PLC教案第二章.docx
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PLC教案第二章
2.3梯形图编程规则
梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，很容易就可以将继电器控制电路图转化为梯形图，具有直观易懂的优点，很容易被电气人员掌握。
因此，梯形图已经成为了国内外技术人员主要的编程语言。
为了便于阅读和理解，与其它语言一样，梯形图语言也有自己的编程规则。
首先，梯形图的设计必须满足工艺控制要求，这是梯形图设计的前提条件。
此外，在绘制梯形图时，还得遵循以下几个基本规则：
1）“从上到下、从左到右”的顺序绘制。
与每个继电器线圈相连的全部支路形成一个逻辑行，每个逻辑行始于左母线，终于右母线（可省略，本教材右母线均省略），继电器线圈与右母线直接相连，在继电器线圈右边不能插入其它元素。
其应用示例如图所示。
2）串联触点多的电路应尽量放在上部，以减少编程指令。
3）并联触点多的电路应尽量靠近左母线，以减少编程指令。
4）垂直方向支路上不能有触点，否则会有双向电流经过，形成不能编程的梯形图，应进行重新编排。
5）逻辑行之间的关系清晰，互有牵连且逻辑关系不清晰的应进行改进，方便阅读和编程。
2.4梯形图的经验设计法
在PLC发展的初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图程序，即在已有的典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，不断地修改和完善梯形图。
有时需要多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和触点，最后才能得到一个较为满意的结果。
这种方法没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系，所以有人把这种设计方法称为经验设计法。
经验设计法对于一些比较简单控制系统的程序设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。
但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也就比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。
经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，所以设计的结果往往不很规范，因人而异。
梯形图经验设计法的具体步骤如下：
1）分析控制要求，并将控制系统分成几个独立的局部。
2）设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备，并进行I/O分配，画I/O连线图。
3）设计执行元件的控制程序。
4）检查修改和完善程序。
在设计梯形图时，要注意先设计基本梯形图程序，当基本控制要求都满足之后，再增加其它条件。
检查调试时，要将梯形图分解成独立功能子程序调试完毕后，再调试全部功能。
实例：
用经验设计法设计竞赛抢答器显示系统。
假设参赛者分为儿童组、学生组及成人组三组，其中儿童2人，成人2人，学生1人。
1.控制要求
1）主持人按下开始按钮，开始指示灯亮方可抢答，否则违例，桌上指示灯闪烁。
2）要求儿童只需一人按下按钮就抢答成功，对应指示灯亮；成人需两人同时按下按钮抢答才能成功，对应指示灯亮。
3）只要有人抢答成功，其他人抢答无效。
4）抢答开始15s后无人抢答时响铃，表示抢答时间已过。
5）当一题抢答结束后，主持人按复位按钮，状态恢复，为下次抢答做准备。
2.I/O分配
类别
电气元件
PLC软元件
功能
输入（I）
按钮SB0
X0
开始抢答
