國家開放大學一網一平臺電大《可編程控制器應用實訓》形考任務3及6試題答案形考任務3實驗目的：通過使用PLC的指令編程，并通過編程軟件進行程序的編制、編譯、調試相關的組態等工作，使學生掌握各類PLC指令的應用。實驗要求：根據功能控制要求，編寫PLC程序，并通過編程軟件進行程序的編制、編譯、調試相關的組態等工作：同一班級中，可按照個人或小組在指導教師的指導下進行選題。實訓內容1FX系列PLC簡介（1）FX系列PLC特點FX系列可編程控制器是當前國內外新型的具有特色和代表性的微型PLC.它由日本三菱電機公司研制開發飢FX系列PLC基于“基本功能、高速處理、便于使用”的研發理念，使其具有數據傳送與比較、四則運算與邏輯循環與移動等應用系統。除此之外，還具有輸入輸出刷新、屮斷、高速計數器比絞指令、高速脈沖輸出等高速處理指令，以及在SFC控制方面，將機械控制的標準動作封裝化的狀態初始従指令等，使功能大大增強。（2）FX系列PLC型號的含義FX系列可編程控制器型號格式如圖所示：（3）硬件簡介、上端子排②、下端子排③、串口④、撥動開關⑷PX系列PLC主要性能指標①硬件指標：軟件指標：（5）F系列PLC的一般技術指標FX系列PLC的一般技術指標包括基本性能指標、輸入技術指標及輸出技術指標。由于繼電器控制系統的電路圖與梯形圖在結構形式、元件符號以及邏輯控制功能等方面的相似性，使得可以將一些繼電器控制系統電路圖的概念用于梯形圖，常用的有觸點概念和繼電器概念。可編程序控制器編程元件的名稱、地址編號、功能和使用方法、分述如下。輸入繼電器X輸入繼電器用來接收PLC外部開關信號,PLC通過輸入接口將外部輸入信號狀態（接通時為“1”，斷開時為“0”）讀入并存儲在輸入映像寄存器中。輸入繼電器的編號即是輸入端口的編號，也是輸入映像寄存器對應位的地址代號。輸入繼電器在PLC內部與輸入端子相連，它有無數的常開觸點和常閉觸點，這些動合、動斷觸點可在PLC編程時隨意使用。FX2N輸入繼電器的編號采用八進制編碼，范圍為X0?X267（184點）。注意，基本單元輸入繼電器的編號是固定的，擴展單元和擴展模塊按與基本單元最靠近順序進行編號。輸出繼電器Y輸出繼電器用來將PLC內部信號輸出傳送給外部負載(用戶輸出設備)。輸出繼電器線圏是由PLC內部程序的指令驅動，其線圈狀態傳送給輸出單元，再由輸出單元對應的硬觸點來驅動外部負載，輔助繼電器M在邏輯運算中經常需要一些中間繼電器作為輔助運算用。這些元件不直接對外輸入、輸出，但經常用作狀態暫存、移動運算等，它的數量常比軟元件X、Y多，這就是輔助繼電器。輔助繼電器的動合和動斷觸點使用次數不限，在PLC內可以自由使用。但是，這些輔助繼電器的觸點不能對外直接輸出驅動外部負載,只能作為中間狀態的控制信號存放在存儲器中，外部負載必須由輸出批電器驅動。通用輔助繼電器(M000-M499)FXzN系列共有500個通用輔助繼電器。通用輔助批電器在PLC運行時，如果電源斷電，則線圈斷開。當電源再次接通時，除了因外部輸入信號而變為接通的以外，其余的仍將保持斷開狀態，它們沒有斷電保護功能。通用輔助繼電器常在邏輯運算中作為輔助運算、狀態暫存、移位等。斷電保持輔助繼電器(M500、M3071)FXzN系列有M500'M3071共2572個斷電保持輔助繼電器。它與通用輔助繼電器不同的是具有斷電保護功能，即能記憶電源中斷瞬時的狀態，并在重新通電后再現其狀態。比較圖6-15(a)和圖6-15(b),當XO接通時，MO和M600都接通并自鎖，若此時突然停電后再來電，則M0處于斷開狀態，而M600仍然處于接通狀態(如果XI常閉觸點開路,則M600也是斷開的).5。 定時器T可編程序控制器中的定時器作用相當于批電器控制系統中的時間繼電器。FXzN系列中定時器可分為通用定時器、積算定時器2種。定時器的定時值由設定值給定，定時器根據時鐘脈沖累積計時，計時到達設定值時，其觸點動作。定時器提供無限對常開和常閉延時觸點供編程使用。