楊青峰-PLC原理及應(yīng)用-知識模塊一

1、知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制 知識模塊一知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制電動機正反轉(zhuǎn)控制 1.1 教學(xué)組織 1.2 教學(xué)內(nèi)容 1.3 課堂演示電動機正反轉(zhuǎn)控制實例 1.4 技能訓(xùn)練 邊學(xué)邊議 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制1.1 教教 學(xué)學(xué) 組組 織織一、教學(xué)目的一、教學(xué)目的(1) 了解可編程控制器的產(chǎn)生、分類及特點。(2) 掌握可編程控制器的梯形圖編程語言及梯形圖編程規(guī)則。(3) 熟悉可編程控制器的基本邏輯指令。(4) 掌握PLC輸入/輸出端子的接線。(5) 理解PLC控制系統(tǒng)。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制1.2 教教 學(xué)學(xué) 內(nèi)內(nèi) 容容1.2.1 PLC概述概述一、一、

2、PLC的產(chǎn)生與定義的產(chǎn)生與定義繼電器控制系統(tǒng)是將接觸器、繼電器、定時器等各種電器元件及其觸頭通過導(dǎo)線連接起來，形成一定的邏輯關(guān)系，從而達到相應(yīng)的控制目的。繼電器控制系統(tǒng)產(chǎn)生于20世紀20年代，因其結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、便于掌握，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，所以它在工業(yè)控制中一直占有主導(dǎo)地位。這種控制系統(tǒng)是由實際的物理器件組成，靠硬接線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，因此存在設(shè)備體積大、接線復(fù)雜、動作速度慢、功能少而固定、可靠性差、難于實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能等缺點。當生產(chǎn)工藝改變時，繼電器控制系統(tǒng)原有的接線和控制面板就要更換，缺乏通用性和靈活性。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制20世紀60年代末期，美國汽車制造業(yè)競爭激

3、烈，要求生產(chǎn)線能隨生產(chǎn)要求或市場要求的變化作出相應(yīng)的改變，這往往要求整個控制系統(tǒng)也應(yīng)重新設(shè)計配置。為了能夠適應(yīng)新的生產(chǎn)工藝的要求，尋求一種比繼電器更可靠、功能更齊全、響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器勢在必行。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司(GM公司)對繼電器控制系統(tǒng)公開招標，并從用戶角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件，引起了開發(fā)熱潮。這十大條件是：(1) 編程方便，可現(xiàn)場修改程序；(2) 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制(3) 可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；(4) 體積小于繼電器控制柜；(5) 數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；(6) 成本可與繼電器控制柜競爭；(7)

4、輸入可為市電；(8) 輸出可為市電，容量要求在2 A以上，可直接驅(qū)動接觸器等；(9) 擴展時原系統(tǒng)改變最少；(10) 用戶存儲器大于2 KB。這十項指標歸納起來，就是現(xiàn)在PLC的最基本的功能。其核心要求體現(xiàn)為四點：知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制(1) 用計算機代替繼電器控制柜；(2) 用程序代替硬接線；(3) 輸入/輸出電平可與外部裝置直接相連；(4) 結(jié)構(gòu)易于擴展。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC公司)為GM公司研制出了世界上第一臺可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，并在其汽車自動裝配線上試用成功。20世紀70年代，隨著電子及計算機技術(shù)的

5、發(fā)展，出現(xiàn)了微處理器和微計算機，并被應(yīng)用于PLC中，使其具備了邏輯控制，運算，數(shù)據(jù)分析、處理以及傳輸?shù)裙δ堋Ｃ绹姎庵圃焐虆f(xié)會NEMA(National Electrical Manufacturers Association)于1980年正式命名這種新型的工業(yè)控制裝置為可編程控制器(Programmable Controller)，簡稱PC。為了與個人計算機(Personal Computer)相區(qū)別，常把可編程控制器仍簡稱為PLC。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制可編程控制器一直在發(fā)展中，直到現(xiàn)在，還未能對其下最后定義。國際電工委員會(IEC)于1987年2月頒布了可編程控制器的標準草案第三稿

6、。該草案中對可編程控制器的定義是：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入與輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計?！敝R模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制現(xiàn)今PLC開始向小型化、高速度、高性能、高可靠性等方面發(fā)展，并形成了多種系列產(chǎn)品，編程語言也不斷豐富，使其在現(xiàn)今的工業(yè)控制領(lǐng)域中占據(jù)著主導(dǎo)地位?？傊删幊炭刂破魇且晕⑻幚砥鳛榛A(chǔ)，將計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)融為一體

7、的工業(yè)控制產(chǎn)品，是在硬接線邏輯控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。PLC實際上是一種工業(yè)控制計算機，目前已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制二、二、PLC的分類及應(yīng)用的分類及應(yīng)用1. PLC的分類的分類可編程控制器具有多種分類方式，了解這些分類方式有助于對PLC進行選型及應(yīng)用。1) 根據(jù)I/O點數(shù)分類PLC的I/O點數(shù)就是指PLC的輸入(I)、輸出(O)點數(shù)。I/O點數(shù)表明了PLC可從外部接收多少個輸入信號和向外部發(fā)出多少個輸出信號，實際上也就是PLC的輸入、輸出端子數(shù)。根據(jù)I/O點數(shù)的多少可將PLC分為微型機、小型機、中型機、大型機和巨型機。一般來說，控制系統(tǒng)越復(fù)雜，

8、要求PLC的I/O點數(shù)也就越多，控制功能也相應(yīng)越強。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制(1) 微型機：I/O點數(shù)總數(shù)在64點以下，內(nèi)存容量為256 B1 KB。微型機的結(jié)構(gòu)為整體式，主要用于小規(guī)模的開關(guān)量控制。(2) 小型機：I/O點數(shù)總數(shù)在65128點之間，內(nèi)存容量為13.6 KB。小型機一般只具有邏輯運算、定時、計數(shù)和位移等功能，適用于中小型規(guī)模開關(guān)量的控制，可用它實現(xiàn)條件控制、順序控制等。有些小型機也增加了一些算術(shù)運算和模擬量處理等功能，能適應(yīng)更廣泛的需要。目前的小型機一般也具有數(shù)據(jù)通信等功能。微型機和小型機的特點是價格低，體積小，適用于控制自動化單機設(shè)備，開發(fā)機電一體化產(chǎn)品。知識模塊一 電動

