中使用了前面所學(xué)過的哪種典型的程序結(jié)構(gòu)？表1-18任務(wù)考核表四、任務(wù)考核項(xiàng)目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制序號(hào)考核內(nèi)容考核要求評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)配分得分1電路及程序設(shè)計(jì)（1）能正確分配I/O，并繪制I/O接線圖（2）根據(jù)控制要求，正確編制梯形圖程序（1）I/O分配錯(cuò)或少，每個(gè)扣5分（2）I/O接線圖設(shè)計(jì)不全或有錯(cuò)，每處扣5分（3）梯形圖表達(dá)不正確或畫法不規(guī)范，每處扣5分40分

2安裝與連線根據(jù)I/O分配，正確連接電路（1）連線錯(cuò)一處，扣5分（2）損壞元器件，每只扣5～10分（3）損壞連接線，每根扣5～10分20分

3調(diào)試與運(yùn)行能熟練使用編程軟件編制程序?qū)懭隤LC，并按要求調(diào)試運(yùn)行（1）不會(huì)熟練使用編程軟件進(jìn)行梯形圖的編輯、修改、轉(zhuǎn)換、寫入及監(jiān)視，每項(xiàng)2分（2）不能按照控制要求完成相應(yīng)的功能，每缺一項(xiàng)扣5分20分

4安全操作確保人身和設(shè)備安全違反安全文明操作規(guī)程，扣10～20分20分

5合計(jì)五、知識(shí)拓展