《電氣控制與PLC》教案

《《電氣控制與PLC》教案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《電氣控制與PLC》教案（64頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 煙 臺 機 械 工 程 學(xué) 校 教 案 課程名稱： 電氣控制與PLC 教師姓名： 尹旭濤 系 別： 機電一體化 課程概況 課程名稱: 電氣控制與PLC 總學(xué)時：52 周學(xué)時：4 教學(xué)起始周： 第1周—— 第13周 授課班級及時間： 班級：高二機電1班 時間： 教材概況（主編、出版社、版次等）： 主編：吳麗 出版社：高等教育出版社 版次：2009年9月第2版 教輔概況：

2、 課 時 授 課 計 劃 一、授課具體時間： 第 1周 二、授課課題：第3章 PLC概述 三、教學(xué)目的要求： （1）了解 PLC的產(chǎn)生、 PLC的特點、PLC的分類 （2）掌握PLC的編程語言、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢 四、教學(xué)重點難點： （1）（重點）PLC的產(chǎn)生 （2）（重點） PLC的特點 （3）（重點）PLC的分類 （4）（難點）PLC的編程語言 五、教學(xué)方法、用具： 教學(xué)方法：多媒體教課 教學(xué)用具：三角板 六、教學(xué)過程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計、課堂練習(xí)、教學(xué)進程時 間分配、課外作

3、業(yè)等）： 第3章 可編程控制器概述 3.1 可編程控制器的產(chǎn)生 3.1.1 PLC的由來 可編程邏輯控制器（Programmable Logical Controller）簡稱PLC。 3.1.2 PLC的定義 國際電工委員會（IEC）在1987年2月頒布了PLC的標準草案（第三稿），草案對PLC作了如下定義。 3.2 可編程控制器的特點 1．可靠性高，抗干擾強 2．功能強大，性價比高 3．編程簡易，現(xiàn)場可修改 4．配套齊全，使用方便 5．壽命長，體積小，能耗低 6．系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試、維修工作量少，

4、維修方便 3.3 可編程控制器的分類 3.3.1 按輸入/輸出點數(shù)分 根據(jù)PLC的輸入/輸出（I/O）點數(shù)的多少，一般可將PLC分為以下3類。 1．小型機 小型PLC I/O總點數(shù)一般在256點以下，用戶程序存儲器容量在4KB左右。 2．中型機 中型PLC的I/O總點數(shù)在256～2048點之間，用戶程序存儲器容量達到8KB左右。 3．大型機 大型PLC的I/O總點數(shù)在2048點以上，用戶程序存儲器容量達到16KB以上。 3.3.2 按結(jié)構(gòu)形式分 根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式的不同，可分

5、為整體式和模塊式兩類。 1．整體式 2．模塊式 3.3.3 按生產(chǎn)廠家分 它們是美國Rockwell自動化公司所屬的A-B（Allen＆Bradly）公司 GE-Fanuc公司，德國的西門子（SIEMENS）公司 法國的施耐德（SCHNEIDER）自動化公司 日本的歐姆龍（OMRON）和三菱公司等 3.4 可編程控制器的編程語言 3.4.1　PLC編程語言的國際標準 PLC編程語言標準（IEC 61131-3）中有5種編程語言，即順序功能圖（Sequential function chart），梯形圖（Ladder diagr

6、am），功能塊圖（Function block diagram），指令表（Instruction list），結(jié)構(gòu)文本（Structured text）。 其中的順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能塊圖（FBD）是圖形編程語言，指令表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）是文字語言。 1．順序功能圖（SFC） 2．梯形圖（LD） 3．功能塊圖（FBD） 4．指令表（IL） 5．結(jié)構(gòu)文本（ST） 3.4.2　梯形圖的主要特點 （1）PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱 （2）根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出圖中各線圈對應(yīng)的軟元件的ON/OFF狀態(tài)，稱為梯形圖的

7、邏輯運算。 （3）梯形圖中各軟元件的常開觸點和常閉觸點均可以無限多次地使用。 （4）輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于對應(yīng)的外部輸入電路的通斷狀態(tài)，因此在梯形圖中不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。 （5）輔助繼電器相當于繼電控制系統(tǒng)中的中間繼電器，用來保存運算的中間結(jié)果，不對外驅(qū)動負載，負載只能由輸出繼電器來驅(qū)動。 3.5 可編程控制器的技術(shù)性能指標 PLC的技術(shù)性能指標有一般指標和技術(shù)指標兩種。 一般性能規(guī)格是指使用PLC時應(yīng)注意的問題，主要包括電源電壓、允許電壓波動范圍、耗電情況、直流輸出電壓、絕緣電阻、耐壓情況、抗噪聲性能、耐機械振動及沖擊情況、使用環(huán)境溫度和濕度、接地要