9、機正反轉(zhuǎn)控制(3) 中型機：I/O點數(shù)總數(shù)在129512點之間，內(nèi)存容量為3.613 KB。中型機不僅具備邏輯運算功能，還增加了模擬量輸入/輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)通信等功能，可完成既有開關(guān)量又有模擬量的復(fù)雜控制。中型機的軟件比小型機豐富，在已固化的程序中，一般還有PID調(diào)節(jié)、整數(shù)/浮點運算等功能模塊。中型機的特點是功能強，配置靈活，適用于小規(guī)模的綜合控制系統(tǒng)。(4) 大型機：I/O點數(shù)總數(shù)在513896點之間，內(nèi)存容量為13 KB。大型機的功能更加完善，具有數(shù)據(jù)運算、模擬調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信、監(jiān)視記錄和打印等功能。監(jiān)控系統(tǒng)采用CRT顯示，能夠顯示生產(chǎn)過程的工藝流程、各種曲線、PID調(diào)節(jié)參數(shù)選

10、擇圖等，能進行中斷控制、智能控制、遠程控制等。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制大型機適用于溫度、壓力、流量、速度、角度、位置等模擬量控制和大量開關(guān)量控制的復(fù)雜系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)過程的控制場合。(5) 巨型機：I/O點數(shù)總數(shù)大于896點，內(nèi)存容量大于13 KB。巨型機的特點是I/O點數(shù)特別多，控制規(guī)模宏大，組網(wǎng)能力強，可用于大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。上述劃分方式并不十分嚴格，也不是一成不變的。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制2) 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分類從結(jié)構(gòu)上看，PLC可分為整體式、模塊式和分散式3種形式。(1) 整體式。一般的微型機和小型機多為整體式結(jié)構(gòu)，其電源、CPU、I/O部件都集中配置在一個箱體中，有的甚至全部裝

11、在一塊印制電路板上。整體式的PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價格低，容易裝配在工業(yè)控制設(shè)備的內(nèi)部，比較適合于生產(chǎn)機械的單機控制。它的缺點是主機的I/O點數(shù)固定，使用不夠靈活，維修也較麻煩。整體式結(jié)構(gòu)的PLC如圖1-1和圖1-2所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-1 三菱PLC FX1N系列 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-2 三菱PLC FX2N系列 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制FX系列PLC的外形如圖1-3所示。圖中，1安裝孔4個；2電源、輔助電源、輸入信號用的可裝卸式端子；3輸入指示燈；4輸出動作指示燈；5輸出用的可裝卸式端子；6外圍設(shè)備接線插座、蓋板；7面板蓋；8DIN導(dǎo)軌裝卸用卡

12、子；9I/O端子標記；10動作指示燈(POWER為電源指示燈，RUN為運行指示燈，BATTV為電池電壓下降指示燈，PROG E指示燈閃爍時表示程序出錯，CPU E指示燈亮?xí)r表示CPU出錯)；11擴展單元、擴展模塊、特殊單元、特殊模塊的接線插座蓋板；12鋰電池；13鋰電池連接插座；14另選存儲器濾波器安裝插座；15功能擴展安裝插座；16內(nèi)置RUN/STOP開關(guān)；17編程設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲單元的接線插座。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-3 FX系列PLC的外形圖 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制(2) 模塊式。模塊式(又稱積木式)結(jié)構(gòu)的PLC各部分以單獨的模塊分開設(shè)置，如電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、

13、輸出模塊及其他智能模塊等。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC用搭積木的方式組成系統(tǒng)，由框架和模塊組成。這種結(jié)構(gòu)的PLC配置靈活、裝備方便、維修簡單、易于擴展，可根據(jù)控制要求靈活配置所需模塊，構(gòu)成功能不同的各種控制系統(tǒng)。一般中型機、大型機和巨型機PLC均采用這種結(jié)構(gòu)。模塊式PLC的結(jié)構(gòu)外形如圖1-4所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-4 模塊式PLC的結(jié)構(gòu)外形(a) 模塊插入機箱的情形； (b) 模塊插板知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制模塊式PLC的缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，各種插件多，因而增加了造價。(3) 分散式。分散式的結(jié)構(gòu)是將可編程控制器的CPU、電源、存儲器集中放置在控制室，而將I/O模板分散放置在各個工作站

14、，由通信接口進行通信連接，由CPU集中指揮。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制3) 根據(jù)生產(chǎn)廠家分類PLC的生產(chǎn)廠家很多，每個廠家生產(chǎn)的PLC點數(shù)、容量、功能各有差異，但都各成系統(tǒng)，指令以及外設(shè)向上兼容，因此在選擇PLC時若選擇同一系列的產(chǎn)品，則可以使系統(tǒng)構(gòu)成容易，操作人員使用方便，備品配件的通用性及兼容性好。比較有代表性的生產(chǎn)廠家有日本立時OMRON公司的C系列，三菱MITSUBISHI公司的F系列，東芝TOSHIBA公司的EX系列，美國哥德GOULD公司的M84系列，美國通用電氣GE公司的GE系列，美國A-B公司的PLC-5系列，德國西門子SIEMENS公司的S5系列、S7系列等。知識模塊一 電

15、動機正反轉(zhuǎn)控制2. PLC的應(yīng)用范圍的應(yīng)用范圍PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，可用于所有的工業(yè)領(lǐng)域，在開關(guān)量邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等方面都得到了廣泛應(yīng)用。當前在國內(nèi)外，可編程控制器已經(jīng)被成功地應(yīng)用到汽車、機械、冶金、石油、化工、交通、電力、電信、采礦、建材、食品、造紙、軍工、家電等各個領(lǐng)域，并取得了相當可觀的經(jīng)濟效益。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制三、三、 PLC的特點的特點雖然可編程控制器的種類繁多，但為了適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，它們都具有以下特點：(1) 抗干擾能力強，可靠性極高。工業(yè)生產(chǎn)對電氣控制設(shè)備的可靠性要求非常高，它應(yīng)具有很強的抗干擾能力，能在很惡劣的環(huán)境下長期連續(xù)可

