第6章FX2N系列PLC在工程中的應(yīng)用實例

第6章FX2N系列(xìliè)PLC在工程中的應(yīng)用實例6.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計概述6.1.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的原則6.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容6.1.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟6.2PLC控制系統(tǒng)的硬件配置6.2.1PLC機(jī)型的選擇6.2.2開關(guān)量I/O的選擇6.2.3模擬量I/O的選擇6.2.4智能I/O模塊的選擇6.3FX2N系列PLC在學(xué)校自動打鈴的應(yīng)用6.3.1系統(tǒng)工作要求6.3.2PLC選型6.3.3I/O地址分配及硬件接線圖6.3.4PLC梯形圖程序設(shè)計及調(diào)試6.4FX2N系列PLC在搬運機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用6.4.1系統(tǒng)工藝要求6.4.2PLC的I/O分配6.4.3

PLC程序設(shè)計6.5FX2N系列PLC在洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用6.5.1工藝控制要求6.5.2PLC選型6.5.3I/O地址分配及控制接線圖6.5.4PLC梯形圖程序設(shè)計6.6FX2N系列PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用6.6.1系統(tǒng)工藝要求6.6.2系統(tǒng)控制分析6.6.3PLC選型6.6.4I/O地址分配及控制接線圖6.6.5PLC梯形圖程序設(shè)計6.7FX2N系列PLC在金屬切削機(jī)床控制中的應(yīng)用6.7.1CA6140車床傳統(tǒng)繼電器-接觸器電氣控制線路分析6.7.2PLC選型6.7.3I/O地址分配6.7.4PLC梯形圖程序設(shè)計及調(diào)試6.8FX2N系列PLC在水泵自動控制的應(yīng)用6.8.1系統(tǒng)工藝要求6.82控制流程6.8.3PLC選型6.8.4I/O地址分配6.8.5PLC梯形圖程序設(shè)計6.9本章技能檢驗共七十四頁6.1.1PLC控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)設(shè)計的原則

任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：

1.最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料(zīliào)，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料(zīliào)。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。2.保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。共七十四頁6.1.1PLC控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)設(shè)計的原則13.力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運行資金的增加(zēngjiā)。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。4.適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。共七十四頁6.1.2PLC控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)設(shè)計的內(nèi)容

1．確定系統(tǒng)運行方式(fāngshì)與控制方式(fāngshì)。PLC可構(gòu)成各種各樣的控制系統(tǒng)，如單機(jī)控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)等。在進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計時，要確定系統(tǒng)的構(gòu)成形式。2．選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象(電動機(jī)、電磁閥等)。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法屬于其他課程的內(nèi)容。3．PLC的選擇。PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用。選擇PLC應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量選擇、I／O模塊選擇、電源模塊選擇等。4．分配I／0點，繪制I／0連接圖，必要時還須設(shè)計控制臺(柜)。5．設(shè)計控制程序。控制程序是整個系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)正常、安全、可靠的關(guān)鍵。因此控制系統(tǒng)的程序應(yīng)經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。6．編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件，包括說明書、電氣原理圖及電氣元件明細(xì)表、I／0連接圖、I／O地址分配表、控制軟件。2013-12-5共七十四頁6.1.3PLC控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)設(shè)計的步驟

1．根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。如需要完成的動作(動作順序、動作條件、必須的保護(hù)和連鎖等)、操作方式(手動、自動、連續(xù)、單周期、單步等)。2．根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)控制方案。3．根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成方案和工藝要求確定系統(tǒng)運行方式。4．根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入(shūrù)、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I／0點數(shù)。5．選擇PLC。分配PLC的I／O點，設(shè)計I／O連接圖6．進(jìn)行PLC的程序設(shè)計，同時可進(jìn)行控制臺(柜)的設(shè)計和現(xiàn)場施工。7．聯(lián)機(jī)調(diào)試。如不滿足要求，再返回修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。8．編制技術(shù)文件。交付使用。共七十四頁6.2.1PLC機(jī)型的選擇(xuǎnzé)

隨著PLC在工業(yè)控制(kòngzhì)中的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類越來越多，其結(jié)構(gòu)型號、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法等各不相同，適用場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC，對于提高PLC在控制(kòngzhì)系統(tǒng)中的應(yīng)用有著重要作用。1.機(jī)型的選擇我國市場上流行的有如下幾家PLC產(chǎn)品：（1）施耐德公司，包括早期天津儀表廠引進(jìn)莫迪康公司的產(chǎn)品，目前有Quantum、Premium、Momentum等產(chǎn)品；（2）羅克韋爾公司（包括AB公司）PLC產(chǎn)品，目前有SLC、MicroLogix、ControlLogix等產(chǎn)品；（3）西門子公司的產(chǎn)品，目前有SIMATICS7-400/300/200系列產(chǎn)品；（4）GE公司的產(chǎn)品；（5）日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公司產(chǎn)品，其中使用較多的是三菱公司F1、F2、FX2等系列產(chǎn)品。共七十四頁6.2.1PLC機(jī)型的選擇(xuǎnzé)

