PLC課題標準教案

1、山東勞動職業(yè)技術學院 電氣及自動化系 樊榮瑩PLC課題教案周照君課題 PLC概述【教學目標】1. 熟悉PLC產生、發(fā)展、定義、特點、分類、生產廠家；2. 掌握PLC的基本結構、工作原理；3. 掌握PLC的編程語言。【重點、難點】1. PLC的循環(huán)工作方式“串行”；2. 梯形圖的繪制原則及編程方法。【教學時數】5課時【教學過程】教學內容：第一單元 認識PLC 任務一 PLC常識（課本17頁）本任務以學生自學為主，通過閱讀課本內容回答練習題目。教師適當補充。編程語言所謂程序編制，就是用戶根據控制對象的要求，利用PLC廠家提供的程序編制語言，將一個控制要求描述出來的過程。PLC最常用的編程語言是梯形

2、圖語言和指令語句表語言，且兩者常常聯合使用。1）梯形圖（語言）梯形圖是一種從繼電接觸控制電路圖演變而來的圖形語言。它是借助類似于繼電器的動合、動斷觸點、線圈以及串、并聯等術語和符號，根據控制要求聯接而成的表示PLC輸入和輸出之間邏輯關系的圖形，直觀易懂。梯形圖中常用 圖形符號分別表示PLC編程元件的動斷和動合接點；用 表示它們的線圈。梯形圖中編程元件的種類用圖形符號及標注的字母或數加以區(qū)別。 梯形圖的設計應注意到以下三點：梯形圖按從左到右、自上而下的順序排列。每一邏輯行（或稱梯級）起始于左母線，然后是觸點的串、并聯接，最后是線圈與右母線相聯。梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流，而是“概念電流”

3、，從左流向右，其兩端沒有電源。這個“概念電流”只是用來形象地描述用戶程序執(zhí)行中應滿足線圈接通的條件。輸入繼電器用于接收外部輸入信號，而不能由PLC內部其它繼電器的觸點來驅動。因此，梯形圖中只出現輸入繼電器的觸點，而不出現其線圈。輸出繼電器則輸出程序執(zhí)行結果給外部輸出設備，當梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時，就有信號輸出，但不是直接驅動輸出設備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現。輸出繼電器的觸點也可供內部編程使用。2）指令語句表 指令語句表是一種用指令助記符來編制PLC程序的語言，它類似于計算機的匯編語言，但比匯編語言易懂易學，若干條指令組成的程序就是指令語句表。一條指令語句是由步

4、序、指令語和作用器件編號三部分組成。 下例為PLC實現三相鼠籠電動機起/?？刂频膬煞N編程語言的表示方法：步序指令語器件號0LDX0001ORY0002ANIX0013OUTY0004END3）順序功能圖（SFC）題目答案：1.PLC的定義：可編程序控制器是一種數字運算操作電子系統，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P的外圍設備，都應按易于與工業(yè)控制系統形成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。（見教材P1）定義強調了PLC

5、是：1 數字運算操作的電子系統也是一種計算機 2 專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計 3 面向用戶指令編程方便（梯形圖） 4 邏輯運算、順序控制、定時計算和算術操作 5 數字量或模擬量輸入輸出控制 6 易與控制系統聯成一體 7 易于擴充2.PLC可以應用在哪些領域？隨著PLC的性能價格比的不斷提高：微處理器的芯片及有關的元件價格大大降低，PC的成本下降PLC的功能大大增強，因而PLC的應用日益廣泛。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保等各行各業(yè)。（參見教材P1）其應用范圍大致可歸納為以下幾種：1. 開關量的邏輯控制這是PLC最基本、

