任務1可編程序控制器硬件系統認識2025/5/23第一頁FX5U可編程控制系統設計技術某工廠自動化生產車間有一繼電器控制產品加工生產線，因運行年限長、故障點多且經常性發生故障，維修工作量大、生產效率低。公司決定對系統進行改造升級，廠方決定成立技改小組，小組先行統計生產線的銨鈕開關、傳感器檢測開關等共25個，指示燈、電磁閥等共23個，交流電機2臺、直流電機1臺。

根據以上情況，選擇合適PLC控制（指定用三菱PLC)，并提供控制線路圖。請向公司制作PPT匯報選用PLC的理由、選用的規格PLC和如何使用PLC等，經公司確認同意選用PLC改造方案。知識目標技能目標1.理解PLC的定義、PLC的工作原理；2.了解PLC的構成、指標和性能特點；3.掌握FX5UPLC軟件資源和用法；4.掌握FX5UPLC硬件資源和構建；5.了解標簽與數據類型用法。1.能夠識別FX系列PLC的型號和意義；2.會PLC外部輸入端子和傳感器的連接；3.會PLC外部輸出端子和控制設備的連接；4.能根據項目需求合理選用PLC；5.會撰寫技術報告。1.1可編程序控制器（PLC）基礎知識1.1.1PLC的定義

國際電工委員會（IEC）于1987年對PLC定義如下。

PLC是專為在工業環境下應用而設計的一種數字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器，可以編制程序的控制器。它能夠存儲和執行指令，進行邏輯運算，順序控制，定時，計數和算術等操作，并通過數字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械和生產過程。PLC及其有關的外圍設備，都應按易于與工業控制系統形成一體，易于擴展其功能的原則設計。

事實上，PLC就是以嵌入式CPU為核心，配以輸入，輸出等模塊，可以方便地用于工業控制領域的裝置。因此PLC實際上就是：“工業專用計算機”。1.1可編程序控制器（PLC）基礎知識1.1.2PLC的優缺點（1）硬件優點：體積小、能耗低；配套齊全，用戶使用方便，適應性強；可靠性高，抗干擾能力強（2）軟件優點：編程方法簡單易學；功能強，性能價格比高（3）系統優點：系統的設計、安裝、調試工作量少；維修工作量小，維修方便

編程控制器的故障率很低，具有完善的自診斷和顯示功能。因此，有人將數控技術、機器人、CAM/CAD、PLC稱之為現代工業的四大支柱。

主要因為各廠家的產品不同而導致，存在下列缺點：（1）主要是PLC的軟、硬件體系結構是封閉而不是開放的：（2）編程語言雖多數是梯形圖，但組態、尋址、語言結構均不一致，因此各公司的PLC互不兼容。1.1可編程序控制器（PLC）基礎知識1.1.3PLC的性能指標（1）硬件指標硬件指標主要包括輸入和輸出特性、掃描速度、環境溫度、環境濕度、抗振、抗沖擊，抗噪聲干擾、耐壓、接地要求和使用環境等。由于PLC是專門為適應惡劣的工業環境而設計的，因此PLC一般都能滿足以上硬件指標的要求。（2）軟件指標1）編程語言：常用的編程語言有梯形圖，指令表，順序控制流程圖三種。另外，FX5還有ST、FB塊等高級編程語言。2）用戶存儲器容量和類型：用戶存儲器用來存儲用戶通過編程器輸入的程序。

3）I/O總數：PLC有開關量和模擬量兩種輸入、輸出。對開關量I/O總數，通常用最大I/O點數表示；對模擬量I/O總數，通常用最大I/O通道數表示。1.1可編程序控制器（PLC）基礎知識1.1.3PLC的性能指標4）指令數：用來表示PLC的功能。一般指令數越多，其功能越強。5）軟元件的種類和點數：指輔助繼電器、定時器、計數器、狀態、數據寄存器和各種特殊繼電器等。6）掃描速度：以“μs/步”表示。例如0.74μs/步表示掃描一步用戶程序所需的時間為0.74μs。PLC的掃描速度越快，其輸出對輸入的響應越快。7）其它指標：如PLC的運行方式，輸入/輸出方式，自診斷功能，通信聯網功能，遠程監控等。1.2PLC結構與工作原理1.2.1PLC的硬件組成PLC的硬件部分由中央處理單元（CPU模塊）、存儲模塊、輸入/輸出（I/O）模塊、電源模塊、通信模塊、編程器等部分組成。如圖1-1所示。圖1-1PLC的硬件組成1.2PLC結構與工作原理1.2.2PLC的軟件組成

PLC的軟件組成如圖1-2所示。圖1-2PLC的軟件組1.2PLC結構與工作原理1.2.3PLC的工作原理PLC是在系統軟件的控制和指揮下，采用循環順序掃描的方式工作的，其工作過程就是程序的執行過程，它分為輸入采樣、程序執行和輸出刷新三個階段，如圖1-3所示。圖1-3PLC的掃描工作過程1.3FX5U可編程序控制器資源1.3.1FX5UPLC硬件資源

FX5U系列是三菱新一代可編程控制器，機身小巧，卻兼備豐富的功能與擴展性。是一種集電源、CPU、輸入輸出為一體的一體化可編程控制器。通過連接多種多樣的擴展機器，以滿足客戶的各種需求。實現了系統總線的高速化，充實了內置功能，支持多種網絡的新一代可編程控制器。從單機使用到涵蓋網絡的系統提案，強有力地支持客戶“制造業先鋒產品”的需求。1.3FX5U可編程序控制器資源1.3.1FX5UPLC硬件資源

