任務(wù)二 用PLC實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)控制

任務(wù)目標(biāo)

1．掌握PLC的基本邏輯指令及使用。

2．掌握梯形圖的繪制原則，以及PLC的設(shè)計(jì)原則、步驟和方法。

3．初步進(jìn)行三菱PLC的M ELSOFT編程軟件的使用，學(xué)會(huì)FX2N系列PLC與計(jì)算機(jī)的連接和通信方法。

4．熟練按照控制要求設(shè)計(jì)PLC的輸入/輸出（I/O）地址分配表及接線圖，熟練按照控制要求進(jìn)行PLC梯形圖程序及指令程序的設(shè)計(jì)。

任務(wù)描述

專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)一

圖2-1為我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過的三相異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)控制電路。現(xiàn)采用PLC進(jìn)行控制，要求如下：

（1）按照控制要求設(shè)計(jì)PLC的輸入/輸出（I/O）地址分配表。

（2）按照控制要求進(jìn)行PLC的輸入/輸出（I/O）接線圖的設(shè)計(jì)。

（3）按照控制要求進(jìn)行PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)。

（4）按照控制要求進(jìn)行PLC指令程序的設(shè)計(jì)。

（5）程序調(diào)試正確后，筆試回答表2-3的核心問題，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2-9所示。

（6）工時(shí)：90分鐘，每超時(shí)5分鐘扣5分。

（7）配分：本任務(wù)滿分為100分，比重40%。

分析圖2-1所示電路工作原理，用PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)的控制要求，并在PLC學(xué)習(xí)機(jī)上用發(fā)光二極管模擬調(diào)試程序，即用發(fā)光二極管LED的亮滅情況代表主電路的接觸器KM的分合動(dòng)作情況。發(fā)光二極管模擬調(diào)試動(dòng)作分合對(duì)照表如表2-1所示。

專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)二

用PLC實(shí)現(xiàn)的三相異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)控制電路的程序設(shè)計(jì)、調(diào)試及電氣控制線路的安裝。具體要求如下：

（1）要求采用PLC、低壓電器、配線板、相關(guān)電工材料等實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)控制電路的真實(shí)控制。

（2）按照控制線路的電動(dòng)機(jī)功率的大小選擇所需的電氣元件，并填寫表2-2。

（3）元件在配線板上布置要合理，元件布局如圖2-2所示。安裝要正確、牢固，配線要求緊固、美觀，導(dǎo)線要入行線槽。

（4）正確使用電工工具和儀表。

（5）按鈕盒不固定在配線板上，電源和電動(dòng)機(jī)配線、按鈕接線要接到端子排上，進(jìn)出線槽的導(dǎo)線要有端子標(biāo)號(hào)，引出端子要用別徑壓端子。

（6）進(jìn)入實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地要穿戴好勞保用品并進(jìn)行安全文明操作。

（7）工時(shí)：60分鐘，每超時(shí)5分鐘扣5分。

（8）配分：本任務(wù)滿分100分，比重40%。

（9）回答問題：已知圖2-1的三相異步電動(dòng)機(jī)M的型號(hào)為Y132S-4，規(guī)格為7.5kW、380V、15.2A、△ 接法、1440r/min。請(qǐng)選擇圖2-1所需的元件，將正確元件明細(xì)填入表2-2，并簡(jiǎn)要回答選擇的依據(jù)。

職業(yè)核心能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)

以小組為單位總結(jié)以上兩個(gè)任務(wù)的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，并回答教師提出的問題。經(jīng)驗(yàn)匯報(bào)要求與任務(wù)一的職業(yè)核心能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)的要求相同。

配分：本任務(wù)滿分100分，比重20%。

專業(yè)能力拓展訓(xùn)練

用單按鈕控制電動(dòng)機(jī)的起停。如圖2-3所示是三相異步電動(dòng)機(jī)的連續(xù)控制電路圖，是由SB1與SB2兩個(gè)按鈕分別控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止。下面我們利用PLC分別使用兩個(gè)按鈕與一個(gè)按鈕來實(shí)現(xiàn)同一功能的電路控制，并完成表2-7的填寫。

任務(wù)實(shí)施

一、訓(xùn)練器材

驗(yàn)電筆、尖嘴鉗、斜口鉗、剝線鉗、螺釘旋具、萬用表、兆歐表、鉗形電流表、配線板、一套低壓電器、PLC、連接導(dǎo)線、三相異步電動(dòng)機(jī)與電纜、三相四線電源插頭與電纜。

二、預(yù)習(xí)內(nèi)容

1．預(yù)習(xí)PLC的選用原則、程序設(shè)計(jì)步驟、基本指令的應(yīng)用及線路的連接。

2．復(fù)習(xí)組合開關(guān)、熔斷器、交流接觸器、熱繼電器、按鈕、接線端子排等低壓電器和配電導(dǎo)線的選用方法，并填寫表2-2的元件明細(xì)表。