6、最廣泛的應用領域。它取代傳統的繼電器控制系統，實現邏輯控制、順序控制。開關量的邏輯控制可用于單機控制，也可用于多機群控，亦可用于自動生產線的控制等等。2. 運動控制PLC可用于直線運動或圓周運動的控制。早期直接用開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機械，現在一般使用專用的運動模塊。目前，制造商已提供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。即：把描述目標位置的數據送給模塊，模塊移動一軸或多軸到目標位置。當每個軸運動時，位置控制模塊保持適當的速度和加速度，確保運動平滑。運動的程序可用PLC的語言完成，通過編程器輸入。3. 閉環(huán)過程控制PLC通過模擬量的I/O模塊實現模擬量與數字量的A/D

7、、D/A轉換，可實現對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的PID控制。4.數據處理現代的PLC具有數學運算（包括矩陣運算、函數運算、邏輯運算），數據傳遞、排序和查表、位操作等功能；可以完成數據的采集、分析和處理。數據處理一般用在大中型控制系統中；具有CNC功能：把支持順序控制的PLC與數字控制設備緊密結合。5. 通訊連網PLC 的通訊包括PLC與PLC之間、PLC與上位計算機之間和它的智能設備之間的通訊。PLC和計算機之間具有RS-232接口，用雙絞線、同軸電纜將它們連成網絡，以實現信息的交換。還可以構成“集中管理，分散控制”的分布控制系統。I/O模塊按功能各自放置在生產現場分散控制，然后利用

8、網絡聯結構成集中管理信息的分布式網絡系統。并不是所有的PLC都具有上述的全部功能，有的小型PLC只具上述部分功能，但價格比較便宜。3.PLC有哪些優(yōu)點？（與一般的計算機抗爭系統相比、與繼電氣控制系統相比）為適應工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PC機有以下特點：1. 可靠性高，抗干擾能力強 工業(yè)生產對控制設備的可靠性要求： 平均故障間隔時間長 故障修復時間（平均修復時間）短任何電子設備產生的故障，通常為兩種： 偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動等引起的故障。這類故障，只要不引起系統部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復正常，系統也隨之恢復正常。但對PC而言，受

9、外界影響后，內部存儲的信息可能被破壞。 永久性故障。由于元器件不可恢復的破壞而引起的故障。如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使PC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使PC在惡劣條件消失后自動恢復正常，這樣就能提高平均故障間隔時間；如果能在PC上增加一些診斷措施和適當的保護手段，在永久性故障出現時，能很快查出故障發(fā)生點，并將故障限制在局部，就能降低PC的平均修復時間。為此，各PC的生產廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PC除了本身具有較強的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停止運行等待修復外，還使PC具有了很強的抗干擾能力。·硬件措施：主要模塊均采用大規(guī)模或超大

10、規(guī)模集成電路，大量開關動作由無觸點的電子存儲器完成，I/O系統設計有完善的通道保護和信號調理電路。 屏蔽對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導電、導磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾。 濾波對供電系統及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或型濾波網絡，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。 電源調整與保護對微處理器這個核心部件所需的+5V電源，采用多級濾波，并用集成電壓調整器進行調整，以適應交流電網的波動和過電壓、欠電壓的影響。 隔離在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯系，減少故障和誤動作；各I/O口之間亦彼此隔離。 采用模

11、塊式結構這種結構有助于在故障情況下短時修復。一旦查出某一模塊出現故障，能迅速更換，使系統恢復正常工作；同時也有助于加快查找故障原因。·軟件措施： 有極強的自檢及保護功能。 故障檢測軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等。以便及時進行處理。 信息保護與恢復當偶發(fā)性故障條件出現時，不破壞PC內部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復正常，繼續(xù)原來的程序工作。所以，PC在檢測到故障條件時，立即把現狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。 設置警戒時鐘WDT（看門狗）如果程序每循環(huán)執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定的時間，預示了程

12、序進入死循環(huán)，立即報警。 加強對程序的檢查和校驗一旦程序有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。 對程序及動態(tài)數據進行電池后備停電后，利用后備電池供電，有關狀態(tài)及信息就不會丟失。 PC的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V，上升時間1nS，脈沖寬度為1S的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達幾十萬上千萬小時；制成系統亦可達45萬小時甚至更長時間。2 .通用性強，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產工藝流程改變或生產設備更新的情況下，不必改變PC的硬設備，只需改編程序就