FX5UPLC面板正面1.3FX5U可編程序控制器資源1.3.1FX5UPLC硬件資源

FX5UPLC打開正面蓋板的狀態1.3FX5U可編程序控制器資源1.3.2FX5UPLC外部控制接線

源型PLC與按鈕、開關等連接圖1.3FX5U可編程序控制器資源1.3.2FX5UPLC外部控制接線

漏型PLC與按鈕、開關等連接圖1.4FX5U系列PLC軟件資源表1FX5U資源匯總

1.4FX5U系列PLC軟件資源表1FX5U資源匯總

1.4FX5U系列PLC軟件資源FXX5軟件資源分類并進行歸納如下。

1.根據知識準備內容，并查詢相關資料，制作PPT向公司匯報下列內容。（1）什么是PLC？（2）PLC的作用是什么？（3）PLC的優點有哪些？（4）PLC性能指標有哪些？（5）PLC應用前景和發展趨勢如何？（6）選用PLC包含哪些要素？2.計算負載情況，確定選用PLC型號

輸入信號分析：銨鈕開關、傳感器檢測開關等共25個，則輸入信號有25點；

控制對象分析：指示燈+電磁閥等共23個，交流電機2臺+直流電機1臺。則輸出控制至少要26點，負載的性質主要為阻性負載。

總I/O計算：25+26+（25+26）*10%（冗余數量）=56點。

參考備選PLC型號：FX5-64MR/ES任務評價表21任務2GX-Wroks3編程軟件的使用FX5U可編程控制系統設計技術

項目小組在任務1已完成對可編程控制系統的認識，由于PLC控制是依賴程序進行控制，必須把各種控制要求轉換成PLC能接受并能執行的程序。三菱FX5系列PLC控制目前采用Gx-works3軟件進行編程，根據現場提供的程序正確錄入到編程軟件中、對程序進行描述，與硬件進行通信連接下載到PLC中，并能作簡單程序的編輯和調試。知識目標技能目標1.了解PLC軟元件種類；2.掌握梯形編寫的規定；3.掌握程序描述的規定；4.理解PLC工作原理。1.會編程軟件包的安裝和使用；2.會PLC程序的編輯、調試與運行；3.會PLC通信連接設置、操作和程序管理操作；4.熟悉軟件在線各項操作；5.會PLC工程管理操作。1.初識軟件功能GXWorks3是三菱電機公司開發的基于Windows環境下使用的PLC編程軟件，對以MELSECiQ-R、MELSECiQ-L和MELSECiQ-F系列為主的可編程控制器進行設置、編程、調試以及維護的工程工具。軟件具有程序創建、參數設置、對CPU模塊的寫入/讀取、監視/調試、診斷等功能。GXWorks3軟件支持梯形圖（LD）、功能塊/梯形圖（FBD/LD）、順序功能圖（SFC）和結構化文本（ST）等多種編程語言進行編程。操作時既可聯機編程，也可脫機離線編程，并且支持仿真功能；軟件能方便地實現網絡監控，程序的上傳、下載，不僅可通過CPU模塊直接連接完成，也可通過網絡系統完成。2.編程軟件安裝（1）軟件獲得：三菱電機自動化（中國）有限公司官方網站進行免費下載，網址：/。（2）GXWorks3編程軟件的安裝安裝前，要結束所有運行的應用程序并關閉殺毒軟件。如果在其他應用程序運行的狀態下進行安裝，有可能導致產品無法正常運行。安裝至個人計算機時，要以“管理員”或具有育理員權限的用戶進行登錄。軟件在網站下載完成后，進行解壓縮，然后在軟件安裝包“Disk1”文件夾下找到“setup”應用程序文件，雙擊后開始安裝，按照提示一步一步完成安裝。（說明：安裝過程時間較長，需耐心等候。另外在安裝過程中根據提示需要輸入系列號。）3.工程管理3.1新建工程1.GXWorks3軟件安裝完成后，從開始菜單欄或雙擊桌面快捷方式啟動“GXWorks3”，打開編程軟件.圖1新建工程13.工程管理3.1新建工程2.在菜單欄上點擊“工程”從工程下拉菜單中選擇“新建”或用“CTR+N”快捷鍵新建一個工程，如圖2所示。圖2新建工程23.工程管理3.1新建工程3.模塊配置雙擊導航欄中“模塊配置圖”，如圖3所示。圖3模塊配置3.2程序輸入與編輯1.程序的輸入(1)指令輸入法在梯形圖編輯窗口，將光標放置在需編輯的單元格位置，雙擊或直接通過鍵盤輸入指令，則會彈出指令輸入文本框，在輸入框中輸入“LDX0”回車隨可，如圖4所示。定時器、計數器、線圈之類直接輸入“OUTT1K50”回車隨可，如圖5所示。按此法依次輸入需編輯的指令和元件參數。3.2程序輸入與編輯1.程序的輸入（2）菜單欄命令/快捷鍵輸入菜單命令/快捷鍵輸入法就是利用工具欄中按鈕或相應快捷鍵輸入程序。程序編輯時，先將光標放置在需編輯的位置，然后直接按對應的快捷鍵（或者單擊工具欄按鈕中相應快捷鍵選擇輸入的指令），在彈出的輸入文本框中鍵入元件號、參數等，完成程序編輯。如圖6所示。3.2程序輸入與編輯2.程序轉換程序編寫完后是灰顏色的，必須進行轉換。即程序寫入至可編程控制器之前，需要進行確定梯形圖和參數內容的操作。否則無法執行。（1）點擊菜欄上的[轉換]→[全部轉換]。或用快捷鍵：【Shift+Alt+F4】進行轉換。如圖7所示。（2）轉換完成后，點擊[確定]。界面如圖8所示。。3.3程序下載與上傳1.通信連接以太網通信方式一：以太網端口直接連接。連接示意如圖1-54所示。在進行連接前先用RJ45電纜一端連接計算機上RJ45接口,另一端連接FX5CPU模塊經太網端口。如圖9所示。3.3程序下載與上傳1.通信連接以太網通信方式一：1）點擊軟件左側導航欄“當前連接目標”下的“connetction”如圖10所示，出現如圖1-11所示的“簡易連接目標設置”畫面，在畫面中勾選“直接連接設置”，同時勾選“以太網”。2）點擊“通信測試”的按鈕，出現“已成功與FX5CPU成功連接”的界面，如圖12所示，單擊“確定”后退出即可。3.3程序下載與上傳1.通信連接