三、訓(xùn)練步驟

“專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)一”訓(xùn)練步驟

明確“專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)一”的要求后，各組成員在PLC學(xué)習(xí)機(jī)上進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)控制電路的模擬調(diào)試。程序設(shè)計(jì)及調(diào)試過程如下：

（1）按照控制要求設(shè)計(jì)PLC的輸入/輸出（I/O）地址分配表，并將合理的答案填入表2-3。

（2）按照控制要求進(jìn)行PLC的輸入/輸出（I/O）接線圖的設(shè)計(jì)，并將合理的答案填入表2-3。

（3）運(yùn)行三菱PLC的M ELSOFT編程軟件并進(jìn)行程序的錄入。

（4）根據(jù)表2-3已經(jīng)設(shè)計(jì)好的PLC輸入/輸出（I/O）接線圖進(jìn)行PLC外圍電路的連接。

（5）程序調(diào)試。

①在PLC學(xué)習(xí)機(jī)上接通PLC的工作電源與發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電源。

②按下微型啟動(dòng)按鈕SB1、SB2，觀察發(fā)光二極管的亮滅情況是否符合點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)控制的功能要求。

③按下微型停止按鈕SB3，觀察發(fā)光二極管的亮滅情況是否符合停機(jī)控制要求。

④若不符合控制要求則進(jìn)行程序的修改；若符合要求，則將正確的答案填入表2-3。

⑤進(jìn)行程序調(diào)試即試車環(huán)節(jié)。此環(huán)節(jié)學(xué)生要注意以下幾點(diǎn)：

a．在斷開電源的情況下獨(dú)自進(jìn)行PLC外圍電路的連接，如連接PLC的輸入接口線，連接PLC的輸出接口線。

b．檢查熔斷器的管狀熔絲是否安裝可靠，熔體的額定電流選擇是否恰當(dāng)。

c．程序調(diào)試完畢拆除PLC的外圍電路時(shí)，必須斷電進(jìn)行。

（6）程序調(diào)試成功后按照正確的斷電順序與拆線順序進(jìn)行PLC外圍線路的拆除，并整理好工位，填寫好表2-3，對(duì)“專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)一”進(jìn)行評(píng)價(jià)后，簡(jiǎn)要小結(jié)本環(huán)節(jié)的訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)并填入表2-4，進(jìn)入“專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)二”的能力訓(xùn)練。

“專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)二”訓(xùn)練步驟

（1）因本訓(xùn)練環(huán)節(jié)要求采用PLC、低壓電器、配線板、相關(guān)電工材料等實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的真實(shí)控制，PLC的輸出控制對(duì)象由“專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)一”的發(fā)光二極管變?yōu)轵?qū)動(dòng)電壓為交流220V的交流接觸器，PLC的輸入控制電器由微型按鈕改為防護(hù)式三檔按鈕，熱繼電器也為真實(shí)的熱繼電器，因此，表2-3的相關(guān)信息需要做適當(dāng)?shù)男薷模瑢⑿薷牡慕Y(jié)果填入表2-5。

（2）將數(shù)據(jù)線可靠地連接在PLC與電腦的串口之間，將PLC的“L”與“N”端口連接到220V交流電源，將“專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)一”中保存在電腦中的程序?qū)懭隤LC。

（3）程序進(jìn)行模擬調(diào)試無誤后，將PLC安裝在配線板上，電器布局如圖2-2所示。

（4）元件在配線板上布置要合理，安裝要正確緊固，配線要求美觀。

（5）由PLC組成的控制電路及由接觸器控制電動(dòng)機(jī)的主電路全部安裝完畢后，用萬用表的電阻檢測(cè)法進(jìn)行控制線路安裝正確性的自檢。

（6）自檢完畢后進(jìn)行控制電路板的試車。

（7）進(jìn)行試車環(huán)節(jié)要注意以下幾點(diǎn)：

①獨(dú)自進(jìn)行通電所需的配線板外圍電路的連接，如連接電源線、連接負(fù)載線及電動(dòng)機(jī)，并注意正確的連接順序，同時(shí)要做好熔斷器保險(xiǎn)絲的可靠安裝。

②正確連接好試車所需的外圍電路后，注意正確的通電試車步驟，并在實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師的監(jiān)護(hù)下進(jìn)行試車。

③插上電源插頭，合上組合開關(guān)QS，按下啟動(dòng)按鈕SB2與制動(dòng)按鈕SB1后，注意觀察各低壓電器及電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作情況，并仔細(xì)記錄故障現(xiàn)象，以作為故障分析的依據(jù)。同時(shí)，及時(shí)回到各自工位獨(dú)自進(jìn)行故障排除訓(xùn)練，而后再次排故，直到試車成功為止。（注意，故障排除時(shí)間仍然屬于120分鐘內(nèi)，超時(shí)按規(guī)定扣技能分）