PLC機(jī)型選擇的基本原則是：在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價格比最優(yōu)的機(jī)型。通常做法是，在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好的場合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其他情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC；對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運算、數(shù)據(jù)(shùjù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求；而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或高檔機(jī)（其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等）。根據(jù)不同的應(yīng)用對象，表6-1列出了PLC的幾種功能選擇。共七十四頁6.2.1PLC機(jī)型的選擇(xuǎnzé)表6-1PLC的功能及應(yīng)用(yìngyòng)場合共七十四頁6.2.1PLC機(jī)型的選擇(xuǎnzé)

應(yīng)該注意的是，同一企業(yè)應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。這樣，同一機(jī)型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；此外，由于其外部設(shè)備通用，資源可以共享，因此，配以上位計算機(jī)后即可把控制各獨立系統(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個DCS系統(tǒng)，這樣便于相互通信，集中管理。2．I/O的選擇PLC在20世紀(jì)90年代已經(jīng)形成微、小、中、大、巨型多種PLC。按I/O點數(shù)分，可分為微型PLC（32I/O）、小型PLC（256I/O）、中型PLC（1024I/O）、大型PLC（4069I/O）、巨型PLC（8195I/O）五種。PLC與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊來實現(xiàn)的。PLC有許多I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其他一些特殊模塊，使用時應(yīng)根據(jù)它們的特點進(jìn)行選擇。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的I/O點數(shù)時，應(yīng)再增加10%～20%的備用量，以便隨時增加控制功能。對于一個控制對象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，I/O點數(shù)也應(yīng)有所不同。表6-2列出了典型傳動設(shè)備及常用(chánɡyònɡ)電氣元件所需的開關(guān)量的I/O點數(shù)。共七十四頁6.2.1PLC機(jī)型的選擇(xuǎnzé)

表6-2典型(diǎnxíng)傳動設(shè)備及常用電氣元件所需的開關(guān)量的I/O點數(shù)共七十四頁6.2.2開關(guān)(kāiguān)量I/O的選擇

開關(guān)量I/O接口可從傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制設(shè)備（如指示燈、報警器、電動機(jī)起動器等）接收信號。典型的交流輸入/輸出信號為24～240V，直流輸入/輸出信號為5～240V。盡管輸入電路因制造廠家不同(bùtónɡ)而不同(bùtónɡ)，但有些特性是相同的，如用于消除錯誤信號的抖動電路等。此外，大多數(shù)輸入電路在高壓電源輸入和接口電路的控制邏輯部分之間都設(shè)有可選的隔離電路。在評估離散輸出時，應(yīng)考慮熔絲、瞬時浪涌保護(hù)和電源與邏輯電路間的隔離電路。熔絲電路也許在開始時花費較多，但可能比在外部安裝熔絲耗資要少。共七十四頁6.2.3模擬量I/O的選擇(xuǎnzé)

模擬量輸入/輸出接口一般用來感知傳感器產(chǎn)生的信號。這些接口可用于測量流量(liúliàng)、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。這些接口的典型量程為-10～+10V、0～+11V、4～20mA或10～50mA。一些制造廠家在PLC上設(shè)計有特殊模擬接口，因而可接收低電平信號，如RTD、熱電偶等。一般來說，這類接口模塊可用于接收同一模塊上不同類型的熱電偶或RTD混合信號。

共七十四頁1.2.3PLC的工作(gōngzuò)原理1.循環(huán)掃描工作方式PLC有兩種工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)和停止（STOP）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，PLC通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直到PLC停機(jī)或切換到STOP工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序外，每次循環(huán)過程中，PLC不還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段，如右圖1-6所示。PLC的這種周而復(fù)始(zhōuérfùshǐ)的對用戶程序逐條順序執(zhí)行的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。共七十四頁1.特殊功能I/O在選擇一臺PLC時，用戶可能會面臨一些特殊類型且不能用標(biāo)準(zhǔn)I/O實現(xiàn)的I/O限定（如定位、快速輸入、頻率等）。此時用戶應(yīng)當(dāng)考慮供銷廠商是否提供有特殊的有助于最大限度減小控制作用的模塊。有些特殊接口模塊自身能處理一部分現(xiàn)場數(shù)據(jù)，從而使CPU從繁重(fánzhòng)的任務(wù)處理中解脫出來。2.智能式I/O當(dāng)前，PLC的生產(chǎn)廠家相繼推出了一些智能式的I/O模塊。一般智能式I/O模塊本身帶有處理器，可對輸入或輸出信號作預(yù)先規(guī)定的處理，并將處理結(jié)果送入CPU或直接輸出，這樣可提高PLC的處理速度并節(jié)省存儲器的容量。綜上，表6-3歸納了選擇I/O模塊的一般規(guī)則。

