项目1 LED数码管的PLC控制

进行外部故障诊断时使用
PLC原理及应用
模块2
基wk.baidu.com应用模块
项目1
LED数码管的PLC控制
项目准备
步进程序的运行控制使用STL和RET指令，其功能见表2-1-2 所示。 表2-1-2 STL和RET指令功能
基本指令 STL RET
指令逻辑 状态驱动 步进运行结束
指令功能 驱动步进控制程序中每一个状态的执行 退出步进运行程序
表2-1-1 状态元件分类表
序号 1 2 3 4 分类 初始状态 回原点状态 通用状态 断电保持状态 编号 S0～S9 S10～S19 S20～S499 S500～S899 说明 步进程序开始时使用 系统返回原点位置时使用 实现顺序控制的各个步时使用 具有断电保持功能
5
外部故障诊断
S900～SS99
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项目实施
（三）项目器材 项目所用器材见表2-1-4 表2-1-4七段落数码管显示的PLC控制项目器材表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8
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符号 PLC LED SB1 SB2
器材名称 可编程控制器 七段数码管 按钮开关 按钮开关 计算机 电工常用工具 连接导线 5V电源
项目1
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目标与要求
● ● ● ●
认识七段数码管及其接线与运用； 学习PLC控制七段数码管的显示控制编程方法； 学会状态元件“S”与步进控制指令“STL”、“RET”； 学习步进控制程序的状态转移图和步进梯形图。
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项目分析
本项目要求实现七段数码管显示的PLC控制，是典型的 顺序控制。所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的 顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的 顺序，生产的各个执行机构自动有序地进行操作。本项目 对数字显示的要求是：按下启动按钮，显示从0开始，显示 1秒，再显示一下个数字，一直显示到9，然后又从0开始， 重复运行，运行时按停止按钮可以马上停止，属于自动连 续运行方式。对于数码管，我们要动手先焊接在电路板上， 并留好接线端。
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输出端子 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6
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项目实施
（二）画出PLC的I/O接线图 根据I/O分配表，七段数码管显示PLC控制的接线原理图，如图2-1-6所示。
图2-1-6 七段数码管显示的PLC控制的接线原理图
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2．认识状态元件S与步进控制指令STL、RET： 状态S是步进控制程序的重要软元件。状态元件S也有多种功能，最常用的 一般状态元件编号是S0～S499共500个，其中S0～S19（10个）只能用于初 始状态，S10～S19作应用指令FNC60（IST）的原点复原用，也不用于普通 状态。一般普通状态都用S20～S499。状态元件分类表，如表2-1-1所示。
型号、规格、参数 FX2N-48MR 共阴极 LA39-11 LA39-11
装有FXGP-Win-C或 GX Developer软件
单位 台 只 个 个 台 套 条
数量 1 1 1 1 1 1 若干 1
备注
动合 动断
带稳压电路
个
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（四） 按I/O接线图完成接线 按图2-1-6接好线路。 （1）连接PLC的输入端外接元件； （2）连接PLC的输出端与七段数码管的接线； （3）连接PLC的电源（注意先不要带电作业）； （4）连接制作的5V电源； （5）注意连接PLC的接地线。 七段数码管显示的PLC控制实物模拟接线图如图2-1-7所示。
图2-1-5 状态执行程序部分基本指令的运用
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（一）确定PLC的I/O分配表 本项目中PLC的I/O分配见表2-1-3。 表2-1-3 七段数码管显示的PLC控制项目I/O分配表 输入端（I） 外接元件 起动按钮SB1 停止按钮SB2 输入端子 X0 X1 输出端（O） 外接元件 数码管a端 数码管b端 数码管c端 数码管d端 数码管e端 数码管f端 数码管g端
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（a）状态转移图（SFC） (b) 步进梯形图 图2-1-3 步进控制程序的基本结构
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步进程序的特点 （1）要执行步过程序，首先要激活初始状态S0。一般情况下，步进程序都 会用特殊辅助继电器M8002在PLC得电时产生脉冲来激活S0，如图2-1-3所示。 （2）步进程序中每个普通状态执行时，与上一状态是不接通的。当上一个 状态执行完成后，基满足转移条件，就转移到下一个状态执行，而上一状态就 会停止执行，从而保证了执行过程按工序的顺序进行控制。 同时，图2-1-3所示的“状态转移图（SFC）”是将工序执行的内容与工序 转移要求以状态执行和状态转移的形式反映在步进程序中，控制过程很清楚明 了，很方便对顺序控制过程进行编程。在以后的学习中，在对顺序控制进行程 序设计时，都应先编写好状态转移图作初步设计。步进梯形图（STL）的图形 虽与状态转移图（SFC）不一样，但控制过程是相同的。由于现用的三菱FXGPWin-C编程软件无“状态转移图”程序的编写功能，因此，在用该软件编写步 进程序时，需要将“状态转移图”变为“步进梯形图”输入。当然，也可以将 “状态转移图”变为指令方式输入。
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模块学习目标