④試車成功后按照正確的斷電順序與拆線順序進(jìn)行配線板外圍線路的拆除，待實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師對(duì)自己的“專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)二”進(jìn)行評(píng)價(jià)后，簡(jiǎn)要小結(jié)本環(huán)節(jié)的訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)并填入表2-6，進(jìn)入“職業(yè)核心能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)”的能力訓(xùn)練。（回到工位后注意不要拆除電路）

（8）實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師對(duì)本任務(wù)實(shí)施情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

“職業(yè)核心能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)”訓(xùn)練步驟

職業(yè)核心能力的訓(xùn)練步驟與訓(xùn)練要求同任務(wù)一。

“專業(yè)能力拓展訓(xùn)練”訓(xùn)練步驟

訓(xùn)練步驟參照“專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)一”訓(xùn)練步驟，重點(diǎn)填寫表2-7。

任務(wù)評(píng)價(jià)

1．專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2-8所示。

2．專業(yè)能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)二的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2-9所示。

知識(shí)鏈接

一、FX2N系列內(nèi)部資源

1．輸入繼電器X（X0～X177）

輸入繼電器是PLC用來接收用戶設(shè)備發(fā)來的輸入信號(hào)的元件。輸入繼電器與PLC的輸入端相連。輸入繼電器的地址編號(hào)采用八進(jìn)制。輸入繼電器的線圈由外部信號(hào)來驅(qū)動(dòng)，不能在程序內(nèi)部用指令來驅(qū)動(dòng)。因此，輸入繼電器只有觸點(diǎn)，沒有線圈。

2．輸出繼電器Y（Y0～Y177）

輸出繼電器是PLC用來將輸出信號(hào)傳給負(fù)載的元件。輸出繼電器的外部輸出觸點(diǎn)接到PLC的輸出端子上。輸出繼電器的地址編號(hào)采用八進(jìn)制。外部信號(hào)無法直接驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動(dòng)。

3．輔助繼電器M

輔助繼電器可分為通用型、斷電保持型和特殊輔助繼電器三種。輔助繼電器按十進(jìn)制編號(hào)。

（1）通用輔助繼電器M0～M 499（500點(diǎn)）。

特點(diǎn)：通用輔助繼電器和輸出繼電器一樣，在PLC電源斷開后，其狀態(tài)將變?yōu)镺 FF。當(dāng)電源恢復(fù)后，除非因程序使其變?yōu)镺N外，否則它仍保持OFF。

用途：中間繼電器（邏輯運(yùn)算的中間狀態(tài)存儲(chǔ)、信號(hào)類型的變換）。

（2）斷電保持輔助繼電器M 500～M 1023（524點(diǎn)）。

特點(diǎn)：在PLC電源斷開后，斷電保持輔助繼電器具有保持?jǐn)嚯娗八查g狀態(tài)的功能，并在恢復(fù)供電后繼續(xù)斷電前的狀態(tài)。斷電保持是依靠PLC機(jī)內(nèi)電池來實(shí)現(xiàn)的。

（3）特殊輔助繼電器M8000～M 8255（256點(diǎn)）。

特點(diǎn)：特殊輔助繼電器是具有某項(xiàng)特定功能的輔助繼電器。

PLC內(nèi)的特殊輔助繼電器各自具有特定的功能：

①只能利用其觸點(diǎn)的特殊輔助繼電器，線圈由PLC自動(dòng)驅(qū)動(dòng)，用戶只利用其觸點(diǎn)。如：

M8000：運(yùn)行監(jiān)控用，PLC運(yùn)行時(shí)M8000接通。

M 8002：僅在運(yùn)行開始瞬間接通的初始脈沖特殊輔助繼電器。

M8011～M8014：產(chǎn)生10ms、100ms、1s、1min時(shí)鐘脈沖的特殊輔助繼電器。

②可驅(qū)動(dòng)線圈型特殊繼電器，用于驅(qū)動(dòng)線圈后PLC做特定動(dòng)作：

M 8030：鋰電池電壓指示燈特殊繼電器。

M8033:PLC停止時(shí)輸出保持特殊輔助繼電器。

M 8034：禁止全部輸出特殊輔助繼電器。

M 8039：定時(shí)掃描特殊輔助繼電器。

二、FX2N系列PLC基本指令

（一）邏輯取和輸出線圈指令LD、LDI、OU T

LD：取指令，用于常開觸點(diǎn)與母線的連接指令。

LDI：取反指令，用于常閉觸點(diǎn)與左母線連接。

OUT：線圈驅(qū)動(dòng)指令，也叫輸出指令。

LD、LDI、O U T指令的使用說明如表2-10和圖2-4所示。

（二）觸點(diǎn)串聯(lián)指令A(yù)ND、ANI

A ND：與指令，用于單個(gè)常開觸點(diǎn)的串聯(lián)，完成邏輯“與”運(yùn)算。

ANI：與非指令，用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)，完成邏輯“與非”運(yùn)算。