8、求、外形尺寸、質(zhì)量等。 具體性能規(guī)格是指PLC所具有的技術(shù)能力，如果只是一般地了解PLC的性能，了解如下的基本技術(shù)性能指標即可。 1．I/O點數(shù) 如FX系列的I/O點數(shù)最多為256。 2．掃描速度 小型PLC的掃描時間可能大于40ms。 3．內(nèi)存容量 一般小型機的存儲容量為1KB到幾千字節(jié)，大型機則為幾十千字節(jié)，甚至1MB～2MB，通常以PLC所能存放用戶程序的多少來衡量。 4．指令系統(tǒng) 5．內(nèi)部寄存器 6．特殊功能模塊 3.6 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢 3.6.1　PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 1．開關(guān)量邏輯控制

9、2．運動控制 3．過程控制 4．數(shù)據(jù)處理 5．通信連網(wǎng) 3.6.2　PLC的發(fā)展趨勢 （1）從技術(shù)上看， PLC會向運算速度更快、存儲容量更大、功能更廣、性能更穩(wěn)定、性價比更高的方向發(fā)展。 （2）從規(guī)模上看， PLC會進一步向超小型和超大型兩個方向發(fā)展。 （3）從配套性上看， PLC產(chǎn)品會向品種更豐富、規(guī)格更齊備的方向發(fā)展。 （4）從標準上看，PLC的通用信息、設(shè)備特性、編程語言等向IEC1131標準的方向發(fā)展。 （5）從網(wǎng)絡(luò)通信的角度看，PLC將向網(wǎng)絡(luò)化和通信的簡便化方向發(fā)展。 教學(xué)后記： 通過學(xué)習(xí)，了解PLC的基本情況。

10、 課 時 授 課 計 劃 一、授課具體時間： 第 2 周 二、授課課題：第4章 FX系列PLC及其編程工具 三、教學(xué)目的要求： （1）了解 FX系列PLC概述 FX系列PLC （2）掌握PLC的基本組成 ， FX系列PLC的軟元件 四、教學(xué)重點難點： （1）（重點）FX系列PLC的種類 （2）（重點）PLC的基本組成由那些構(gòu)成 （3）（重點） （4）（難點）FX系列PLC的軟元件與傳統(tǒng)相比較后的轉(zhuǎn)換 五、教學(xué)方法、用具： 教學(xué)方法：多媒體教課 教學(xué)用具：三角板 六、教學(xué)過程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計、課堂

11、練習(xí)、教學(xué)進程時 間分配、課外作業(yè)等）： 第4章 FX系列可編程控制器 4.1 FX系列可編程控制器概述 4.1.1 三菱小型PLC的發(fā)展歷史 4.1.2 FX系列型號的含義 FX系列PLC型號名稱的含義如下： （1）系列序號：如1S，1N，2N等； （2）I/O總點數(shù)：10～256； （3）單元類型：M為基本單元，E為I/O混合擴展單元與擴展模塊，EX為輸入專用擴展模塊，EY為輸出專用擴展模塊； （4）輸出形式：R為繼電器輸出，T為晶體管輸出，S為雙向晶閘管輸出； （5）電源的形式： 4.1.3 FX系列PLC的一般技術(shù)指標

12、FX系列PLC的一般技術(shù)指標包括基本性能指標、輸入技術(shù)指標及輸出技術(shù)指標，其具體規(guī)定如表4-1、表4-2及表4-3所示。 4.2 FX系列可編程控制器的子系列 4.2.1 FX1S系列PLC 4.2.2 FX1N系列PLC 4.2.3 FX2N系列PLC 4.2.4 FX2NC系列PLC 4.2.5 FX系列擴展單元、擴展模塊 4.3 FX系列可編程控制器的基本組成 4.3.1 硬件 PLC硬件主要由中央處理單元、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源單元、編程器、擴展接口、編程器接口和存儲器接口組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示。

13、 4.3.2　軟件 PLC是一種工業(yè)計算機，不光要有硬件，軟件也必不可少。 4.4 FX系列可編程控制器的軟元件 4.4.1　PLC的軟元件概述 PLC內(nèi)部有許多具有不同功能的元件，實際上這些元件是由電子電路和存儲器組成的。 4.4.2　FX2N的軟元件 1．輸入繼電器（X） 2．輸出繼電器（Y） 3．輔助繼電器（M） 4．狀態(tài)繼電器S 5．定時器T 6．計數(shù)器C 7．數(shù)據(jù)寄存器（D） 8．變址寄存器 9．指針（P/I） 指針（P/I）包括分支和子程序用的指針（P）以及中斷用的指針（I）。 10．常數(shù) 常數(shù)K用來表示十進制常數(shù)，常數(shù)H用來表示十六