以太網通信方式二：經集線器連接在導航欄中依次雙擊“參數”→“FX5CPU”→“模塊參數”→“以太網端口”,出現如圖13所示的“設置項目”界面，在“IP地址”對應欄中設定FX5CPU的IP地址，本例中設定為：3。3.3程序下載與上傳2.程序下載將程序下載到可編程控制器按下列步驟進行操作。點擊工具欄上圖標，或點擊菜單欄[在線]的下拉菜單[寫入至可編程控制器]。如圖14所示。圖14寫入程序操作步驟1.在計算機中輸入下圖所示的程序并對程序進行描述。任務評價表38任務3給水泵電機控制系統安裝與調試FX5U可編程控制系統設計技術某水廠因負載增加，需增加一臺給水泵，根據水泵負載的要求選用37KW的三相交流異步電動機，系統要求用PLC控制，為保證水泵起動期間不影響系統電壓波動，要求用星三角起動的控制方式。要求如下。1.星形先閉合，主電路再閉合；延時5秒星形轉換為三角形運行。2.星/三角起動轉換期間，要有燈閃爍指示，閃爍周期為0.5秒,閃爍次數為N。3.系統有熱保護和急停功能。4．運行中有運行指示、停止指示、熱繼電器動作指示。根據以上要求選用電器設備，設計主電路和控制電路，分配I/O，編寫控制程序。安裝調試運行。知識目標技能目標1.掌握PLC的順控指令編程方法；2.掌握PLC編程控制的基本思路；3.掌握PLC內部定時器、計數器的用法；4.掌握輔助繼電器的用法；5.掌握PLC控制系統的設計思路。1．會分析控制要求，并正確分配I/O；2．能根據系統要求設計控制電路，會電路電器設備選型；3．能根據控制要求設計系統控制程序并調試運行；4．會根據控制線路圖安裝PLC外部控制線路；5．掌握PLC控制系統故障處理的方法和技巧。FX5U系列順控程序指令設計技術1.編程的基本要求

1）梯形圖中每一邏輯行從左到右排列，以觸點與左母線聯接開始，以線圈與右母線連聯接結束(有些梯形圖也可省去右母線)。

2）觸點使用次數不限，可以用于串行線路，也可用于并行線路。所有輸出元件的線圈也都可以作為輔助繼電器使用。

3）線圈不能重復使用。

4）輸出線圈右邊不能再畫觸點。如圖1所示。圖1

輸出線圈使用規定FX5U系列順控程序指令設計技術1.編程的基本要求

5）編程時觸點只能畫在水平線上，不能畫在垂直線上。

6）改變觸點位置，將并聯多的電路移近左母線，將串聯觸點多的電路放在上部。如圖2、3所示。圖2并聯觸點編程規定圖3串聯觸點編程規定FX5U系列順控程序指令設計技術2.定時器知識

PLC內擁有許多的定時器，屬于字元件,定時器的地址編號用十進制表示。定時器的作用相當于一個時間繼電器。有設定值、當前值和無數個常開/常閉觸點供用戶編程時使用，當定時器的線圈被驅動時，定時器以增計數方式對PLC內的時鐘脈沖進行累積，當累積時間達到設定值時，其觸點動作。

定時器可用常數K作為設定值，也可用數據寄存器（D）的內容作為設定值。

PLC內部有定時器（T）和累積定時器（ST）兩種類型。

定時器有100ms、10ms、1ms三種分辨率，分別對應低速定時器、普通定時器、高速定時器三種。FX5U系列順控程序指令設計技術2.定時器知識

定時器設定值的范圍為1～32767，不同分辨率下定時器的定時范圍也不同。定時器特性分類如表所示;FX5U系列順控程序指令設計技術2.定時器知識

（1）普通定時器普通定時器(T),當PLC停電后，定時器當前值數據清零，再上電后定時器從當0開始計時直到設定值。默認情況下，通用定時器有512個，對應編號為T0～T511。示例如圖4所示。圖4

普通定時器應用FX5U系列順控程序指令設計技術2.定時器知識

(2)累積定時器（ST）

計時線圈電路處于ON狀態的時間，累計定時器的線圈為ON時開始計測，當前值與設置值一致（時限到）時，累計定時器的觸點將變為ON。即使累計定時器的線圈變為OFF，也將保持當前值及觸點的ON/OFF狀態。通過RSTST指令，進行累計定時器當前值的清除和觸點的OFF。示例如圖5所示。圖5累積定時器應用1.根據任務要求，I/O分配如表1所示。