AND、ANI指令的使用說明如表2-11和圖2-5所示。

注：觸點(diǎn)串聯(lián)次數(shù)不受限制，但受到外圍設(shè)備輸出的限制，最好做到1行不超過10個(gè)觸點(diǎn)和1個(gè)線圈，總共不超過24行。

（三）觸點(diǎn)并聯(lián)指令OR、ORI

OR：或指令，用于單個(gè)常開觸點(diǎn)的并聯(lián)，完成邏輯“或”運(yùn)算。

ORI：或非指令，用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)，完成邏輯“或非”運(yùn)算。

OR、ORI指令的使用說明如表2-12和圖2-6所示。

（四）LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令

LDP：取脈沖上升沿指令，上升沿檢測(cè)運(yùn)算開始。

LDF：取下降沿脈沖指令，下降沿檢測(cè)運(yùn)算開始。

ANDP：與脈沖上升沿指令，上升沿檢測(cè)串聯(lián)連接指令。

ANDF：與脈沖下降沿指令，下降沿檢測(cè)串聯(lián)連接指令。

ORP：或脈沖上升沿指令，上升沿檢測(cè)并聯(lián)連接指令。

ORF：或脈沖下降沿指令，下降沿檢測(cè)并聯(lián)連接指令。

LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令的使用說明如表2-13和圖2-7所示。

注：（1）LDP、ANDP、ORP指令是用來進(jìn)行上升沿檢測(cè)的指令，僅在指定位軟元件的上升沿時(shí)（由OFF→ON變化時(shí)）接通一個(gè)掃描周期，又稱上升沿微分指令。

（2）LDF、ANDF、ORF指令是用來進(jìn)行下降沿檢測(cè)的指令，僅在指定位軟元件的下降沿時(shí)（由ON →OFF變化時(shí)）接通一個(gè)掃描周期，又稱下降沿微分指令。

（五）串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令ORB

ORB：塊或指令，用于兩個(gè)或兩個(gè)以上的觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路之間的并聯(lián)，稱之為串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接，沒有操作元件。

ORB指令的使用說明如表2-14和圖2-8所示。

注：幾個(gè)串聯(lián)電路塊并聯(lián)時(shí)，串聯(lián)電路塊開始時(shí)用LD或LDI指令，結(jié)束時(shí)用ORB指令。

（六）并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令A(yù) NB

A NB：塊與指令，用于兩個(gè)或兩個(gè)以上觸點(diǎn)并聯(lián)連接的電路之間的串聯(lián)，稱之為并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接，沒有操作元件。

A NB指令的使用說明如表2-15和圖2-9所示。

注：（1）幾個(gè)并聯(lián)電路塊串聯(lián)時(shí)，并聯(lián)電路塊開始用LD或LDI指令，結(jié)束時(shí)用ANB指令。

（2）單個(gè)觸點(diǎn)與前面電路并聯(lián)或串聯(lián)時(shí)不能用電路塊指令。

（七）多重輸出指令M PS、M RD、M PP

M PS為進(jìn)棧指令。

M RD為讀棧指令。

M PP為出棧指令。

在PLC中有11個(gè)存儲(chǔ)器，是用來存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果的，被稱為棧存儲(chǔ)器。使用一次M PS指令就將此時(shí)的運(yùn)算結(jié)果送入棧存儲(chǔ)器的第一段。再使用M PS指令，又將此時(shí)的運(yùn)算結(jié)果送入棧存儲(chǔ)器的第一段，而將原先存入的數(shù)據(jù)依次移到棧存儲(chǔ)器的下一段。

M RD是讀出最上段所存最新數(shù)據(jù)的專用指令，棧存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生移動(dòng)。

使用M PP指令，各數(shù)據(jù)按順序向上移動(dòng)，將最上段的數(shù)據(jù)讀出，同時(shí)該數(shù)據(jù)就從棧存儲(chǔ)器中消失。M PS、M RD、M PP使用說明如圖2-10至圖2-13所示。

（八）主控指令及主控復(fù)位指令M C、M CR

MC為主控指令，用于公共串聯(lián)觸點(diǎn)的連接。

M CR為主控復(fù)位指令，用于公共串聯(lián)觸點(diǎn)的消除。

MC指令后，母線（LD點(diǎn)、LDI點(diǎn)）移到主控觸點(diǎn)后，MCR指令為將其返回原母線的指令。通過更改軟元件地址號(hào)，Y、M可多次使用主控指令，但不同的主控指令不能使用同一軟元件地址號(hào)，否則就為雙線圈輸出。M C、M CR指令的應(yīng)用的程序示例如圖2-14所示。當(dāng)輸入X0為接通時(shí)，直接執(zhí)行從M C指令到M CR指令；當(dāng)輸入X0為斷開時(shí)，成為如下形式：

（1）保持當(dāng)前狀態(tài)。主要有積算定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、用置位/復(fù)位指令驅(qū)動(dòng)的軟元件。

