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深川变频器故障代码c012三菱plc定时器时间不够用

来源:http://www.togaac.com 作者:领航仪器 时间:2020-01-13 01:32

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  目 录 绪论 1 项目一 初识PLC控制系统 4 任务一 彩灯控制 4 任务二 抢答器的控制 14 任务三 自动门的控制 20 任务四 学习PLC编程语言 26 项目二 三相异步电动机的控制 33 任务一 三相异步电动机的点动控制 33 任务二 三相异步电动机的单向运转控制 39 任务三 三相异步电动机的正反转控制 45 任务四 学习编程软件 53 项目三 定时器与计数器 64 任务一 电动机的Y-△减压启动控制 64 任务二 利用PLC实现简易交通灯控制 72 任务三 库房计料系统 80 任务四 全自动洗衣机 90 项目四 PLC程序应用 97 任务一 油循环控制 97 任务二 彩灯循环控制 107 任务三 多台电动机启动控制 112 任务四 计算器功能的实现 118 项目五 顺序控制继电器(SCR)指令 128 任务一 送料小车控制 128 任务二 三相异步电动机启/停顺序控制 136 任务三 液压动力滑台控制 141 项目六 PLC 通信实例 146 任务一 自由端口通信 146 任务二 PPI协议 153 任务三 Modbus协议 161 任务四 USS协议 168 绪论 可编程控制器简称PLC,是20世纪60年代以来发展极为迅速,应用面极为广泛的工业控制装置,是现代工业自动化的三大支柱之首。当今PLC吸取了微电子技术和计算机技术的最新成果,以单机自动化到整条生产线的自动化乃至整个工厂的生产自动化;从柔性制造系统、工业机器人到大型分散控制系统,PLC均承担着重要角色。 下面就部分PLC外形图作一简单介绍。 一、 PLC型号及外形图 目前国际上各PLC生产厂商均推出了各自的产品,主要有三菱FX系列、西门子 S7欧姆龙系列 三菱FX1S/FX1N系列PLC 三菱FX2N系列PLC 西门子 S7-200系列PLC 西门子新一代 S7-400系列PLC 欧姆龙C200H型机系列PLC 欧姆龙CP1H系列PLC 松下FP1系列PLC 松下FPΣ系列PLC 富士PLC 施耐德PLC 二、PLC的功能简介 由上面的各PLC外形图可见,PLC基本上是一个长方型箱体,其上有与外界连接导线的各种端子。事实上,PLC是一个电信号的信息处理系统,任何系统都要有输入和输出,箱体上的各种端子,一部分属于输入端子,另一部分属于输出端子。通过输入端子,PLC可以接收来自于各种工况的电信号,然后被PLC所处理,最后PLC将处理后的结果,通过输出端子输送到工况环境,控制各种设备或仪器工作,达到自动控制的效果。 三、PLC在工业上的部分应用 PLC在工业上的部分应用如图0-2所示。 PLC在双表显示中的应用 PLC在水汽集中取样自控系统中的应用 PLC在电池清洗设备中的应用 PLC在可编程数控底孔加工机中的应用 PLC在电厂输煤程控系统改造中的应用 图0-2 PLC在工业上的部分应用 项目一 初识PLC控制系统 可编程控制器(PLC)制造厂家较多,目前市场上品种、规格繁多,各厂家均独具特色,但一般来说,PLC控制系统包括两部分,一部分是硬件系统,另一部分是软件系统。PLC的硬件基本组成主要由微处理器(CPU)、存储器、I/O单元、电源单元和编程器等五大部分组成。软件系统主要是编制的各种程序。PLC的工作方式均采用“循环扫描,周而复始”。其工作过程实质上就是CPU扫描程序的执行过程。为进一步认识PLC控制系统,下面分四个任务来进行学习。 任务一 彩灯控制 ? 一、任务目标 一、任务分析 节日彩灯的亮暗变化,给节日带来无穷乐趣,现有一彩灯,通过PLC来实现它的亮暗控制。 控制电路如图1-1所示。 控制要求:1.按下按钮SB,彩灯HL亮。2.松开按钮SB,彩灯HL灭。 如何用PLC实现本任务呢?PLC是什么?其结构如何?通过本任务学习来解决这些问题。 三、背景知识 可编程控制器(PLC)是计算机家族中的一员,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。传统的继电接触控制系统通常由输入设备、控制线路和输出设备三大部分组成,如图1-2所示。显然这是一种由许多“硬”的元器件连接起来组成的控制系统,PLC及其控制系统是从继电接触控制系统和计算机控制系统发展而来的,PLC的输入/输出部分与继电接触控制系统大致相同,PLC控制部分用微处理器和存储器取代了继电器控制线路,其控制作用是通过用户软件来实现的。PLC的基本结构如图1-3所示。PLC的基本组成部分包括微处理器(CPU)、存储器、I/O单元、电源单元和编程器等。 ? 图1-2 继电接触控制系统 ? 图1-3 图1-3 PLC的基本结构 (一)常用低压电器 低压电器:用于交流1200V、直流1500V以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。 1.?熔断器 用途:主要用作短路保护。 结构:熔断器主要由熔体(俗称保险丝)和安装熔体的熔管两部分组成。熔体由易熔金属材料铅、锡、锌、银、铜及其合金制成,通常做成丝状或片状。熔管是装熔体的外壳,由陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维制成,在熔体熔断时兼有灭弧作用。 工作原理: 熔断器的熔体与被保护的电路串联,当电路正常工作时,熔体允许通过一定大小的电流而不熔断。当电路发生短路或严重过载时,熔体中流过很大的故障电流,当电流产生的热量达到熔体的熔点时,熔体熔断切断电路,从而实现保护目的。 1-动触头 2-熔丝 3-瓷盖 4-静触头 5-瓷座 1-瓷帽 2-熔管 3-瓷套 4-上接线 螺旋式熔断器 ? ? ? 1-夹座 2-底座 3-熔管 图1-6 密闭管式熔断器 图1-7 熔断器图形文字符号 2.交流接触器 工作原理:交流接触器有两种工作状态:得电状态(动作状态)和失电状态(释放状态)。接触器主触点的动触头装在与衔铁相连的绝缘连杆上,其静触点则固定在壳体上。当线圈得电后,线圈产生磁场,使静铁心产生电磁吸力,将衔铁吸合。衔铁带动动触点动作,使常闭触点断开,常开触点闭合,分断或接通相关电路。当线-动铁心 5-电磁线 交流接触器的结构图与实物图 a)接触器线圈 b)主触头 c)常开辅助触头 d)常闭辅助触头 图1-9 交流接触器-各部件图形文字符号 3.继电器 继电器是一种根据电量(电流、电压)或非电量(时间、速度、温度、压力等)的变化自动接通和断开控制电路,以完成控制或保护任务的电器。 继电器和接触器的结构和工作原理大致相同,与接触器的主要区别在于: 接触器:用于主电路、电流大,有灭弧装置,一般只能在一定的电压作用下动作。 继电器:用于控制电路,电流小(继电器触头容头量较小,不大于5A ),无灭弧装置,可在各种电量或非电量的作用下动作。 4.热继电器 热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器,在电路中用作电动机的过载保护和断相保护。长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。 热继电器种类很多,应用最广泛的是基于双金属片的热继电器,其结构原理如图1-10所示:主要由热元件、双金属片和触头三部分组成。 工作原理:发热元件接入电机主电路,当电机正常运行时,热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲,但还不足以使继电器动作。