定時器編號釆用十進制，其編號和設定時間如下：設定方法為：⑴定時精度為100ms的定時器T000~T199,共計200點，設定值范圍0.廣3276.7s.(2)定時精度為10ms的定時器T200~245,共計46點，設定值范圍0.0廣327.67s.(3)定時精度為1ms的積算定時器T246~T249,共4點，是對1ms時鐘脈沖進行累積計數，設定值范圍0.001s~-32.767s.⑷定時精度為100ms的積算定時器T250~T255,共6點，是對100ms時鐘脈沖進行累積計數，設定值范圍0.ls~3276.7s.計數器c它在執行掃描操作時對內部元件X、Y、M、S、T、C的信號進行計數。1)低速計數器低速計數器分為：16位加計數器、32位加/減計數器。2）內部高速計數器（C）高速計數器只能刻錄約定的經輸入端子（輸入繼電器）送入的外部信號，而且這個信號的頻率可以高達幾千赫。還可以從輸入端子直接進行復位的操作。7、狀態器S狀態器是在編制步進順序控制時使用的編程元件，它與步進順控指令STL組合使用，運用狀態轉移圖，編制高效易懂的程序。狀態器的觸點使用同輔助繼電器觸點，使用次數不限。應用步進控制時，由初始狀態器S0~S9進入步進控制復位狀態器SI0~S19只用于沒備回原位時的步進控制，并由初始狀態器置位:通用狀態器S20、S499用于設備工作步進控制，也需由初始狀態器置位。7.指針分支指令用P0~P62、P64、P127共127點。指針P0、P62、P6廣P127為標號，用來指定條件跳轉，子程序調用等分支指令的跳轉目標。P63為結束跳轉用。中斷用指針10口口”8口共9點。其中輸入中斷6點，定時器中斷3點。8.數據寄存器D可編程控制器中的寄存器用于存儲模擬量控制、位置量控制、數據10所需的數據及工作參數。每一個數據寄存器都是16位（最高位為符號位），可以用兩個數據寄存器合并起來存放32位數據《最高位為符號位）。（1） 通用數據寄存器D0D199（200點〉（2） 停電保持數據寄存器D200D5U（312點）（3）特殊數據寄存器D8000cD8255（256點）（4）文件寄存器D1000oD2999（2000點）1PLC的基本指令l.LD,LDKOUT指令符號名豚功能攝作元件LDJft常開觸點邏輯運算起始X.Y、M.S.T、CLDII?反常團緘點邏料送針起鈴X.Y.M.S.T.Coutmm線同胡動Y、M、S、T、CI）ft*序舉例，2） 3）持令使用說明,2AMD.ANI指令符號名鼻功鏡條作元件AND?j南開接X.Y、M.S.T.CANI與非常閉觸點率聯連接X.Y.M.S.T.C1）程序挙伽2）例題說聊3＞折令說明:3OR.ORI符號名稱功能操作元件OR或常開觸點并聯連接X.Y、M.S.T.COR1成巻富閉觸點并聯連接X.Y.M.S.T.C1）程序舉例：2）例題說明3）指令說明：電路塊并聯指令ORB、電路塊串聯指令ANB）程序舉例：2）例題說明:3》指令說明：堆棧指令MPS、MRD、MPP進棧指令MPSMPS指令用于分支的開始處，將運算結果送入棧存儲器的第一層，同時將先前送入的數據依次移到下一層。讀棧指令MRDMRD指令用于分支的中間段，將棧存儲器的第一層數據（最后進棧的數據）讀出且該數據繼續保存在棧存儲器的第一層，棧內各層的數據不發生移動。出棧指令MPPMPP指令用于分支的結束處，將棧存儲器的第一層數據（最后進棧的數據）讀出且該數據從棧中消失，同時將棧中各層數據依次上移。主控指令MCsMCRD程序舉例2）例題說明3）指令說明：置位指令SET、復位指令RSTSET指令稱為置位指令:功能為驅動線圈輸出，使動作保持，具有自鎖功能。RST指令稱為復位指令:功能為清除保持的動作，以及寄存器的清零。1）程序舉例2）例題說明3）指令說明：上升沿微分脈沖指令PLS、下降沿微分脈沖指令PLFFLS指令:上升沿微分脈沖指令，當檢測到邏輯關系的結果為上升沿信號時，驅動的操作軟元件產生一個脈沖寬度為一個掃描周期的脈沖信號-FLW指令下降沿微分脈沖指令，當檢測到邏輯關系的結果為下降沿信號時，驅動的操作軟元件產生一個脈沖寬度為一個掃福周期的脈沖信號。