16、靠地工作。在PLC的設(shè)計和制造過程中，采取了精選元器件及多層次抗干擾等措施，使PLC的平均無故障時間通常在5萬小時以上，有些PLC的平均無故障時間可以達到幾十萬小時以上，如三菱公司的F1、F2系列的平均無故障時間可達到30萬小時，有些高檔機還要高很多，這是其他電氣設(shè)備根本做不到的。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制絕大多數(shù)用戶都將可靠性作為選取控制裝置的首要條件，因此PLC在硬件和軟件方面均采取了一系列的抗干擾措施，保證了可編程控制器的高可靠性。(2) 控制程序可變，具有很好的柔性。在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)線設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此PLC可以取代傳統(tǒng)

17、的繼電器控制系統(tǒng)，而且具有繼電器控制系統(tǒng)所不具備和無可比擬的優(yōu)點。PLC除應(yīng)用于單機控制外，在柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)以及工廠自動化(FA)中也被大量采用。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制(3) 編程簡單，使用方便。大多數(shù)PLC采用繼電器控制形式的“梯形圖編程方式”。這種面向生產(chǎn)的編程方式，既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又易于被工礦企業(yè)電氣技術(shù)人員所接受。與目前微機控制生產(chǎn)對象中常用的匯編語言相比，PLC的面向生產(chǎn)的編程方式更容易被操作人員所掌握。(4) 功能完善?，F(xiàn)在PLC具有數(shù)字和模擬輸入/輸出、邏輯和算術(shù)運算、定時、計數(shù)、順序控制、功率驅(qū)動、通信、人機對話、記錄顯示等

18、功能，使設(shè)備控制水平大大提高。(5) 擴充方便，組合靈活。PLC產(chǎn)品具有各種擴展單元，可以方便地適應(yīng)不同工業(yè)控制需要的不同輸入/輸出點數(shù)及不同輸入/輸出方式的系統(tǒng)。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制(6) 減少了控制系統(tǒng)設(shè)計及施工的工作量。繼電器控制系統(tǒng)采用硬接線來達到控制功能，而PLC則采用軟件編程來達到控制功能，減少了設(shè)計及施工工作量。同時，PLC又能事先模擬調(diào)試，從而減少了現(xiàn)場的工作量。PLC的監(jiān)視功能很強，模塊功能化大大減少了維修量。(7) 體積小、重量輕，是“機電一體化”特有的產(chǎn)品。PLC是為工業(yè)控制而設(shè)計的專用計算機，其結(jié)構(gòu)緊密、堅固、體積小巧，具備很強的抗干擾能力，易于裝入機械設(shè)備內(nèi)部

19、，是實現(xiàn)“機電一體化”較理想的控制設(shè)備?？傊琍LC系統(tǒng)的基本特點是可靠性高，編程及使用方便，通用性強，性能價格比高，易維護。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制1.2.2 PLC的編程語言的編程語言PLC應(yīng)用程序中，所用到的PLC內(nèi)部的各種存儲器俗稱為“軟繼電器”，或稱編程“軟元件”。PLC中設(shè)有大量的編程“軟元件”，這些“軟元件”依照其編程功能分為輸入繼電器、輸出繼電器、定時器、計數(shù)器等。由于“軟繼電器”實質(zhì)為存儲單元，取用它們的常開、常閉觸點實質(zhì)上是讀取存儲單元的狀態(tài)，因此可認為一個繼電器帶有無數(shù)多個常開、常閉觸點。這種軟繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的繼電器有本質(zhì)的區(qū)別。在繼電器控制系統(tǒng)中，繼電器、

20、接觸器都是實實在在的物理器件。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應(yīng)編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語言通常有三種：梯形圖、指令語句表和狀態(tài)流程圖。下面以FX2N系列PLC為例來介紹這三種編程語言。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制1. 梯形圖梯形圖梯形圖編程語言是在繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的。這種編程語言繼承了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運算方式和輸入/輸出形式，使得程序直觀易讀，具有形象、實用的特點，因此應(yīng)用最為廣泛。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制梯形圖是PLC的一種圖形化的編程語言。在梯形圖中，最基本的圖形符號有三種，即線圈、常開觸點、

21、常閉觸點。常開觸點、常閉觸點的串聯(lián)或并聯(lián)可表示一定的邏輯運算關(guān)系，而邏輯運算的結(jié)果可用線圈表示出來。觸點的串聯(lián)表示邏輯“與”運算，觸點的并聯(lián)表示邏輯“或”運算。梯形圖中的線圈和觸點都是PLC中的軟元件，如輸入/輸出繼電器、定時器、計數(shù)器等編程元件。圖1-5所示為典型的梯形圖示意圖，圖中左右兩條垂直的線稱為母線，在左右兩母線之間是觸點的邏輯連線和線圈的輸出，右邊的母線也可以省略不畫。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-5 典型的梯形圖 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制在梯形圖程序中，程序表達的指令順序是圖左方、上方的梯形圖指令先執(zhí)行，而右方、下方的梯形圖指令后執(zhí)行。即PLC讀梯形圖程序時，其順序是水平

22、方向從左向右，垂直方向從上到下。由于PLC是在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，因此有一些術(shù)語仍然沿用了繼電器控制系統(tǒng)的說法。PLC本質(zhì)上是一種工業(yè)控制計算機，它只認識“0”和“1”兩個數(shù)，這兩個數(shù)也正好和繼電器線圈的失電與得電、觸點的斷開與閉合相對應(yīng)，故習(xí)慣上將軟元件仍然稱為繼電器。而且“0”和“1”也能夠與開關(guān)的“ON”和“OFF”兩種工作狀態(tài)相對應(yīng)，在分析梯形圖程序時，為了能夠與硬繼電器區(qū)別，通常會把軟繼電器的線圈得電/失電和觸點的閉合/斷開說成ON/OFF。繼電器控制電路與PLC控制的梯形圖的比較如圖1-6所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-6 繼電器控制電路與PLC控制的梯形圖的