13、可以滿足要求。因此，PC除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。3.功能強，適應面廣現代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能，還具有數字和模擬量的輸入輸出、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產機械、一條生產線，又可控制一個生產過程。4.編程簡單，容易掌握目前，大多數PC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數工廠企業(yè)電氣技術人員的讀圖習慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術人員和技術工很快就

14、能學會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序將它翻譯成匯編語言然后執(zhí)行（PC內部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數機電控制設備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。5.減少了控制系統的設計及施工的工作量由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試，更減少了現場的調試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。6.體

15、積小、重量輕、功耗低、維護方便PLC是將微電子技術應用于工業(yè)設備的產品，其結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設備內部，是實現機電一體化的理想控制設備。以三菱公司的F1-40M型PLC為例：其外型尺寸僅為305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F在三菱公司又有FX系列PLC，與其超小型品種F1系列相比：面積為47%,體積為36%，在系統的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達24128點。任務二 PLC的內部結構和控制系統本任務以教師講授和學生自學為主。一、 PLC的基

16、本結構可編程序控制器實施控制，其實質就是按一定算法進行輸入輸出變換，并將這個變換與以物理實現。輸入輸出變換、物理實現可以說是PLC實施控制的兩個基本點，同時物理實現也是PLC與普通微機相區(qū)別之處，其需要考慮實際控制的需要，應能排除干擾信號適應于工業(yè)現場，輸出應放大到工業(yè)控制的水平，能為實際控制系統方便使用，所以PLC采用了典型的計算機結構，主要是由微處理器（CPU）、存儲器（RAM/ROM）、輸入輸出接口（I/O）電路、通信接口及電源組成。PLC的基本結構如下圖所示： 1、中央處理單元(CPU)  中央處理單元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系統程序賦予的功能：

17、a. 接收并存儲從用戶程序和數據；b.檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式采集現場各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入I/O映象寄存區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數運算并將結果送入I/O映象寄存區(qū)或數據寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象寄存區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)直到停止運行。 為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故

18、障，整個系統仍能正常運行。     2、存儲器   可編程序控制器的存儲器分為系統程序存儲器和用戶程序存儲器。存放系統軟件（包括監(jiān)控程序、模塊化應用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其各種管理程序）的存儲器稱為系統程序存儲器；存放用戶程序（用戶程序存和數據）的存儲器稱為用戶程序存儲器，所以又分為用戶存儲器和數據存儲器兩部分。 PLC常用的存儲器類型 ：（1）RAM （Random Assess Memory） 這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。（2）EPROM（Erasable Programma

19、ble Read Only Memory）這是一種可擦除的只讀存儲器。在斷電情況下，存儲器內的所有內容保持不變。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內容)。（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內容進行修改。     PLC存儲空間的分配 ： 雖然各種 PLC的CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據PLC的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域： （1）系統程序存儲區(qū)（2）系統RAM存儲區(qū)（包括I/O映

20、象寄存區(qū)和系統軟設備等）。（3）用戶程序存儲區(qū)     系統程序存儲區(qū)：在系統程序存儲區(qū)中存放著相當于計算機操作系統的系統程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統診斷子程序等。由制造廠商將其固化在 EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該PLC的性能。     系統RAM存儲區(qū)：系統RAM存儲區(qū)包括I/O映象寄存區(qū)以及各類軟元件，如：邏輯線圈、數據寄存器、計時器、計數器、變址寄存器、累加器等存儲器。     （1）I/O映象寄存區(qū)：由于PLC投