表1I/O分配表2.設計主電路接線如圖1所示3.設計輸入輸出控制接線圖，如圖2所示。

4.編制參考程序

源程序參考資源文件夾任務評價表51任務4多級輸送線控制系統安裝與調試FX5U可編程控制系統設計技術前級未動后級不動前級未停后級不停

某礦山碎石廠因生產需要，新增一條輸送線，輸送線采用三級輸送，三臺電機M1、M2、M3容量均為7.5KW。因工藝需要按如下要求進行控制。

1.系統有手動和自動控制兩種方式，兩種工作方式有對應的指示狀態。

2.手動控制方式時，啟動和停止方式如下。4.系統要求有急停功能，緊急停止時，所有電機全部停止。

請根據以上要求，采用PLC控系統制，設計控制電路，分配I/O、編寫PLC控制程序，安裝線路并調試運行。3.自動控制方式時，啟動和停止方式如下。知識目標技能目標1.掌握PLC的順控指令編程方法；2.掌握PLC編程控制的基本思路；3.掌握PLC軟元件(T、M、D)的用法；4.掌握PLC控制系統的設計思路。1．會分析控制要求，并正確分配I/O；2．能根據系統要求設計主電路和控制電路，會電路電器設備選型；3．能根據控制要求設計系統控制程序并調試運行；4．會根據控制線路圖安裝PLC外部控制線路；5．掌握PLC控制系統故障處理的方法和技巧。1．輔助繼電器（M

PLC內擁有許多的輔助繼電器（M），輔助繼電器的線圈與輸出繼電器一樣，由PLC內各軟元件的觸點驅動。但這些繼電器在PLC內部只起傳遞信號的作用，不與PLC外部發生聯系，在邏輯運算中作為輔助運算、狀態緩存、移位等。輔助繼電器有無數的常開和常閉觸點供用戶編程時使用。該觸點不能驅動外部負載，外部負載的驅動必須由輸出繼電器驅動。

當CPU模塊斷電時，重新上電時，輔助繼電器狀態將會復位（清零）。

輔助繼電器M的地址編號是按十進制數分配的。2．特殊輔助繼電器（SM）

特殊用途的輔助繼電器（SM）是可編程控制器內部確定規格的內部繼電器，因此不能像通常的內部繼電器那樣用于程序中。

但是，可根據監控繼電器狀態反映系統運行情況，或根據需要通過設置為ON/OFF來控制CPU模塊相應功能。按其使用效能分系統時鐘、驅動器信息、指令相關、固件更新功能、數據記錄功能、CC-LinkIE現場網絡Basic功能、高速輸入輸出、內置模擬量用、步進專用等2．特殊輔助繼電器（SM）

1.根據系統要求，進行I/O口分配如下。2.控制接線如圖所示。3.編寫參考程序源程序參考資源文件夾4.運行調試步驟(1)按控制接線圖連接控制回路與主回路；(2)將編譯無誤的控制程序下載至PLC中，并將模式選擇開關撥至RUN狀態；

(3)分別進行手動啟動/停止和自動啟動/停止操作：手動操作，按SA1啟動：每按SB1一次啟動一臺電機，且電機按1～3的順序啟動；

停止：每按SB2一次停止一臺電機，且電機按3～1的順序停止；急停：在運行過程中，按ES電機全部停止。自動操作，斷開SA1啟動：按SB1觀察并記錄電機運行狀態，是否按電機1～3的自動順序啟動；

停止：按SB2觀察并記錄電機停止狀態，是否按電機3～1的自動順序停止；

急停：在運行過程中，按ES電機全部停止。任務評價表63任務5簡易三層電梯控制系統安裝與調試FX5U可編程控制系統設計技術

某三層電梯控制要求如下，請設計控制系統并安裝調試運行。1.電梯停在一層或二層時，按3AX則電梯上行至3LS停止；

2.電梯停在三層或二層時，按1AS則電梯下行至1LS停止；

3.電梯停在一層時，按2AS則電梯上行至2LS停止。

4.電梯停在三層時，按2AX則電梯下行至2LS停止。

5.電梯停在一層時，按2AS、3AX則電梯上行至2LS停止Ts；然后繼續自動上行至3LS停止；

6.電梯停在三層時，按2AX、1AS則電梯運行至2LS停止Ts；然后繼續自動下行至3LS停止；

7.電梯上行途中，下降招呼無效；電梯下行途中，上行招呼無效；

8.轎箱位置要求用七段數碼管顯示，上行、下行用上下箭頭指示顯示。

9.電梯曳引機用接觸器驅動正反轉控制。各符號意義如下：1AS、2AS、2AX、3AX分別為一、二、三層招呼信號；1LS、2LS、3LS分別為一、二、三層磁感應位置開關（可用位置開關代替）。知識目標技能目標1.掌握PLC順控指令使用方法和編程技巧；2.掌握MOV指令、SEGD指令的使用方法和編程技巧；3.掌握數碼管的編程控制方法；4.掌握PLC控制系統的設計思路。1．會分析控制要求，并正確分配I/O；2．能根據系統要求設計主電路和控制電路，會電路電器設備選型；3．能根據控制要求設計系統控制程序并調試運行；4．會根據控制線路圖安裝PLC外部控制線路；5．掌握PLC控制系統故障處理的方法和技巧。傳送指令(MOV/MOVB)（1）MOV指令作用是將源元件的內容傳送（復制）到目標軟元件，源數據不發生變化。MOVB指令的功用是將(s)中指定的位數據存儲到(d)中。如圖1所示。（2）指令執行形式有連續和脈沖兩種形式，脈沖執行時在指令后加P,即MOVP。（3）指令可執行16位的數據。指令也可執行32位數據，執行32位數據在指令助記符前加D，寫成DMOV，如圖2所示例程序。（4）指令的源操作數可有的軟元件有：X、Y、M、L、SM、F、B、SB、S、T、ST、C、D、W、SD、SW、R、U\G、Z、LC、LZ和常數K、H。（注：MOVB指令不能使用Z操作數）（5）指令的目標操作數可有的軟元件有：Y、M、L、SM、F、B、SB、S、T、ST、C、D、W、SD、SW、R、U\G、Z、LC、LZ。（注：MOVB指令不能使用Z操作數）圖1MOV指令執行示例

