电气控制与PLC应用课题三 PLC步进指令的应用
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
并行流程模式程序梯形图中各状态继电器按状态流程图从左至右、从 上至下的顺序依次编程。例如，对图3.12所示状态流程图编写步进程序可 按S0、S20、S30、S21、S31、S22、S32的顺序进行。
任务实施
一、编写交通信号灯控制程序
图3.13 交通信号灯控制程序梯形图
一、编写交通信号灯控制程序
图3.13 交通信号灯控制程序梯形图续
图3.15 PLC变频器调速系统控制线路图
图3.16 电动机三速控制状态流程图
相关知识
将固定电压和频率的交流电变换为可变电压和频率的交流电的装置 称为“变频器”。变频器首先将交流电变换为直流电，然后再将直流电 变换为电压和频率可变的三相交流电去驱动三相异步电动机，由于异步 电动机的转速与电源频率成正比，所以电动机可以平滑调速。 在变频器上通常都有主电路接线端和控制电路接线端。控制电路的 功能可分为正反转方向控制以及低速、中速、高速控制等。例如，三菱 FR-E540通用变频器的低速、中速、高速频率出厂设定值分别为10 Hz、 30 Hz、50Hz。
任务三 应用并行流程模式实现交通信号灯控制
任务引入
图3.10 交通信号灯控制电路
交通信号灯一个周期（120s）的时序图如图3.11所示。
图3.11 交通信号灯时序图
图3.12 交通信号灯的状态流程图
相关知识
由两个及两个以上的分支流程组成，并且同时执行各分支流程，称为 并行流程模式。在并行结构的分支处，一旦转移条件满足，则所有分支流 程同时被执行；在并行结构的汇合处，要等所有分支流程都执行完毕后， 才能同时转移到下一个状态。
三、步进指令STL、RET
（1）STL指令是步进开始指令，STL指令建立临时左母线，负载 线圈可以连接临时左母线，对于与临时左母线连接的触点要使用 “取”指令。 （2）RET是步进结束指令，其功能是返回到主母线的位置，RET 仅在最后一个状态继电器的末行使用一次。
任务实施
一、编写控制程序
二、操作步骤
（1）按图3.1所示连接3台电动机顺序启动控制电路。 （2）将图3.3所示步进指令程序写入PLC。 （3）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （4）PLC上输入继电器X0指示灯应点亮，表示热继电器和停止按钮 连接正常。 （5）按下启动按钮SB2，第1台电动机启动；运行5s后，第2台电动 机启动；M2运行15s后，第3台电动机启动。 （6）按下停止按钮SB1，3台电动机全部停机。
图3.5 小车运料方式示意图
图3.6 运料小车控制电路 图3.7 运料小车的状态流程图
任务实施
一、运料小车的控制程序
图3.8 运料小车控制程序
一、运料小车的控制程序
图3.8 运料小车控制程序（续）
二、操作步骤
（1）将图3.8所示的运料小车控制程序写入PLC。 （2）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （3）模拟运料小车工作过程。 a．原料卸在A处：X0 = 1，X2 = 1，按下运行按钮X1，Y0灯亮， 模拟小车右行；断开X2，接通X3，延时20s后Y1灯亮，模拟小车左行； 接通X2，程序返回S0状态，小车停止。 b．原料卸在B处：X0 = 0，X2 = 1，按下运行按钮X1，Y0灯亮， 模拟小车右行；断开X2，接通X3，状态无变化；接通X4，延时20s后Y1 灯亮，模拟小车左行；接通X2，程序返回S0状态，小车停止。 （4）在模拟运料小车运行过程中，使PLC处于程序停止状态，小车停 止运行。再次使PLC处于程序运行状态，小车保持原方向继续运行。
*任务四 应用混合流程模式实现电动机三速控制
任务引入
在硬件方面使用了PLC-变频器调速系统，可以进行电动机的低、中、 高三速控制，电路特点如下： （1）为了便于操作，启动与调速共用一个按钮。 （2）满足平稳启动，高速生产的工艺要求。每当按下启动/调速按钮 时，电动机逐级升速，即启动→低速状态→中速状态→高速状态。 （3）在高速状态下可以降为中速状态来处理生产问题，处理完毕后再 上升为高速状态。即在高速状态按下启动/调速按钮时，电动机从高速状 态→中速状态。 （4）在任何状态下按下停止按钮，电动机立即停止。