14、進制常數(shù)。 4.5 FX系列可編程控制器的工作原理 4.5.1 掃描工作方式 PLC有運行（RUN）與停止（STOP）兩種基本的工作模式。 1．內(nèi)部處理階段 2．通信服務(wù)階段 3．輸入處理階段 4．程序處理階段 5．輸出處理階段 圖4-13 PLC的掃描工作過程 外部負載斷電，停止工作。 PLC的輸入處理、程序處理和輸出處理的工作方式如圖4-13所示。 循環(huán)掃描的工作方式是PLC的一大特點，也可以說PLC是“串行”工作的，這和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別，PLC的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點競爭和時序失配的問題。 4.5.2

15、掃描周期 4.5.3 輸入/輸出滯后時間 輸入/輸出滯后時間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時間，是指PLC的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間這三部分組成。 教學(xué)后記： 通過學(xué)習(xí)，了解PLC的軟元件。 課 時 授 課 計 劃 一、授課具體時間： 第 3、4 周 二、授課課題：第5章 基本邏輯指令及其應(yīng)用 三、教學(xué)目的要求： （1）了解基本邏輯指令、 PLC的工作

16、原理 （2）掌握常用基本電路的程序設(shè)計 PLC程序設(shè)計方法及技巧 四、教學(xué)重點難點： （1）（重點）基本邏輯指令 （2）（重點）PLC的工作原理 （3）（重點）常用基本電路的程序設(shè)計 （4）（難點）PLC程序設(shè)計方法及技巧 五、教學(xué)方法、用具： 教學(xué)方法：多媒體教課 教學(xué)用具：三角板 六、教學(xué)過程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計、課堂練習(xí)、教學(xué)進程時 間分配、課外作業(yè)等）： 第5章 基本邏輯指令及其應(yīng)用 5.1 基本邏輯指令 5.1.1 邏輯取及驅(qū)動線圈指令LD/LDI/OUT 邏輯取及驅(qū)動線圈指令如表5-1所示。

17、 1．用法示例 2．使用注意事項 3．雙線圈輸出 5.1.2　觸點串、并聯(lián)指令A(yù)ND/ANI/OR/ORI 觸點串、并聯(lián)指令如表5-2所示。 2．使用注意事項 3．連續(xù)輸出 如圖5-4（a）所示，OUT M1指令之后通過X1的觸點去驅(qū)動Y4，稱為連續(xù)輸出 5.1.3　電路塊連接指令ORB/ANB 1．用法示例 電路塊連接指令的應(yīng)用如圖5-5和圖5-6所示。 5.1.4　多重輸出電路指令MPS/MPD/MPP 多重輸出電路

18、指令如表5-4所示。 1．用法示例 多重輸出電路指令的應(yīng)用如圖5-7和圖5-8所示。 2．使用注意事項 5.1.5　置位與復(fù)位指令SET/RST 置位與復(fù)位指令如表5-5所示。 1．指令用法示例 指令用法示例如圖5-9所示。 2．使用注意事項 5.1.6　脈沖輸出指令PLS/PLF 脈沖輸出指令如表5-6所示。 1．用法示例 2．使用注意事項 5.1.7 脈沖式觸點指令LDP/LDF/ANP/ANF/ORP/ORF

19、 脈沖式觸點指令如表5-7所示。 1．用法示例 2．使用注意事項 5.1.8　主控觸點指令MC/MCR 主控觸點指令如表5-8所示。 1．用法示例 2．使用注意事項 5.1.9　邏輯運算結(jié)果取反指令I(lǐng)NV 邏輯運算結(jié)果取反指令如表5-9所示。 5.1.10 空操作和程序結(jié)束指令 NOP/END 空操作和程序結(jié)束指令如表5-10所示。 1．空操作指令NOP 2．程序結(jié)束指令END PLC按照循環(huán)掃描的工作方式，首先進行輸入處理，然后進行程序處理，當處

20、理到END指令時，即進行輸出處理。 5.2 梯形圖的基本規(guī)則 1．線圈右邊無觸點 2．觸點可串可并無限制 3．線圈不能重復(fù)使用 4．觸點水平不垂直 5．觸點多上并左 6．順序不同結(jié)果不同 5.3 基本電路的編程 電動機的起保停電路 （1）控制要求 按下起動按鈕SB1，電動機起動運行，按下停止按鈕SB2，電動機停止運行。 （2）輸入/輸出（I/O）分配 X0：SB1，X1：SB2（常開），Y0：電動機（接觸器）。 （3）梯形圖方案設(shè)計 若要改為起動優(yōu)先，則梯形圖如圖5-21所示。