按钮SB1
X1
停止、复位
按钮SB2
X2
儿童抢答
按钮SB3
X3
儿童抢答
按钮SB4
X4
学生抢答
按钮SB5
X5
成人抢答
按钮SB6
X6
成人抢答
输出（O）
灯HL0
Y0
抢答开始灯
灯HL1
Y1
儿童抢答成功灯
灯HL2
Y2
学生抢答成功灯
灯HL3
Y3
成人抢答成功灯
铃HA
Y4
抢答时间已过铃
3.I/O连线图
4.梯形图设计
根据原理则梯形图设计如图2-35所示，其设计思路如下：
1）主持人按下开始按钮才能开始抢答，因此要设计X0接通Y0，而Y1、Y2、Y3需与Y0串联，并都用X1动断触点复位，使所有状态复位。
2）由于儿童只需一人按下按钮即抢答成功，而成人要求两人都按下，因此X2和X3并联，X5和X6则串联。
3）一组抢答成功后，其他组不能再进行抢答，因此要将Y1、Y2和Y3的动断触点进行互锁。
4）由于在主持人没按下抢答按钮时，有人抢答出现违例，因此要增加一条支路与Y0并联，并出现周期性通断，实现灯的闪烁，为此，要设计振荡电路。
5）由于出现违例时，灯要持续闪烁，因此要设计按钮的记忆电路。
6）当抢答开始15s后无人抢答，抢答铃响，因此要在Y0输出时同时用定时器T0定时，T0的动合触点接通铃Y4。
有人抢答情况下Y4又不能接通，因此还要将Y1、Y2、Y3的动断触点串入Y4的回路中。
实训项目
十字路口交通灯控制
1.控制要求
东西方向
绿灯
绿灯闪烁
黄灯
红灯
时间（s）
30
3
2
35
南北方向
红灯
绿灯
绿灯闪烁
黄灯
时间（s）
35
30
3
2
2.I/O地址分配
类别
电气元件
PLC软元件
功能
输入（I）
开关SA
X1
交通灯开启、关闭开关
输出（O）
线圈KM1
Y1
东西方向绿灯
线圈KM2
Y2
东西方向黄灯
线圈KM3
Y3
东西方向红灯
线圈KM4
Y4
南北方向绿灯
线圈KM5
Y5
南北方向黄灯
线圈KM6
Y6
南北方向红灯
3.绘制时序图
4.设计思路
依据十字路口交通灯控制的控制要求，其设计思路如下：
1）在35s红灯期间，有30s绿灯、3s闪烁以及2s黄灯，因此可以考虑用T0、T1、T2（定时值分别为30s、33s、35s）三个定时器。
2）由于东西方向与南北方向交通灯的规律相同，成对称控制，可以用中间继电器来分辨。
3）由于有绿灯闪烁，因此需要用振荡电路。
5.梯形图
三相异步电动机的Y-△启动控制
控制要求
初始状态下，KM1=KM2=KM3=OFF，SB1=SB2
=OFF；启动操作时，按下SB2=ON，KM1=KM3=ON，定子绕组星形连接启动，经过t1时间后，KM3=OFF，KM1=KM2=ON，定子绕组三角形连接，全压运行。
作业：
1.设计一段程序，实现Y0~Y7每间隔0.5s循环点亮。
2.现有一双速电动机，试按下述要求设计PLC控制梯形图：
1）分别用两个按钮操作电动机的高速启动和低速启动，同时设置一个总按钮停止。
2）启动高速时应该先经过低速启动，延时后再换成高速运转，
3.某机床由一台感应电动机拖动，润滑油泵由另一台感应电动机拖动。
在启动时，油泵启动后主轴电动机才能启动。
在停止时，主轴停止后，油泵才能停止。
试设计出软硬件系统。
4.有三盏信号灯，按下启动按钮后，每隔1s点亮一盏，每盏信号灯点亮时间分别为1s，2s，和3s，时间到就自动熄灭，同时设置停止按钮，随时可以熄灭信号灯。
试设计其软件系统。
5.有一个用四条皮带运输机的传输系统，分别用四台电动机M1、M2、M3、M4驱动。
控制要求如下：
1）按下起动按钮X0时，先起动最前一条皮带，每延时2s后，依次起动其它皮带机，即M1→M2→M3→M4。
2）按下停止按钮X1时，先停最后一条皮带，每延时1s依次停止其它皮带机，即M4→M3→M2→Ml。
试设计满足上述控制要求的PLC控制程序梯形图。
第3章编程软件GX-Developer
3.1概述