（2）變?yōu)镺FF的軟元件。主要有非積算定時(shí)器、用OU T指令驅(qū)動(dòng)的軟元件。

在沒有嵌套結(jié)構(gòu)時(shí)，通常用N0編程。N0的使用次數(shù)沒有限制，有嵌套結(jié)構(gòu)時(shí)嵌套級(jí)N的地址號(hào)增加，即N0→N1→N2→N3→N4→N5→ ? → N7。在指令返回時(shí)，采用M CR指令，則從大的嵌套級(jí)開始消除，如圖2-15所示。

（九）取反指令I(lǐng)N V

INV指令是將執(zhí)行INV指令之前的運(yùn)算結(jié)果反轉(zhuǎn)的指令，是不帶操作數(shù)的獨(dú)立指令。使用說明如圖2-16所示。當(dāng)X000斷開，則Y000接通；當(dāng)X000接通，則Y000斷開。

（十）置位指令SET與復(fù)位指令RST

SET為置位指令，使動(dòng)作保持；RST為復(fù)位指令，使操作復(fù)位。SET、RST指令的使用說明如圖2-17所示。由圖2-17（c）可見，當(dāng)X0接通，即使再斷開后，Y0也保持接通。X1接通后，即使再斷開，Y0也將保持?jǐn)嚅_。SET指令的操作目標(biāo)元件為Y、M、S，而RST指令的操作元件是Y、M、S、D、V、Z、T、C。

（十一）微分輸出指令PLS、PLF

PLS為上升沿微分輸出指令。當(dāng)輸入條件為ON時(shí)（上升沿），相應(yīng)的輸出位元件Y或M接通一個(gè)掃描周期。

PLF為下降沿微分輸出指令。當(dāng)輸入條件為OFF時(shí)（下降沿），相應(yīng)的輸出位元件Y或M接通一個(gè)掃描周期。

這兩條指令都是兩個(gè)程序步，它們的目標(biāo)元件是Y和M，但特殊輔助繼電器不能作為目標(biāo)元件。其使用說明如圖2-18所示。

使用這兩個(gè)指令時(shí)，要特別注意目標(biāo)元件。例如，在驅(qū)動(dòng)輸入接通時(shí)，PLC由運(yùn)行→停止→運(yùn)行，此時(shí)PLS M0動(dòng)作，但PLS M600（斷電保持輔助繼電器）不動(dòng)作。這是因?yàn)镸 600在斷電停機(jī)時(shí)其動(dòng)作也能保持。

（十二）空操作指令NOP與結(jié)束指令END

NOP是一條無動(dòng)作、無目標(biāo)元件的1程序步指令。NOP指令有兩個(gè)作用：一個(gè)是在PLC的執(zhí)行程序全部清除后，用NOP顯示；另一個(gè)是用于修改程序。其具體的操作是：在編程的過程中，預(yù)先在程序中插入NOP指令，則修改程序時(shí)，可以使步序號(hào)的更改減少到最少。此外，可以用NOP來取代已寫入原指令，從而修改電路。NOP使用說明如圖2-19所示。

END：用于程序的結(jié)束，是一條無目標(biāo)元件的1程序步指令。在程序調(diào)試過程中，按段插入END指令，可以順序擴(kuò)大對(duì)各種程序動(dòng)作的檢查。

三、編程注意事項(xiàng)

（1）梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。

（2）梯形圖最左邊是起始母線，每一邏輯行必須從左母線開始畫起。左母線右側(cè)放置輸入接點(diǎn)和內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)。

（3）梯形圖的最右邊是右母線，可以省略不畫，用圓圈表示，可以是內(nèi)部繼電器線圈、輸出繼電器線圈或定時(shí)/計(jì)數(shù)器的邏輯運(yùn)算結(jié)果。輸出線圈與右母線之間不能再連有觸點(diǎn)。每個(gè)繼電器線圈為一個(gè)邏輯行，即一層階梯。

（4）觸點(diǎn)有各種連接，可以任意串、并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。

（5）在每一邏輯行中，串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在上方。如果將串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路放在下方，則語句增多，程序變長(zhǎng)。

（6）在每一個(gè)邏輯行中，并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在左邊。如果將并聯(lián)觸點(diǎn)多的電路放在右邊，則語句增多、程序變長(zhǎng)。

（7）繼電器是“軟繼電器”，它不是繼電器電路中的物理繼電器，實(shí)質(zhì)是存儲(chǔ)器中的每位觸發(fā)器。當(dāng)它為“1”態(tài)時(shí)，表示繼電器線圈通電，常開觸點(diǎn)閉合或常閉觸點(diǎn)斷開。

（8）一般情況下，某個(gè)編號(hào)的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點(diǎn)則可無限次使用。

（9）輸入繼電器不能由內(nèi)部其他繼電器的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，它只供PLC接收外部輸入信號(hào)，故在梯形圖中不會(huì)出現(xiàn)輸入繼電器線圈。