17J積序舉例2）例題說明3）指令說明預覽與源文檔一致下載高清無水印8.:P職玩省令歡V指令是將即將執行INV指令之.前的運算結果反轉的指令，無操作軟元件。1）程序舉例2）例題說明3）指令說明30空作省會NP、結京突令EHD1） NOP指令:稱為空操作指令，無任何操作完,2） END指令:稱為結束指令，無操作元件。其場能是輸入輸出處理和返回到百步程序..3〉指令說明：39.LEF、LDF、AIP、ANDF、GRP、CRF指令1）LDPe上升沿檢測運算開始（檢測到信號的上升沿時閉合一個掃描周期）.LDF:下降沿檢測運算開始（檢測到信號的下降沿時閉合一個掃描周期）ANDP:t牙沿檢測思聯到接（檢冽到包軟元件上升沿信號時閉合一個掃描周期）ANDF:下沿拾測母聯球接（檢畫到誣教冠件下降沿信號時團合一個掃描周期｝ORP：脈沖上升沿檢測并聯連接（檢測到位軟元件上升沿信號時閉合一個掃播周期）ORF:脈沖下降沿檢測并聯連接（檢測到位軟元件下降沿信號時阿合一個掃描周期）2）上述6個指令的操作軟元件都為X。Y°M、S、T、C.3〉程序舉例：3.1狀態轉移圖及狀態的功能1.1狀態轉移圖用梯形圖或指令表方式編程固然廣為電氣技術人員接受，但對宇一個女雜的控制系統F尤其是順序控制系統，由于內部的聯鎖。互動關系極其復雜，其梯形圖往往過長。另外，在梯形圖上如果不加注釋,這種梯形圖的可讀性也會大大降低。3.1.2FX2N系列PLC的步進順控指令FXx系列PLC的步進指令有兩條:步進接點指令STL和步進返回指令RET.1.STL（StepLadder）:步進接點指令（梯形圖符號為一一）STL指令的意義為激活某個狀態。在梯形圖上體現為從母線上引出的狀態接點。STL指令有建立子母線的功能，以使該狀態的所有操作均在子母線上進行。RET（Return）:步進返回指令RET指令用于返回主母線。使步進順控程序執行完畢時，非狀態程序的操作在主母線上完成，防止出現邏輯錯誤。狀態轉移程序的結尾必須使用RET指令。3.1.3運用狀態編程思想解決順控阿題的方法步膘將整個過程按任務要求分解，其中的每個工序均對應一個狀態，并分配狀態元件。2.弄清每個狀態的功能作用。找出每個狀態的轉移條件，即在什么條件將下將某個狀態“激活”。狀態轉移圖就是狀態和狀態轉移條件及轉移方向構成的流程圖，弄淸轉移條件當然是必要的。3.2單流程狀態轉移圖的編程3.2.1流程的概念所謂單流程，是指狀態轉移只可能有一種順序。上個模塊介紹的臺車自動往返的控制過程只有一種順序SO-S20S21-$22-S23—$24-S0,沒有其他可能，所以叫單流程。當然，現實當中并非所有的順序控制均為一種順序。含多種路徑的叫分支流程。本模塊即為并聯分支流程。3.2.2單流程狀態轉移圖的編程方法狀態轉移圖的編程方法狀態的三要素對狀態轉移圖進行編程，不僅是使用STL,RET指令的問題，還要搞清楚狀態的特性及要素。狀態轉移圖的編程方法，步進順控的編程原則為先進行負載驅動處理，然后進行狀態轉移處理。狀態的開啟與關閉及狀態轉移圖執行的特點STL指令的含意是提供一個步進接點，其對應狀態的三個要素均在步進接點之后的子母線上實現。若對應的狀態是開啟的(即〃激活””)，則狀態的負載驅動和轉移才有可能.若對應狀態是關閉的，則負載驅動和狀態轉移就不可能發生。因此，除初始狀態外，其他所有狀態只有在其前一個狀態處于激活且轉移條件成立時才能開啟。同時一旦下一個狀態被“激活””，上一個狀態會自動關閉。從PLC程序的循環掃描執行原理出發，在狀態編程程序段落中，所謂"激活”"可以理解為該段程序被掃描執行。而“關閉”則可以理解為該段程序被掃描，卻不執行。編程要點及注意事項1)狀態編程顛序為;先進行驅動，再進行轉移，不能顛倒。(2)對狀態處理，編程時必須使用步進接點指令STL.程序的最后必須使用步進返回指令RET,返回主母線。