3. 有向连线
有向连线表示状态继电器的转移方向。在画状态流程图时，将代表 各状态继电器的方框按先后顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。 表示从上至下或从左至右这两个方向有向连线的箭头可以省略。
4. 转移条件
状态继电器之间的转移条件用与有向连线垂直的短画线和触点代号 来表示，可以是单个常开触点或常闭触点，也可以是它们的组合。
一、编写交通信号灯控制程序
图3.13 交通信号灯控制程序梯形图续
二、操作步骤 （1）按图3.10所示连接交通信号灯控制电路。 （2）接通PLC电源，将图3.13所示步进程序写入PLC。 （3）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （4）拨动运行/停止开关X0，步进程序运行，相应交通指 示灯循环亮灭。
ห้องสมุดไป่ตู้
任务二 应用选择流程模式实现运料小车控制
任务引入
在多分支结构中，根据不同的转移条件来选择其中的某一个分支， 就是选择流程模式。运料小车在左边装料处（X2限位）从a、b两种原料 中选择一种装入，然后右行，自动将原料对应卸在A（X3限位）、B （X4限位）处，然后返回装料处。用开关X0的状态选择在何处卸料，当 X0=1时，选择卸在A处；当X0=0时，选择卸在B处。
课 题 三 PLC 步 进 指 令 的 应 用
任务一 应用单流程模式实现3台电动机 顺序启动控制
任务二 应用选择流程模式实现运料小车控制 任务三 应用并行流程模式实现交通信号灯控制 *任务四 应用混合流程模式实现电动机三速控制
任务一
任务引入
应用单流程模式实现3台 电动机顺序启动控制
某设备有3台电动机，控制要求是：按下启动按钮，第1台电动机 M1启动；运行5s后，第2台电动机M2启动；M2运行15s后，第3台电动 机M3启动。按下停止按钮或发生过载故障时，3台电动机全部停止。
图3.1 3台电动机顺序启动控制电路图
图3.2 3台电动机顺序启动工序图和状态流程图
相关知识
一、工序图
工序图是整个工作过程按一定步骤有序动作的图形，它是一种通用 的技术语言。绘制工序图时要将整个工作过程依工艺顺序分为若干步工 序，每一步工序用一个矩形框表示，两个相邻工序之间用流程线连接， 当满足转移条件时即转入下一步工序。
任务实施
一、编写电动机三速控制程序
图3.17 电动机三速控制程序
一、编写电动机三速控制程序
图3.17 电动机三速控制程序
二、模拟操作步骤
本任务只进行模拟操作，不接入变频器。 （1）接通PLC电源，将图3.17所示步进程序写入PLC。 （2）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （3）PLC上输入指示灯X1应点亮，表示停止按钮连接正常。 （4）PLC上输出指示灯Y0应点亮，表示接通变频器正转控制端。 （5）第1次按下启动/调速按钮X0，输出指示灯Y1应点亮，表示接通 变频器低速控制端；第2次按下按钮X0，输出指示灯Y2应点亮，表示接 通变频器中速控制端；第3次按下按钮X0，输出指示灯Y3应点亮，表示 接通变频器高速控制端；第4次按下按钮X0，输出指示灯Y2应点亮，表 示接通变频器中速控制端；第5次按下按钮X0，输出指示灯Y3应点亮， 表示接通变频器高速控制端。 （6）无论在何种状态下按下停止按钮X1，输出指示灯Y1、Y2、Y3均 熄灭，表示变频器速度控制端全部断开，变频器停止输出。
二、状态流程图
状态流程图是在工序图的基础上利用状态继电器 S来描述顺序控制 功能的图形，也是设计步进指令程序的依据。状态流程图主要由状态继 电器、控制对象、有向连线和转移条件组成。
1. 状态继电器
FX2N系列PLC的状态继电器共有1000个点，分为5类，见表3.3。
2. 控制对象