圖2MOVB指令示例

傳送指令(MOV/MOVB)7段碼譯碼（SEGD）SEGD指令是將數據譯碼后點亮7段數碼管（1位數）的指令。I/O口分配表控制線路圖控制程序源程序參考資源文件夾任務評價表74任務6簡易機械手控制系統安裝與調試FX5U可編程控制系統設計技術

某機械手工作情況示意如圖所示，機械手工作是將A點工件搬運到B點，有搬運工件計數統計。1.在原點位置機械夾鉗處于夾緊位，機械手處于左上角位，在原點時紅燈點亮；機械夾鉗為有電放松，無電夾緊；2.自動運行時：單周期運行時，在原點時按啟動按鈕，按工作循環圖連續工作一個周期；連續運行時，則不斷重復搬運工件工作。3.一個周期工藝過程如下：原點→下降→夾緊（T）→上升→伸出（右移）→下降→放松（T）→上升→縮回（左移）到原點。

根據以上要求,采用PLC控制,選取合適的設備,設計控制電路、分配I/O、編寫控制程序，安裝系統調試運行。知識目標技能目標1.掌握基本指令的使用和編程方法；2.掌握移位指令的用法技巧；3.掌握梯形圖程序編程的原則；4.掌握PLC控制系統的設計思路。1．會分析控制要求，并正確分配I/O；2．能根據系統要求設計主電路和控制電路，會電路電器設備選型；3．能根據控制要求設計系統控制程序并調試運行；4．會根據控制線路圖安裝PLC外部控制線路；5．掌握PLC控制系統故障處理的方法和技巧。移位指令的用法位軟元件移位指令：SFT

指令功能在位軟元件的情況下，將(d)中指定的軟元件的前一個軟元件的ON/OFF狀態移位到(d)中指定的軟元件中，(d)中指定的軟元件的前一個軟元件將變為OFF。【例1】有七個燈從左到右每隔1S輪流點亮，無限循化。程序如圖所示。16位數據的n位左移位：SFL（P）將(d)中指定的軟元件的16位數據左移(n)位。如：SFLPD0K8，表示將(D0)中指定的軟元件的16位數據從最低位開始左移(8)位。從最低位開始的(8)位將變為0。執行情況如圖所示。

圖

左移位執行情況1.I/O口分配表2.接線如圖3.參考程序源程序參考資源文件夾任務評價表84任務7FR-E800-E變頻器運行控制裝調FX5U可編程控制系統設計技術

利用FR-E800變頻器實現下列操作。1.利用FR-E820變頻器在PU操作模式下實現下列基本操作操作。(1)將用戶以前所設參數初始到出廠值；(2)在PU面板上以F=45Hz運行；(3)將用戶以前所設參數全部清除。2.利用外部開關、電位器控制變頻器運行，實現變頻器運行速度平滑可調；3.利用外部開關，實現電機分別以20Hz、30Hz、40Hz運行。4.組合操作模式下控制變頻器運行。

（1）外部輸入啟動信號，PU設定運行頻率控制變頻器運行；

（2）PU面板給定啟動信號，由外部電位器調節運行頻率控制變頻器運行。知識目標技能目標1.掌握變頻器的工作原理；2.理解變頻器常用參數的意義；3．掌握變頻器應用控制方案；4．掌握變頻器各種工作模式控制應用。1．能根據任務要求變頻器設置參數；2．會變頻器控制電路安裝接線；3．會變頻器各種速度應用控制處理；4．會PLC與變頻器應用系統安裝調試運行；5．會變頻器常見故障處理。

變頻器簡單工作原理根據異步電動機的轉速表達式，改變異步鼠籠電動機的供電頻率，也就是改變電動機的同步轉數n。就可以實現調速，這就是變頻調速的基本原理。1.主回路接線主電路電源和電動機的連接如圖所示。電源必須接R、S、T，絕對不能接U、V、W，否則會損壞變頻器。在接線時不必考慮電源的相序。使用單相電源時必須接R、S端。電動機接到U、V、W端子上。變頻器接線認識FR-E800操作面板變頻器的運行模式FR-E800-E變頻器共有7運行模式，通過Pr.79（運行模式選擇）進行設定，如表所示。Pr.79運行模式選擇與Pr.340（通訊啟動模式選擇）相關聯，Pr.340設定值意義說明如下

Pr.340==0：依據

Pr.79的設定進行模式選擇Pr.340==1：在網絡運行模式下啟動Pr.340==10：在網絡運行模式下啟動。FR-E800-E變頻器基本操作圖運行模式切換操作FR-E800-E變頻器基本操作圖運行模式的切換方法FR-E800-E變頻器基本操作圖變頻器的基本操作FR-E800-E變頻器基本操作圖參數設定切換方法1.恢復參數為出廠值，操作步驟2.變更運行頻率的設定值操作方法3.參數設定，以設定Pr7=10為例4.參數清零操作5.基本參數設置清單6.運行操作（1）外部操作1）設定下列參數Pr.178==0（STF/DI0端子功能選擇）Pr.179==1（STR/DI1端子功能選擇）Pr.79==2（外部操作運行模式）2）按右圖所示電路安裝控制線路