当电动机过载时,流过元件的电流加大,产生的热量增加,使双金属片产生的弯曲位移增大,经过一定时间后,通过导板推动热继电器的触点动作,使常闭触点断开,切断电动机控制电路,使电动机主电路失电,电动机得到保护。当故障排除后,按下手动复位按钮,使常闭触点重新闭合(复位),可以重新启动电动机。 由于热继电器主双金属片收热膨胀的热惯性及动作机构传递信号的惰性原因,热继电器从电动机过载到触点动作需要一定时间,也就是说,即使电动机严重过载甚至短路,热继电器也不会瞬间动作,因为热继电器不能用于短路,热继电器也不会瞬间动作,因此热继电器不能用于短路保护。但也正是这个热惰性和机械惰性,保证了热继电器在电动机启动或短时过载时不会动作。从而满足了电动机的运行要求。热继电器的文字符号为FR,图形符号如图1-11所示。 ??????? ? 1-双金属片固定柱 2-双金属片 3-加热元件 4-导板 5-补偿双金属片 6、7-静触头 8-复位调节螺钉 9-动触头 10-复位按钮 11-调节旋钮 12-支撑件 13-弹簧 14-推杆 图1-10 热继电器的结构图及实物图 ??????????? ? a)加热元件 b)热继电器触头 ? 图1-11 热继电器图形文字符号 5.按钮 用途:按钮常用于接通和断开控制电路。它只能短时接通或分断5A以下的小电流电路,向其它电器发出指令性的电信号,控制其它电器动作。由于按钮载流量小,不能直接用于控制主电路的通断。 按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳组成。器结构及实物图如图1-12所示,图形符号及文字符号如图1-13所示。 按钮按用途和结构不同,分为启动按钮、停止按钮和复合按钮等。 ? ? ? 图1-12 按钮的实物图及结构图 ? a)动合触点 b)动断触点 c)复式触点 图1-13 按钮的图形文字符号 选择使用时应从使用场合、所需触头数及按钮帽的颜色等因素考虑。一般“绿色”表示启动,“红色”表示停止, “黑色”表示点动,“蓝色”表示复位,“启动”与“停止”交替用黑白、白色或灰色。 (二)PLC的组成 1.微处理器(CPU) CPU一般由控制器、运算器和寄存器组成,这些电路都集成在一个芯片上。与一般计算机一样, CPU 是可编程控制器的核心,它按系统程序赋予的功能指挥可编程控制器有条不紊地进行工作。 不同型号可编程控制器的CPU芯片是不同的,有的采用通用 CPU 芯片,如 8031、 8051、8086、80826 等,也有采用厂家自行设计的专用 CPU 芯片(如西门子公司的 S7-200 系列可编程控制器均采用其自行研制的专用芯片如下图1-14所示),随着CPU芯片技术的不断发展,可编程控制器所用的CPU芯片也越来越高档。 S7-200 CPU有CPU 21X和CPU 22X 两个系列。CPU 21X包括CPU 212、CPU 214、CPU 215和CPU 216,是第一代产品,主机都可进行扩展,本书不作介绍。CPU 22X包括CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 226和CPU 226XM,CPU 22X是第二代产品,具有速度快,具有通讯能力强等特点。 ???????? ? 图1-14 S7-200 系列CPU种类 CPU的主要功能: (1)接收并存储用户程序和数据; (2)诊断电源、PLC工作状态及编程的语法错误; (3)接收输入信号,送入数据寄存器并保存; (4)运行时顺序读取、解释、执行用户程序,完成用户程序的各种操作; (5)将用户程序的执行结果送至输出端。 S7-200 系列CPU的特性表如表1-1所示: 表1-1 ????????????????????? ? CPU 芯片的性能关系到可编程控制器处理控制信号的能力与速度,CPU 位数越高,系统处理的信息量越大,运算速度也越快。 2.存储器 可编程控制器的存储器可以分为系统程序存储器、用户程序存储器及工作数据存储器等三种。 (1)系统程序存储器 系统程序存储器用来存放由可编程控制器生产厂家编写的系统程序,并固化在 ROM 内,用户不能直接更改。系统程序质量的好坏,很大程度上决定了 PLC 的性能,其内容主要包括三部分:第一部分为系统管理程序,它主要控制可编程控制器的运行,使整个可编程控制器按部就班地工作;第二部分为用户指令解释程序,通过用户指令解释程序,将可编程控制器的编程语言变为机器语言指令,再由 CPU 执行这些指令;第三部分为标准程序模块与系统调用程序,它包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序,如完成输入、输出及特殊运算等的子程序,可编程控制器的具体工作都是由这部分程序来完成的,这部分程序的多少决定了可编程控制器性能的强弱。 (2)用户程序存储器 根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务,用规定的可编程控制器编程语言编写的各种用户程序。目前较先进的可编程控制器采用可随时读写的快闪存储器作为用户程序存储器。快闪存储器不需后备电池,掉电时数据也不会丢失。 (3)工作数据存储器 工作数据存储器用来存储工作数据,即用户程序中使用的 ON/OFF 状态、数值数据等。 在工作数据区中开辟有元件映像寄存器和数据表。其中元件映像寄存器用来存储开关量、 输出状态以及定时器、计数器、辅助继电器等内部器件的 ON/OFF 状态。数据表用来存放各种数据,它存储用户程序执行时的某些可变参数值及 A/D 转换得到的数字量和数学运算的结果等。 PLC产品手册中给出的“存储器类型”和“程序容量”是针对用户程序存储器而言的。 3.输入/输出(I/O)单元 输入/输出接口是PLC 与外界连接的接口。是CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。 输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号,一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开关量输入信号。另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模拟量输入信号。 输出接口用来连接被控对象中各种执行元件,如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀(模拟量)、调速装置(模拟量)等。 ? 注意:I/O的能力可按用户的需要进行扩展和组合 ? 4.编程器 编程器有简易编程器和智能图形编程器两种,主要用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件。 注意: 编程器不直接加入现场控制运行。深川变频器故障代码c012一台编程器可开发、监护许多台PLC的工作。 5.电源 电源部件用来将外部供电电源转换成供PLC的CPU、存储器、I/O接口等电子电路工作所需要的直流电源,使PLC能正常工作。 PLC的电源部件有很好的稳压措施,因此对外部电源的要求不高。直流24V供电的机型,允许电压为16~32V;交流220V供电的机型,允许电压为85~264V,频率为47~53Hz。 一般情况下,PLC还为用户提供24V直流电源作为输入电源或负载电源。 注意: 为防止因外部电源发生故障,造成PLC内部重要数据丢失,故一般备有后备电源。 ? 四、任务实施 根据图1-1硬件电路图所示,绘制PLC控制程序如下所示 ? 图1-15 形图及指令表 ? 五、知识链接 ? 1.可编程控制器的产生和发展 20世纪60年代,在世界工业技术改革浪潮的冲击下,各工业发达国家都在寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快捷的新型工业控制装置。