21、入運行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數據，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數據送至相應的外設。因此，它需要一定數量的存儲單元(RAM)以存放I/O的狀態(tài)和數據，這些單元稱作I/O映象寄存區(qū)。一個開關量I/O占用存儲單元中的一個位，一個模擬量I/O占用存儲單元中的一個字。因此整個I/O映象寄存區(qū)可看作兩個部分組成：開關量I/O映象寄存區(qū)；模擬量I/O映象寄存區(qū)。     （2）系統軟元件存儲區(qū) ：除了I/O映象寄存區(qū)區(qū)以外，系統RAM存儲區(qū)還包括PLC內部各類軟元件（邏輯線圈、計時器、計數器、數據寄存器和累加器等）的存儲區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失

22、電保持的存儲區(qū)域和失電不保持的存儲區(qū)域，前者在PLC斷電時，由內部的鋰電池供電，數據不會丟失；后者當PLC斷電時，數據被清零。 （3）用戶程序存儲區(qū) ： 用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的 PLC，其存儲容量各不相同。 3輸入接口電路 輸入輸出信號有開關量、模擬量、數字量三種，在我們實習室涉及到的信號當中，開關量最普遍，也是實驗條件所限，在次我們主要介紹開關量接口電路?？删幊绦蚩刂破鲀?yōu)點之一是抗干擾能力強。這也是其I/O設計的優(yōu)點之處，經過了電氣隔離后，信號才送入CPU執(zhí)行的,防止現場的強電干擾進入。如下圖就是采用光電耦合器(一般采用反光二極管和光電三極管組成)的開關量輸入接口電

23、路：4輸出接口電路：可編程序控制器的輸出有：繼電器輸出(M)、晶體管輸出(T)、晶閘管輸出(SSR)三種輸出形式。(1) 輸出接口電路的隔離方式 (2) 輸出接口電路的主要技術參數a.響應時間 響應時間是指PLC從ON狀態(tài)轉變成OFF狀態(tài)或從OFF狀態(tài)轉變成ON狀態(tài)所需要的時間。繼電器輸出型響應時間平均約為10ms；晶閘管輸出型響應時間為1ms以下；晶體管輸出型在0.2ms以下為最快。b.輸出電流 繼電器輸出型具有較大的輸出電流，AC250V以下的電路電壓可驅動純電阻負載2A/1點、感性負載80VA以下（AC100V或AC200V）及燈負載100W以下（AC100V 或200V）的負載；Y0、

24、Y1以外每輸出1點的輸出電流是0.5A，但是由于溫度上升的原因，每輸出4合計為0.8A的電流，輸出晶體管的ON電壓約為1.5V，因此驅動半導體元件時，請注意元件的輸入電壓特性。Y0、Y1每輸出1點的輸出電流是0.3A，但是對Y0、Y1使用定位指令時需要高速響應，因此使用10100mA的輸出電流；晶閘管輸出電流也比較小，FX1S無晶閘管輸出型。c.開路漏電流 開路漏電流是指輸出處于OFF狀態(tài)時，輸出回路中的電流。繼電器輸出型輸出接點OFF是無漏電流；晶體管輸出型漏電流在0.1mA以下；晶閘管較大漏電流，主要由內部RC電路引起，需在設計系統時注意。(3) 輸出公共端（COM） 公共端與輸出各組之間

25、形成回路，從而驅動負載。FX1S有1點或4點一個公共端輸出型，因此各公共端單元可以驅動不同電源電壓系統的負載。5電源 PLC的電源在整個系統中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。如FX1S額定電壓AC100V240V，而電壓允許范圍在AC85V264V之間。允許瞬時停電在10ms以下，能繼續(xù)工作。一般小型PLC的電源輸出分為兩部分：一部分供PLC內部電路工作；一部分向外提供給現場傳感器等的工作電源。因此PLC對電源

26、的基本要求：1） 能有效地控制、消除電網電源帶來的各種干擾；2） 電源發(fā)生故障不會導致其它部分產生故障；3） 允許較寬的電壓范圍；4） 電源本身的功耗低，發(fā)熱量??；5） 內部電源與外部電源完全隔離；6） 有較強的自保護功能。 二、 PLC的工作原理由于PLC以微處理器為核心，故具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方，若有鍵按下或有I/O變化，則轉入相應的子程序，若無則繼續(xù)掃描等待。PLC則是采用循環(huán)掃描的工作方式。對每個程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉指令，則從第一

