FX5U PLC應(yīng)用技術(shù)項目教程 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，其主要功能是儲水和供水。為了保證水塔水位運行在允許的范圍內(nèi)，常用液位傳感器作為檢測元件，監(jiān)視水塔內(nèi)液面的變換情況，并將檢測的結(jié)果傳給控制系統(tǒng)，決定控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。本任務(wù)利用三菱FX5UPLC對水塔水位進行模擬控制。一、任務(wù)導(dǎo)入項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制二、知識準備（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，也不能直接驅(qū)動負載，只能在程序中驅(qū)動，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在PLC內(nèi)部編程時可無限次使用。輔助繼電器采用十進制數(shù)編號。當(dāng)CPU模塊電源斷開，并重新上電時，內(nèi)部繼電器狀態(tài)將會復(fù)位（清零）。項目一任務(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)，提供時鐘脈沖和標(biāo)志位，設(shè)定PLC的運行方式或者PLC用于步進順控、禁止中斷、計數(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。它可分為觸點利用型特殊繼電器和驅(qū)動線圈型特殊繼電器兩大類。項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制編

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

SM409SM801110ms時鐘脈沖，通、斷各5msRSM410SM8012100ms時鐘脈沖，通、斷各50msRSM412SM80131s時鐘脈沖，通、斷各0.5sRSM413-2s時鐘脈沖，通、斷各1sR

SM80141min時鐘脈沖，通、斷各30sR

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

SM8021借位標(biāo)志位：減運算結(jié)果為零時置位RSM700SM8022進位標(biāo)志位：加運算有進位或結(jié)果溢出時置位R

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

SM8034為ON時禁止全部輸出R/W項目一任務(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）主要用于存儲數(shù)據(jù)數(shù)值，PLC在進行輸入輸出處理、模擬量控制、位置控制時，需要許多數(shù)據(jù)寄存器存儲數(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位二進制數(shù)。也可用兩個編號連續(xù)的數(shù)據(jù)寄存器來存儲32位數(shù)據(jù)（雙字）。例如，用D10和D11存儲32位二進制數(shù)，D10存儲低16位，D11存儲高16位。數(shù)據(jù)寄存器最高位為正負符號位，0表示為正數(shù)，1表示為負數(shù)。項目一任務(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、時鐘數(shù)據(jù)、錯誤信息、應(yīng)用指令數(shù)據(jù)存儲、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中讀出錯誤代碼，找出錯誤原因。從SD8005中讀出鋰電池電壓值等；另一種是可以進行讀寫的特殊存儲器，用戶可以對其讀寫操作。例如，SD8000為監(jiān)視掃描時間數(shù)據(jù)存儲，出廠值為200ms。如程序運行一個掃描周期大于200ms時，可以修改SD8000的設(shè)定值，使程序掃描時間延長。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（應(yīng)用篇）。

特殊寄存器（SD）項目一任務(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，其表達形式為D□.b，其中□是字元件的編號，b是字元件的指定位編號（用16進制數(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行變址操作。字位D□.b是一個位元件，在應(yīng)用上和內(nèi)部繼電器M一樣使用，有無數(shù)個常開、常閉觸點，本身也可以作為線圈進行驅(qū)動。項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制FX5UPLC可進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表示十進制常數(shù)的符號，主要用于指定定時器和計數(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進制常數(shù)314在程序中表示為K314。十進制常數(shù)的范圍見表1-13所示。項目一任務(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）K-32768～K32767字（無符號）/位串（16位）K0～K6553532位雙字（有符號）K-2147483648～K2147483647雙字（無符號）/位串（32位）K0～K4294967295表1-1310進制常數(shù)范圍

十進制常數(shù)K

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

1）16位數(shù)據(jù)時：H0000～HFFFF。

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

實數(shù)在程序中指定實數(shù)的軟元件，以E進行指定，在PLC中實數(shù)又稱為浮點數(shù)。（例：E1.234）。實數(shù)的設(shè)置范圍實數(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）。項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制（五）定時器定時器在PLC中的作用相當(dāng)于繼電-接觸器控制系統(tǒng)中的通電延時型時間繼電器。對于FX5UPLC定時器是計算時間增量的編程軟元件，其定時設(shè)定值通過指令設(shè)置。定時器中有一個設(shè)定值寄存器（一個字長），一個當(dāng)前值寄存器（一個字長）和一個用來存儲其輸出點狀態(tài)的映像寄存器（占二進制的一位），在梯形圖中這三個單元使用同一個元件編號。但使用場合不一樣，意義也不同。項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制通用定時器累計定時器低速定時器普通定時器高速定時器低速累計定時器普通累計定時器高速累計定時器FX5UPLC定時器的分類表1-14定時器輸出指令使用要素名稱助記符定時范圍（s）梯形圖表示FBD/LD表示ST表示低速定時器OUTT0.1～3276.7ENO:=OUT_T(EN,Coil,Value);低速累計定時器OUTST普通定時器OUTHT0.01～327.67ENO:=OUTH(EN,Coil,Value);累計定時器OUTHST高速定時器OUTHST0.001～32.767ENO:=OUTHS(EN,Coil,Value);高速累計定時器OUTHSST項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制圖1-69通用型定時器動作過程示意圖b）時序圖a）梯形圖