23、比較 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制2. 指令語句表指令語句表指令語句表編程語言是一種類似于計算機匯編語言的助記符語言，通常也稱為助記符程序。它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語言。指令語句表編程就是用一系列的指令語句表達程序的控制要求。一條典型指令可由兩部分組成：一是助記符，助記符通常是幾個容易記憶的字符，說明PLC需要進行的某種操作；另一部分是操作數(shù)或操作數(shù)的地址，操作數(shù)就是該指令所要操作的對象，實質(zhì)為PLC的某個存儲單元或存儲單元的地址。指令語句表程序與梯形圖有一定的對應(yīng)關(guān)系，不同廠家的PLC的指令不盡相同。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制下面以FX2N系列PLC為例，說明梯形圖與指令語句表的關(guān)系。

24、FX2N系列PLC的基本指令包括“與”、“或”、“非”以及定時器等。如圖1-7所示，其中：LD指令為常開觸點與左側(cè)母線相連接；AND指令為常開觸點與其他程序段相串接；OR指令為常開觸點與其他程序段相并聯(lián)；LDI指令為常閉觸點與左側(cè)母線相連接；ANI指令為常閉觸點與其他程序段相串聯(lián)；OUT指令為將運算結(jié)果輸出到某個繼電器；X000、X001、X002、X003、X004為操作數(shù)，X表示輸入繼電器，后面的數(shù)字為編號，即繼電器的地址；Y030、Y031、Y032為操作數(shù)，Y表示輸出繼電器，后面的數(shù)字為編號；M100中的M為內(nèi)部標志位，也稱位存儲區(qū)，類似于繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。知識模塊一 電動

25、機正反轉(zhuǎn)控制圖1-7 指令語句表編程舉例(a) 梯形圖；(b) 指令語句程序知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制3. 狀態(tài)流程圖狀態(tài)流程圖狀態(tài)流程圖編程是一種較新的編程方法，它是用“功能圖”來表達一個順序控制過程，也是一種圖形化的編程方法。圖中整個控制過程中的每個“狀態(tài)”用方框表示，狀態(tài)也稱為“功能”或“步”，方框間的關(guān)系及方框間狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件用線段表示。圖1-8為鉆孔順序的狀態(tài)流程圖，方框中的數(shù)字代表順序步，每一步對應(yīng)一個控制任務(wù)，每個順序步執(zhí)行的功能和條件寫在方框右邊。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-8 鉆孔順序的狀態(tài)流程圖 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制狀態(tài)流程圖作為一種步進順控語言，為順序控制

26、類編程提供了很大的方便。用這種語言可以對一個控制過程進行分解。用多個相對獨立的程序段來代替一個長的梯形圖程序，還能使用戶看到在某個給定時間機器處于什么狀態(tài)?，F(xiàn)在多數(shù)PLC產(chǎn)品都有專為使用功能圖編程所設(shè)計的指令，使用起來十分方便。對中小型PLC進行程序設(shè)計時，如果采用功能圖法，則先根據(jù)控制要求設(shè)計狀態(tài)流程圖，然后將其轉(zhuǎn)化為梯形圖程序。有些大型或中型PLC可直接用狀態(tài)流程圖進行編程。上述幾種編程語言中，最常用的是梯形圖和指令語句表。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制1.2.3 梯形圖編程規(guī)則梯形圖編程規(guī)則在編制梯形圖或其相應(yīng)程序時，應(yīng)注意遵循下列規(guī)則：(1) I/O觸點和C、T觸點及內(nèi)部繼電器的觸點等可

27、以重復(fù)使用。每個繼電器的線圈只能用一個編號，同一個編號的線圈在梯形圖內(nèi)只能出現(xiàn)一次，但它的觸點可以使用無數(shù)次，既可以是常開觸點，又可以是常閉觸點。在編程時，應(yīng)力求使程序結(jié)構(gòu)簡單，不必為了減少觸點的使用次數(shù)而讓結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。(2) 在梯形圖中，信號流向是從左到右的，垂直分支上不應(yīng)有觸點，如圖1-9所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-9 示例1 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制(3) 每一邏輯行總是起始于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于線圈或右母線(右母線可以不畫出)。左母線與線圈之間一定要有觸點，而線圈與右母線之間則不能有任何觸點，如圖1-10所示。(4) 所有輸出繼電器都可以作為輔助繼電器來

28、使用，其觸點的使用次數(shù)也不受限制。例如圖1-11中輸出繼電器Y000的觸點可使用多次。輸入繼電器沒有線圈。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-10 示例2 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-11 示例3 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制(5) 梯形圖中使用的觸點和線圈編號應(yīng)符合PLC編程元件的編號表示方法。(6) 梯形圖中的觸點可以任意串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。兩個或兩個以上的線圈可以并聯(lián)，如圖1-12所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-12 示例4知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制(7) 程序的地址號應(yīng)連續(xù)，中間不能有空地址，否則執(zhí)行時，會誤認為程序結(jié)束。必要時可以在空地址處插入N

29、OP(空操作)指令。(8) 程序的執(zhí)行是從第一個地址開始到END指令結(jié)束，在調(diào)試程序時，可以利用這個特點將程序分為若干段，每段末尾插入一條END指令，這樣就可以逐段調(diào)試程序。第一段調(diào)試好后刪去此段的END指令，再進入第二段程序調(diào)試，依次下去，直到全部調(diào)試成功。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制1.2.4 觸點及線圈類指令觸點及線圈類指令1. 邏輯取和線圈驅(qū)動指令邏輯取和線圈驅(qū)動指令LD、LDI、OUT(1) LD：邏輯取指令，用于常開觸點與輸入母線的連接，表示邏輯運算的起點。每一個以常開觸點開始的邏輯行都要使用這一指令。(2) LDI：邏輯取反指令，用于常閉觸點與輸入母線的連接，表示邏輯運算的起點。

30、(3) OUT：線圈驅(qū)動指令，用于輸出。取指令和線圈驅(qū)動指令的使用說明如圖1-13所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-13 取指令和線圈驅(qū)動指令的使用說明(a) 梯形圖；(b) 指令語句表知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制指令說明： LD、LDI指令用于與輸入母線相連的常開、常閉觸點，其目標元件是輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、定時器T、計數(shù)器C；也用于由觸點組構(gòu)成的串、并聯(lián)的支路的起點，與ANB、ORB指令配合使用。 OUT指令的目標元件是輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、定時器T、計數(shù)器C的線圈的驅(qū)動指令，不能用于輸入繼電器X。OUT指令的目標元件為定時器T、