GX-Developer是三菱电机公司开发的用于三菱全系列可编程控制器的编程软件，该软件集成了项目管理、程序键入、编译链接、模拟仿真和程序调试等功能，其主要功能如下：
1）可通过线路符号、助记符、列表语言及SFC符号来创建PLC程序，建立注释数据及设置寄存器数据。
2）创建PLC程序并可将其存储为文件，用打印机打印。
3）可在串行系统中与PLC进行通信、文件传送、操作监控以及各种测试。
4）可以脱离PLC进行仿真调试。
3.2程序编制
3.2.1建立工程
程序安装后，使用时，选中“MELSOFT应用程序”→“GXDeveloper”，再点击鼠标即可运行该程序。
在菜单栏中点击“工程”菜单，选中“创建新工程”，
首先在“PLC系列”中选出所使用的CPU系列（如选用的是FXCPU系列）；“PLC类型”是指机器的型号，如用的是FX2N系列，则选中FX2N（C）；“程序类型”选择“梯形图”；“生成和程序名同名的软元件内存数据”可不选择；“设置工程名”用作保存新建的数据。
在生成工程前设定工程名时请将“设置工程名”复选框选中。
另外，工程名也可于生成工程后设定，但是此时需要在“另存工程为…”中设定。
单击“确定”按钮，出现如图3-2所示的画面，在画面上可以清楚地看到，最左边是左母线，蓝色框表示现在可写入区域，上方有菜单，只要任意点击其中的元件，就可得到所需的线圈、触点等。
编程界面如图所示
3.2.2程序编制
利用图示的菜单按钮便可进行程序的编制。
如要在某处设置X0常开，则只要把蓝色光标移动到所需要写的地方，然后在菜单上选中常开触点（或按F5键），出现如图3-4所示的画面后，再输入X0（默认为X000），即可完成写入X0常开的操作。
常闭触点输入则选F6按钮或按F6键。
如要输出一个定时器，则先选中F7线圈输出，再输入定时器，按空格键置入时间常数即可。
如果输出Y0，则直接写入Y0即可。
对于计数器，因为它有时要用到两个输入端，所以在操作上既要输入线圈部分，又要输入复位部分，其操作过程如图所示。
在这里要注意F8和F7线圈的选取。
输入：
复位：
如果需要画梯形图中的其它一些线（如F9、sF9、F10按钮）、输入触点（如sF5、F6、sF6、sF7、aF7、aF8、caF10）、删除线（cF9、cF10、aF9）、定时器、计数器、辅助继电器等，在菜单上都能方便地找到，之后再输入元件编号即可。
至于软件其它的一些功能菜单，只需在图中光标指向菜单上的某处，在屏幕的左下角就会显示其功能；或者打开菜单上的“帮助”，可找到一些快捷键列表、特殊继电器/寄存器等信息。
梯形图符号图快捷键的sF5是指Shift+F5，aF7是指Alt+F7，caF10指Cltr+Alt+F10。
快捷键的灵活使用可提高编程效率。
3.2.3程序编制举例
以电动机的正反转控制为例，用GXDeveloper编制如图3-8所示的梯形图。
其中，X000为正转按钮，X001为反转按钮，X002为停止按钮；Y000为正转触点，Y001为反转触点
3.2.4程序转换
如图中所示，梯形图为灰色，这是因为程序还未能转换为PLC所能执行的指令。
同其他微机一样，要把所编写的梯形图转换成PLC微处理器能识别和处理的语言，当写完梯形图，最后写上END语句后（GXDeveloper软件自动写入），必须进行程序转换。
程序转换的功能键有两种，如图框选所示位置，也可以使用快捷键F4对梯形图进行程序转换。
3.3程序检查
在程序的转换过程中，如果程序有错，则会给出提示，梯形图中出现的蓝色框停留处为不能转换处，修改后则可转换。
出错原因多为梯形图逻辑关联有误，即有语法错误。
经过转换后的梯形图还可通过程序进一步检查程序的正确性，如图所示；也可通过菜单“工具”→“程序检查”查询程序的正确性。
3.4程序注释
3.5仿真调试
GXDeveloperSimulatorVer.6.10L提供了仿真功能，这也是GXDeveloper比FXGPWin优越的原因。