直到1968年,美国通用汽车(GE)公司为适应汽车型号的不断翻新,尽量避免重建流水线和更换继电器控制系统,以降低成本,缩短生产周期。为此,美国通用汽车公司公开招标,研制一种工业控制器,提出了“使用、编程方便,可在现场修改和调试程序,维护方便,可靠性高,体积小,易于扩充”等要求。 根据招标要求,美国数字设备公司(DEC)在1969年研制出了第一台可编程控制器PDP-14,并在通用汽车公司的自动装配生产线上试用,获得成功,从而开创了工业控制的新局面。经过30多年的发展,产品性能日臻完善,概括起来,其发展过程可归纳如下,见表1-2所示。 表1-2 发展时期 特点 典型产品举例 初创时期 (1969年~1977年) 由数字集成电路构成,功能简单,仅具备逻辑运算和计时、计数功能。机种单一,没有形成系列 DEC公司的PDP-14、日本富士电机公司的USC-4000等 功能扩展时期 (1977年~1982年) 以微处理器为核心,功能不断完善,增加了传送、比较和模拟量运算等功能。初步形成系列,可靠性进一步提高,存储器采用EPROM。 德国西门子公司的SYMATIC S3系列和S4系列、日本富士电机公司的SC系列等 联机通信时期 (1982年~1990年) 能够与计算机联机通信,出现了分布式控制,增加了多种特殊功能,如浮点数运算、平方、三角函数、脉宽调制等 德国西门子公司的SYMATIC S5系列、日本三菱公司的MELPLAC-50、日本富士电机公司的MICREEX等 网络化时期 (1990年~ ) 通信协议走向标准化,实现了和计算机网络互联,出现了工业控制网。可以用高级语言编程 德国西门子公司的S7系列、日本三菱公司的A系列等 从PLC的发展趋势看,PLC控制技术将成为今后工业自动化的主要手段。在未来的工业生产中,PLC技术、机器人技术、CAD/CAM和数控技术将成为实现工业生产自动化的四大支柱技术。 2.可编程控制器的应用领域 PLC已广泛应用于工业生产的各个领域。从行业看,冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等,几乎没有不用到它的。不仅工业生产用它,一些非工业过程,如楼宇自动化、电梯控制、农业的大棚环境参数调控、水利灌溉等。PLC应用领域主要分为如下几类: (1)取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线,如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、电镀流水线)工业过程控制。在工业生产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量,PLC采用相应的A/D、和D/A转换模块,以及各种各样的控制算法程序来处理,完成闭环控制。 (3)运动控制。PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块,如可驱动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 (4)数据处理。PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 (5)通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展,现在的PLC都具有通信接口,通信非常方便。 思考与练习 1.什么是可编程控制器?它的组成部分有哪些? 2.PLC的CPU有哪些功能? 3.简述PLC的发展历程。 4.简述PLC的应用领域。 任务二 抢答器的控制 ? 一、任务目标 二、任务分析 在各种知识竞赛中,经常用到抢答器,现有四人抢答器,通过PLC来实现控制,如图1-16所示,图中,输入I0.1~I0.4与4个抢答按钮相连,对应4个输出Q0.1~Q0.4继电器。只有最早按下按钮的人才有输出,后续者无论是否有输入均不会有输出。当组织人按复位按钮后,输入I0.0接通抢答器复位,进入下一轮竞赛。 图1-16 四人抢答器控制电路图 ? 本任务涉及到多个输入、输出,在PLC硬件上如何连接?如何理解PLC的输入/输出?通过本任务的学习来解决这些问题。 ? 三、背景知识 在PLC系统中,外部设备信号均是通过输入/输出端口与PLC进行数据传送的。所以,无论是硬件电路设计还是软件电路设计,都要清楚地了解PLC的端口结构及使用注意事项,这样才能保证系统的正确运行。 输入/输出接口就是将PLC与现场各种输入/输出(I/O)设备连接起来的部件。PLC应用于工业现场,要求其输入能将现场的输入信号转换成微处理器能接收的信号,且最大程度地排除干扰信号,提高可靠性;输出能将微处理器送出的弱电信号放大成强电信号,以驱动各种负载。因此,PLC采用了专门设计的输入/输出端口电路。 输入输出接口的任务是将被控对象或被控生产过程的各种变量进行采集送入CPU处理,同时控制器又通过I/O接口将控制器运算处理产生的控制输出送到被控设备或生产现场,驱动各种执行机构动作,实现实时控制。如图1-17所示。 图1-17 可编程控制器系统构成 1.输入接口 输入接口电路是PLC与控制现场的接口界面的输入通道。输入信号可以用来接收和采集两种类型的输入信号:一种是由按钮开关、选择开关、行程开关等提供的开关量输入信号;另一种是由传感器、电位器、热电偶等提供的连续变化的模拟信号。如图1-18所示。 ? ? ? ???????????????????????????? 图1-18 输入接口结构原理图 ? ? 输入接口常见有3种接口形式,如图1-19所示 ? a) 干接触式 b) 24V直流输入式 c) 交流输入式 ? 图1-19 输入接口形式 ? 注意: 采用光电耦合电路与现场输入信号相连接的目的是防止现场的强电干扰进入可编程控制器。 2.输出接口 输出接口用来连接被控对象中各种执行元件,如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀(模拟量)、调速装置(模拟量)等。 输出接口有多种输出方式,如图1-20所示。 (1)继电器输出:接触电阻小,抗冲击能力强,但响应速度慢,一般为毫秒级,可驱动交/直流负载,常用于低速大功率负载。 (2)晶体管输出:响应速度快,一般为纳秒级,无机械触点,可频繁操作,受命长,可以驱动直流负载。 (3)晶闸管输出:响应速度比较快,一般为微秒级,无机械触点,可频繁操作,受命长,可以驱动交/直流负载。 (a) 继电器输出 (b) 晶体管输出 ? ? ? (c) 晶闸管输出 图1-20 输出接口的输出方式 ? 注意 : 由于可编程控制器在工业生产现场工作,对输入输出接口有两个主要的要求: 一 是接口有良好的抗干扰能力;二 是接口能满足工业现场各类信号的匹配要求。 ? 四、任务实施 ? 根据图1-16硬件电路图所示,绘制PLC控制程序如图1-21所示。 图1-21 梯形图及指令表 五、知识链接 PLC的分类 可编程控制器是科学技术发展和现代化大生产需要的产物,在不同环境中应用的类型不同,一般来说,可以从3个方面对PLC进行分类,见表1-3所示。 表1-3 分类原则 种类PLC 特点 相关3产品举例 按PLC的 控制规模 分类 微型PLC I/O点数一般在64点以下。其特点是体积小巧、结构紧凑、以开关量控制为主,有的产品具有少量模拟量信号处理能力 OMRON公司的CPM1A系列PLC、德国西门子的LOGO系列PLC 小型PLC I/O点数一般在256点以下。除开关量I/O外,一般都有模拟量控制功能和高速控制功能。有的产品还有多种特殊功能模板或智能模块。有较强的通信能力 日本三菱公司的FX2系列PLC、OMRON公司的C60P系列PLC、西门子的S7-200 PLC 中型PLC I/O点数一般在1024点以下。指令系统更丰富,内存容量更大,一般都有可供选择的系列化的特殊功能模板,具有较强的通信联网能力 OMRON公司的C200H PLC、西门子的S7-300 PLC 大型PLC I/O点数一般在1024点以上。