PLC与变频器项目教程项目二

项目二三相异步电动机的控制任务一三相异步电动机的点动控制如图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。L1L2L3FU2FU1QSKMM3~UVWSBKMPE图2-1点动控制线路1.三菱FX2系列PLC简介（1）FX2系列PLC硬件认识与使用FX2系列PLC有单元式、模块式、和叠装式三种结构方式，常用结构形式为前两种。FX2系列为小型PLC，采用单元式结构形式，其外形如图2-2所示。图2-2FX2系列PLC外形图FX2N-64MRPLC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）外部接线端子外部接线端子包括PLC电源（L、N）、接地、输入用直流电源（24+、COM）、输入端子（X）、输出端子（Y）等。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（POWER）、PLC运行状态指示（RUN）、用户程序存储器后备电池指示（BATT）和程序错误或CPU错误指示（PROG-E、CPU-E）等，用于反映I/O点和PLC的状态。3）接口部分FX2系列PLC有多个接口，打开接口盖或面板可观察到。主要包括编程器接口、存储器接口、扩展接口等。（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FX2系列PLC的输入端子（X）和输出端子（Y）分别位于PLC的两侧。FX2系列PLC的I/O点数量、类别随型号不同而不同，但I/O点数量比例及编号规则完全相同。一般输入点与输出点的数量之比为1∶1，即输入点数等于输出点数。FX2系列PLC的I/O点编号采用八进制，即00～07、10～17、20～27……。输入点前面加“X”，输出点前面加“Y”，如X10、Y20等。扩展单元和I/O扩展模块其I/O点编号应紧接基本单元的I/O编号之后，依次分配编号。2．LD、LDI、OUT指令简介（1）指令格式及梯形图表示方法见表2-3所示。表2-1（2）使用说明1）LD和LDI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ANB、ORB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。3）在定时器T、计数器C的输出指令后，必须设定常数K的值。在编程时它要占一个步序。助记符功能梯形图图示操作元件程序步LD取常开触点X，Y，M，T，C，S1LDI取常闭触点X，Y，M，T，C，S1OUT输出到线圈Y，M，T，C，S13.程序结束指令（END）简介（1）指令格式及梯形图表示方法见表2-2所示。表2-2（2）使用说明在程序结束处写上END指令，PLC只执行第一步至END之间的程序，并立即输出处理。若不写END指令，PLC将以用户存贮器的第一步执行到最后一步，因此，使用END指令可缩短扫描周期。另外。在调试程序时，可以将END指令插在各程序段之后，分段检查各程序段的动作，确认无误后，再依次删去插入的END指令。助记符功能LAD图示操作元件程序步END程序结束无11.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X000KM接触器线圈Y0002.绘制PLC硬件接线图根据图2-1所示的控制线路图及I/O分配表，绘制PLC硬件接线图，如图2-3所示。~220VPENL~220VQSFU1KMFU2NLCOMX000COMSBFX2N-64MRY000图2-3PLC硬件接线图3．设计梯形图程序及语句表设计梯形图程序及语句表如图2-4所示。（a）梯形图(b)语句表图2-4梯形图程序及语句表提高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布线时应注意以下几点：1．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之间应采用双绞线连接。3．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。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2-5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。SB220V~X00COMY00COMPLCYV图2-5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1）将所用元器件如熔断器、开关、电磁阀、PLC等装在一块配线板上。2）按照PLC控制I/O接线图在模拟配线板上接线。（3）程序输入及调试能操作计算机或编程器，正确地所编程序输入PLC，按控制要求进行模拟调试，达到设计要求。（4）评价标准考核要求及评分标准见表2-4所示。任务二三相异步电动机的单向运转控制连续运转控制线路如图2-6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。L1L2L3FU2FU1QSKMM3~UVWKMPESB1SB2FRKMFR图2-6连续运转控制线路1.触点串联指令（1）指令格式及梯形图表示方法见表2-5所示。表2-5助记符功能LAD图示操作元件程序步AND与指令X，Y，M，T，C，S1ANI与非指令X，Y，M，T，C，S1（2）使用说明1）AND、ANI指令用户单个触头的串联，但串联接点的数量没有限制，这两个指令可多次重复使用。