状态继电器方框右边用线条连接的负载线圈为本状态下的控制对象。 当状态继电器为活动状态时，其控制对象通电；当状态继电器为非活动 状态时，其控制对象断电。若要在状态继电器复位后仍然保持负载线圈 通电，必须使用线圈置位指令SET。
任务实施
一、编写交通信号灯控制程序
图3.13 交通信号灯控制程序梯形图
一、编写交通信号灯控制程序
图3.13 交通信号灯控制程序梯形图续
图3.15 PLC变频器调速系统控制线路图
图3.16 电动机三速控制状态流程图
相关知识
将固定电压和频率的交流电变换为可变电压和频率的交流电的装置 称为“变频器”。变频器首先将交流电变换为直流电，然后再将直流电 变换为电压和频率可变的三相交流电去驱动三相异步电动机，由于异步 电动机的转速与电源频率成正比，所以电动机可以平滑调速。 在变频器上通常都有主电路接线端和控制电路接线端。控制电路的 功能可分为正反转方向控制以及低速、中速、高速控制等。例如，三菱 FR-E540通用变频器的低速、中速、高速频率出厂设定值分别为10 Hz、 30 Hz、50Hz。
任务三 应用并行流程模式实现交通信号灯控制
任务引入
图3.10 交通信号灯控制电路
交通信号灯一个周期（120s）的时序图如图3.11所示。
图3.11 交通信号灯时序图
图3.12 交通信号灯的状态流程图
相关知识
由两个及两个以上的分支流程组成，并且同时执行各分支流程，称为 并行流程模式。在并行结构的分支处，一旦转移条件满足，则所有分支流 程同时被执行；在并行结构的汇合处，要等所有分支流程都执行完毕后， 才能同时转移到下一个状态。
三、步进指令STL、RET
（1）STL指令是步进开始指令，STL指令建立临时左母线，负载 线圈可以连接临时左母线，对于与临时左母线连接的触点要使用 “取”指令。 （2）RET是步进结束指令，其功能是返回到主母线的位置，RET 仅在最后一个状态继电器的末行使用一次。
任务实施
一、编写控制程序
二、操作步骤
（1）按图3.1所示连接3台电动机顺序启动控制电路。 （2）将图3.3所示步进指令程序写入PLC。 （3）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （4）PLC上输入继电器X0指示灯应点亮，表示热继电器和停止按钮 连接正常。 （5）按下启动按钮SB2，第1台电动机启动；运行5s后，第2台电动 机启动；M2运行15s后，第3台电动机启动。 （6）按下停止按钮SB1，3台电动机全部停机。
图3.5 小车运料方式示意图
图3.6 运料小车控制电路 图3.7 运料小车的状态流程图
任务实施
一、运料小车的控制程序
图3.8 运料小车控制程序
一、运料小车的控制程序
图3.8 运料小车控制程序（续）
二、操作步骤
（1）将图3.8所示的运料小车控制程序写入PLC。 （2）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （3）模拟运料小车工作过程。 a．原料卸在A处：X0 = 1，X2 = 1，按下运行按钮X1，Y0灯亮， 模拟小车右行；断开X2，接通X3，延时20s后Y1灯亮，模拟小车左行； 接通X2，程序返回S0状态，小车停止。 b．原料卸在B处：X0 = 0，X2 = 1，按下运行按钮X1，Y0灯亮， 模拟小车右行；断开X2，接通X3，状态无变化；接通X4，延时20s后Y1 灯亮，模拟小车左行；接通X2，程序返回S0状态，小车停止。 （4）在模拟运料小车运行过程中，使PLC处于程序停止状态，小车停 止运行。再次使PLC处于程序运行状态，小车保持原方向继续运行。
*任务四 应用混合流程模式实现电动机三速控制
任务引入
在硬件方面使用了PLC-变频器调速系统，可以进行电动机的低、中、 高三速控制，电路特点如下： （1）为了便于操作，启动与调速共用一个按钮。 （2）满足平稳启动，高速生产的工艺要求。每当按下启动/调速按钮 时，电动机逐级升速，即启动→低速状态→中速状态→高速状态。 （3）在高速状态下可以降为中速状态来处理生产问题，处理完毕后再 上升为高速状态。即在高速状态按下启动/调速按钮时，电动机从高速状 态→中速状态。 （4）在任何状态下按下停止按钮，电动机立即停止。