6.2.4智能(zhìnénɡ)I/O模塊的選擇

共七十四頁6.2.4智能(zhìnénɡ)I/O模塊的選擇

表6-3選擇(xuǎnzé)PLC的I/O接口模塊的一般規(guī)則共七十四頁6.3FX2N系列PLC在學(xué)校(xuéxiào)自動打鈴的應(yīng)用

目前,在各類學(xué)校,教室電鈴的控制普遍采用電子電路進(jìn)行自動控制(zìdònɡkònɡzhì)或由學(xué)校門衛(wèi)負(fù)責(zé)人工打鈴控制。電子裝置雖然價格較低,但可靠性較差,響鈴控制常常出錯。這些情況嚴(yán)重影響了學(xué)校正常教學(xué)秩序。FX2N系列PLC控制的教室電鈴自動裝置,其性能可靠,計時準(zhǔn)確,使用方便。共七十四頁6.3.1系統(tǒng)(xìtǒng)工作要只要按啟動按鈕SB0就可以按一定的規(guī)律運行(yùnxíng)作息時間，按停止按鈕SB1就停止運行(yùnxíng)。每次打鈴的時間為10s，每0.3秒打1次只要到以下規(guī)定的時間就運行(yùnxíng)：起床6:30；預(yù)備鈴8：00；第一節(jié)課8:10～8:55；第二節(jié)課9:05～9:50；第三節(jié)課10:20～11:05；第四節(jié)課11:15～12:00；中午休息預(yù)備鈴14:30；第五節(jié)課14:40～15:25；第六節(jié)課15:35～16:20；第七節(jié)課16:30～17:15；第八節(jié)課17:25～18:10；預(yù)備鈴19:50晚自習(xí)20:00～9:20；如此循環(huán)共七十四頁6.3.2PLC選型

PLC選型的基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要(xūyào)，滿足系統(tǒng)點數(shù)的要求，并且有15%～20%的備用量，根據(jù)程序存儲器容量，考慮經(jīng)濟(jì)型和實用性，本項目可選三菱FX2N-16MR系列可編程控制器。共七十四頁6.3.3I/O地址(dìzhǐ)分配及硬件接線圖

1．輸入/輸出(shūchū)(I/O)分配表根據(jù)功能要求，可確定PLC需要2個輸入點，1個輸出點，I/O分配表見表6-4表6-4輸入輸出分配表共七十四頁6.3.3I/O地址(dìzhǐ)分配及硬件接線圖

2．輸入/輸出(shūchū)（I/O）硬件接線圖如圖6-1所示

圖6-1硬件接線圖共七十四頁6.3.4PLC梯形圖程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)及調(diào)試根據(jù)工藝系統(tǒng)要求，學(xué)校(xuéxiào)自動打鈴的PLC控制系統(tǒng)梯形圖如圖6-2所示。圖6-2自動打鈴梯形圖

共七十四頁6.3.4PLC梯形圖程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)及調(diào)試當(dāng)按啟動按鈕SB0時X0得電接通輔助繼電器M0并自鎖保持，并讀PLC中的時鐘到D0～D6分別裝年、月、日、時、分、秒、星期。當(dāng)D3=6，D4=30,D5=0即6:30:00時，M2=1，此時M1接通并自鎖，并開始T0接通開始計時10s，同時T1線圈通電計時，Y0斷電；T1定時0.2秒時間到，T1接點閉合，Y0通電，T2線圈通電計時；T2定時0.1秒時間到，T2接點斷開，T1線圈斷電清0復(fù)位(fùwèi)，Y0斷電，T2線圈斷電清0復(fù)位(fùwèi)；T2接點閉合，T1線圈再次通電延時。因此，輸出繼電器Y0周期性通電0.1秒、斷電0.2秒的循環(huán)脈沖信號接到電鈴上，形成打鈴聲，10s后自動切斷。同理當(dāng)D3=8，D4=0,D5=0即8:00:00時又重復(fù)打鈴……共七十四頁6.4FX2N系列PLC在搬運(bānyùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