(4)驅動負載使用OUT指令(5)負較的驅動、狀態轉移條件可能為多個元件的邏輯組合，視具體情況，按串、并聯關系處理，不遺漏。(6)若為順序不連續轉移，不能使用SET指令進行狀態轉移，應改用OUT指令進行狀態轉移O(7)在STL與RET指令之間不能使用MC、MCR指令。(8)初始狀態可由其他狀態驅動，但運行開始必須用其他方法預先作好驅動，否則狀態流程不可能向下進行。3.3選擇性分支與匯合的編程存在多種工作順序的狀態流程圖為分支、匯合流程圖。分支流程可分為選擇性分支和并行,生分支兩種。下而介紹分支、匯合流程的編程。3.3.1選擇性分支狀態轉移圖的特點從多個流程順序中選擇執行一個流程，稱為選擇性分支。3.3.2選擇性分支、匯合的編程編程原則是先集中處理分支狀態，然后再集中處理匯合狀態。1.分支狀態的編程編程方法是先進行分支狀態的驅動處理，再依順序進行轉移處理。2.匯合狀態的編程編程方法是先進行匯合前狀態的驅動處理，再依順序進行向匯合狀態的轉移處理。3.4并行性分支與匯合的編程3.41并行分支狀態轉移圖及其特點多個流程分支可同時執行的分支流程稱為并行性分支。3.42并行性分支狀態轉移圖的編程編程原則是先集中進行并行性分支的轉移處理，然后處理每條分支的內容，最后再集中進行匯合處理。lo并行分支處理編程方法是首先進行驅動處理，然后按順序進行狀態轉移處理。2?并行性分支匯合處理編程方法是首先進行匯合前狀態的驅動處理，然后按順序進行匯合狀態的轉移處理。3.選擇性分支、并行性分支匯合編程應注意的問題主要實訓軟件PLC實訓步驟例1小車兩地卸料控制線路，個工作周期的控制工藝要求如下：按下啟動按鈕SB,小車前進，碰到限位開關SQ1停5秒后，小車后退；小車后退壓合SQ2后，小車停5s后，第二次前進，碰到限位開關SQ3,再次后退t3)后退再次碰到限位開關SQ2時，小車停止。(PLC接線圖將整個過程按任務要求分解為各狀態，并分配狀態元件：(3)弄清每個狀態的功能、作用。狀態轉移圖及梯形圖例十字路口交通燈的控制(1)問題的提出a控制開關信號燈受啟動及停止按鈕的控制，當按動啟動按鈕時，信號燈系統開始工作，并周而復始地循環工作，當按動停止按鈕時，系統將停止在初始壯態，即南北紅燈亮，禁止通行:東西綠燈亮，允許通行。b控制要求)南北紅燈亮維持30秒，在南北紅燈亮的同時，東西綠燈也亮，并維持25秒，到25秒時，東西方向綠燈閃，閃亮3秒后，綠燈滅。在東西綠燈熄滅的同時，東西黃燈亮，并維持？秒，到？秒時，東西黃燈滅，東西紅燈亮。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。東西紅燈亮維持30秒。南北綠燈亮維持25秒，然后閃亮3秒，再熄滅。同時南北方向黃燈亮，并維持2秒后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。(2》硬件及接線軟件設計例3分撿小球大球的機械裝置的控制，工作順序是向下，吸抓住球，向上，向右運行，向下，釋放，向上和向左運行至左上點(原點)，抓球和釋放球的時間均為1秒。⑴PLC的EO接線圖(2)狀態轉移圖PLC編程的基本規則程序應按自上而下，從左至右的順序編制。同一編號的輸出元件在一個程序中使用兩次，即形成雙線圈輸出，雙線圏輸岀容易引起誤操作，應盡量避免。但不同編號的輸出元件可以并行輸出。線圈不能直接與左母線相連。如果需要，可以通過一個沒有使用元件的常閉觸點或特殊輔助繼電器M8000(常0N)來連接,適當安排編程順序，以減小程序步數。串聯多的電路應盡量放在上部并聯多的電路應靠近左母線不能編程的電路應進行等效變換后再編程。①橋式電路應進行變換后才能編程。線圈右邊的觸點應放在線圈的左邊才能編程邊對復雜電路，用ANB、ORB等指令難以編程，可重復使用一些觸點畫出其等效電路，然后再進行編程心得體會使用PLC的指令編程，并通過編程軟件進行程序的編制、編譯、調試相關的組態等工作，使我掌握各類PLC指令的應用。