3. 有向连线
有向连线表示状态继电器的转移方向。在画状态流程图时，将代表 各状态继电器的方框按先后顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。 表示从上至下或从左至右这两个方向有向连线的箭头可以省略。
4. 转移条件
状态继电器之间的转移条件用与有向连线垂直的短画线和触点代号 来表示，可以是单个常开触点或常闭触点，也可以是它们的组合。
一、编写交通信号灯控制程序
图3.13 交通信号灯控制程序梯形图续
二、操作步骤 （1）按图3.10所示连接交通信号灯控制电路。 （2）接通PLC电源，将图3.13所示步进程序写入PLC。 （3）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （4）拨动运行/停止开关X0，步进程序运行，相应交通指 示灯循环亮灭。
ห้องสมุดไป่ตู้
任务二 应用选择流程模式实现运料小车控制
任务引入
在多分支结构中，根据不同的转移条件来选择其中的某一个分支， 就是选择流程模式。运料小车在左边装料处（X2限位）从a、b两种原料 中选择一种装入，然后右行，自动将原料对应卸在A（X3限位）、B （X4限位）处，然后返回装料处。用开关X0的状态选择在何处卸料，当 X0=1时，选择卸在A处；当X0=0时，选择卸在B处。
课 题 三 PLC 步 进 指 令 的 应 用
任务一 应用单流程模式实现3台电动机 顺序启动控制
任务二 应用选择流程模式实现运料小车控制 任务三 应用并行流程模式实现交通信号灯控制 *任务四 应用混合流程模式实现电动机三速控制
任务一
任务引入
应用单流程模式实现3台 电动机顺序启动控制
某设备有3台电动机，控制要求是：按下启动按钮，第1台电动机 M1启动；运行5s后，第2台电动机M2启动；M2运行15s后，第3台电动 机M3启动。按下停止按钮或发生过载故障时，3台电动机全部停止。
图3.1 3台电动机顺序启动控制电路图
图3.2 3台电动机顺序启动工序图和状态流程图
相关知识
一、工序图
工序图是整个工作过程按一定步骤有序动作的图形，它是一种通用 的技术语言。绘制工序图时要将整个工作过程依工艺顺序分为若干步工 序，每一步工序用一个矩形框表示，两个相邻工序之间用流程线连接， 当满足转移条件时即转入下一步工序。
任务实施
一、编写电动机三速控制程序
图3.17 电动机三速控制程序
一、编写电动机三速控制程序
图3.17 电动机三速控制程序
二、模拟操作步骤
本任务只进行模拟操作，不接入变频器。 （1）接通PLC电源，将图3.17所示步进程序写入PLC。 （2）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （3）PLC上输入指示灯X1应点亮，表示停止按钮连接正常。 （4）PLC上输出指示灯Y0应点亮，表示接通变频器正转控制端。 （5）第1次按下启动/调速按钮X0，输出指示灯Y1应点亮，表示接通 变频器低速控制端；第2次按下按钮X0，输出指示灯Y2应点亮，表示接 通变频器中速控制端；第3次按下按钮X0，输出指示灯Y3应点亮，表示 接通变频器高速控制端；第4次按下按钮X0，输出指示灯Y2应点亮，表 示接通变频器中速控制端；第5次按下按钮X0，输出指示灯Y3应点亮， 表示接通变频器高速控制端。 （6）无论在何种状态下按下停止按钮X1，输出指示灯Y1、Y2、Y3均 熄灭，表示变频器速度控制端全部断开，变频器停止输出。
二、状态流程图
状态流程图是在工序图的基础上利用状态继电器 S来描述顺序控制 功能的图形，也是设计步进指令程序的依据。状态流程图主要由状态继 电器、控制对象、有向连线和转移条件组成。
1. 状态继电器
FX2N系列PLC的状态继电器共有1000个点，分为5类，见表3.3。
2. 控制对象
状态继电器方框右边用线条连接的负载线圈为本状态下的控制对象。 当状态继电器为活动状态时，其控制对象通电；当状态继电器为非活动 状态时，其控制对象断电。若要在状态继电器复位后仍然保持负载线圈 通电，必须使用线圈置位指令SET。