软、硬件功能极强,运算和控制功能丰富。具有多种自诊断功能。通信联网功能强,有各种通信联网的模块,可以构成三级通信网,实现工厂生产管理自动化 OMRON公司的C1000H PLC、西门子的S7-400 PLC 超大型PLC I/O点数一般可达万点,甚至几万点。功能更加强大 美国GE公司的90-70 PLC、西门子公司的SS-115U-CPU945 PLC 按PLC的 控制功能 分类 低档机 具有基本的控制功能和一般的运算能力,工作速度比较低,能带的输入和输出模块的数量比较少,输入和输出模块的种类也比较少。这类PLC只适合于小规模的简单控制。三菱plc定时器时间不够用在联网中一般适合做从站使用 OMRON公司的C60P系列PLC 中档机 控制能力和运算能力都较强,工作速度比较快,能带的输入和输出模块的数量较多,输入和输出模块的种类也比较多。可完成中等规模的控制任务。联网中可做主站或从站 西门子的S7-300 PLC 高档机 控制能力和运算能力强大,工作速度快,能带的输入和输出模块的数量很多,输入和输出模块的种类也很全面。可完成大规模的控制任务。联网中可做主站 西门子的S7-400 PLC、美国GE公司的90-70 PLC 按PLC的 结构分类 箱体式结构 把电源、CPU、内存、I/O系统都集成在一个小箱体内。一个主机箱体就是一台完整的PLC 西门子公司的LOGO系列PLC 组合式(模块式)结构 CPU、输入和输出单元、电源单元以及各种功能单元自成一体,称为模块或模板。各种模块可根据需要搭配组合,灵活性强。 西门子公司的S-200、S-300、S-400系列PLC 思考与练习 1.PLC的输入输出口有哪些作用? 2.输入接口常见有几种接口形式? 3.输出接口有哪几种输出方式? 4.简述PLC的分类。 任务三 自动门的控制 ? 一、任务目标 二、任务分析 ? 用PLC控制一车库大门自动打开和关闭,以便让一个接近大门的物体(如车辆)进入或离开车库。控制要求:采用一台PLC,把一个超声开关和一个光电开关作为输入设备将信号送入PLC。PLC输出信号控制门电动机旋转。如图1-22所示。 图1-22 PLC在自动开关门中的应用 ? 从图1-22可知,PLC有多种不同类型的输入控制,那PLC是如何工作的呢?通过本任务的学习来解决这个问题。 ? 三、相关知识 ? PLC运行时,CPU是不能同时去执行多个操作,只能按分时操作原理运行,即每一时刻执行一个操作,完成一个动作,随着时间的自然延伸,一个动作接着一个动作地顺序执行下去。这种分时操作的过程称为CPU的扫描工作方式。在PLC中,用户程序按先后顺序存放在存储器中,如: CPU从第一条指令开始执行程序,直到遇到结束符号后又返回第一条。如此周而复始不断循环。整个扫描过程PLC除了执行用户程序外,还要完成其它工作。图1-23所示为PLC工作过程框图。 ? ? 图1-23 PLC工作过程框图 ? 由图1-23工作过程框图可以看出,PLC的工作过程可以分为以下几个阶段: 1.初始化 可编程控制器每次在电源接通时,将进行初始化工作,主要包括I/O寄存器和内部继电器清零,定时器复位等,初始化完成后则进入周期扫描工作方式。 2.公共操作 公共操作主要包括以下方面: (1)输入/输出部分检查。 (2)清监视器。主机的监视器实质上是一个定时器,PLC在每次扫描结束后使其复位。当PLC在RUN方式下工作时,此定时器检查CPU的执行时间,当执行时间超过监视器设定时间时,表示CPU有故障。若发现故障,除通过指示灯显示出故障外,还自动判断故障性质。一般性故障,只报警不停机,等待处理;对于严重故障,则停止用户程序的运行,关闭PLC的一切输出信号及切断相关的输出联系。 (3)检查硬件和用户程序存储器。 3.执行程序过程 PLC执行程序的过程分三个阶段,即输入采样(输入处理)阶段、程序执行阶段、输出刷新(输出处理)阶段,如图1-24所示。 图1-24 PLC执行程序的过程 ? (1)输入采样阶段 在这一阶段,PLC以扫描工作方式按顺序将所有输入端的输入状态采样并存入输入映像寄存器中。在本工作周期内,这个采样结果的内容不会改变,而且这个采样结果将在PLC执行程序时被使用。 注意 :输入状态表(输入映像寄存器)——采样时刷新。 ? (2)程序执行阶段 在这一阶段,PLC按顺序进行扫描,即从上倒下、从左到右地扫描每条指令,并分别从输入映像寄存器和输出映像寄存器中获得所需的数据进行运算、处理,再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未执行完毕之前不会送到输出端口上。 注意 :输出状态表(输出映像寄存器)——随时刷新(中间值和最终结果)。 ? (3)输出处理阶段 在所有用户程序执行完后,PLC将输出映像寄存器中的内容送入输出锁存器中,通过一定方式输出,驱动外部负载。 注意 :执行用户程序的结果送到输出寄存器,并不立即向PLC的外部输出。输出端子的接通或开断——由输出锁存器决定。 四、任务实施 ? 根据图1-22画出PLC控制接线所示。当超声开关检测到门前有车辆时I0.0动合触点闭合,升门信号Q0.0被置位,升门动作开始,当升门到位时门顶限位开关动作,I0.2动合触点闭合,升门信号Q0.0被复位,升门动作完成;当车辆进入到大门遮断光电开关的光束时,光电开关I0.1动作,其动断触点断开,车辆继续行进驶入大门后,接收器重新接收到光束,其动断触点I0.1恢复原始状态闭合,此时这一由断到通的信号驱动PLS指令使M0.0产生一脉冲信号,M0.0动合触点闭合,降门信号Q0.1被置位,降门动作开始,当降门到位时门底限位开关动作,I0.3动合触点闭合,降门信号Q0.1被复位,降门动作完成。 ? ? (a) ? 图1-25 PLC控制接线图及梯形图、指令表 ? 五、知识链接 ? 1.PLC的技术指标 PLC的技术指标包括硬件指标和软件指标,见表1-4所示。 通过对PLC的技术指标体系的了解,可根据具体控制工程的要求,在众多PLC中选取合适的PLC。 表1-4 硬件指标 工作环境 一般都能在下列环境条件下工作:温度0~55℃,湿度小于85% I∕O点数 PLC外部输入、输出端子数。这是最重要的一项技术指标 内部寄存器 PLC内部有许多寄存器用以存放变量状态、中间结果、数据等。寄存器的配置情况常是衡量PLC硬件功能的一个指标 内存容量 一般以PLC所能存放用户程序多少衡量。 软件指标 编程语言 PLC常用的编程语言有梯形图语言、助记符语言及某些高级语言 指令条数 这是衡量PLC软件功能强弱的主要指标。PLC具有的指令种类越多,其软件功能越强 扫描速度 一般以执行1000步指令所需时间来衡量,单位为ms/千步。 特种功能 自诊断功能、通信联网功能、监控功能、特殊功能模块、远程I/O能力 2.PLC、继电器控制系统、微机控制系统比较 PLC、继电器控制系统、微机控制系统三者性能、特点相比较,见表1-5所示。 表1-5 项目 PLC 继电器控制系统 微机控制系统 功能 通过执行程序实现各种控制 通过许多硬件继电器实现顺序控制 通过执行程序实现各种复杂控制,功能最强 修改控制内容 修改程序较简单容易 改变硬件接线逻辑、工作量大 修改程序,技术难度较大 可靠性 平均无故障工作时间长 受机械触点寿命限制 一般比PLC差 工作方式 顺序扫描 顺序控制 中断控制 连接方式 直接与生产设备连接 直接与生产设备连接 要设计专门的接口 环境适应性 适应一般工业生产现场环境 环境差会影响可靠性和寿命 环境要求高 抗干扰性 较好 能抗一般电磁干扰 需专门设计抗干扰措施 可维护性 较好 维修费时 技术难度较高 系统开发 设计容易、安装简单、调试周期短 工作量大、调试周期长 设计复杂、调试技术难度较大 响应速度 较快(10-3s数量级) 一般(10-2s数量级) 很快(10-6s数量级) 思考与练习 1.简述PLC的工作过程。 