通用定時器（T）通用定時器是在定時器輸入端導(dǎo)通時開始計時，當(dāng)定時器的當(dāng)前值達到設(shè)定值時，其觸點動作。即常開觸點閉合、常閉觸點斷開。通用定時器無斷電保持功能，即當(dāng)輸入端驅(qū)動條件斷開或停電時定時器自動復(fù)位（定時器的當(dāng)前值回零、觸點復(fù)位）。當(dāng)輸入端驅(qū)動條件再次接通時，定時器重新開始計時。FX5UPLC在默認情況下，通用定時器有512個，對應(yīng)編號為T0～T511。項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制

累計定時器

圖1-70累計定時器動作過程示意圖累計定時器又稱為斷電保持型定時器，可累計計算定時器的導(dǎo)通時間。當(dāng)累計定時器的輸入端導(dǎo)通時，開始計時，其當(dāng)前值按設(shè)定的時間單位遞增；當(dāng)輸入端斷開時，累計定時器的當(dāng)前值保持不變，輸入端重新接通時，從保持的當(dāng)前值開始繼續(xù)計時，當(dāng)累計的當(dāng)前值達到設(shè)定值時，累計定時器動作，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。FX5UPLC在默認情況下，累計定時器有16個，對應(yīng)編號為ST0～ST15。b）時序圖a）梯形圖項目一任務(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運算，并作為運算結(jié)果不對應(yīng)不對應(yīng)無梯形圖塊的并聯(lián)連接（塊或）ORB串聯(lián)回路塊的OR運算，并作為運算結(jié)果不對應(yīng)不對應(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。兩個及以上觸點串聯(lián)連接稱為串聯(lián)回路塊，兩個及以上觸點并聯(lián)連接稱為并聯(lián)回路塊。項目一任務(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，當(dāng)采用分別編程方法時，即寫完2個電路塊指令后使用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。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指令的符號不是觸點符號，而是連接符號。4）ORB指令進行2觸點以上的回路塊的并聯(lián)連接。僅1個觸點的并聯(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)計時利用設(shè)計技巧，能不用ANB或ORB指令時，盡量不用，這樣可以減少指令的條數(shù)。項目一任務(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）的實現(xiàn)

請讀者用其他方法設(shè)計每隔1s爍一次的振蕩電路。圖1-72閃爍控制程序a）梯形圖b）時序圖

試試看：項目一任務(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）錯誤的梯形圖b）正確的梯形圖項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制1）梯形圖中觸點應(yīng)畫在水平方向上（主控觸點除外），不能畫在垂直分支上。對于垂直分支上出現(xiàn)元件觸點的梯形圖，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)觸點多的支路應(yīng)放在該邏輯行的開始處。這樣編制的程序簡潔明了，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)改為項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制4）在梯形圖中，當(dāng)多個邏輯行都具有相同的控制條件時，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)計梯形圖時，輸入繼電器的觸點狀態(tài)最好按輸入設(shè)備全部為常開進行設(shè)計更為合適，不易出錯。三、任務(wù)實施（一）任務(wù)目標(biāo)項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制1）掌握通用定時器在程序中的應(yīng)用，學(xué)會閃爍程序的編程方法。2）學(xué)會用三菱FX5UPLC的順控程序指令編制水塔水位控制的程序。3）會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進行調(diào)試運行。表1-16設(shè)備與器材（二）設(shè)備與器材項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制序號名

稱符號型號規(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、器材的型號規(guī)格僅供參考2計算機（安裝GXWorks3編程軟件）

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

1個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），開始進水，定時器開始計時，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沒有進水，出現(xiàn)故障，S3為ON后，閥Y關(guān)閉（Y為OFF）。當(dāng)S4為OFF時，且水塔水位低于水塔低水位界時S2為ON，電動機起動運行驅(qū)動水泵抽水。當(dāng)水塔水位高于水塔高水位界時電動機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為抽水電動機，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X元件編號設(shè)備名稱符號Y元件編號水塔水位上限S1X0水池水閥YY0水塔水位下限S2X1抽水電機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目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制（四）分析與思考

調(diào)試運行

靜態(tài)調(diào)試

動態(tài)調(diào)試項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制1）本任務(wù)的閃爍程序是如何實現(xiàn)的？如果改用SM412或SM8013實現(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)考核項目一任務(wù)二水塔水位的PLC控制序號考核內(nèi)容考核要求評分標(biāo)準配分得分1電路及程序設(shè)計（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分配錯或少，每個扣5分（2）I/O接線圖設(shè)計不全或有錯，每處扣5分（3）梯形圖表達不正確或畫法不規(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)試運行（1）不會熟練使用編程軟件進行梯形圖的編輯、修改、轉(zhuǎn)換、寫入及監(jiān)視，每項2分（2）不能按照控制要求完成相應(yīng)的功能，每缺一項扣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合計五、知識拓展