27、條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結束符后又返回第一條指令，如此周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。掃描周期的長短主要取決于以下幾個因素：一是CPU執(zhí)行指令的速度；二是執(zhí)行每條指令占用的時間；三是程序中指令條數的多少。一個掃描周期主要可分為5個階段，內部處理、通訊服務、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理。1輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將關閉輸入端口，轉入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內容也不會改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。2程序執(zhí)行階段在程序

28、執(zhí)行階段，根據用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐步執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。當最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉入輸入刷新階段。3輸出刷新階段當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實際輸出。由此可見，輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段構成PLC一個工作周期，由此循環(huán)往復，因此稱為循環(huán)掃描工作方式。由于輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段后馬上進行的，所以亦將這兩個階段統稱為I/O刷新階段。實際上，除了執(zhí)行程序和I/O刷新外，PLC還要進行各種

29、錯誤檢測（自診斷功能）并與編程工具通訊，這些操作統稱為“監(jiān)視服務”，一般在程序執(zhí)行之后進行。顯然掃描周期的長短主要取決于程序的長短。掃描周期越長，響應速度越慢。由于每個掃描周期只進行一次I/O刷新，即每一個掃描周期PLC只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，所以系統存在輸入輸出滯后現象，這在一定程度上降低了系統的響應速度。但是由于其對I/O的變化每個周期只輸出刷新一次，并且只對有變化的進行刷新，這對一般的開關量控制系統來說是完全允許的，不但不會造成影響，還會提高抗干擾能力。這是因為輸入采樣階段僅在輸入刷新階段進行，PLC在一個工作周期的大部分時間是與外設隔離的，而工業(yè)現場的干擾常常是脈沖、短時間的

30、，誤動作將大大減小。但是在快速響應系統中就會造成響應滯后現象，這個一般PLC都會采取高速模塊。 總之，PLC采用掃描的工作方式，是區(qū)別于其他設備的最大特點之一，我們在學習和使用PLC當中都應加強注意。課題 三菱FX系列PLC 【教學目標】1. 掌握三菱FX系列PLC的硬件構成；2. 掌握FX系列PLC的軟元件；3. 掌握三菱PLC的編程軟件的使用?！局攸c、難點】1. 用戶手冊的使用及閱讀；2. 編程軟件的使用操作。【教學時數】5課時【教學過程】1.學生通過閱讀FX2N-48MT機型的用戶手冊，掌握三菱PLC的硬件及接線。設計練習：試設計4輸入（按鈕信號SB）和5輸出信號（2個直流電磁閥YV和3

31、個指示燈VD）的控制電路圖。2.上機學習三菱編程軟件的使用。3.熟悉FX系列PLC的內部軟繼電器。（見課本19頁）操作練習：完成電動機點動控制和電動機連續(xù)控制。課題 基本指令1【教學目標】1.掌握邏輯取、與、或、非及輸出指令的使用。LD LDI OUT AND ANI OR ORI2.掌握梯形圖繪制規(guī)則。3.掌握梯形圖編程方法。【練習項目】1.電機的點動、連續(xù)、異地控制2.點動連續(xù)混合控制【教學時數】5課時【教學過程】1.教師講授指令的基本知識；2.教師舉例現場演示程序的執(zhí)行過程及結果；3.學生上機練習操作。基本知識基本指令是以位為單位的邏輯操作，是構成繼電器控制電路的基礎一、LD、LDI、O