3）按SB1變頻器啟動，電機正轉，調節電位器，變頻器運行速度平滑可調。斷開SB1電機停止工作。

4）按SB2變頻器啟動，電機反轉，調節電位器，變頻器運行速度平滑可調。斷開SB2電機停止工作。6.運行操作（2）三速運行操作1）設定下列參數Pr.178==0（STF/DI0端子功能選擇）Pr.179==1（STR/DI1端子功能選擇）Pr.5==20Hz（3速設定，中速）

Pr.6==30Hz（3速設定，低速）

Pr.24==40Hz（3速設定，高速）Pr.79==3（外部操作運行模式）2）按右圖所示電路安裝控制線路。3）接通SB1變頻器以20Hz速度運行,接通SB2變頻器以30Hz速度運行。SB1與SB2同時接通時變頻器以45Hz速度運行。任務評價表102任務8輸送帶調速控制系統安裝與調試FX5U可編程控制系統設計技術

某輸送帶用FR-E800-E變頻器驅動電機運行，因工藝需要在工件檢測時需要進行自動調速，按如下要求進行控制；

1.當輸送帶上入口處檢測到有工件時，按下啟動按鈕輸送帶才能運行，變頻器以40Hz的頻率高速運轉；

2.當工件到達檢測區域時，變頻器從40Hz降到15Hz的頻率低速運轉；

3.當工件離開檢測區域時，以30Hz的頻率高速運轉；

4.當工件到達傳送帶末端時，變頻器停止運行；

5.參數要求：加速時間為1秒，減速時間為0.5秒，設置過流保護、上限頻率等參數；

6.不管在什么模式下，按下急停按鈕，傳送帶馬上停止運行。

根據以上要求，請設計PLC與變頻器控制系統電路和控制程序，并安裝調試運行。知識目標技能目標1.掌握PLC順控指令使用方法和編程技巧；2.理解變頻器常用參數意義；3.掌握變頻器調速控制方法；4.掌握PLC控制變頻器運行的設計思路。1.會分析任務控制要求，并正確分配I/O；；2.能根據系統要求設計主電路和控制電路，會電路電器設備選型；3.能設計PLC與變頻器綜合應用程序并調試運行；4.會PLC、變頻器外部控制線路安裝調試；5.會PLC控制變頻器系統故障處理。變頻器相關參數啟動頻率（Pr.13）設定在啟動信號為ON時的開始頻率。啟動頻率設定范圍在0～60Hz之間，出廠設定為0.5Hz。啟動頻率輸出信號見右圖所示。如果變頻器的設定頻率小于Pr.13“啟動頻率”的設定值，變頻器將不能啟動。如果啟動頻率的設定值小于Pr.2的設定值，即使沒有指令頻率輸入，只要啟動信號為ON時，電機也在設定頻率下運轉。1.I/O口分配表2.變頻器參數表3.接線如圖4.參考程序源程序參考資源文件夾任務評價表111任務9排水泵電機監控系統設計與調試FX5U可編程控制系統設計技術

某排水系統新增一臺水泵，主電路如右圖所示，水泵電動機按如下要求起動控制。

1.KM2先閉合，KM1再閉合；

2.星—三角起動期間，要有燈閃爍指示，閃爍周期為0.5秒,閃爍次數為6。系統在運行期間有一指示系統正在運行。

3.系統有熱保護和急停功能。

請根據以上控制要求，用PLC控制水泵系統，采用觸摸屏監控系統運行。設計控制程序、觸摸屏畫面，并安裝調試交付用戶使用。知識目標技能目標1.掌握觸摸屏的工作原理；2.了解觸摸屏硬件構造；3．各種類型觸摸屏的特點；4．掌握觸摸屏軟元件使用相關知識。1．熟練使用畫面設計軟件；2．會觸摸屏通信軟件設置及操作；3．能根據任務控制要求設計工程畫面；4．會觸摸屏硬件設置操作；5．會PLC、觸摸屏控制系統安裝調試和故障處理。

觸摸屏的工作原理

觸摸屏是一種透明的絕對定位系統，而鼠標屬于相對定位系統。絕對坐標系統的特點是每一次定位的坐標與上一次定位的坐標沒有關系，它在物理上是一套獨立的坐標定位系統，每次觸摸的位置轉換為屏幕上的坐標。要求不管在什么情況下，同一點輸出的坐標數據是穩定的，坐標值的漂移值應在允許范圍內。

觸摸屏的基本原理如下：用戶用手指或其他物體觸摸安裝在顯示器上的觸摸屏時，被觸摸位置的坐標被觸摸屏控制器檢測，并通過通信接口（例如RS232、RS422/485、USB、以太網）將觸摸信息傳送到PLC，從而得到輸入的信息。

觸摸屏系統一般包括兩個部分：觸摸檢測裝置和觸摸屏控制器。觸摸檢測裝置安裝在顯示器的顯示表面，用于檢測用戶的觸摸位置信息，再將該處的信息傳送給觸摸屏控制器。觸摸屏控制器的主要作用是接收來自觸摸點檢測裝置的觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，判斷出觸摸的意義后送給PLC。它同時能接收PLC發來的命令并加以執行，例如動態地顯示開關量信息和模擬量的值等。