基本应用模块主要介绍三菱FX2N系列PLC的步进指令 及顺序控制的程序设计方法。本模块的学习要求达 到以下目标： ◆认识状态软元件“S”； ◆理解步进状态指令“STL”、“RET”； ◆认识步进状态程序的状态转移图和步进梯形图； ◆掌握步进程序的编写和输入方法； ◆初步学会运用步进控制程序解决一些实际问题； ◆ 进一步掌握停电保持功能的应用。
（a）
(b) (c) 图2-1-4 状态转移条件的指令运用
(d)
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(5)图2-1-3中状态转移的实心箭头表示步进程序最后一个状态的转移，不管 转移到哪个状态，通常情况都使用OUT指令执行，如图2-1-3所示梯形图中的OUT S0。 (6)步进程序结束要使用指令RET，如不写入RET，程序会提示出错。 (7)状态在满足转移条件（转移控制触点ON）时，就会立刻发生转移（下一 状态置位），此时，原状态就立刻停止执行，而下一状在STL驱动下开始执行。 对于每个状态的执行程序，可视为左母线开始。部分基本指令在状态执行中的 运用如图2-1-5所示。
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模块项目
本模块包括四个项目：
●项目1 LED数码管的PLC控制 ●项目2 大小工件分类的PLC控制 ●项目3 交通信号灯的PLC控制 ●项目4 工业洗衣机的PLC控制
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（3）对步进程序中的每一个状态，都需要用STL指令去驱动状态的执行。 必须清楚的是：在步进程序中，每个STL指令都会与SET指令共同使用，即每 个状态都需要先用SET指令置位，再用STL指令驱动。 （4）状态转移条件应视为接在左母线的触点，与上一状态连接的触点应使 用LD、LDI指令；也允许指令的串联和并联，如图2-1-4所示。
图2-1-8 七段数码管显示的PLC控制状态转移图
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由于定时器在状态停止执行后会自动清零、触点会自动复位，因 此不需对定时器进行复位清零处理。 七段数码管显示的PLC控制梯形图程序如图2-1-9所示。
图2-1-9 七段数码管显示的PLC控制梯形图程序
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七段数码管显示的PLC控制指令程序如图2-1-10所示：
图2-1-10 七段数码管显示的PLC控制指令程序
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（六）程序调试 ⒈输入程序并传送到PLC，然后运行调试，看是否符合要求，否则 要检查接线、数码管的焊接以及PLC程序，直至达到要求的显示效果。 （1）按下起动按钮SB1，数码显示按要求进行流水、闪烁显示。 注意观察显示是否达到要求。 （2）按停止按钮SB2，显示马上停止。再按下起动按钮SB1，又重 新启动显示。 ⒉由于本项目涉及PLC、外接的数码管焊接设备，也可按下面方 法调试： 模拟调试程序。暂时不接外围数码管，观察PLC的输出指示灯是 否按要求指示，否则，检查并修改程序，直至指示正确。然后再接上 数码管观察显示效果。
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1．在实际运用的显示中，要把具体的数字显示出来，七段数码管是 通过不同的组合形成数字“0～9”的，图2-1-2中列出了数码管显示各个 数字发光段的组合（发光为高电平“1”），如：当a、b、c、d、e、f 六个发光段发光时，即显示数字“0”，而要显示数字“1”，则需要有b、 c 二个发光段发光。
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3．步进控制程序的状态转移图与步进梯形图的认识 在三菱PLC的指令中，对设备的顺序控制过程常常采用步进控制程序图来 编写。由于步进控制程序的每一步（状态）可表示设备运行的每一个工序，程 序就按控制要求一步步地执行，使设备按工序一个个地完成，因此，会使程序 控制逻辑简化，程序直观、易懂、易学，程序设计思路也就更清晰和方便。由 于步进控制程序图每一步的工作十分明确，因此非常有利于程序的修改和调试。 步进控制一般分为单流程、选择性分支和并行分支三种。本项目主要介绍单流 程步进控制的应用，选择性分支和并行分支将在后述项目中介绍。 图2-1-3所示为步进控制单流程程序的基本结构。其中图 (a)是状态转移 图（SFC），图 (b)是相应的步进梯形图（STL）。从图2-1-3中可知，步过程 序的基本结构是由初始状态（S0）普通状态（S30～S32）等和状态转移条件组 成的。其中初始状态可视为设备的运行停止状态，也可称为设备的待机状态。 普通状态为设备的运行工序，按顺序控制过程从上向下地进行。状态转移条件 是：设备运行时，当某一工序执行完成后，从该工序向下一工序转移的条件。
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图2-1-7 七段数码管显示的PLC控制实物模拟接线图
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（五）程序编写 根据项目分析，本项目属顺序控制任务，采用自动连续运行方式，用步进指 令编写程序。项目的状态转移图如图2-1-8所示。
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项目拓展
本项目是步进控制的初步学习，因此必须注意以下几点； 1．状态的编号 在步进程序中，每个状态都要有一个编号，而且每个状态的编号是不能相 同的，但对于连续的状态，没有规定一定要用连续的编号，所以在编写程序时， 为了程序修改的方便，对于比较复杂的程序，一般对两个相邻的状态采用相隔 2～4个数的编号就相对科学一点。 2．程序中的元件双重输出 对于状态中的执行元件，要示在同一状态内，与普通的梯形图一样不能出 现两个相同的执行元件，否则，会出现元件的双重输出现象，使程序控制出现问 题，但在不同的状态中使用相同的执行元件，如输出继电器Y、M等，就不会出现 元件又重输出的控制问题。所以，在步进程序中，相同的执行元件在不同的状态 使用是完全可以的，在这个项目训练中，可以看到这个情况。 3．对于定时器 在步进程序中，可以在相隔1个或1个以上状态中使用同一元件，但一定不能 在相邻状态中使用。同理因为我们使用的是普通定时器，所以状态停止执行后， 这些普通的定时器也就自动清零、触点自动复位了。 4．两个状态绝对不能直接相连接，必须用一个转换条件将它们隔开，即如何 由这一状态进入到下一个状态的条件（通常所说的转移条件）。