32、UT指令符號名稱功能操作元件LD取常開觸點邏輯運算起始X、Y、M、S、T、CLDI取反常閉觸點邏輯運算起始X、Y、M、S、T、COUT輸出線圈驅動Y、M、S、T、C1程序舉例：2例題解釋：1）當X0接通時，Y0接通；2）當X1斷開時，Y1接通。3指令使用說明： 1）LD和LDI指令用于將常開和常閉觸點接到左母線上； 2）LD和LDI在電路塊分支起點處也使用； 3）OUT指令是對輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時器、計數器的線圈驅動指令，不能用于驅動輸入繼電器，因為輸入繼電器的狀態(tài)是由輸入信號決定的。 4）OUT指令可作多次并聯使用，如下圖。5）定時器的計時線圈或計數器的計數線圈，使用OU

33、T指令后，必須設定值（常數K或指定數據寄存器的地址號），如上圖。二、AND、ANI指令符號名稱功能操作元件AND與常開觸點串聯連接X、Y、M、S、T、CANI與非常閉觸點串聯連接X、Y、M、S、T、C1 程序舉例：2 例題解釋：1）當X0接通，X2接通時Y0接通； 2）X1斷開，X3接通時Y2接通； 3）常開X4接通，X5斷開時Y3接通； 4）X6斷開，X7斷開，同時達到2.5秒時間，T1接通，Y4接通。3 指令說明：1） AND、ANI指令可進行1個觸點的串聯連接。串聯觸點的數量不受限制，可以連續(xù)使用；2） OUT指令之后，通過觸點對其他線圈使用OUT指令，稱之為縱接輸出。這種縱接輸出如果順

34、序不錯，可多次重復使用；如果順序顛倒，就必須要用我們后面要學到的指令（MPS/MRD/MPP）如下圖;3） 當繼電器的常開觸點或常閉觸點與其他繼電器的觸點組成的電路塊串聯時，也使用AND指令或ANI指令。電路塊：就是由幾個觸點按一定的方式連接的梯形圖。由兩個或兩個以上的觸點串聯而成的電路塊，稱為串聯電路塊；由兩個或兩個以上的觸點并聯連接而成的電路塊，稱為并聯電路塊；觸點的混聯就稱為混聯電路塊。三、OR、ORI指令符號名稱功能操作元件OR或常開觸點并聯連接X、Y、M、S、T、CORI或非常閉觸點并聯連接X、Y、M、S、T、C1 程序舉例：2 例題解釋：1）當X0或X3接通時Y1接通； 2）當X2

35、斷開或X4接通時Y3接通； 3）當X4接通或X1斷開時Y0接通； 4）當X3或X2斷開時Y6接通。3 指令說明：1) OR、ORI指令用作1個觸點的并聯連接指令。2) OR、ORI指令可以連續(xù)使用，并且不受使用次數的限制；3) OR、ORI指令是從該指令的步開始，與前面的LD、LDI指令步進行并聯連接。4) 當繼電器的常開觸點或常閉觸點與其他繼電器的觸點組成的混聯電路塊并聯時，也可以用這兩個指令。梯形圖的設計應注意到以下三點：梯形圖按從左到右、自上而下的順序排列。每一邏輯行（或稱梯級）起始于左母線，然后是觸點的串、并聯接（工作條件），最后是線圈（工作結果）與右母線相聯。梯形圖中每個梯級流過的不

36、是物理電流，而是“概念電流”，從左流向右，其兩端沒有電源。這個“概念電流”只是用來形象地描述用戶程序執(zhí)行中應滿足線圈接通的條件。同一用戶程序中，統一編號的繼電器線圈只能出現一次（除跳轉指令和步進指令外）。梯形圖應體現“左重右輕，上重下輕”的原則?？梢詼p少用戶程序步數。輸入繼電器用于接收外部輸入信號，而不能由PLC內部其它繼電器的觸點來驅動。因此，梯形圖中只出現輸入繼電器的觸點，而不出現其線圈。輸出繼電器則輸出程序執(zhí)行結果給外部輸出設備，當梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時，就有信號輸出，但不是直接驅動輸出設備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實現。輸出繼電器的觸點也可供內部編程使用。梯