按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息介質，把觸摸屏分為4種類型，分別為電阻式、電容感應式、紅外線式以及表面聲波式觸摸屏。三菱觸摸屏產品介紹圖

GS-21系列觸摸屏背面接口1.I/O口分配表2.接線如圖3.參考程序4.畫面設計(1)工程創建4.畫面設計(2)文本的創建1）點擊菜單欄上“圖形”的下拉菜單中的“A文本”或直接點擊工具欄上的“A”文本圖標，彈出4-30所示的文本設置屬性對話框，在文本框內輸入“給水泵電機監控系統設計”，并對文本顏色及文本尺寸等項目進行設置，可點擊“確定”確認。所有文本照此方法輸入。2）移動鼠標，選擇文字擺放位置，文體可拉大或縮小。4.畫面設計(3)指示燈制作運行指示燈、轉換指示燈的制作方法如下。1)選擇菜單欄中“對象”→“指示燈”，或單擊工具欄上的“”圖標，選擇位指示燈，在屏幕上拖放，出現指示燈圖案，點擊屏幕上任一處，就完成一個指示燈圖形的繪制。雙擊指示燈圖形在彈出的“位指示燈”設置對話框中進行指示燈種類和軟元件設置。在其中設置指示燈的種類為“位”，軟元件設置為“Y13”4.畫面設計(3)指示燈制作2）設置指示燈的圖形屬性：包括圖形的形狀、ON狀態下的顏色、OFF狀態下的顏色。3）點擊“位指示燈”對話框中的“文本”進行文本內容編寫，標明指示燈的作用、對文本的大小和顏色等進行設置4.畫面設計設計完成的參考畫面5.通信連接（1）按圖1所示的連接，進行系統網絡連接。

圖1硬件通訊連接5.通信連接（2）PLC編程軟件中添加外部通訊設備（此處目的就是添加觸摸屏）1）在工程導航欄下找到“參數”→“模塊參數”→“以太網端口”，如圖2所示。2）雙擊“以太網端口”，出現設置項目一覽表，如圖3所示界面，在其中設定PLC的IP地址（）。并點圖中右下側“詳細設置”出現圖4所示界面。3）在圖4中，點擊右側模塊一覽表，將拖拽到左下側“本站”旁邊，最后點擊圖中上部“反映設置并關閉”按鈕，操作如圖4所示。圖2圖35.通信連接3）在圖4中，點擊右側模塊一覽表，將拖拽到左下側“本站”旁邊，最后點擊圖中上部“反映設置并關閉”按鈕，操作如圖4所示。圖4任務評價表128任務10觸摸屏控制電動機調速系統安裝與調試FX5U可編程控制系統設計技術

某生產線上有一臺FX5UPLC、一臺FR-E800E變頻器，因生產需要采用外部端子控制變頻器運行頻率，并用觸屏屏進行監控，具體要求如下。

1.用觸摸屏控制電機啟動正反轉運行,實時監控電機正反轉狀態；

2.在觸摸屏實時設定運行頻率并能按指定頻率正反轉運行；

3.在觸摸屏上能手動調整運行頻率，每次調整0.5Hz，上限50Hz，調整范圍為30～50Hz。

根據以上要求，設計PLC程序、觸措屏畫面、設定變頻器參數，并安裝調試運行。知識目標技能目標1.掌握觸摸屏的工作原理；2．掌握PLC控制變頻器調速控制方案；3．了解內置模擬量模塊的用法；4．掌握內置模擬量模塊特殊寄存器的用法。1．熟練使用畫面設計軟件；2．會觸摸屏通信軟件設置及操作；3．能根據任務要求設計工程畫面；4．會觸摸屏硬件設置操作；5．會PLC、觸摸屏與變頻器綜合控制系統安裝調試和故障處理。1.根據控制要求，I/O分配如下。