31、計數(shù)器C時，必須有常數(shù)K設(shè)置語句。 OUT指令可用于多個并聯(lián)輸出。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制2. 基本邏輯運算指令基本邏輯運算指令A(yù)ND、ANI、OR、ORI(1) AND：邏輯與指令，用于單個常開觸點的串聯(lián)連接。(2) ANI：邏輯與非指令，用于單個常閉觸點的串聯(lián)連接。(3) OR：邏輯或指令，用于單個常開觸點的并聯(lián)連接。(4) ORI：邏輯或非指令，用于單個常閉觸點的并聯(lián)連接?；具壿嬤\算指令的使用說明如圖1-14和圖1-15所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-14 與指令的使用說明(a) 梯形圖；(b) 指令語句表知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-15 或指令的使用說明(a) 梯形

32、圖；(b) 指令語句表知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制指令說明： 單個的觸點與前面的觸點或邏輯塊串聯(lián)連接時用AND、ANI指令說明，并且串聯(lián)觸點的個數(shù)沒有限制，指令可多次重復(fù)使用。 單個的觸點與前面的觸點或邏輯塊并聯(lián)連接時用OR、ORI指令說明，并且并聯(lián)觸點的個數(shù)沒有限制，指令可多次重復(fù)使用。 AND、ANI、OR、ORI指令的目標元件為X、Y、M、S、T、C。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制3. 塊操作指令塊操作指令A(yù)NB、ORB(1) ANB：邏輯與指令，用于并聯(lián)支路組之間的串聯(lián)。(2) ORB：邏輯或指令，用于串聯(lián)支路組之間的并聯(lián)。塊操作指令的使用說明如圖1-16所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控

33、制圖1-16 塊操作指令的使用說明(a) 梯形圖；(b) 指令語句表知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制指令說明： ANB、ORB指令均為無操作數(shù)的指令，在指令表中只是用于說明邏輯塊之間的串聯(lián)或并聯(lián)時所表達的與、或邏輯運算關(guān)系。 當多個并聯(lián)支路進行串聯(lián)時，使用ANB指令，支路的起點用LD、LDI指令。若多個并聯(lián)支路串聯(lián)，則依次用ANB指令與前面的支路串聯(lián)連接時，ANB的使用次數(shù)沒有限制。 當多個串聯(lián)支路進行并聯(lián)時，使用ORB指令，支路的起點用LD、LDI指令。若多個串聯(lián)支路并聯(lián)，則依次用ORB指令與前面的支路并聯(lián)連接時，ORB的使用次數(shù)沒有限制。 若邏輯塊中需要串聯(lián)或并聯(lián)的子邏輯塊的個數(shù)(或LD和LD

34、I指令的條數(shù))為n，則應(yīng)使用n-1條邏輯塊串聯(lián)指令(ANB)或邏輯塊并聯(lián)指令(ORB)將它們串聯(lián)或并聯(lián)。 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制4. 上升沿檢測指令上升沿檢測指令LDP、ANDP、ORP(1) LDP：取上升沿脈沖指令，用于上升沿檢測運算的開始。(2) ANDP：與上升沿脈沖指令，用于上升沿檢測串聯(lián)連接。(3) ORP：或上升沿脈沖指令，用于上升沿檢測并聯(lián)連接。上升沿檢測指令的使用說明如圖1-17所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-17 上升沿檢測指令的使用說明(a) 梯形圖；(b) 指令語句表知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制指令說明： LDP、ANDP、ORP指令是進行上升沿檢測的觸點

35、指令，僅在指定軟元件上升沿時(由OFF變?yōu)镺N時)接通一個掃描周期。 表示方法為觸點的中間有一個向上的箭頭。 這三個指令的目標元件是X、Y、M、S、T、C，程序步都是一步。在圖1-17中，X0、X1、X2由OFFON變化時，M0、Y0僅接通一個掃描周期。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制5. 下降沿檢測指令下降沿檢測指令LDF、ANDF、ORF(1) LDF：取下降沿脈沖指令，用于下降沿檢測運算的開始。(2) ANDF：與下降沿脈沖指令，用于下降沿檢測串聯(lián)連接。(3) ORF：或下降沿脈沖指令，用于下降沿檢測并聯(lián)連接。下降沿檢測指令的使用說明如圖1-18所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-18

36、下降沿檢測指令的使用說明(a) 梯形圖；(b) 指令語句表知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制指令說明： LDF、ANDF、ORF指令是進行下降沿檢測的觸點指令，僅在指定軟元件下降沿時(由ON變?yōu)镺FF時)接通一個掃描周期。 表示方法為觸點的中間有一個向下的箭頭。 這三個指令的目標元件是X、Y、M、S、T、C，程序步都是一步。在圖1-18中，X0、X1、X2由ONOFF變化時，M0、M1僅接通一個掃描周期。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制6. 脈沖微分指令脈沖微分指令PLS、PLF(1) PLS：上升沿脈沖指令。其功能是：當條件符合時，從輸入脈沖上升沿開始，其操作元件的線圈得電一個掃描周期，使其產(chǎn)生一個寬

37、度為掃描周期的脈沖信號輸出。(2) PLF：下降沿脈沖指令。其功能是：當條件符合時，從輸入脈沖下降沿開始，其操作元件的線圈得電一個掃描周期，使其產(chǎn)生一個寬度為掃描周期的脈沖信號輸出。這兩條指令都是2程序步，它們的目標元件是Y和M，但特殊輔助繼電器不能做目標元件。PLS、PLF指令的使用說明如圖1-19所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制指令說明： 使用PLS指令，元件Y、M僅在驅(qū)動輸入接通后的一個掃描周期內(nèi)動作(置1)。 使用PLF指令，元件僅在驅(qū)動輸入斷開后的一個掃描周期內(nèi)動作。 特殊繼電器不能用作PLS和PLF的操作元件。使用這兩條指令時，要特別注意目標元件。例如，在滿足執(zhí)行條件(X1=ON

