项目1水塔水位和PLC控制

PLC原理及应用模块3提高应用模块模块3提高应用模块PLC原理及应用模块3提高应用模块本模块介绍三菱FX2N系列PLC常用的功能指令及其编程方法。要求达到以下学习目标：◆掌握功能指令的识读方法；◆掌握常用的功能指令及应用；◆进一步熟悉PLC的编程方法；◆进一步掌握PLC解决实际问题的方法。模块学习目标PLC原理及应用模块3提高应用模块●项目1水塔水位的PLC控制●项目2运料小车的PLC控制●项目3数码管显示时间的交通灯PLC控制●项目4密码锁的PLC控制模块项目本模块包括九个项目：PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制PLC原理及应用模块3提高应用模块某高层住宅的消防供水系统，因供水水压无法满足楼层较高住户消防用水需求，为此，采用通过屋顶水塔保持固定水位来解决，如图3-1-1所示。楼顶水塔利用用水位开关K1、K2监测水塔水位的高、低；通过水泵M从蓄水池抽水向楼顶水塔供水；蓄水池利用水位开关K3、K4监测水池水位的高低；通过电磁阀YA由外部供水系统向蓄水池注水。系统有自动和手动两种控制方式，由切换开关SA5进行切换，SA5为OFF时，为自动方式；SA5为ON时，为手动方式。项目描述项目1水塔水位的PLC控制图3-1-1水塔水位的系统控制示意图PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目描述1．自动控制方式（1）水位开关的动作：水位高于设定水位时，开关动作（ON），水位低于设定水位时，开关复位（OFF）。（2）水塔水位的控制：当水塔水位达到高水位，K1为ON时，水泵M停止抽水；当水塔水位达到低水位，K2为OFF时，水泵M工作抽水。（3）蓄水池水位的控制：当蓄水池水位达到高水位，K3为ON时，电磁阀YA停止向蓄水池注水；当蓄水池水位达到低水位，K4为OFF时，电磁阀YA工作向蓄水池注水。（4）水泵M的控制：水塔缺水（K2为OFF），且蓄水池有水（K4为ON）时，水泵M工作；水塔缺水（K2为OFF）且蓄水池缺水（K4为OFF）时，水泵M不能工作；水塔水位到达高水位（K1为ON）时，水泵M停止工作。（5）电磁阀YA的控制：蓄水池缺水（K4为OFF）时，电磁阀YA工作；蓄水池达到高水位（K3为ON）时，电磁阀YA停止工作。2．手动控制方式：由控制按钮SB1控制电磁阀YA向蓄水池注水水，蓄水池达到高水位后自动停止；由控制按钮SB2控制水泵M向水塔抽水，水塔达到高水位后自动停止，若蓄水池缺水，水泵M不能工作。图3-1-1水塔水位的系统控制示意图PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制目标与要求●掌握功能指令的识读方法；●掌握条件跳转指令CJ的使用；●掌握水塔水位的PLC控制方法；●进一步掌握常用的PLC程序设计方法。PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目准备1.功能指令的格式功能指令由指令功能助记符和操作数两部分组成。图3-1-2功能指令的格式图（1）指令功能助记符D：表示处理的数据为32位二进制数，没有D表示处理的数据为16位二进制数。FNC45：功能指令的功能编号，即功能指令的编排顺序，范围为FNC00～FNC249。注：在电脑中输入功能指令时不用输入功能编号。MEAN：功能指令的助记符，该指令的功能为求平均值。P：表示脉冲执行，没有P表示连续执行。PLC原理及应用模块3提高应用模块项目准备图3-1-2功能指令的格式图（2）操作数[S·]：源操作数。指令中可能有多个源操作数时用[S1·]、[S2·]等表示。[D·]：目标操作数。指令中可能有多个目标操作数时用[D1·]、[D2·]等表示。[n]：数值常数，常用来表示数值或作为源操作数和目标操作数的补充注释。操作数量多时，用[n1]、[n2]等表示。（3）操作数的选择范围：如图3-1-2（b）所示。←[S·]→：表示源操作数的选择范围。←[D·]→：表示目标操作数的选择范围。←[n]→：表示数值的选择范围，K表示十进制数，H表示十六进制数。项目1水塔水位的PLC控制PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目准备2．功能指令的数据长度：功能指令中使用的数据长度有16位（bit）和32位（bit）两种。功能指令中用D来区分16位数据和32位数据，带D的指令的处理的是32位数据。如计数器C0～C199中的数据为16位数据，即计数器中的数值是用16位二进制数来表示；计数器C200～C255中的数据为32位数据，即计数器中的数值是用32位二进制数来表示。3．功能指令的执行形式：如图3-1-3所示。功能指令的执行形式有脉冲执行和连续执行两种形式。（1）脉冲执行：如图3-1-3（a）所示，功能指令在X1由OFF变为ON（上升沿）时执行该指令。（2）连续执行：如图3-1-3（b）所示，功能指令在X1为ON时连续执行该指令。图3-1-3功能指令的执行形式PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目准备4．位元件和字元件：（1）位元件：只有ON/OFF两种状态的元件，如X、Y、M、S，称为位元件。（2）字元件：处理数值数据的元件，如T、C、D，称为字元件。（3）位元件的组合：多个位元件可组合起来进行数据的处理，其中位元件每4位组合成一个单元。如KnX0中，n表示单元个数，X0表示低位开始元件的编号。例如K1X0，则表示将X3、X2、X1、X0作为一个组合单元使用；K2M10则表示将M17～M10作为两个组合单元使用。PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目准备5．条件跳转指令：[FNC00（CJ）]（1）指令格式：如图3-1-4所示。P：脉冲执行，Pn=P0～P127。图3-1-4条件跳转指令的指令格式（2）使用举例：如图3-1-5所示。当X0=OFF时，顺序执行程序。当X0=ON时，执行跳转指令，程序跳到P1标示处开始执行，跳过的中间部分程序不执行。图3-1-5条件跳转指令应用举例PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目分析根据控制要求，本项目主要是针对水泵M和电磁阀YA两个设备进行控制。