2.PLC的技术指标有哪些? 3.PLC与继电器控制系统、微机控制系统比较有哪些优点? 任务四 学习PLC编程语言 ? 一、任务目标 二、任务分析 ? PLC是专为工业自动化控制而开发、研制的自动控制装置,与计算机编程语言有很大不同,PLC编程语言直接面对生产一线的电气技术人员及操作维修人员,面向用户,因此简单易懂,易于掌握。PLC编程语言有:梯形图、指令表、功能模块图、顺序功能流程图及结构化文本等几种常用编程语言,如图1-26所示。 图1-26 PLC编程语言 三、相关知识 ? 1.梯形图语言 梯形图语言是在继电器控制原理图的基础上产生的一种直观、形象的图形逻辑编程语言。它延用继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号,同时也增加了一些继电器控制系统中没有的特殊符号,以便扩充PLC的控制功能。 梯形图语言比较形象、直观,对于熟悉继电器表达方式的电气技术人员来说,不需要学习更深的计算机知识,极易被接受,因此在PLC编程语言中应用最多。图1-27所示是采用接触器控制的电动机启停控制线所示是采用PLC控制时的梯形图。可以看出两者之间的对应关系。 图1-27 电动机启停控制线 梯形图语言 注意 :图1-27所示的电动机启停控制线路中,各个元件和触点都是真实存在的,每一个线圈一般只能带几对触点。而图1-28中,所有的触点线圈等都是软元件,没有实物与之对应,PLC运行时只是执行相应的程序。因此,理论上梯形图中的线圈可以带无数多个常开触点和常闭触点。 2.指令表语言 指令表语言就是助记符语言,它常用一些助记符来表示PLC的某种操作,有的厂家将指令称为语句,两条或两条以上的指令的集合叫做指令表,也称语句表。不同型号PLC助记符的形式不同。图1-29所示为图1-28梯形图对应的指令表语言。 ? ? 图1-29 指令表 图 1-30 功能模块图语言 ? 通常情况下,用户利用梯形图进行编程,然后再将所编程序通过编程软件或人工的方法转换成语句表输入到PLC。 注意 :不同厂家生产的PLC所使用的助记符各不相同,因此同一梯形图写成的指令表就不相同,在将梯形图转换为助记符时,必须先弄清PLC的型号及内部各器件编号,使用范围和每一条助记符的使用方法。 ? 3、功能模块图语言 功能图编程语言实际上是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言,与数字电路中逻辑图一样,它极易表现条件与结果之间的逻辑功能。如图 1-30所示为电动机启停控制的功能模块图语言。 由图可见,这种编程方法是根据信息流将各种功能块加以组合,是一种逐步发展起来的新式的编程语言,正在受到各种可编程控制器厂家的重视。 4、顺序功能流程图语言 顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序。顺序功能图法体现了一种编程思想,在程序的编制中具有很重要的意义。 如图1-31所示为某一控制系统顺序功能流程图语言。 顺序功能流程图编程语言的特点:以功能为主线,按照功能流程的顺序分配,条理清楚,便于对用户程序理解;避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷,同时也避免了用梯形图语言对顺序动作编程时,由于机械互锁造成用户程序结构复杂、难以理解的缺陷;用户程序扫描时间也大大缩短。 图 1-31 顺序功能流程图语言 5、结构化文本语言 随着可编程控制器的飞速发展,如果许多高级功能还是用梯形图来表示,会很不方便。为了增强可编程控制器的数字运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能,方便用户的使用,许多大中型可编程控制器都配备了 PASCAL 、 BASIC 、 C 等高级编程语言。这种编程方式叫做结构文本。 结构化文本编程语言的特点:采用高级语言进行编程,可以完成较复杂的控制运算;需要有一定的计算机高级语言的知识和编程技巧,对工程设计人员要求较高。直观性和操作性较差。 项目二 三相异步电动机的控制 ? 自从1969年美国第一台PLC问世以来,日本、法国、英国也相继研制了各自的PLC,每个国家的产品各具特色。目前世界上著名的PLC厂家很多,从本项目开始主要介绍德国西门子s7-200系列PLC的软硬件功能、程序输入方法及应用。下面分四个任务来进行学习。 ? 任务一 三相异步电动机的点动控制 一、任务目标 二、任务分析 ? 如图2-1所示为三相异步电动机的点动控制线路,即用按钮和接触器等来控制电动机单方向运转的最简单的正转控制线路,现用PLC进行控制。 图2-1 点动控制线路 点动控制是指按下按钮,电动机就得电运转;松开按钮,电动机就失电停转。这种控制方法常用于电葫芦的起重电动机控制和车床托板箱快速移动电动机控制。 在点动控制线路中,主电路由开关QS、熔断器FU1、接触器主触点及电动机组成;控制电路由熔断器FU2、启动按钮SB、接触器KM线圈组成。PLC代替继电器控制电路进行控制,主电路部分保留不变。 在控制电路中,启动按钮属于控制信号,应作为PLC的输入量分配接线端子;而接触器线圈属于被控对象,应作为PLC的输出量分配接线端子。对于PLC的输出端子来说,允许额定电压为220V,因此需要将原线路图中接触器的线V,以适应PLC的输出端子需要。 ? 三、背景知识 1. 西门子s7-200系列PLC简介 (1)s7-200系列PLC硬件认识与使用 s7-200系列为小型PLC,采用整体式结构,其外形如图2-2所示。 ?????? ? 图2-2 s7-200系列PLC外形图 S7-200系列 PLC面板由三部分组成,即外部端子(输入/输出接线端子)部分、指示部分和接口部分,各部分的组成及功能如下。 1)输入端子 CPU226基本单元提供24个[(I0.0~I0.7)、(I1.0~I1.7)、(I2.0~I2.7)]输入点供用户使用。 输出端子 CPU 226基本单元提供16个[(Q0.0~Q0.7)、(Q1.0~Q1.7)]输出端子,输出电路有晶体管输出和继电器输出两种形式供用户选择。 2)指示部分 指示部分包括各输入输出点的状态指示、电源指示、PLC运行状态指示(RUN)、程序错误或CPU错误指示等,用于反映I/O点和PLC的状态。 3)接口部分 s7-200系列PLC有多个接口,包括编程器接口、存储器接口、扩展接口等。在面板上设置了一个PLC运行模式转换开关,它有RUN和STOP两个位置,RUN使PLC处于运行状态(RUN指示灯亮);STOP使PLC处于停止运行状态(RUN指示灯灭)。当PLC处于STOP状态时,可进行用户程序的录入、编辑和修改。接口的作用是完成基本单元同编程器、外部存储器和扩展单元的连接,在PLC技术应用中会经常用到。 (2)I/O点的类别、编号及使用 I/O端子是PLC的重要外部部件,是PLC与外部设备连接的通道,其数量、类别也是PLC的主要技术指标之一。一般s7-200系列PLC的输入端子和输出端子分别位于PLC的两侧如图。 ? 图2-3 CPU226的输入/输出端子 2.LD、LDI、OUT指令简介 (1)指令格式及梯形图表示方法见表2-1所示。 表2-1 助记符 功能 梯形图图示 操作元件 LD 取常开触点 I,Q,M,SM,T,C,V,S LDN 取常闭触点 I,Q,M,SM,T,C,V,S = 线圈输出 Q,M,SM,T,C,S (2)使用说明 1)LD和LDN指令一方面可用于和梯形图的左母线相连,作为一个逻辑行开始,另一方面可与ALD、OLD 指令配合使用,作为分支电路的起点。 2)OUT指令用于把运算结果输出到线圈。注意没有输入线圈。 ? 注意:因为PLC是以扫描方式执行程序的,当并联双线圈(同一个线圈)输出时,只有后面的驱动有效。 3.程序结束指令简介 (1)指令格式及梯形图表示方法见表2-2所示。 