形考任務6交通信號燈PLC控制系統的實現一、 實訓目的：掌握PLC在實際生產中的典型應用，并能夠獨立進行簡單控制系統的系統設計（系統配置及輸入/輸出繼電器地址分配、系統的I/O接線圖、系統的流程圖、控制程序的設計、編程及調試）°二、 實訓要求：選擇社會生活或生產實踐中某一種典型的PLC控制系統或產品，，并能夠獨立進行簡單控制系統的系統設計（系統配置及輸入/輸出繼電器地址分配、系統的I/O接線圖、系統的流程圖、控制程序的設計、編程及調試）；設計選用西門子S7-200系列PLC,對其I/O口進行分配，列出PLC控制程序（梯形圖進行截圖，語句表可直接拷貝）并對程序作出解釋。三、 實訓內容：應用PLC控制交通燈各燈按要求亮滅，并通過七段LED數碼管對紅燈點亮時間進行倒計時顯示，并且可以重復循環。按下起動按鈕交通燈開始工作，南北向紅燈亮起并維持10s,南北向紅燈工作同時東西向綠燈亮4s,接著以1Hz頻率閃爍3s最后熄滅，綠燈熄滅同時東西向黃燈亮并維持3s;黃燈熄滅時東西向紅燈開始公主并維持10$,東西向紅燈工作同時南北向綠燈亮4s閃3s以1Hz頻率最后熄滅，綠燈熄滅同時南北向黃燈亮并維持3s,黃燈熄滅時南北向紅燈再次亮起……循環反復。交通燈工作同時一個七段LED數碼管對紅燈點亮時間進行倒計時顯示，先對南北向紅燈倒計時，顯示9—8—7—6—5-4-3-2-1-0,然后對東西向紅燈倒計時。四、 主要實訓軟件硬件（1）常用電工工具、萬用表等。（2）PC機（3）所需設備、材料見表1。建言牲曜&會;醬體*礬|| 垂者編憬 |寥專| 譽呼1PLC ||S7-200CNCP1226AC/DC/RIj\16ES7216-28D23-0XB82SF1停止按鈕LA1O-2H1紅色3SF2起動按鈕LA1O-2H1"色4PG1-6指示燈24Vrtift電源指示燈6紅黃緑5LED數碼管LG230I1AH6QB隔離開關DZ47LE-3P+N17UR電源DR-120-24124V宜流電源8PPI通信電纜RS232-48519XT接線端VJX2-Y010若干表1設備、材料明細表圖圖2電88元件布置圖五、實訓步驟(一)硬件設計1.系統原理圖按下停止按鈕，交通燈控制系統停止工作。交通信號燈控制PLC接線圖如圖1所示為交通信號燈控制系統PLC接線圖。RLCltnffl只?Q01100002T003004005AC220VNI?SI3?ae?WPLCHW!ttEIBDC24V010QI五、實訓步驟(一)硬件設計1.系統原理圖按下停止按鈕，交通燈控制系統停止工作。交通信號燈控制PLC接線圖如圖1所示為交通信號燈控制系統PLC接線圖。RLCltnffl只?Q01100002T003004005AC220VNI?SI3?ae?WPLCHW!ttEIBDC24V010QI1012CPU=226CNM Q1A2.硬件連接操作燈南北嫩ri?北賞燈燈東西m燈歩西貧燈LEDOLED1LED2LED3LED4LED5LED6(1)根據表1配齊電器元件，并檢査各電器元件的質量。(2)根據PLC接線圖2,畫出電器元件布置圖2°???黃嫁紅母黃S7-200

根據圖2電器元件布置.圖安裝元件，各元件的安裝位置整齊、勻稱、間距合理，便于元件的更換，元件緊固時用力均勻，緊固程度適當。接線。按照圖3電氣接線圖，先接PLC、開關電源的電源和PLC輸入輸出點的電源，再接輸入電路，最后接輸出電路。完成后的電氣接線板如圖4所示。圖3交通信號燈PLC控制接線圖圖圖6段碼指令程序檢查電路。通電前，認真檢查有無錯接、漏接等現象。(-)編寫實訓程序本設計可以釆用經驗設計法來完成。經過分析本設計任務可以分成兩部分來完成，控制交通燈轉換部分和紅燈倒計時顯示部分。分析交通燈轉換部分可以發現，交通燈一次完整的工作周期為20s,每一組燈都在這20s中固定時間段進行工作，由此我們可以把每組燈的工作時間用比較指令標示出來，并控制相應的燈組在該時間段點亮工作，程序如圖5所示。另外20s的工作周期可以用定時器指令來實現。3I TOC\o"1-5"\h\zMOO T37 T37 Q00