1．水泵M的控制：水泵M的启动应由低水位开关K2=OFF时（水塔缺水）控制，停止应由高水位开关K1=ON时（水塔水位达到高水位）控制。同时水池低水位开关K4=OFF（水池缺水）时，水泵M不能启动。2．电磁阀YA的控制：电磁阀YA的启动应由低水位开关K4=OFF时（水池缺水）控制，停止应由高水位开关K3=ON时（水池水位达到高水位）控制。3.系统程序由自动控制和手动控制两种方式组成，利用条件跳转指令实现两种方式的切换。PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（一）确定PLC的I/O分配表表3-1-1水塔水位的PLC控制项目I/O分配表输入端（I）输出端（O）外接元件输入端子外接元件输出端子水塔高水位开关SA1X1水泵MY0水塔低水位开关SA2X2电磁阀YAY1水池高水位开关SA3X3水池低水位开关SA4X4水池手动控制按钮SB1X5水塔手动控制按钮SB2X6方式切换开关SA5X7PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（二）画出PLC的I/O接线图图3-1-6水塔水位的PLC控制项目接线原理图PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（三）项目器材表3-1-2水塔水位的PLC控制项目器材表序号符号器材名称型号、规格、参数单位数量备注1PLC可编程控制器FX2N-48MR台12SA1水塔水位开关L位13SA2水塔水位开关L位14SA3水池水位开关L位15SA4水池水位开关L位16SB1水池手动按钮LA39-11位17SB2水塔手动按钮LA39-11位18SA5方式切换开关L位19M水泵Y-4380V台10YA电磁阀DF-50-AC个111计算机装有FXGP-Win-C或GXDeveloper软件台112常用电动工具套113连接导线条若干PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（四）按I/O接线图完成接线按图3-1-6接好线路。输入端的接线：（1）连接PLC的输入端外接元件；（2）连接PLC的输入公共端与外接元件的公共端；输出端的接线：（1）连接PLC的输出端外接元件；（2）将外接元件的公共端与电源的负极连接起来；（3）将电源的正极与PLC的输出公共端连接起来。图3-1-7水塔水位的PLC控制项目实物模拟接线图PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（五）程序编写1．自动控制方式的编程（1）水泵M的控制程序：①水泵M的启动与停止：控制程序如图3-1-8所示。水泵M的启动由K2的下降沿启动，当水塔水位降至低水位时，K2（X2）由ON变为OFF，X2下降沿触点接通，水泵M（Y0）通电工作并保持。水泵M的停止由K1（X1）为ON控制，当水塔水位上升至高水位时，K1由OFF变为ON，X1常闭触点断开，水泵M（Y0）断电停止工作。图3-1-8水泵M的启动和停止PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（五）程序编写1．自动控制方式的编程（1）水泵M的控制程序：②当K4为OFF时，水泵M不能工作，控制程序如图3-1-9所示。若蓄水池水缺水，蓄水池低水位开关K4（X4）为OFF，即X4断开，则水泵M不能通电工作。图3-1-9水泵M的保护PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（五）程序编写1．自动控制方式的编程（2）电磁阀YA的控制程序：控制程序如图3-1-10所示。电磁阀YA的启动由K4的下降沿启动，当蓄水池水位降至低水位时，K4（X4）由ON变为OFF，X4下降沿触点接通，电磁阀YA（Y1）通电工作并保持。电磁阀YA的停止由K3（X3）为ON控制，当蓄水池水位上升至高水位时，K3由为ON，X3常闭触点断开，电磁阀YA（Y0）断电停止工作。图3-1-10电磁阀YA的启动和停止PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（五）程序编写1．自动控制方式的编程（3）自动控制方式控制程序，如图3-1-11所示。图3-1-11水塔水位的自动控制方式程序PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（五）程序编写2．手动控制方式的编程：（1）水泵M的手动控制程序①水泵M由水塔手动启动和停止：控制程序如图3-1-12所示；按下水塔手动按钮SB2（X6），水泵M（Y0）通电工作并保持。水泵M的停止由K1（X1）为ON控制，当水塔水位上升至高水位时，K1为ON，X1常闭触点断开，水泵M（Y0）断电停止工作。图3-1-12水泵M的手动启动和停止PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（五）程序编写2．手动控制方式的编程：（1）水泵M的手动控制程序②当K4为OFF时，水泵M不能工作，控制程序如图3-1-13所示。若蓄水池水缺水，蓄水池低水位开关K4（X4）为OFF，即X4断开，则水泵M不能通电工作。图3-1-13水泵M的保护PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（五）程序编写2．手动控制方式的编程：（2）电磁阀YA的手动控制程序：控制程序如图3-1-14所示。按下水池手动按钮SB1（X5），电磁阀YA（Y1）通电并保持。电磁阀YA的停止由K3（X3）为ON控制，当蓄水池水位上升至高水位时，K3（X3）为ON，X3常闭触点断开，电磁阀YA（Y0）断电停止工作。图3-1-14电磁阀YA的手动启动和停止PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（五）程序编写2．手动控制方式的编程：（3）手动控制方式控制程序，如图3-1-15所示。图3-1-15水塔水位的手动控制方式程序PLC原理及应用模块3提高应用模块项目1水塔水位的PLC控制项目实施（五）程序编写3.系统完整控制程序：如图3-1-16所示。图3-1-16系统完整控制程序当SA5（X7）为OFF时，执行自动控制