表2-2 助记符 功能 梯形图图示 操作元件 END 条件结束指令 无 MEND 无条件结束指令 无 无 (2)使用说明 1)结束指令的功能是结束主程序,它只能在主程序中使用,不能在子程序和中断服务程序中使用。 2)条件结束指令在使能输入有效时,终止用户程序的执行返回主程序的第一条指令执行。 3)无条件结束指令执行时(指令直接连在左侧母线,无使能输入),立即终止用户程序的执行,返回主程序的第一条指令执行。STEP7-Micro/WIN32编程软件在主程序的结尾自动生成无条件结束(MEND)指令,用户不得输入无条件结束指令,否则编译将出错。 ? 四、任务实施 1.I/O点分配 根据任务分析,对输入量、输出量进行分配,见表2-3所示。 表2-3 输入量(IN) 输出量(OUT) 元件代号 功能 输入点 元件代号 功能 输出点 SB 启动按钮 I0.0 KM 接触器线.绘制PLC硬件接线所示的控制线路图及I/O分配表,绘制PLC硬件接线所示,以保证硬件接线 PLC硬件接线.设计梯形图程序及语句表 设计梯形图程序及语句表如图2-5所示。 ? (a)梯形图 (b)语句4 ? ????????????? 图2-5 梯形图程序及语句表 五、知识链接 提高PLC可靠性的措施 PLC的使用寿命一般在40000~50000h以上,西门子、ABB、松下等微小型PLC可达10万小时以上,而且均有完善的自诊断功能,判断故障迅速,便于维护。PLC为提高自身可靠性采取以下措施: 1.各输入电路均采用RC滤波器,其滤波时间常数一般为10~20ms. 2.I/O接口电路均采用光电隔离措施,使外电路信号与PLC内部电路之间电气隔离。 3.各模块均采用屏蔽措施,以防止电磁干扰。 4.对采用的元器件有严格的筛选措施。 5.采用性能优良的开关电源。 6.良好的自诊断功能,一旦PLC内部出现什么异常,其立即报警,严重者立即停止运行。 7.大型PLC采用多CPU系统,使可靠性进一步增强。 PLC布线应注意的问题 PLC布线.PLC应远离变压电源线和高压设备,不能与变压器安装在同一个控制柜内。 2.动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分开布线,并保持一定距离。隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线.PLC的输入与输出最好分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。 4.PLC基本单元与扩展单元,以及功能模块的连接线缆应单独敷设,以防止外界信号的干扰。 5.交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行敷设。 六、技能训练 用PLC控制某电磁阀通断电路的设计、安装与调试 1.准备要求 设备:一个开关,一个电磁阀YV及其相应的电气元件等 2.控制要求 如图2-6所示,当接通时,电磁阀YV得电;相反,当开关SB断开时,电磁阀YV失电。 图2-6 电磁阀控制电路 3.考核要求 (1)电路设计 列出PLC控制I/O接口元件地址分配表,设计梯形图及PLC控制I/O接线图,根据梯形图列出指令表。 (2)安装与接线 按照PLC控制I/O接线)程序输入及调试 能操作计算机正确地将程序输入PLC,按控制要求进行模拟调试,达到设计要求。 思考与练习 1.S7-200型PLC面板由几部分组成?各部分的作用是什么? 2.简述S7-200型 PLC的功能指标。 3.LD与LDN指令有何区别? 4.如何提高PLC可靠性? 任务二 三相异步电动机的单向运转控制 一、任务目标 二、任务分析 连续运转控制线所示,该线路可以控制电动机连续运转,并且具有短路、过载、欠压及失压保护功能。现用PLC代替继电器控制电路进行控制。 图2-7 连续运转控制线所示的控制线路可见,由开关QS、熔断器FU1、接触器主触点、热继电器热元件及电动机组成主电路部分,而由热继电器常闭触点、停止按钮SB1、启动按钮SB2、接触器线圈及常开触点组成控制电路部分。 在控制电路中,热继电器常闭触点、停止按钮、启动按钮属于控制信号,应作为PLC的输入量分配接线端子;而接触器线圈属于被控对象,应作为PLC的输出量分配接线端子。对于PLC的输出端子来说,允许额定电压为220V,因此需要将原线路图中接触器的线V,以适应PLC的输出端子需要。 利用S7-200系列PLC来完成本任务。 三、背景知识 1. 触点串联指令 (1)指令格式及梯形图表示方法见表2-4所示。 ? 助记符 功能 LAD图示 操作元件 A 与指令 I,Q,M,SM,T,C,V,S AN 与非指令 I,Q,M,SM,T,C,V,S 表2-4 (2)使用说明 1)A、AN是单个触点串联连接指令,可连续使用。 2)若要串联多个触点组合回路时,须采用后面说明的ALD指令。 3)在OUT指令后面,通过某一接点对其他线圈使用OUT指令,称为连续输出。 注意:不要将连续输出的顺序弄错。如图 2-8所示。 (a)(b) (a)不合适 (b)合适 图2-8 连续输出 2. 触点并联指令 (1)指令格式及梯形图表示方法见表2-5所示。 助记符 功能 LAD图示 操作元件 O 或指令 I,Q,M,SM,T,C,,V,S ON 或非指令 I,Q,M,SM,T,C,,V,S 表2-5 (2)使用说明 1)O、ON指令用于单个触点并联,紧接在LD、LDN指令之后用,即对其前面LD、LDN指令所规定的触点再并联一个触点。 2)这两个指令可连续使用。 3.电路块的并联、串联指令 助记符 功能 LAD图示 操作元件 OLD 电路块并 ? 无 ALD 电路块串 无 (1)指令格式及梯形图表示方法见表2-6所示。 表2-6 (2)使用说明 1)OLD、ALD无操作软元件; 2)几个串联支路并联连接时,其支路的起点以LD、LDN开始,支路终点用OLD指令。 3)如需将多个支路并联,从第二条支路开始,在每一支路后面加OLD指令。用这种方式编程,对并联支路的个数没有限制。 4)并联电路块与前面电路串联连接时,使用ALD指令。分支的起始点用LD、LDN指令,并联电路结束后,使用ALD指令与前面电路串联。 5)如果有多个并联电路块串联,顺次以ALD指令与前面支路连接,支路数量没有限制。 6)使用OLD、ALD指令编程时,也可以采取OLD、ALD指令连续使用的方法;但只能连续使用不超过8次,建议不使用此法。 (3)程序举例 程序如图下图所示 ? : 图2-9 OLD指令应用 ? 图2-10 ALD指令应用 四、任务实施 1.I/O点分配 根据任务分析,对输入量、输出量进行分配,见表2-7所示。 表2-7 输入量(IN) 输出量(OUT) 元件代号 功能 输入点 元件代号 功能 输出点 SB2 启动按钮 I0.0 KM 接触器线 FR 热继电器常闭触点 I0.2 2.绘制PLC硬件接线所示的控制线路图及I/O分配表,绘制PLC硬件接线所示。 ? ?????????? 图2-11 PLC硬件接线.设计梯形图程序及语句表 设计梯形图程序及语句表如图2-12所示。 ? (a)梯形图 (b)语句表 图2-12 梯形图程序及语句表 五、知识链接 PLC的编程要领 1.PLC梯形图中的各编程元件的触点,可以反复使用,数量不限。 2.梯形图中每一行都是从左母线开始,触点在左,线圈在右,触点不能放在线所示。三菱plc定时器时间不够用 ? ? (a)不正确 (b) 正确 图2-13 ? 3.线圈一般不能直接与左母线所示。 ? (a)不正确 (b) 正确 图2-14 ? 4.梯形图中若有多个线圈输出,这些线圈可并联输出,但不能串联输出,如图2-15所示。 ? (a)不正确 (b) 正确 图2-15 5.梯形图中触点连接不能出现桥式连接,如图2-16所示。 (a)(b) (a)不正确 (b) 正确 图2-16 ? 6.适当安排编程顺序,以减少程序步数。 (1)串联多的电路应尽量放在上部,如图2-17所示。 ? (a)不正确 (b) 正确 图2-17 (2)并联多的电路应靠近左母线所示。 ? (a)不正确 (b) 正确 图2-18 六、技能训练 用PLC控制4只指示灯的设计、安装与调试 1.准备要求 设备:两个开关SB1、SB2,四只指示灯HL1、HL2、HL3、HL4及其相应的电气元件等。 2.控制要求 如表2-8所示,用2个按钮控制4只指示灯,根据按钮接通、断开不同变化,灯的亮、暗也发生变化。 表2-8 SB1 SB2 HL1 HL2 HL3 HL4 断开 断开 灭 灭 灭 灭 断开 接通 灭 亮 灭 亮 接通 断开 亮 灭 灭 亮 接通 接通 亮 亮 亮 亮 3.考核要求 (1)电路设计 列出PLC控制I/O接口元件地址分配表,设计梯形图及PLC控制I/O接线图,根据梯形图列出指令表。 (2)安装与接线 按照PLC控制I/O接线)程序输入及调试 能操作计算机正确地将程序输入PLC,按控制要求进行调试,深川变频器故障代码c012达到设计要求。 思考与练习 1.在使用OLD、ALD指令时应注意哪些问题? 2.什么是连续输出? 3.简述PLC的编程要领。 任务三 三相异步电动机的正反转控制 一、任务目标 二、任务分析 如图2-19所示为三相异步电动机的正反转控制的电路,即用按钮、热继电器和接触器等来控制电动机正反转控制线不能同时得电动作,否则三相电源短路。为此,电路中采用接触器常闭触点串接在对方线圈回路作电气联锁,使电路工作可靠。采用按钮SB1、SB2的常闭触点,目的是为了让电动机正反转直接切换,操作方便。这些控制要求都应在梯形图程序中给以体现。 ? 图2-19 三相异步电动机的正反转控制电路 1.正转控制: SB1常闭触头先分断对KM2联锁(切断反转控制电路) 按下SB1 SB1常开触头后闭合 KM1线自锁触头闭合自锁 电动机M起动连续正转 KM1主触头闭合 KM1联锁触头分断对KM2联锁(切断反转控制电路) 2.反转控制 KM1自锁触头 分断解除自锁 SB2常闭触头先分断 KM1线联锁触头恢复闭合 SB2常开触头后闭合 电动机M失电 KM2自锁触头闭合自锁 KM2主触头闭合 KM2联锁触头分断对KM1联锁(切断正转控制电路) ? 若要停止,按下SB3,整个控制电路失电,主触头分断,电动机M失电停转。 在控制电路中,正转按钮SB1、反转按钮SB2、停止按钮SB3、热继电器辅助触点属于控制信号,应作为PLC的输入量分配接线端子;而接触器线圈属于被控对象,应作为PLC的输出量分配接线端子。现对其进行PLC改造。 利用S7-200系列PLC来完成本任务。 ? 三、背景知识 1.置位、复位指令 (1)指令格式及梯形图表示方法见表2-9所示。 表2-9 STL LAD 功 能 置位指令 S bit,N 从bit开始的N个元件置1并保持 复位指令 R bit,N 从bit开始的N个元件清零并保持 (2)使用说明 1)对位元件来说一旦被置位,就保持在通电状态,除非对它复位;而一旦被复位就保持在断电状态,除非再对它置位。 2)如果对计数器和定时器复位,则计数器和定时器的当前值被清零。 3)N的范围为1~255,N可为:VB、IB、QB、MB、SMB、SB、LB、AC、常数、*AD、*AC和*LD。一般情况下使用常数。 4)S/R指令的操作数为:I、Q、M、SM、T、C、V、S和L。 ? 注意对于同一元件可多次使用S/R指令操作,顺序不限。但若各S/R指令操作条件均成立,则只有最后一次S/R操作有效。 (3)程序举例 程序如图2-20所示。 ? 图2-20 S/R指令应用 ? 四、任务实施 1.I/O点分配 根据任务分析,对输入量、输出量进行分配,见表2-10所示。 表2-10 输入量(IN) 输出量(OUT) 元件代号 功能 输入点 元件代号 功能 输出点 SB1 正转按钮 I0.0 KM1 接触器线 接触器线 FR 热继电器常闭触点 I0.3 2.绘制PLC硬件接线所示的控制线路图及I/O分配表,绘制PLC硬件接线所示,以保证硬件接线 PLC硬件接线.设计梯形图程序及语句表 (1)采用启保停电路设计正反转控制线路梯形图程序,其梯形图程序及语句表如图2-22所示。 (a)梯形图 (b)语句表 图2-22 梯形图程序及语句表 (2)采用S、R指令设计梯形图程序 其梯形图程序及语句表如图2-23所示 图2-23 梯形图程序及语句表 五、知识链接 可编程控制器的特点 1.有丰富的功能,灵活通用 PLC的功能很丰富。这主要与它具有丰富的处理信息的指令系统及存储信息的内部器件有关。它的指令多达几十条、几百条,可进行各式各样的逻辑问题的处理,还可进行各种类型数据的运算。它的内部器件,即内存中的数据存储区,种类繁多,容量宏大。I/O继电器,可以用以存储输入、输出点信息,少的几十、几百,多的可达几千、几万,以至十几万。它的内部继电器,相当于中间继电器,数量多。内存中一个位就可作为一个中间继电器,它的计数器、定时器也很多,是继电电路所望尘莫及的。而且,深川变频器故障代码c012这些内部器件还可设置成丢电保持的,或丢电不保持的,即上电后予以清零的。以满足不同的使用要求。PLC还有丰富的外部设备,可建立友好的人机界面,以进行信息交换。可送入程序,送入数据,可读出程序,读出数据。PLC还具有通讯接口,可与计算机链接或联网,与计算机交换信息。自身也可联网,以形成单机所不能有的更大的、地域更广的控制系统。 2.使用方便、维护简单 用PLC实现对系统的控制是非常方便的。首先PLC控制逻辑的建立是程序, 用程序代替硬件接线。更改程序比更改接线要方便得多。其次PLC的硬件是高度集成化的,已集成为种种小型化的模块。而且,这些模块是配套的,已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块,PLC厂家多有现货供应,市场上即可购得。所以,硬件系统配置与建造也非常方便。 3.环境适应性强,可靠性高 用PLC实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取了很多措施,确保它能可靠工作。它的平均无故障时间可达几万小时以上;出了故障平均修复时间也很短,几小时以至于几分钟即可。 (1)在硬件方面 PLC的输入输出电路与内部CPU是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。而且,CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施。故可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰,能正常地工作。PLC使用的元器件多为无触点的,而且为高度集成的,数量并不太多,也为其可靠工作提供了物质基础。在机械结构设计与制造工艺上,三菱plc定时器时间不够用为使PLC能安全可靠地工作,也采取了很多措施,可确保PLC耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏50多度,有的PLC可高达80-90度。有的PLC的模块可热备,一个主机工作,另一个主机也运转,但不参与控制,仅作备份。一旦工作主机出现故障,热备的可自动接替其工作。 (2)在软件方面 PLC的工作方式为扫描加中断,这既可保证它能有序地工作,避免继电控制系统常出现的冒险竞争,其控制结果总是确定的;而且又能应急处理急于处理的控制,保证了PLC对应急情况的及时响应,使PLC能可靠地工作。为监控 PLC运行程序是否正常,PLC系统都设置了“看门狗”(Watching dog)监控程序。运行用户程序开始时,先复位看门狗定时器,并开始计时。当用户程序一个循环运行完了,则查看定时器的计时值。若超时(一般不超过100ms),则报警。严重超时,还可使PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。