機(jī)械手的是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等，應(yīng)用非常(fēicháng)廣泛。共七十四頁6.4.1系統(tǒng)(xìtǒng)工藝要求

機(jī)械手的工作示意圖如圖6-3所示，運動示意圖如圖6-4所示。機(jī)械手將工件從A點向B點傳送。機(jī)械手的上升、下降(xiàjiàng)與左移、右移都是由雙線圈兩位電磁閥驅(qū)動氣缸來實現(xiàn)的。抓手對工件的松夾是由一個單線圈兩位電磁閥驅(qū)動氣缸完成，只有在電磁閥通電時抓手才能夾緊。機(jī)械手的工作臂都設(shè)有上、下限位和左、右限位的位置開關(guān)，夾持裝置不帶限位開關(guān)，它是通過一定的延時來表示其夾持動作的完成。機(jī)械手在最上面、最左邊且除松開為機(jī)械手的原位。該機(jī)械手工作原點在左上方，按下降、夾緊、上升、右移、下降、松開、上升、左移的順序依次運動。它有手動、單步、一個周期和連續(xù)工作（自動）四種操作方式。共七十四頁6.4.1系統(tǒng)(xìtǒng)工藝要求

圖6-3機(jī)械手工作(gōngzuò)示意圖圖6-4機(jī)械手運動示意圖共七十四頁6.4.1系統(tǒng)工藝(gōngyì)要求

機(jī)械手的操作面板如圖6-5所示。機(jī)械手具有手動、單步、單周期、連續(xù)和回原位五種工作方式，用選擇開關(guān)進(jìn)行選擇。上升、下降、左移、右移、放松、夾緊幾個步序一目了然,下面就操作面板上標(biāo)明的幾種工作方式說明如下：手動方式：是指用各自的按鈕使各個負(fù)載單獨接通或斷開?；卦c：按下此按鈕，機(jī)械手自動回到原點。單步運行：按動一次啟動按鈕，前進(jìn)一個(yīɡè)工步。單周期運行（半自動）：在原點位置按動啟動按鈕，自動運行一遍后回到原點停止。若在中途按動停止按鈕，則停止運行；再按啟動按鈕，從斷點處繼續(xù)運行，回到原點處自動停止。連續(xù)運行（全自動）：在原點位置按動啟動按鈕，連續(xù)反復(fù)運行。若在中途按動停止按鈕，運行到原點后停止。面板上的開機(jī)啟動和急停按鈕與PLC運行程序無關(guān)。這兩個按鈕是用來接通和斷開PLC外部負(fù)載的電源。共七十四頁6.4.1系統(tǒng)(xìtǒng)工藝要求

圖6-5機(jī)械手操作(cāozuò)面板圖共七十四頁6.4.2PLC的I/O分配(fēnpèi)

如圖6-6所示為PLC的I/O接線圖，選用FX2N-48MR的PLC，系統(tǒng)共有19個輸入設(shè)備和5個輸出設(shè)備分別占用(zhànyònɡ)PLC的19個輸入點和5個輸出點。為了保證在緊急情況下（包括PLC發(fā)生故障時），能可靠地切斷PLC的負(fù)載電源，設(shè)置了交流接觸器KM。在PLC開始運行時按下“開機(jī)啟動”按鈕SB1，使KM線圈得電并自鎖，KM的主觸點接通，給輸出設(shè)備提供電源；出現(xiàn)緊急情況時，按下“急?！卑粹oSB2，KM觸點斷開電源。共七十四頁6.4.2PLC的I/O分配(fēnpèi)

圖6-6PLC的I/O接線圖共七十四頁6.4.3

PLC程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)

1.

初始化程序FX系列PLC的狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST的功能指令編號為FNC60，它與STL指令一起使用，專門用來設(shè)置具有多種工作方式的控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)和設(shè)置有關(guān)的特殊輔助繼電器的狀態(tài)，可以大大簡化復(fù)雜的順序控制程序的設(shè)計。IST指令只能使用一次，它應(yīng)放在程序開始的地方，被它控制的STL電路應(yīng)放在它的后面。該系統(tǒng)的初始化程序如圖6-7所示，用來設(shè)置初始狀態(tài)和原點位置條件。IST指令中的S20和S27用來指定(zhǐdìng)在自動操作中用到的最小和最大狀態(tài)繼電器的元件號，IST中的源操作數(shù)可取X、Y和M，圖6-7中IST指令的源操作數(shù)X20用來指定(zhǐdìng)與工作方式有關(guān)的輸入繼電器的首元件，它實際上指定(zhǐdìng)從X20開始的8個輸入繼電器，這8個輸入繼電器的意義如表6-5。共七十四頁6.4.3