（10）輸出繼電器是由PLC作輸出控制用，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，故當(dāng)梯形圖中輸出繼電器線圈接通時(shí)，表示相應(yīng)的輸出點(diǎn)有輸出信號(hào)。

四、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則

任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)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(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：

（1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。

（2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，維修方便。

（3）保證控制系統(tǒng)安全、可靠。

（4）考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余量。

（二）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，PLC控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

（1）選擇用戶輸入設(shè)備、輸出設(shè)備以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象。

（2）PLC的選擇應(yīng)包括機(jī)型、容量、I/O點(diǎn)數(shù)的選擇、電源模塊以及特殊功能模塊的選擇等。

（3）分配I/O點(diǎn)，繪制電氣連接接口圖，考慮必要的安全保護(hù)措施。

（4）設(shè)計(jì)控制程序，包括梯形圖、語句表或控制系統(tǒng)流程圖。

（5）必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)。

（6）編制系統(tǒng)的技術(shù)文件，包括說明書、電氣圖及電氣元件明細(xì)表等。

（三）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟

設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的一般步驟如下：

1．流程圖功能說明

（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。

（2）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入/輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。

（3）選擇PLC。

（4）分配I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O電氣接口連接圖。

（5）進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。

2.PLC程序設(shè)計(jì)的步驟

（1）對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)流程圖。

（2）設(shè)計(jì)梯形圖。

（3）根據(jù)梯形圖編制程序清單。

（4）用編程器將程序鍵入PLC的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查鍵入的程序是否正確。

（5）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改。

（6）待控制臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。

（7）編制技術(shù)文件。

（8）交付使用。

五、FX2N系列PLC編程軟件及使用

不同類型的PLC，其使用的編程軟件是不一樣的。這些軟件一般都具有編程及程序調(diào)試等多種功能，是PLC用戶不可缺少的開發(fā)工具。以下介紹三菱FX2N系列PLC使用的GX Developer Ver.8編程軟件，該軟件具有豐富的工具箱和直觀的視窗界面。支持比它版本低的所有三菱系列的PLC進(jìn)行軟件編程。

（一）軟件的安裝

GX Developer Ver.8是基于Window s的應(yīng)用軟件，可在Window s 95/98/2000、Window s 7、Window s 8及其以上操作系統(tǒng)下運(yùn)行。GX Developer Ver.8可通過梯形圖符號(hào)、指令表語句和順序功能圖符號(hào)創(chuàng)建及編程，也可以在程序中加入中文、英文注釋。它還能夠監(jiān)控PLC運(yùn)行時(shí)各編程元件的狀態(tài)及數(shù)據(jù)變化，而且具有程序和監(jiān)控結(jié)果的打印功能。

安裝時(shí)，打開PLC編程軟件文件夾，再打開EnvMEL文件，安裝SETUP應(yīng)用文檔，安裝完后返回，雙擊SETUP應(yīng)用程序安裝即可。之后，則可按照軟件提示單擊確定，輸入用戶名和公司名稱，再輸入產(chǎn)品序列號(hào)，然后在選擇部件過程中直接進(jìn)行下一步操作，完成安裝工作。軟件安裝路徑可以使用默認(rèn)子目錄，也可以用“瀏覽”按鈕彈出對(duì)話框選擇或新建子目錄。在安裝結(jié)束時(shí)，向?qū)?huì)提示安裝過程的完成。安裝好后可以在開始程序中打開GX Developer文件。利用軟件編好程序后，必須傳給PLC才能執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，傳送的過程需要用專用通信電纜進(jìn)行連接，電纜的一頭接計(jì)算機(jī)的RS-232口，另一頭接在PLC的RS-422通信口上。同時(shí)，PLC要處于RU N位置才能正常工作。

（二）軟件的使用

1．編程軟件主窗口

（1）啟動(dòng)電腦后，雙擊桌面上三菱PLC的應(yīng)用程序M ELSOFT系列的編程軟件圖標(biāo)“GX Developer”，彈出如圖2-20所示的未生成工程的編程軟件主窗口。

2．新建一個(gè)用戶程序

單擊“工程”菜單中的“創(chuàng)建新工程”命令，如圖2-21所示，創(chuàng)建一個(gè)新的用戶程序。在彈出的“創(chuàng)建新工程”對(duì)話框（見圖2-22）中進(jìn)行下列設(shè)置：

選擇“PLC系列”為FXCPU；

選擇“PLC類型”為FX2N（C）；

選擇“程序類型”為梯形圖；

選擇“驅(qū)動(dòng)器/路徑”為D:/三菱用戶程序（建議將用戶程序保存在除C盤以外的分區(qū)中）。

選中“設(shè)置工程名”，并將“工程名”命名為三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)控制程序。