37、形圖的設計方法步驟：（1）分析控制要求，初步選定元件，確定動作順序。（控制題目要求）（2）確定I/O點數及分配表。（3）根據I/O分配設計硬件電路圖，進行硬件接線。（4）根據控制要求編寫控制梯形圖。（5）進行程序調試。課題 基本指令2【教學目標】1. 掌握ORB、ANB指令的使用；2. 掌握MPS、MRD、MPP指令的使用?！揪毩曧椖俊?. 指令應用練習；2. 電機正反轉控制；3. 點動/連續(xù)控制分析（內部繼電器M的使用）?！窘虒W時數】5課時【教學過程】四、串聯電路塊并聯指令ORB、并聯電路塊串聯指令ANB1程序舉例：2例題解釋：1）X0與X1、X2與X3、X4與X5任一電路塊接通，Y1接通;

38、 2）X0或X1接通，X2與X3接通或 X4接通，Y0都可以接通；3指令說明：1) ORB、ANB無操作軟元2) 2個以上的觸點串聯連接的電路稱為串聯電路塊；3) 將串聯電路并聯連接時，分支開始用LD、LDI指令，分支結束用ORB指令；4) ORB、ANB指令，是無操作元件的獨立指令，它們只描述電路的串并聯關系；5) 有多個串聯電路時，若對每個電路塊使用ORB指令，則串聯電路沒有限制，如上舉例程序；6) 若多個并聯電路塊按順序和前面的電路串聯連接時，則ANB指令的使用次數沒有限制；7) 使用ORB、ANB指令編程時，也可以采取ORB、ANB指令連續(xù)使用的方法；但只能連續(xù)使用不超過8次，在此建議

39、不使用此法。五、分支多重輸出MPS、MRD、MPP指令MPS指令：將邏輯運算結果存入棧存儲器； MRD指令：讀出棧1號存儲器結果 MPP指令：取出棧存儲器結果并清除； 用于多重輸出電路；FX的PLC有11個棧存儲器，用來存放運算中間結果的存儲區(qū)域稱為堆棧存儲器。使用一次MPS就將此刻的運算結果送入堆棧的第一段，而將原來的第一層存儲的數據移到堆棧的下一段。MRD只用來讀出堆棧最上段的最新數據，此時堆棧內的數據不移動。使用MPP指令，各數據向上一段移動，最上段的數據被讀出，同時這個數據就從堆棧中清除。1 程序舉例：2 例題解釋：1）當公共條件X0閉合時，X1閉合則Y0接通；X2接通則Y1接通；Y2

40、接通；X3接通則Y3接通。2）上述程序舉例中可以用兩種不同的指令形式，這個地方應給學生明確解釋。3 指令說明：1） MPS、MRD、MPP無操作軟元件2） MPS、MPP指令可以重復使用，但是連續(xù)使用不能超過11次，且兩者必須成對使用缺一不可，MRD指令有時可以不用；3） MRD指令可多次使用，但在打印等方面有24行限制；4） 最終輸出電路以MPP代替MRD指令，讀出存儲并復位清零；5） MPS、MRD、MPP指令之后若有單個常開或常閉觸點串聯，則應該使用AND或ANI指令；6） MPS、MRD、MPP指令之后若有觸點組成的電路塊串聯，則應該使用ANB指令；7） MPS、MRD、MPP指令之后

41、若無觸點串聯，直接驅動線圈，則應該使用OUT指令；8） 指令使用可以有多層堆棧。編程例一，一層堆棧：編程例二，兩層堆棧：編程例三，四層堆棧： 上面編程例三可以使用縱接輸出的形式就可以不采用MPS指令了，請授課人員補充。練習題目答案：電動機正反轉控制1 分析工藝過程2 PLC的I/O點的確定和分配輸 入輸 出SB1停止按鈕X0KM1接觸器Y1SB2正轉按鈕X1KM2接觸器Y2SB3反轉按鈕X23 PLC接線圖4 程序編寫繼電器控制電路圖應用PLC優(yōu)化程序5 調試。課題 基本指令3【教學目標】1. 掌握SET、RST指令的使用；2. 掌握MC、MCR指令的使用。【練習項目】1. 指令使用練習；（用