定时器的计时值若不超时,则重复起始的过程,PLC 将正常工作。显然,有了这个“看门狗”监控程序,可保证PLC用户程序的正常运行,可避免出现“死循环”而影响其工作的可靠性。PLC每次上电后,还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的,用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。 4.经济性好 使用PLC的投资虽大,但它的体积小、所占空间小,辅助设施的投入少;使用时省电,运行费少;工作可靠,停工损失少;维修简单,维修费少;所以在多数情况下,是较经济的。 PLC是如何实现生产过程监控的 PLC具有自检功能,也可对控制对象进行监控。采用PLC定时器作看门狗,可对控制对象工作情况进行监控,如PLC在生产过程控制某运动机械动作时,看施加控制后动作进行了没有,可用看门狗办法实施监控。具体做法是在施加控制的同时,令看门狗定时器计时,如在规定的时间内动作完成,即定时器未超过定时值情况下,已收到动作完成信号,这时说明生产过程正常,相反若看门狗定时器超时,则报警,说明工作不正常,需作相应处理。如果在生产过程的各个重要环节,均装有看门狗进行实时监控,那么系统的重要环节将在PLC的监控下工作,一旦出现什么问题,很容易发现是哪个环节,为处理问题提供了诊断手段。 ? 速度继电器 速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制,也称反接制动继电器。其结构原理如图2-24所示。 图2-24 速度继电器结构原理图 1-转子 2-电动机轴 3-定子 4-绕组 5-定子柄 6-静触点 7-动触点 8-簧片 速度继电器有两组触点(各有一对动合触点和一对动断触点),可分别控制电动机正反转的反接制动。常用的速度继电器有: JY1型和JFZ0型。其图形及文字符号如图2-25所示。 图2-25 速度继电器的图形、文字符号 a)转子,b)动合触点,c)动断触点 六、技能训练 用PLC控制三相异步电动机反接制动控制电路的设计、安装与调试 1.准备要求 设备:两个开关SB1、SB2,一个速度继电器,一个热继电器,两个接触器KM1、KM2,一台电动机及其相应的电气元件等。 2.控制要求 如图2-26所示,反接制动是利用改变电动机定子绕组中三相电源相序,使定子绕组中的旋转磁场反向,产生与原有转向相反的电磁转矩——制动力矩,使电动机迅速停转。 3.考核要求 (1)电路设计 列出PLC控制I/O接口元件地址分配表,设计梯形图及PLC控制I/O接线图,根据梯形图列出指令表。 (2)安装与接线 按照PLC控制I/O接线)程序输入及调试 能操作计算机正确地将程序输入PLC,按控制要求进行调试,达到设计要求。 图2-26 电动机反接制动控制电路 思考与练习 1.用PLC改造正反转控制线路时,应如何保证联锁控制? 2.在生产加工过程中,往往要求电动机能够实现正反两个方向的转动。图2-27画出了三种电动机正反转的控制电路,试比较其不同。 图2-27 三相异步电动机的正反转控制电路 ? 2.使用置位、复位指令,设计两台电动机手动控制起、停控制程序。控制要求是:第一台电动机起动后,第二台才能起动;第二台停止后,第一台才能停止。 任务四 学习编程软件 一、任务目标 二、任务分析 PLC的程序输入通过手持编程器、专用编程器或计算机完成。手持编程器体积小,携带方便,在现场调试时优越性强,但在程序输入、阅读、分析时较繁锁;而专用编程器价格太贵,通用性差;计算机编程在教学中优势较大,且其通讯更为方便。因此也就有了相应的计算机平台上的编程软件和专用通讯模块。 西门子s7-200系列PLC编程软件名称为STEP7-Micro/WIN V4.0,它既可以在PC机上运行,也可以在西门子公司的编程器上运行。PC机或编程器的最小配置如下: 操作系统:Windows 2000、Windows XP或Windows Vista。 计算机硬件配置:586以上兼容机,内存64MB以上,VGA显示器,至少350MB以上硬盘空间,Windows支持的鼠标。 通信电缆:PC/PPI电缆(或使用一个通信处理器卡),用于PC机与PLC连接。 双击桌面V4.0 STEP7-Micro/WIN SP3图标,即可进入编程环境。如图2-28所示为该软件的编程窗口。 三、背景知识 1.软件安装 将STEP7-Micro/WIN V4.0的安装光盘插入PC机的CD-ROM中,安装向导程序将自动启动并引导用户完成整个安装过程。用户还可以在安装目录中双击setup.exe图标,进入安装向导,按照安装向导完成软件的安装。 ? 图2-28 STEP7-Micro/WIN编程软件的编程窗口 1)选择安装程序界面的语言,系统默认使用英语 ; 2)按照安装向导提示,接受License条款,单击Nex按钮继续 ; 3)为STEP7-Micro/WIN V4.0选择安装目录文件夹,单击Next按钮继续。 4)在STEP7-Micro/WIN V4.0安装过程中,必须为STEP7-Micro/WIN V4.0配置波特率和站地址,其波特率必须与网络上的其它设备的波特率一致,而且站地址必须唯一。 5)STEP7-Micro/WIN V4.0 SP3安装完成后,重新启动PC机,单击Finish按钮完成软件的安装; 6)初次运行STEP7-Micro/WIN V4.0为英文界面,如果用户想要使用中文界面,必须进行设置。 在主菜单中,选择“Tools”中的“Options”选项。在弹出的Options选项对话框中,选择 General(常规),对话框右半部分会显示Language选项,选择Chinese,单击OK按钮,保存退出,重新启动STEP7-Micro/WIN V4.0后即为中文操作界面。 2.在线连接 顺利完成硬件连接和软件安装后,就可建立PC机与S7-200 CPU的在线-Micro/WIN V4.0主操作界面下,单击操作栏中的“通信”图标或选择主菜单中的“查看→组件→通信”选项,则会出现一个通信建立结果对话框,显示是否连接了CPU主机; 2)双击“双击刷新”图标,STEP7-Micro/WIN V4.0将检查连接的所有S7-200 CPU站,并为每个站建立一个CPU图标。 3)双击要进行通信的站,在通信建立对话框中可以显示所选站的通信参数。此时,可以建立与S7-200 CPU的在线联系,如进行主机组态、上传和下载用户程序等操作。 3.编程软件基本功能 1)在离线(脱机)方式下可以实现对程序的编辑、编译、调试和系统组态。 2)在线方式下可通过联机通信的方式上传和下载用户程序及组态数据,编辑和修改用户程序。 3)支持STL、LAD、FBD三种编程语言,并且可以在三者之间任意切换。 4)在编辑过程中具有简单的语法检查功能,能够在程序错误行处加上红色曲线)具有文档管理和密码保护等功能。 6)提供软件工具,能帮助用户调试和监控程序。 7)提供设计复杂程序的向导功能,如指令向导功能、PID自整定界面、配方向导等。 8)支持TD 200和TD 200C文本显示界面(TD 200向导)。 4.窗口组件及功能 STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件采用了标准的Windows界面,熟悉Windows的用户可以轻松掌握。 1)菜单条 与基于Windows的其他应用软件一样,位于窗口最上方的是STEP7-Micro/WIN V4.0的菜单条。它包括文件、编辑、查看、PLC、调试、工具、窗口及帮助8个主菜单选项,这些菜单包含了通常情况下控制编程软件运行的命令,并通过使用鼠标或热键执行操作。 2)工具条 工具条是一种代替命令或下拉菜单的便利工具,通常是为最常用的STEP7-Micro/

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