單擊“確定”，此時(shí)屏幕顯示如圖2-23所示，新建的工程均會(huì)彈出“是否新建工程”的對(duì)話框，此時(shí)選擇“是”即可。

最后跳出程序編輯界面，如圖2-24所示。

3．梯形圖程序的錄入與編輯

圖2-25是如圖2-3所示三相異步電動(dòng)機(jī)連續(xù)控制線路對(duì)應(yīng)的梯形圖。下面以此為例說明用“GX Developer”軟件錄入程序的操作步驟。

（1）單擊圖2-24所示程序編輯界面的“①”位置的按鈕，使其為寫入模式。

（2）單擊圖2-24所示程序編輯界面的“②”位置的按鈕，選擇梯形圖顯示。

（3）在圖2-24所示程序編輯界面的“③”位置的當(dāng)前編輯區(qū)進(jìn)行梯形圖的錄入。

（4）梯形圖的錄入有以下兩種方法：

①鼠標(biāo)操作+鍵盤操作。用鼠標(biāo)選擇工具欄中的圖形符號(hào)或按“F5”鍵，打開梯形圖輸入窗口（見圖2-24），再在⑤和⑥位置輸入其軟元件與元件編號(hào)，輸入完畢單擊“確定”按鈕或按“Enter”鍵即可。

②鍵盤操作。通過鍵盤輸入完整的指令，如在圖2-15所示的當(dāng)前編輯區(qū)的位置直接輸入：

LD→Space→X000→Enter，則X000的常開觸點(diǎn)在當(dāng)前編輯區(qū)顯示出來。然后再輸入：

OR→Space→Y000→Enter、ANI→Space→X001→Enter、ANI→Space→X002→En-ter、OUT→Space→Y000→Enter，即完成圖2-25所示梯形圖的錄入。如圖2-26所示編輯區(qū)中為變換前的梯形圖。

需輸入功能指令時(shí)，單擊應(yīng)用指令彈出如圖2-27所示對(duì)話框，然后在對(duì)話框中寫入功能指令的助記符及操作數(shù)并單擊確認(rèn)即可。輸入時(shí)，助記符與操作數(shù)間要用空格隔開。如果執(zhí)行脈沖指令，“P”直接加在助記符后；對(duì)于32位指令，“D”直接加在指令助記符前。

另外也可以采用指令表編程，編程時(shí)可以在編輯區(qū)光標(biāo)位置直接輸入指令表，一條指令輸入完畢后，按Enter鍵光標(biāo)移至下一條指令的位置，則可輸入下一條指令。指令表編輯方式中指令的修改也十分方便，將光標(biāo)移到需修改的指令上，重新輸入新指令即可。

（5）梯形圖的變換。梯形圖錄入完成后，將程序?qū)懭隤LC之前，必須進(jìn)行變換，單擊圖2-26中菜單欄的“變換（C）”下拉菜單執(zhí)行“變換”命令，或按鍵盤上的“F4”鍵或單擊“①”位置所示的按鈕。此時(shí)，編輯區(qū)不再是灰色狀態(tài)，如圖2-28所示，可以存盤或向PLC傳送數(shù)據(jù)。

（6）程序的插入與刪除。梯形圖編程時(shí)，經(jīng)常用到插入和刪除一行、一列、一邏輯行等命令，下面我們對(duì)這些命令加以介紹。

①插入：將光標(biāo)定位在要插入的位置，然后選擇“編輯”菜單，執(zhí)行此菜單中的“行插入”命令，就可以輸入編程元件，從而實(shí)現(xiàn)邏輯行的輸入。在并聯(lián)觸頭Y000與X000之間行插入的演示過程如圖2-29至圖2-31所示。

②刪除：先通過鼠標(biāo)選擇要?jiǎng)h除的邏輯行，然后利用“編輯”菜單中的“行刪除”命令就可以實(shí)現(xiàn)邏輯行的刪除。

元件的剪切、復(fù)制和粘貼等命令的操作方法與Word應(yīng)用軟件相同，這里不再贅述。

（7）繪制與刪除連線。需要在梯形圖中“畫橫線”“畫豎線”“橫線刪除”“豎線刪除”時(shí)，只需將光標(biāo)定位在需要操作的位置即可。繪制與刪除連線的快捷鍵如圖2-31的標(biāo)注所示。

（8）修改。若發(fā)現(xiàn)梯形圖的某處有錯(cuò)誤，可進(jìn)行修改操作。如將圖2-31中的X002改為常開觸點(diǎn)，首先在“寫入模式”下將光標(biāo)放在需要修改的位置，然后直接從鍵盤輸入指令即可。也可以雙擊需要修改的位置，在彈出的“梯形圖輸入”窗口中完成編輯。

（9）程序傳送。要將用GX軟件編號(hào)的程序?qū)懭隤LC中，或?qū)LC中的程序讀入計(jì)算機(jī)的顯示器中顯示，需要進(jìn)行以下操作：