PLC程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)表6-5輸入繼電器功能對照表X20～X24中同時只能有一個處于(chǔyú)接通狀態(tài)，必須使用選擇開關(guān)（見圖6-5），以保證這5個輸入不可能同時為ON。IST指令的執(zhí)行條件滿足時，初始狀態(tài)繼電器S0～S2和下列特殊輔助繼電器被自動指定為以下功能如表6-6，以后即使IST指令的執(zhí)行條件變?yōu)镺FF，這些元件的功能仍保持不變。共七十四頁6.4.3

PLC程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)

表6-6對照表如果改變了當(dāng)前(dāngqián)選擇的工作方式，在“回原點方式”標(biāo)志M8043變?yōu)镺N之前，所有的輸出繼電器將變?yōu)镺FF共七十四頁6.4.3

PLC程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)圖6-7機(jī)械手控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)梯形圖共七十四頁6.4.3

PLC程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)2.手動方式程序手動方式程序如圖6-7所示。S0為手動方式的初始狀態(tài)。手動方式的夾緊(jiājǐn)、放松、上升、下降、左移、右移是由相應(yīng)的按鈕來完成的。3.回原點方式程序回原點方式的順序功能圖如圖6-8所示，S1是回原點的初始狀態(tài)。自動返回原點結(jié)束后，M8043（回原點完成）置ON。返回原點的順序功能圖中的步應(yīng)使用S10～S19?；卦c方式程序如圖6-7所示。圖6-8回原點方式功能圖共七十四頁6.4.3

PLC程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)4.自動方式程序自動方式程序的順序功能圖如圖6-9所示。特殊輔助繼電器M8041（轉(zhuǎn)換啟動）和M8044（原點位置條件）是從自動程序的初始步S2轉(zhuǎn)換到下一步(yībù)S20的轉(zhuǎn)換條件。M8041和M8044都是在初始化程序設(shè)定的，在程序運行中不再改變。自動方式程序的梯形圖如圖6-7所示。使用IST指令后，系統(tǒng)的手動、自動、單周期、單步、連續(xù)和回原點這幾種工作方式的切換是系統(tǒng)程序自動完成，但必須按照前述規(guī)定，安排IST指令中指定的控制工作方式用的輸入繼電器X20～X27的元件號順序。共七十四頁6.4.3

PLC程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)圖6-9自動方式(fāngshì)程序功能圖

共七十四頁6.4.3

PLC程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)

3.

程序綜合與模擬調(diào)試機(jī)械手控制系統(tǒng)梯形圖由于在各部分(bùfen)程序設(shè)計時已經(jīng)考慮各部分(bùfen)之間的相互關(guān)系，因此只要將初始化程序、手動程序、回原位程序和自動程序綜合起來即為機(jī)械手控制系統(tǒng)PLC程序如圖6-7所示。模擬調(diào)試時各部分(bùfen)程序可先分別調(diào)試，然后再進(jìn)行全部程序的調(diào)試，也可直接進(jìn)行全部程序的調(diào)試。共七十四頁6.5FX2N系列(xìliè)PLC在洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

全自動洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心軸安放的。外桶固定，做盛水用，內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，做脫水（甩干）用，內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)、外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)、排水電磁閥來執(zhí)行(zhíxíng)。進(jìn)水時，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開。將水由外桶排到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)工作。停止按鈕用開實現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。共七十四頁6.5.1工藝(gōngyì)控制要求

PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好運動。選擇水位，啟動時開始進(jìn)水，水位到時停止進(jìn)水并開始洗滌正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)15S后暫停。暫停3S后，開始洗滌反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)15S后暫停。暫停3S后，若正、反轉(zhuǎn)未滿3次，則返回從正轉(zhuǎn)開始的動作；若正、反轉(zhuǎn)滿3次時，則開始排水。水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10S即完成一次從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)過程。若未完成3次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動作，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報警(bàojǐng)。報警(bàojǐng)10S后結(jié)束全部過程，自動停機(jī)。其控制流程圖6-10如所示。共七十四頁6.5.1工藝控制(kòngzhì)要求圖6-10全自動洗衣機(jī)工作(gōngzuò)流程圖共七十四頁6.5.2PLC選型