GXDeveloper的仿真调试过程如下：
（1）点击“梯形图逻辑测试启动/结束”按钮，出现如图3-13所示的界面，等待程序写入虚拟PLC结束后，即可进行仿真，如图所示。
（2）点选图3-14中“菜单启动（S）”→“继电器内存监视”项，出现如图3-16所示界面。
再在图3-16中点选“软元件（D）”→“软元件窗口（B）”项，依次调出程序中所需仿真测试的软元件并在“窗口”中选择“并列表示”，如图3-16所示。
（3）双击所需仿真的输入元件时，可使其得电呈黄色方块，相应输出被驱动的得电元件也呈黄色方块，如图3-17所示。
我们只要能按照控制要求模拟输入等相关信号的变化，再观察输出是否符合控制要求就能检验程序的正确性。
由于仿真信号并非实际信号，因此按照控制要求仿真是至关重要的。
3.6程序传送
3.6.1确定COM口
仿真调试好的程序就可以下载到系统的PLC中。
在菜单上选择“在线”→“传输设置”项，出现如图所示界面，双击“串行”按钮，出现如图所示对话框。
此时，必须确定PLC与计算机的连接是通过COM1口还是COM2口，假设已将RS-232线连在了计算机的COM1口，则在操作上应选择COM1口。
传输速度选择默认的9.6Kbps。
随后点击“通信测试”即可检测设置正确与否。
3.6.2程序下载
通信成功后便可进行下载了，下载前，必须将FX2N面板上的开关由RUN拨向STOP状态，再打开“在线”菜单，进行“PLC写入”设置，或直接点击如图所示。
从图可看出，在执行读取及写入前必须先选中MAIN、PLC参数，否则，不能执行对程序的读取、写入，之后点击“开始执行”即可。
3.6.3 PLC连接电脑的方式
1．使用三菱标准编程电缆“SC-09”
2．使用其他编程电缆
3．电脑上没有九针串口
实训项目----GX-Developer编程软件练习
1．实训目的
1）熟悉GX-Developer编程软件。
2）学会编写简单的梯形图程序。
3）掌握编程软件的编辑、编译、下载、调试程序的方法。
2．实训内容
1）熟悉GX-Developer编程软件的菜单、工具条、操作栏的功能和使用方法。
2）利用GX-Developer编写常用逻辑门电路的梯形图程序（要求：
能实现与非门、或非门和异或门等常用门电路的功能）。
3）利用GX-Developer编写LED数码显示控制电路的梯形图程序。
（要求：
按下启动按钮后，LED数码管开始一段段显示，显示次序是A、B、C、D、E、F、G、H，随后显示数字及字符，显示次序是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，断开启动按钮程序停止运行。
）
3．实训设备及元器件
1）FX2N系列PLC实验工作台或PLC装置。
2）安装有GX-Developer编程软件的PC机。
3）“SC-09”通讯电缆线。
4）开关、指示灯、LED数码管、导线等必备器件。
4．实训操作步骤
1）PC及与PLC通信连接、电源及硬件端口连接正确；
2）启动编程软件，编辑相应实训内容的梯形图程序；
提示：
①常用逻辑门电路的梯形图程序。
②LED数码显示控制电路的梯形图程序。
③编译、保存、下载梯形图程序到FX2N系列PLC中；
④启动运行PLC，观察运行结果，发现运行错误或需要修改程序重复上面过程。
5．实训操作报告
1）整理出运行调试后的梯形图程序；
2）写出该程序的调试步骤和观察结果
作业
1.简述GX-Developer编程软件安装过程。
2.简述GX-Developer编程软件的硬件连接。
3.如何配置PC机与FX2N系列PLC的通信参数？
4.GX-Developer编程软件有哪些功能？
5.在使用梯形图编辑编程软件要注意那些注意事项？
6.对于不同项目，如何直接复制程序块、数据块？
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