42、SET、RST完成電機控制練習）2. 手動順序控制?！窘虒W時數】5課時【教學過程】一、置1指令SET、復0指令RST在前面的學習中我們了解到了自鎖，自鎖可以使動作保持。那么下面我們要學習的指令也可以做到自鎖控制，并且在PLC控制系統中經常用到的一個比較方便的指令。SET指令稱為置1指令：功能為驅動線圈輸出，使動作保持，具有自鎖功能。RST指令稱為復0指令：功能為清除保持的動作，以及寄存器的清零。1 程序舉例：2 例題解釋：1）當X0接通時，Y0接通并自保持接通； 2）當X1接通時，Y0清除保持。3 指令說明：1） 在上述程序中，X0如果接通，即使斷開，Y0也保持接通，X1接通，即使斷開，Y0也

43、不接通。2） 用SET指令使軟元件接通后，必須要用RST指令才能使其斷開。3） 如果二者對同一軟元件操作的執(zhí)行條件同時滿足，則復0優(yōu)先。4） 對數據寄存器D、變址寄存器V和Z的內容清零時，也可使用RST指令。5） 積算定時器T63的當前值復0和觸點復位也可用RST。二、主控指令MC、MCR在程序中常常會有這樣的情況，多個線圈受一個或多個觸點控制，要是在每個線圈的控制電路中都要串入同樣的觸點，將占用多個存儲單元，應用主控指令就可以解決這一問題，如下圖。1 程序舉例：2 例題解釋：1）當X0接通時，執(zhí)行主控指令MC到MCR的程序； 2）MC至MCR之間的程序只有在X0接通后才能執(zhí)行。3 指令說明：

44、1） MC指令的操作軟元件N、M2） 在上述程序中，輸入X0接通時，直接執(zhí)行從MC到MCR之間的程序；如果X0輸入為斷開狀態(tài)，則根據不同的情況形成不同的形式：保持當前狀態(tài)：積算定時器（T63）、計數器、SET/RST指令驅動的軟元件；斷開狀態(tài)：非積算定時器、用OUT指令驅動的軟元件。3） 主控指令（MC）后，母線（LD、LDI）臨時移到主控觸點后，MCR為其將臨時母線返回原母線的位置的指令。4） MC指令的操作元件可以是繼電器Y或輔助繼電器M（特殊繼電器除外）；5） MC指令后，必須用MCR指令使臨時左母線返回原來位置；6） MC/MCR指令可以嵌套使用，即MC指令內可以再使用MC指令，但是必

45、須使嵌套級編號從N0到N7安順序增加，順序不能顛倒；而主控返回則嵌套級標號必須從大到小，即按N7到N0的順序返回，不能顛倒，最后一定是MCR N0指令；無嵌套：上述程序為無嵌套程序，操作元件N編程，且N在N0N7之間任意使用沒有限制；有嵌套結構時，嵌套級N的地址號增序使用，即N0N7。有嵌套一：有嵌套二： 課題 定時器【教學目標】1.掌握定時器的使用?！揪毩曧椖俊?. 多臺電機順啟逆?？刂疲?. 自動閃爍信號（方波輸出）；3. 三個燈的循環(huán)點亮控制（69頁）；4. 電機的Y/啟動控制。【教學時數】5課時【教學過程】任務三（6469頁）任務四（7074頁）時間電路程序主要用于延時、定時和脈沖控制。時間控制電路，既可以用以用定時器實現也可以用標準時鐘脈沖實現。在FX2N系列有256個定時器和四種標準時鐘脈沖（100ms、10ms、1ms累積、100ms累積）可用于時間控制，編程時使用方便。 定時器應用：1）接通延時2） 限時控制程序3）斷開延時和長延時課題 基本指令4【教學目標】1. 掌握PLS、PLF指令的使用；2. 掌握NOP、END指令的使用。【練習項目】1. 單按鈕