Y10:變頻器DI0信號Y11:變頻器DI1信號

2.設計輸入輸出控制接線圖，如圖所示。3.設置GX-works3軟件在GX-works3軟件左側“導航”目錄樹下，依次打開“參數”→“FX5CPU”→“模塊參數”→“模擬輸出”→出現“設置項目一覽”界面，如圖所示。分別將“D/A轉換允許/禁止設置”和“D/A輸出允許/禁止設置”均設置為“允許”，設置完成后即可關閉界面。4.參考程序5.創建觸摸屏畫面分配觸摸屏畫面制作軟件如表所示。5.創建觸摸屏畫面設計制作的參考畫面如圖所示。6.設置變頻器參數根據任務要求。設置參數如表所示注:設置參數前先將變頻器參數復位為工廠的缺省設定值。參數設置操作完成之后，變頻器斷電5S重新啟動。任務評價表138任務11觸摸屏與變頻器以太網通信數據監控FX5U可編程控制系統設計技術某系統通過觸摸屏監控變頻器，制作圖所示的運行操作監控畫面，通過畫面完成下列操作控制。1．在計算機上制作參考畫面，并能傳送到觸摸屏上進行運行控制；2．列出觸摸屏與變頻器的通訊參數，并在變頻器上進行設定；3．能在畫面上顯示實時時間；4．能在畫面上顯示變頻器輸出頻率、輸出電流、輸出電壓的值等；5．能通過“特殊監視器選擇”鍵進行設定數據，使得“特殊監視”處顯示輸出功率值；6．變頻器運行時，能在畫面上的“上限頻率、下限頻率、加速時間、減速時間、電子保護、運行頻率”處修改設定其參數值；7．要求“初始畫面”和“設定監控操作畫面”能互相切換；8．通過畫面控制電機的正轉、反轉、停止操作。知識目標技能目標1.掌握觸摸屏的工作原理；2．掌握觸摸屏設置軟件的數據特點；3．理解變頻器與觸摸屏通訊參數的意義；4．掌握觸摸屏軟元件內部使用相關知識。1．能根據任務要求正確設置變頻通信參數；2.會觸摸屏與變頻器通信軟件組態設置；3．能根據任務控制要求設計工程畫面；4．能根據任務要求監控調試系統數據；5．會變頻器與觸摸屏控制系統安裝調試和故障處理。1.畫面設計制作工程畫面過程中軟元件參數如表2.變頻器參數當觸摸屏與FR-E800-E變頻器通訊時，必須設定表所示的參數。變頻器的參數設定完畢后，請關閉變頻器的電源，再打開電源，否則將無法通訊。3.調試（1）按圖進行通訊連接。下載畫面，設置變頻器參數。（2）按畫面上的“正轉”按鈕，電動機就開始正轉，再點擊“運行頻率”所對應處，寫入4500后，變頻器就以45Hz頻率運行，同時畫面上各參數均有對應的參數。（3）在運行中修改上限頻率、下限頻率、加速時間、減速時間、運行頻率、過流保護等參數。且電機在運行時輸出電流、輸出電壓、輸出頻率、特殊監視器都有正常顯示的值。（4）在“特殊監視器選擇”處設定“14”，此時“特殊監視器”處顯示的才是輸出功率。（5）按“停止”鍵，電動機停止。任務評價表146任務12簡易機械手控制系統安裝與調試FX5U可編程控制系統設計技術某機械手工作情況示意如圖所示，機械手工作是將A點工件搬運到B點，有搬運工件計數統計。1.在原點位置機械夾鉗處于夾緊位，機械手處于左上角位；機械夾鉗為有電放松，無電夾緊；2.手動運行時：氣缸動作將機械手復歸至原點位置；原點燈紅燈亮。3.自動運行時：單周期運行時，在原點時按啟動按鈕，按工作循環圖連續工作一個周期；連續運行時，則不斷重復搬運工件工作。4.一個周期工藝過程如下：原點→下降→夾緊（T）→上升→右移→下降→放松（T）→上升→左移到原點。5.系統要求有停止、暫停、急停功能，并且急停時工件不脫落。根據以上要求,采用PLC控制,選取合適的設備,設計控制電路、分配I/O、編寫控制程序，安裝系統調試運行。編寫項目報告。機械手工作情況示意圖知識目標技能目標1.掌握步進指令的使用和編程方法；2.掌握步進順控常用結構特點；3.理解步進順控制編程思路；4.掌握CJ、FEND、ZRST等指令的用法。1．會分析任務控制要求，并正確分配I/O；2．能根據系統要求設計控制電路，會電路電器設備選型；3．能根據控制要求設計系統控制程序并調試運行；4．會根據控制線路圖安裝PLC外部控制線路；5．會PLC控制系統調試與故障處理。步進控制設計技術1.步進控制設計技術特性

步進控制設計實際是將復雜的順控過程分解為小的“狀態”分別編程，再組合成整體程序的編程思想。可使編程工作程式化，規范化。是PLC程序編制的一種重要方法。其編程方法是采用順序功能圖(SequentialFunctionChart，簡稱SFC)，SFC是IEC61131-3規定的可編程控制器5種編程語言之一，又稱為狀態轉移圖或功能表圖。

SFC是描述控制系統的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設計順序控制程序的工具。SFC與梯形圖、ST的編程語言相比，具有以下三個優點：

（1）程序可讀性強，在程序中可以很直觀地看到設備的動作順序。

（2）診斷方便，設備故障時能夠通過當前激活步和上下跳轉條件，故障位置容易確認。

（3）步與步之間不需要復雜的互鎖電路，更容易設計和維護系統。步進控制設計技術

2.SFC的規格

SFC的規格如表所示

步進控制設計技術

3.步進順控指令

步進控制指令是專門用于步進控制的指令。所謂步進控制是指控制過程按“上一個動作完成后，緊接著做下一個動作”的順序動作的控制。步進控制指令共有兩條，即步進指令（STL）和步進返回指令（RETSTL）。它們專門用于步進控制程序的編寫。

（1）STL指令

STL指令稱作為步進接點指令，其功能是將步進接點接到左母線，形成副母線。步進接點只有常開觸點，沒有常閉觸點。步進指令在使用時，需要使用SET指令將其置位。（2）RETSTL指令RETSTL指令稱作步進返回指令，其作用是使副母線返回原來的位置。步進控制設計技術

4.步進指令編程元件

步進指令配合狀態繼電器進行編程，只能使用S0～S899，FX系列PLC狀態元件的分類及編號如表所示。步進控制設計技術

5.特殊輔助繼電器

在步進順控編程時，為了能更有效地編寫步進梯形圖，經常會使用表中的特殊輔助繼電器。軟件SFC功能圖塊的編程1.新建工程，打開GXWorks3軟件，點擊菜單欄中的“工程”，在下拉菜單中點“新建”出現如圖1所示的“新建”界面，在圖中選取相應的PLC系列、機型和程序語言，單擊“確定”按鈕，如圖2所示,圖中塊0（Block）顯示了SFC塊的基本結構，在此界面即可進行SFC程序編寫。圖1新建工程步驟1軟件SFC功能圖塊的編程圖2新建工程步驟2

軟件SFC功能圖塊的編程圖3創建SFC塊步驟1

2.創建SFC塊新建工程