38、)，PLC由運行停機運行時，PLS指令可使通用繼電器 M0動作，但是卻不能使 M600動作。這是因為M600是特殊保持繼電器，即使在斷電停機時其動作也能保持。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-19 PLS、PLF指令的使用說明(a) 梯形圖；(b) 波形圖；(c) 指令語句表知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制7. 主控及主控復(fù)位指令主控及主控復(fù)位指令MC、MCR(1) MC：主控指令，用于公共串聯(lián)觸點的連接，表示主控電路塊的開始。(2) MCR：主控復(fù)位指令，用于表示主控電路塊的結(jié)束，即作為MC的復(fù)位指令。在編程時，經(jīng)常遇到多個線圈同時受一個或一組觸點的控制。如果在每個線圈的輸出分支中都串入同樣的觸

39、點，將占用很多存儲單元，應(yīng)用主控指令可解決這一問題。使用主控指令的觸點稱為主控觸點，它在梯形圖中與一般的觸點垂直。它們是與母線相連的常開觸點，是控制多個線圈輸出的共同的一個或一組觸點。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制當輸入條件接通時，執(zhí)行MC與MCR之間的指令；當輸入條件斷開時，不執(zhí)行MC與MCR之間的指令。非積算定時器，用OUT指令驅(qū)動的元件復(fù)位；積算定時器、計數(shù)器，用SET/RST指令驅(qū)動的元件保持原來的狀態(tài)。圖1-20(a)所示的梯形圖改為用主控指令編程的梯形圖如圖1-20(b)所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-20 MC、MCR指令的使用說明(a) 梯形圖；(b) 使用主控指令的梯形

40、圖；(c) 指令語句表知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制指令說明： 與主控指令MC相連的觸點必須用LD或LDI指令，使用MC指令后，在主控觸點的后面產(chǎn)生一個臨時母線，形成一個主控電路塊。MCR使用母線回到原來的位置。 在MC指令內(nèi)再使用MC指令時，嵌套級N的編號(07)順次增大，返回用MCR指令，從大的嵌套級開始解除。 MC指令是3程序步，MCR指令是2程序步，兩條指令的操作目標元件是Y、M，但不允許使用特殊繼電器M。MC、MCR指令的嵌套使用說明如圖1-21所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-21 MC、MCR指令的嵌套使用說明(a) 梯形圖；(b) 指令語句表知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制8.

41、 置位與復(fù)位指令置位與復(fù)位指令SET、RST(1) SET：置位指令，取“ON”使動作保持。(2) RST：復(fù)位指令，取“OFF”使操作保持復(fù)位。圖1-22 SET、RST指令的使用說明(a) 梯形圖；(b) 指令語句表；(c) 波形圖知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制SET、RST指令的使用說明如圖1-22所示。由波形圖可知，當X000接通后，即使再變成斷開，在SET指令的作用下Y000也保持接通。X001接通后，即使再變成斷開，在RST指令的作用下Y000也將保持斷開。SET指令的操作目標元件為Y、M、S，而RST指令的操作目標元件為Y、M、S、T、C。這兩條指令是13個程序步，Y、M為1步；特

42、殊輔助繼電器M、T、C、S為2步；D、V、Z為3步。SET、RST對同一元件可以多次使用，順序也可以隨意，但最后執(zhí)行的指令才有效，用RST指令可以對計數(shù)器、積算定時器T246T255的當前值及觸點進行復(fù)位；對數(shù)據(jù)寄存器D以及變址寄存器V、Z的內(nèi)容清零。RST復(fù)位指令用于計數(shù)器的使用說明如圖1-23所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-23 RST指令用于計數(shù)器的使用說明(a) 梯形圖；(b) 波形圖知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制當X000接通時，計數(shù)器C0的觸點斷開，輸出繼電器Y000斷電，同時計數(shù)器恢復(fù)到設(shè)定值。當輸入觸點X001接通期間，C0開始計數(shù)，計到5時Y000動作。RST指令的使用

43、說明如下： RST指令既可用于計數(shù)器復(fù)位，使其當前值恢復(fù)至設(shè)定值；也可用于復(fù)位移位寄存器，清除當前內(nèi)容。 在任何情況下，RST指令都優(yōu)先。當RST輸入有效時，不接受計數(shù)器和移位寄存器的輸入信號。 因復(fù)位回路的程序與計數(shù)器的計數(shù)回路的程序是相互獨立的,所以程序的執(zhí)行順序可任意安排,而且可分開編程。 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制9. 取反指令取反指令I(lǐng)NVINV：取反指令，用于執(zhí)行之前的運算結(jié)果取反，無操作元件，程序步為1步。取反指令的使用說明如圖1-24所示。圖中X1、X2同時為ON時，通過取反指令I(lǐng)NV，Y1為OFF；X1和X2只要有一個為OFF時，取反，Y1就為ON。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)

44、控制圖1-24 取反指令的使用說明(a) 梯形圖；(b) 指令語句表知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制10. 空操作指令空操作指令NOPNOP：空操作指令，其功能是讓該步程序或當前指令不起作用。另外，通過增加NOP指令可以延長掃描周期。NOP指令在程序中不予表示。指令說明： NOP指令的使用會使原梯形圖程序所表示的邏輯關(guān)系發(fā)生重大變化，使用時須慎重。 執(zhí)行程序進行全清操作后，全部指令都變成NOP指令。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制11. 程序結(jié)束指令程序結(jié)束指令ENDEND：結(jié)束指令。END指令在梯形圖中的表示如圖1-25所示。若在某段程序的某個中間處加入END指令，則以后的程序步就不再執(zhí)行，直接進行

45、輸出處理。在程序調(diào)試過程中，通常采用END指令將程序劃分為若干段，以便于對各段程序動作的檢查。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-25 END指令在梯形圖中的表示知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制1.2.5 PLC的接線的接線根據(jù)I/O分配表，將系統(tǒng)的輸入/輸出設(shè)備與PLC的輸入/輸出端子的連接歸屬于PLC控制系統(tǒng)的硬件接線問題。PLC控制系統(tǒng)的硬件接線除I/O端子接線外，還有PLC的電源接線、通信線、接地線等。這些接線都是PLC正常安全工作的前提。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制1. 電源接線及端子排列電源接線及端子排列PLC基本單元的供電通常有兩種情況：一是直接使用工頻交流電，電源線在L、N端子間，即