①用專用編程電纜將計(jì)算機(jī)的RS-232接口（9針端口）和PLC的RS-422接口（7針端口）連接好，也可以采用三菱PLC配套的SC-09編程電纜進(jìn)行通信。連線如圖2-32所示。

②單擊主菜單“在線”的下拉菜單“傳輸設(shè)置”，在彈出的如圖2-33所示的界面中雙擊“串行”按鈕，彈出“PC I/F串口詳細(xì)設(shè)置”對(duì)話框，選擇計(jì)算機(jī)串口及通信速率，其他項(xiàng)保持默認(rèn)，單擊兩次“確認(rèn)”按鈕即可。

③程序傳送：

執(zhí)行“在線”主菜單中的“PLC讀取”命令，可將PLC中的程序傳送到計(jì)算機(jī)中。

執(zhí)行“在線”主菜單中的“PLC寫入”命令，可將計(jì)算機(jī)中的程序下載到PLC中。

“PLC讀取”與“PLC寫入”兩個(gè)命令的位置如圖2-34所示。

④程序下載到PLC。程序編輯完成后，如果沒有變換保存就關(guān)閉工程，編寫好的梯形圖將丟失。只有經(jīng)過變換后才能下載到PLC中運(yùn)行。這時(shí)需執(zhí)行菜單欄中“在線”菜單下的“PLC寫入”命令，出現(xiàn)如圖2-35所示對(duì)話框。在文件選擇項(xiàng)中選中程序下的M AIN，單擊“執(zhí)行”，出現(xiàn)圖2-36所示“是否執(zhí)行PLC寫入”對(duì)話框后選“是”。然后彈出如圖2-37所示“PLC寫入”進(jìn)度窗口，完成寫入之后彈出如圖2-38所示對(duì)話框，單擊“確定”之后再單擊“關(guān)閉”，即完成了將程序下載到PLC中的操作。

（10）程序運(yùn)行及調(diào)試。程序編完之后，經(jīng)過變換，可以利用菜單欄中“診斷”菜單項(xiàng)下“PLC診斷”功能對(duì)程序進(jìn)行檢查，如有違反編程規(guī)則的問題，軟件會(huì)提示程序存在的錯(cuò)誤。如沒有違反編程規(guī)則，需要運(yùn)行及調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)程序中不合理的地方，然后進(jìn)行修改完善，使其用于現(xiàn)場(chǎng)控制。利用GX Developer編程軟件的監(jiān)控功能，可實(shí)現(xiàn)程序的模擬運(yùn)行和調(diào)試。

程序下載后保持編程計(jì)算機(jī)與PLC的正常連接，單擊菜單欄中“在線”菜單后單擊“監(jiān)視”中的“監(jiān)控模式”，即進(jìn)入元件監(jiān)控狀態(tài)。這時(shí)，梯形圖上將顯示PLC中各觸點(diǎn)的狀態(tài)及各數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的數(shù)值變化。如圖2-39所示，圖中有長(zhǎng)方形光標(biāo)顯示的為元件處于接通狀態(tài)。根據(jù)控制要求可以判斷所編寫程序的動(dòng)作是否符合要求，不正確時(shí)須進(jìn)行修改直到符合要求為止。

（11）保存工程。當(dāng)未設(shè)定工程名或者正在編輯時(shí)要關(guān)閉工程，將會(huì)彈出是否保存當(dāng)前工程的對(duì)話框，如圖2-40所示。希望保存工程單擊“是”，否則單擊“否”，繼續(xù)操作應(yīng)單擊“取消”。

如果創(chuàng)建新工程時(shí)沒有設(shè)置工程名，程序編寫好后保存工程，可以選擇“工程”下拉菜單中的“保存工程”，如圖2-41所示，或者按“Ctrl+S”鍵，或者單擊工具欄中的保存，彈出“另存工程為”的對(duì)話框，如圖2-42所示。選擇所要保存工程驅(qū)動(dòng)器/路徑和工程名，單擊“保存”后彈出“新建工程”確認(rèn)的對(duì)話框如圖2-43所示，選擇“是”進(jìn)行存盤，選擇“否”則返回到上一層。

另外，該軟件可以讀取已保存的工程，也可以對(duì)不需要的程序進(jìn)行工程的刪除，可以進(jìn)行同一PLC類型的CPU工程中的數(shù)據(jù)校驗(yàn)，還可以進(jìn)行梯形圖與順序功能圖程序的相互轉(zhuǎn)變，或者是讀取其他格式的文件等。

思考練習(xí)

1．表2-3與表2-5的哪些內(nèi)容的答案是相同的？為什么？

2．在專業(yè)能力拓展環(huán)節(jié)中，兩種不同控制邏輯電路在接線上有何異同？進(jìn)一步體會(huì)PLC“軟”控制邏輯的特點(diǎn)。

3．前面的梯形圖所用的觸點(diǎn)都是電平觸發(fā)，可以改為邊沿觸發(fā)嗎？若可以，試著修改并進(jìn)行調(diào)試。