2）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。（a）不合适（b）合适图2-7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2-6所示。表2-6（2）使用说明1）OR、ORI指令用于单个指令并联，触点并联的数量不变。2）这两个指令可连续使用。助记符功能LAD图示操作元件程序步OR或指令X，Y，M，T，C，S1ORI或非指令X，Y，M，T，C，S13．电路块的并联、串联指令（1）指令格式及梯形图表示方法见表2-7所示。表2-7助记符功能LAD图示操作元件程序步ORB电路块并无1ANB电路块串无1（2）使用说明1）ORB、ANB无操作软元件；2）2个以上的触点串联连接的电路称为串联电路块；3）将串联电路并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结束用ORB指令；4）ORB、ANB指令，是无操作元件的独立指令，它们只描述电路的串并联关系；5）有多个串联电路时，若对每个电路块使用ORB指令，则串联电路没有限制；6）若多个并联电路块按顺序和前面的电路串联连接时，则ANB指令的使用次数没有限制；7）使用ORB、ANB指令编程时，也可以采取ORB、ANB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2-8所示。图2-8ORB、ANB指令应用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2-8所示。表2-8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X000KM接触器线圈Y000SB1停止按钮X001FR热继电器常闭触点X0022.绘制PLC硬件接线图根据图2-6所示的控制线路图及I/O分配表，绘制PLC硬件接线图，如图2-9所示，以保证硬件接线操作正确。~220VPENL~220VQSFU1KMFU2NLCOMX000COMFX2N-64MRY000SB2SB1FRX001X002图2-9PLC硬件接线图3．设计梯形图程序及语句表设计梯形图程序及语句表如图2-10所示。（a）梯形图(b)语句表图2-10梯形图程序及语句表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，到右母线为止，触点在左，线圈在右，触点不能放在线圈右边。如图2-11所示。图2-113．线圈一般不能直接与左母线相连，如图2-12所示。图2-124．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2-13所示。图2-135．同一程序中不能出现“双线圈输出”。所谓双线圈输出是指同一程序中同一编号的线圈使用两次。双线圈输出容易引起误操作，禁止使用，如图2-14所示。图2-146．梯形图中触点连接不能出现桥式连接，如图2-15所示。图2-157．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2-16所示。图2-16（2）并联多的电路应靠近左母线，如图2-17所示。图2-17任务三程序的写入、调试及监控程序的写入、调试及监控是通过编程器实现的。编程器是PLC必不可少的外部设备，它一方面对PLC进行编程，另一方面又能对PLC工作状态进行监控。FX型PLC的简易编程器也有多种，功能也有差异。这里以有代表性的FX-20P-E简易编程器为例，介绍其结构、组成和编程操作。如图2-18所示。RD/WRINS/DELMNT/TESTOTHERCLEARLDXLDIYOUTCSET8RST4NOP0ANDMANISANBDPLS9PLF5MPS1ORZ/VORITORBEMCAMCR6MRD2FNCK/H__P/IENDFSTLBRET7MPP3HELP,SPSTEP↑↓GOMELSECFX-20PMITSUBISHI液晶显示屏‹16字符×4行›功能键指令键数字键元器件符号键其他键清除键辅助键空格键步序键光标键执行键图2-18PLC的简易编程器1．液晶显示屏FX-20P-E简易编程器的液晶显示屏只能同时显示4行，每行16个字符，在编程操作时，显示屏上显示的内容如图2-19所示。R►10LDM1011OUTT5K12514LDX00功能方式显示（第1列）R---读出I---插入M---监视W---写入D---删除T---测试行光标（第2列）元件符号（第12列）元件地址（第13-16列）指令符（第8-11列）步序号（第3-6列）图2-19液晶显示屏2．键盘键盘由35个按键组成，包括功能键、指令键、元件符号键和数字键。（1）方式选择键RD/WR：读出/写入键；INS/DEL：插入/删除键；MNT/TEST：监视/测试键。（2）执行键GO：用于指令的确认、执行、显示画面和检索。（3）清除键CLEAR：如在按执行键前按此键，则清除键入的数据，该键也可以用于清除显示屏上的错误信息或恢复原来的画面。（4）帮助键HELP：显示应用指令一览表。在监视方式下，进行十进制和十六进制数转换。（5）步序键STEP：设定步序号。（6）空格键SP：输入指令时，用此键指定元件号和常数。（7）光标键↑、↓：移动光标和提示符；指定当前元件的前一个或后一个地址号的元件；作行滚动。（8）指令键、数字键和元件符号键这些都是复用键，每个键的上面为指令符号，下面为元件符号或数字。上下的功能是根据当前所执行的操作自动进