46、采用單向交流電源供電，通過交流輸入端子連接，適用電壓范圍寬，100250 V均可使用，接線時要分清端子上的“N”端(零線)和“接地”端；二是采用外部直流開關(guān)電源供電，一般配有24 V(DC)輸入端子。24、COM端子可以作為傳感器供電電源，此電源容量為400 mA/24 V，這個端子不能由外部電源供電，即采用交流供電的PLC機內(nèi)自帶24 V(DC)內(nèi)部電源為輸入器件及擴展電源供電?！啊倍俗邮强斩耍灰獙ζ溥M行外部接線或作為中間端子使用。圖1-26所示為FX2N-32MR的接線端子排列圖，圖1-27中上部端子排中標有L及N的接線位為交流電源相線及中線的接點。圖1-28所示為基本單元接有擴展模塊時

47、交直流電源的配線情況。從圖1-28可知，不帶有內(nèi)部電源的擴展模塊所需的24 V電源由基本單元或由帶有內(nèi)部電源的擴展單元提供?；締卧蛿U展單元之間利用特制的扁平通信電纜連接，基本單元和擴展單元的COM端子相互連接。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制PLC的供電線路要與其他大功率用電設(shè)備分開。采用隔離變壓器為OLC供電，可以減小外界設(shè)備對PLC的影響。PLC的供電電源應(yīng)單獨從機頂進入控制柜內(nèi)，不能與其他直流信號線、模擬信號線捆在一起走線，以減小其他控制線路對PLC的干擾。三菱FX系列PLC的電源連接如圖1-26所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-26 FX系列PLC的接線端子排列示例(FX2N-3

48、2MR) 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-27 三菱FX系列PLC的電源連接 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制PLC的接地應(yīng)有專用的地線，若做不到這一點，也必須做到與其他設(shè)備公共接地，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地，更不能通過水管、避雷線接地。PLC的基本單元必須接地，如有擴展單元，則其接地點應(yīng)與基本單元的接地點連接在一起。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-28 AC電源、DC輸入型電源的配線 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制2. 輸入端子的接線輸入端子的接線輸入端子X與外部輸入器件如開關(guān)、按鈕及各種傳感器(這些器件主要都是觸點類型的器件)相連接。在接入PLC時，每個觸點的接頭分別連接一個輸入點及輸入公共端

49、(COM端)。PLC的開關(guān)量輸入接線點都是螺釘接入方式，每一位信號占用一個螺釘。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-26中上部為輸入端子，COM端為公共端。輸入公共端在某些PLC中是分組隔離的，在FX系列中是連通的，即在PLC的內(nèi)部已將多個輸入公共端連接好了，我們在使用時不用考慮，所以PLC的輸入點接線一般采用匯點式(全部輸入信號擁有一個公共點)。三菱FX系列AC電源、DC輸入信號型PLC，輸入端子和COM端子之間用無電壓接點或NPN開路集電極晶體管連接，就進入輸入狀態(tài)，表示輸入的LED燈亮。三菱FX系列PLC輸入信號的連接如圖1-29所示。PLC內(nèi)部輸入的1次電路和2次電路用光耦合器絕緣，2次

50、電路設(shè)有RC濾波器，這是為了防止混入輸入接點的震動噪音和輸入線的噪音而引起誤動作。因此，輸入信號的ONOFF、OFFON變化在PLC的內(nèi)部會產(chǎn)生約10 ms的響應(yīng)滯后時間。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-29 三菱FX系列PLC的輸入信號的連接 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制PLC內(nèi)部電源能為每個輸入點提供的工作電流大約為7 mA(24 V(DC)，這也就限制了線路長度。有源傳感器在接入時必須注意與機內(nèi)電源的極性配合。模擬量信號的輸入須采用專用的模擬量工作單元。ON時PLC的輸入電流必須大于4.5 mA，來保證信號的可靠輸入；OFF時輸入漏電流必須小于1.5 mA，來保證可靠截止。知識模塊一

51、電動機正反轉(zhuǎn)控制3. 輸出端子的接線輸出端子的接線與PLC的輸出端子Y相連接的外部器件主要是繼電器、接觸器、電磁閥的線圈。這些外部器件均采用PLC機外的專用電源供電，PLC內(nèi)部不過是提供一組開關(guān)節(jié)點。接入時，線圈的一端接輸出點螺釘，另一端經(jīng)電源接輸出公共端。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制以繼電器輸出型PLC為例，繼電器輸出類型有1點、2點、4點和8點為一個公共輸出型，各個公共點組可以驅(qū)動不同電源電壓等級和類型(如220 V(AC)、110 V(AC)和24 V(DC)等)的負載。輸出點接線可采用分組匯點式(每組輸出信號擁有1個公共點)和匯點式(全部輸出信號擁有一個公共點)，當輸出信號所控制的負載

52、的電源電壓等級和類型相同時，采用匯點式。采用匯點式連接方式時要將全部輸出公共點連接在一起。三菱FX系列PLC輸出接線如圖1-30所示。圖中繼電器KA1、KA2和接觸器KM1、KM2線圈由220 V(AC)供電，電磁閥YV1、YV2由24 V(DC)供電，這樣電磁閥與繼電器、接觸器因供電電源的電壓等級和類型不同便不能分在一組，因此采用分組匯點式。繼電器、接觸器的供電電源的電壓類型和等級相同，可以分在一組，如果一組安排不下，可以分在兩組或多組，但這些組的公共點(COM)要連接在一起。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-30 三菱FX系列PLC的輸出信號的連接 知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制利用輸出繼電

53、器所提供的外部觸點，將PLC內(nèi)部電路和負載電路進行電氣絕緣，避免了外部設(shè)備對PLC的干擾。另外，各個公共點組之間也是相互隔離的。輸出繼電器的線圈通電時，LED指示燈亮，表明有輸出，輸出繼電器的觸點為ON。從輸出繼電器的線圈通電或失電，到輸出觸點為ON或OFF的響應(yīng)時間都約為10 ms。對于250 V(AC)以下的電路電壓，可以驅(qū)動純電阻負載的輸出電流為2 A/點，感性負載為80 W以下，燈負載為100 W以下。輸出觸點為OFF時，無漏電流產(chǎn)生，可直接驅(qū)動氖光燈等。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制利用輸出觸點驅(qū)動直流感性負載時，需要并聯(lián)續(xù)流二極管，否則會降低觸點的壽命，并且要把電源電壓控制在30 V