6.5.3I/O地址(dìzhǐ)分配及控制接線圖

6.5.2PLC選型根據(jù)控制要求分析(fēnxī)可知，該系統(tǒng)有10個輸入和10個輸出信號?？刂葡到y(tǒng)選用FX2N-32MR，I/O點數(shù)均為16點，滿足控制要求。6.5.3I/O地址分配及控制接線圖將10個輸入信號，10個輸出信號按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O端一一對應(yīng)，編排好地址，列出外部I/O信號與PLC的I/O端地址編號對照表，及全自動洗衣機(jī)的I/O接線表6-7，接線圖如6-11圖所示。共七十四頁6.5.3I/O地址分配(fēnpèi)及控制接線圖表6-7全自動洗衣機(jī)的I/O地址(dìzhǐ)分配表共七十四頁6.5.3I/O地址分配(fēnpèi)及控制接線圖圖6-11PLC控制(kòngzhì)全自動洗衣機(jī)的I/O接線圖共七十四頁6.5.4PLC梯形圖程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)

根據(jù)控制(kòngzhì)工藝系統(tǒng)要求及全自動洗衣機(jī)工作流程功能圖，其控制(kòngzhì)梯形圖設(shè)計如圖6-12所示

圖6-12洗衣機(jī)控制梯形圖共七十四頁6.6FX2N系列PLC在電梯控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)中的應(yīng)用

城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分(mìbùkěfēn)。PLC技術(shù)的普及，大大地提高了控制系統(tǒng)的可靠性，減少了控制裝置的體積。下面就四層電梯控制來講述FX2N系列PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。。共七十四頁6.6.1系統(tǒng)(xìtǒng)工藝要求

四層電梯PLC自動控制示意圖如圖6-13示，圖中SIN1-SIN4為4個霍爾開關(guān)分別接在PLC的4個輸入點作為控制電梯行程開關(guān)，當(dāng)電梯經(jīng)過霍爾開關(guān)時，開關(guān)輸出為0信號，6個按鈕用來電梯的上下呼叫，它還具有顯示功能。七段LED用來顯示電梯當(dāng)前所在電梯層數(shù)。電梯有上升控制和下降控制，其控制要求如下：1.電梯上升控制1）電梯亭于某層，當(dāng)有高層(ɡāocénɡ)某一信號呼叫時，電梯上升到呼叫層停止。例如電梯在1樓，4樓呼叫，則電梯上升到4樓停止。2）電梯亭于某層，當(dāng)有高層多個信號同時呼叫時，電梯先上升到低的呼叫層停止8s后繼續(xù)上升到高的呼叫層。例如電梯在1樓，若2、3、4層同時呼叫，則電梯先上升到2樓，停止8s后繼續(xù)上升到3樓，到達(dá)后再停8s上升到4樓停止。2.電梯下降控制1）電梯亭于某層，當(dāng)有低層某一信號呼叫時，電梯下降到呼叫層停止。例如電梯在4樓，1樓呼叫，則電梯下降到1樓停止。2）電梯亭于某層，當(dāng)有低層多個信號同時呼叫時，電梯先下降到高的呼叫層停止8s后繼續(xù)下降到低的呼叫層。例如電梯在4樓，若1、2、3層同時呼叫，則電梯先下降到3樓，停止8s后繼續(xù)下降到2樓，到達(dá)后再停8s下降到1樓停止。3）電梯在上升的過程中，任何反向呼叫按鈕均無效。4）電梯在下降的過程中，任何反向呼叫按鈕均無效。共七十四頁6.6.1系統(tǒng)工藝(gōngyì)要求圖6-13四層電梯(diàntī)示意圖共七十四頁6.6.2系統(tǒng)控制分析(fēnxī)

設(shè)一層上升按鈕為SB0、二層上升按鈕為SB1、三層上升按鈕為SB2、四層下降按鈕為SB3、三層下降按鈕為SB4、二層下降按鈕為SB5；一層上升信號燈為L1、二層上升信號燈為L2、三層上升信號燈為L3、四層下降信號燈為L4、三層下降信號燈為L5、二層下降信號燈為L6。每層均有LED顯示用來指示當(dāng)前電梯所在樓層數(shù)，因此這些LED可以(kěyǐ)并聯(lián)在一起，其段碼A、B、C、D、E、F、G、H將由PLC控制。電梯的上升與下降由電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，其工作流程如圖6-14所示。。共七十四頁6.6.2系統(tǒng)控制分析(fēnxī)

圖6-14四層電梯(diàntī)工作流程圖開始是否有按鍵？按鍵判斷按下上升鍵？按下下降鍵？是否上升下降顯示當(dāng)前樓梯層數(shù)是否到達(dá)設(shè)定層？是否到達(dá)設(shè)定層？暫停8s是是否是否否顯示當(dāng)前樓梯層數(shù)暫停8s是否共七十四頁6.6.3PLC選型

6.6.4I/O地址(dìzhǐ)分配及控制接線圖

6.6.3PLC選型根據(jù)控制要求及控制分析可知，該系統(tǒng)有10個輸入信號均為開關(guān)量。其中行程開關(guān)4個，按鈕6個。該系統(tǒng)有16個輸出信號，其中行兩個用于電機(jī)的啟動和升降控制，8個用于七段LED顯示控制，6個用于樓層的向上(xiàngshàng)、向下指示燈控制。控制系統(tǒng)選用FX2N-32MR，I/O點數(shù)均為16點，滿足控制要求。6.6.4I/O地址分配及控制接線圖將10個輸入信號，16個輸出信號按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O端一一對應(yīng)，編排好地址，列出外部I/O信號與PLC的I/O端地址編號對照表如表6-8所示，及控制四層電梯的I/O接線圖如圖6-15所示。共七十四頁6.6.4I/O地址(dìzhǐ)分配及控制接線圖

表6-8PLC控制四層電梯的I/O地址(dìzhǐ)分配表共七十四頁6.6.4I/O地址分配(fēnpèi)及控制接線圖

圖6-15PLC控制(kòngzhì)四層電梯的I/O接線圖

共七十四頁6.6.5PLC梯形圖程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)

根據(jù)系統(tǒng)工藝要求(yāoqiú)，其梯形圖設(shè)計如圖6-16所示。共七十四頁6.6.5PLC梯形圖程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)

共七十四頁6.6.5PLC梯形圖程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)

圖6-16梯形圖共七十四頁6.7FX2N系列(xìliè)PLC在金屬切削機(jī)床控制中的應(yīng)用

由于(yóuyú)PLC具有可靠性高和應(yīng)用簡便等特點，因此許多復(fù)雜設(shè)備的電氣控制柜正在被PLC所替代繼電器的局部范圍進(jìn)入到過程控制、位置控制、通信網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。本案例就講述PLC在車床CA6140電氣控制線路中的改造應(yīng)用，CA6140電氣控制線路如圖6-17所示。共七十四頁6.7.1CA6140車床(chēchuáng)傳統(tǒng)繼電器-接觸器電氣控制線路分析

1.主電路分析主電路中共有三臺電動機(jī)；M1為主軸電動機(jī)，帶動主軸旋轉(zhuǎn)和刀架作進(jìn)給運動；M2為冷卻泵電動機(jī)；M3為刀架快速移動電動機(jī)。三相交流電源通過轉(zhuǎn)換開關(guān)QS1引入。主軸電動機(jī)M1由接觸器KM1控制啟動，熱繼電器FR1為主軸電動機(jī)M1的過載保護(hù)。冷卻泵電動機(jī)M2由接觸器KM2控制啟動，熱繼電器FR2為它的過載保護(hù)。刀架快速移動電動機(jī)M3由接觸器KM3控制啟動。2.控制電路分析控制回路的電源由控制變壓器TC副邊輸出110V電壓提供(tígōng)。（1）主軸電動機(jī)的控制按下啟動按鈕SB1，接觸器KM1的線圈獲電動作，其主觸頭閉合，主軸電機(jī)啟動運行。同時，KM1的自鎖觸頭和另一副常開觸頭閉合。按下停止按鈕SB2，主軸電動機(jī)M1停車。（2）冷卻泵電動機(jī)控制如果車削加工過程中，工藝需要使用冷卻液時，合上開關(guān)SQ2，在主軸電機(jī)M1運轉(zhuǎn)情況下，接觸器KM2線圈獲電吸合，其主觸頭閉合，冷卻泵電動機(jī)獲電而運行。由電氣原理圖可知，只有當(dāng)主軸電動機(jī)M1啟動后，冷卻泵電機(jī)M2才有可能啟動，當(dāng)M1停止運行時，M2也自動停止。（3）刀架快速移動電動機(jī)的控制刀架快速移動電動機(jī)M3的啟動是由安裝在進(jìn)給操縱手柄頂端的按鈕SB3來控制，它與中間繼電器KM2組成點動控制環(huán)節(jié)。將操縱手柄扳到所需的方向，壓下按鈕SB3，繼電器KM3獲電吸合，M3啟動，刀架就向指定方向快速移動。3.照明、信號燈電路分析控制變壓器TC的副邊分別輸出24V和6V電壓，作為機(jī)床低壓照明燈和信號燈的電源。EL為機(jī)床的低壓照明燈，由開關(guān)SA控制；HL為電源的信號燈。它們分別采用FU4和FU3作短路保護(hù)。共七十四頁6.7.2PLC選型