54、(DC)以下。選擇的續(xù)流二極管的反向耐壓值應(yīng)為負載電壓的10倍以上，順向電流應(yīng)超過負載電流。如果是交流感性負載，應(yīng)并聯(lián)浪涌吸收器，這樣可減少噪音。浪涌吸收器的電容選擇為0.1 F，電阻選擇為100200。對于同時啟動時有可能產(chǎn)生短路的負載，如控制電動機正反轉(zhuǎn)的2個接觸器等負載，除了在PLC程序中要互鎖外，還要有外部硬件界限互鎖。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制4. 通信線的連接通信線的連接PLC一般設(shè)有專用的通信口，通常為RS-485或RS-422，F(xiàn)X2N型PLC為RS-422，與通信口的接線常采用專用的接插件連接。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制1.3 課堂演示課堂演示電動機正反轉(zhuǎn)控制實例電動機正

55、反轉(zhuǎn)控制實例電動機正反轉(zhuǎn)控制是對電動機的最基本的控制之一，相應(yīng)的控制程序中涉及兩個基本的控制環(huán)節(jié)。任何一個復(fù)雜的梯形圖程序，總是由一系列簡單的典型單元梯形圖組成的。因此，熟悉一些典型單元控制電路的設(shè)計，理解和掌握這些單元梯形圖程序，對編制復(fù)雜梯形圖程序有很大幫助。通過課堂演示，希望讀者能夠掌握用PLC對電動機的基本控制。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制1. 控制原理及控制要求控制原理及控制要求在進行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計時，需明確控制對象的工作原理、工藝流程、機械結(jié)構(gòu)和操作方法，了解工藝過程和機械運動與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對控制系統(tǒng)的要求，了解設(shè)備運動的要求、方式和步驟。在這些基礎(chǔ)上，確定出被控對

56、象對PLC控制系統(tǒng)的要求。由電動機的工作原理可知，只要改變電動機電源的相序，即交換三相電源進線中的任意兩根相序，就能改變電動機的轉(zhuǎn)向。為此，在電動機的主控制電路中可用兩個接觸器的主觸頭來對調(diào)電動機的定子繞組電源的任意兩根接線，就可以實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制通過對電動機正反轉(zhuǎn)控制的分析，可將該系統(tǒng)的控制要求描述如下：設(shè)正轉(zhuǎn)啟動按鈕為SB1、反轉(zhuǎn)啟動按鈕為SB2、停止按鈕為SB3、正轉(zhuǎn)接觸器為KM1、反轉(zhuǎn)接觸器為KM2、熱繼電器為FR、三相異步電動機為M。(1) 正轉(zhuǎn)：合上電源開關(guān)QS，按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB1，接觸器KM1線圈通電且自鎖，主觸頭閉合使電動機正轉(zhuǎn)(即按下SB1

57、，KM1通電吸合，M正轉(zhuǎn))。(2) 反轉(zhuǎn)：按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2，接觸器KM2線圈通電自鎖，主觸頭閉合使電動機反轉(zhuǎn)(即按下SB2，KM2通電吸合，M反轉(zhuǎn))。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制(3) 停止：按下SB3，KM1或KM2斷電釋放，M停止。(4) 必須保證兩個接觸器不能同時工作，即不允許接觸器KM1和KM2同時通電，以防止兩根電源線同時通過它們的主觸頭而將電源短路。因此，正反轉(zhuǎn)控制線路最根本的要求是能互鎖(在同一時間里兩個接觸器中只允許其中一個接觸器工作的控制作用)。(5) 過載保護：FR常開觸點接通，KM1或KM2斷電釋放，M停止。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制2. I/O分配分配對PLC控

58、制系統(tǒng)進行I/O分配，實際上就是根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定用戶所需的輸入設(shè)備的數(shù)量和種類，如按鈕、開關(guān)以及傳感器等；明確各輸入設(shè)備所輸入信號的特點，如開關(guān)量、模擬量、直流、交流、電壓等級等；確定系統(tǒng)的輸出設(shè)備的數(shù)量和種類，如接觸器、電磁閥和信號燈等；明確各輸出設(shè)備所輸出信號的特點，如電壓和電流的大小、直流、交流、電壓等級、開關(guān)量、模擬量等。根據(jù)這些確定PLC的I/O設(shè)備類型和數(shù)量。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制I/O設(shè)備確定好后，就可以給它們分配相應(yīng)的PLC的I/O地址，即分配相應(yīng)的輸入/輸出端子號，并進行連接。這些工作可歸結(jié)為兩個方面：編寫PLC的I/O分配表和繪制I/O接線圖。I/O分配表和I

59、/O接線圖可以說是編寫梯形圖程序的基礎(chǔ)。由電動機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的控制要求分析得知，輸入信號共有4個，分別是SB1、SB2、SB3、FR；輸出信號共有2個，分別用于控制KM1、KM2的線圈。其I/O分配如表1-1所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制3. 硬件接線硬件接線根據(jù)前文所述的PLC接線問題及該系統(tǒng)I/O分配表，可畫出電動機正反轉(zhuǎn)主電路控制原理圖和PLC輸入/輸出端子I/O接線圖，如圖1-31所示。知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制圖1-31 電動機正反轉(zhuǎn)控制主電路原理圖及PLC I/O接線圖(a) 主電路原理圖；(b) PLC I/O接線圖知識模塊一 電動機正反轉(zhuǎn)控制

60、圖1-31(a)所示為主電路原理圖，當接觸器KM1工作時，KM1的三對主觸點把三相電源和電動機的定子繞組U、V、W按順相序L1、L2、L3連接，電動機正轉(zhuǎn)。當接觸器KM2工作時，KM2的三對主觸點把三相電源和電動機的定子繞組U、V、W按反相序L3、L2、L1連接，電動機反轉(zhuǎn)。由圖1-31可以看出，在主電路和PLC輸入/輸出(I/O)端子外部接線圖中所采用的保護環(huán)節(jié)如下：(1) 熔斷器FU1、FU2分別串聯(lián)在主電路和PLC輸出端子接線電路中，起短路保護作用，但是不起過載保護作用。(2) 開關(guān)QS起隔離電源的作用，當更換熔斷器、檢修電動機和控制線路時，用它斷開電源，確保操作安全。知識模塊一 電動機