PLC選型的基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要，滿足系統(tǒng)點數(shù)的要求，并且有15%～20%的備用量，根據(jù)程序存儲器容量，考慮(kǎolǜ)經(jīng)濟(jì)型和實用性，本案例可選三菱FX2N-16MR系列可編程控制器。共七十四頁6.7.3I/O地址(dìzhǐ)分配

根據(jù)控制要求及控制分析可知(kězhī)，該系統(tǒng)需要6個輸入和8個輸出，其輸入/輸出分配表如表6-9所示。表6-9輸入/輸出分配表共七十四頁6.7.3I/O地址(dìzhǐ)分配

圖6-17CA6140車床(chēchuáng)傳統(tǒng)繼電器-接觸器電氣控制線路共七十四頁6.7.4PLC梯形圖程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)及調(diào)試

根據(jù)改造系統(tǒng)(xìtǒng)工藝要求，其梯形圖設(shè)計如圖6-18所示。圖6-18CA6140車床控制梯形圖共七十四頁6.7.4PLC梯形圖程序設(shè)計(chénɡxùshèjì)及調(diào)試

按下啟動按鈕SB1，PLC的輸入繼電器X1得電其常開觸點接通，輸出繼電器Y0得電并保持，從而驅(qū)動接觸器KM1的線圈獲電動作，其主觸頭閉合，主軸電機(jī)啟動運行。按下停止按鈕SB2，PLC的輸入繼電器X0得電其常開觸點接通，常閉觸點斷開，使輸出繼電器Y0失電，從而接觸器KM1的線圈斷電，主軸電動機(jī)M1停車。在車削加工過程中，工藝需要使用冷卻液時，合上開關(guān)QS2，PLC的輸入繼電器X3得電，其常開觸點接通，輸出繼電器Y0得情況下，輸出繼電器Y1得電，接觸器KM2線圈獲電吸合，其主觸頭閉合，冷卻泵電動機(jī)獲電而運行。壓下按鈕SB3，PLC的輸入繼電器X2，其常開觸點接通，輸出繼電器Y1得電,繼電器KM3線圈獲電吸合，刀架快速電機(jī)啟動，刀架就向指定方向快速移動。同理當(dāng)熱繼電器保護(hù)動作時，輸入繼電器X5得電，其常閉點斷開，所有的電機(jī)停止工作(gōngzuò)。3.照明、信號燈電路分析控制變壓器TC的副邊分別輸出24V和6V電壓，作為機(jī)床低壓照明燈和信號燈的電源。EL為機(jī)床的低壓照明燈，由開關(guān)SA控制；HL為電源的信號燈。它們分別采用FU4和FU3作短路保護(hù)。。共七十四頁6.8FX2N系列PLC在水泵自動控制(zìdònɡkònɡzhì)的應(yīng)用

在自來水供水系統(tǒng)中，為解決高層建筑的供水問題(wèntí)，修建了一些水塔。水塔水位的控制模擬圖如圖6-19所示，S1～S4為液位傳感器，L1、L2為抽水電動機(jī)。

圖6-19水塔水位控制示意圖共七十四頁6.8.1系統(tǒng)(xìtǒng)工藝要求

當(dāng)水位低于水池水位界時，S1液位傳感器輸出信號為1（即S1為ON）,水泵電動機(jī)L2運轉(zhuǎn)，水池開始進(jìn)水，同時(tóngshí)定時器也進(jìn)行定時，4s后，如果S1的輸出信號仍為ON，表示進(jìn)水內(nèi)沒有水，出現(xiàn)故障，產(chǎn)生報警。當(dāng)水位達(dá)到S2位置時，S2液位傳感器輸出信號為1（即S2為ON），水泵電動機(jī)L2停止運行。當(dāng)水塔水位低于水塔水位界時，水塔液位傳感器S3輸出信號為1（即S3為ON），且S1輸出信號為0時（即水池內(nèi)有蓄水），水泵電動機(jī)L1運行抽水。當(dāng)水塔水位高于水塔水位界時（即S4為1）電動機(jī)M2停止工作。水池和水塔的進(jìn)水也可由手動進(jìn)行控制。共七十四頁6.82控制(kòngzhì)流程

由控制要求可知，水塔水位的工作流程如圖6-20所示。打開電源，首先對水池水位進(jìn)行水位檢測，若水位低于最低水位時，L2電動機(jī)工作，自來水從進(jìn)水口流入，若進(jìn)水口內(nèi)沒有水流入時，表示故障，產(chǎn)生(chǎnshēng)報警。當(dāng)達(dá)到最高水位時，L2電動機(jī)停止