21、 2．單臺電動機的兩地控制 （1）控制要求 按下地點1的起動按鈕SB1或地點2的起動按鈕SB2均可起動電動機；按下地點1的停止按鈕SB3或地點2的停止按鈕SB4均可停止電動機運行。 （2）輸入/輸出分配 X0：SB1，X1：SB2，X2：SB3（常開），X3：SB4（常開），Y0：電動機（接觸器）。 （3）梯形圖方案設(shè)計 3．兩臺電動機的順序聯(lián)動控制 （1）控制要求 電動機M1先起動（SB1），電動機M2才能起動（SB2）。 （2）輸入/輸出分配 X0：電動機M1起動（SB1），X1：電動機M2起動（SB2）

22、，X2：電動機M1停止（SB3），X3：電動機M2停止（SB4）；Y0：電動機M1（接觸器1），Y1：電動機M2（接觸器2）。 （3） 梯形圖方案設(shè)計 4．定時器的應(yīng)用 （1）得電延時合（如圖5-24所示） （2）失電延時斷（如圖5-25所示） 3）3臺電動機順序起動 ① 控制要求。電動機M1起動5s后電動機M2起動, 電動機M2起動5s后電動機M3起動；按下停止按鈕時，電動機無條件全部停止運行。 ② 輸入/輸出分配。X1：起動按鈕，X0:停止按鈕，Y1：電動機M1，Y2：電動機M2，Y3：電動機M3。 ③ 梯形圖方案設(shè)計。

23、5． 計數(shù)器C的應(yīng)用（如圖5-27所示） 6．振蕩電路 振蕩電路可以產(chǎn)生特定的通斷時序脈沖，它應(yīng)用在脈沖信號源或閃光報警電路中。 （1）定時器組成的振蕩電路一（如圖5-28所示） 7．振蕩電路的應(yīng)用 8．定時器的延時擴展 9．兩計數(shù)器接力計數(shù) 10．單觸點的起動/停止控制 教學(xué)后記： 通過學(xué)習(xí)，了解PLC的基本邏輯指令。要求同學(xué)們課后認真復(fù)習(xí)，抄寫邏輯指令格式。 課 時 授 課 計 劃 一、授課具體時間： 第 5、6 周 第5章 二、授課課題：

24、 基本邏輯指令及其應(yīng)用 三、教學(xué)目的要求： （1）了解 PLC程序設(shè)計方法及技巧 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 （2）掌握 步進順控指令及其編程方法 四、教學(xué)重點難點： （1）（重點） PLC程序設(shè)計方法及技巧 （2）（重點）狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 （3）（重點）步進順控指令及其編程方法 （4）（難點） 五、教學(xué)方法、用具： 教學(xué)方法：多媒體教課 教學(xué)用具：三角板 六、教學(xué)過程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計、課堂練習(xí)、教學(xué)進程時 間分配、課外作業(yè)等）： 5.4 梯形圖程序設(shè)計的技巧 5.4.1 轉(zhuǎn)換法 轉(zhuǎn)換法就是將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換成與原

25、有功能相同的PLC內(nèi)部的梯形圖。 1．基本方法 根據(jù)繼電器電路圖來設(shè)計PLC的梯形圖時，關(guān)鍵是要抓住它們的一一對應(yīng)關(guān)系，即控制功能的對應(yīng)、邏輯功能的對應(yīng)以及繼電器硬件元件和PLC軟件元件的對應(yīng)。 2．轉(zhuǎn)換設(shè)計的步驟 （1）了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過程和機械的動作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能在設(shè)計和調(diào)試系統(tǒng)時心中有數(shù)。 （2）確定PLC的輸入信號和輸出信號，畫出PLC的外部接線圖。 （3）確定PLC梯形圖中的輔助繼電器（M）和定時器（T）的元件號。 （4）根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系畫出PLC的梯形圖。 （5）根據(jù)被控設(shè)備的工藝過程和機械的動作

26、情況以及梯形圖編程的基本規(guī)則，優(yōu)化梯形圖，使梯形圖既符合控制要求，又具有合理性、條理性和可靠性。 （6）根據(jù)梯形圖寫出其對應(yīng)的指令表程序。 3．轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用 例1 圖5-35是三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制的繼電器電路圖，試將該繼電器電路圖轉(zhuǎn)換為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖。 解：（1）分析動作原理 （2）確定輸入/輸出信號 （3）畫出PLC的外部接線圖 （4）畫對應(yīng)的梯形圖 （5）畫優(yōu)化梯形圖 5.4.2　邏輯法 1．基本方法

27、用邏輯法設(shè)計梯形圖，必須在邏輯函數(shù)表達式與梯形圖之間建立一種一一對應(yīng)關(guān)系，即梯形圖中常開觸點用原變量（元件）表示，常閉觸點用反變量（元件上加一小橫線）表示。 2．設(shè)計的步驟 （1）通過分析控制要求，明確控制任務(wù)和控制內(nèi)容； （2）確定PLC的軟元件（輸入信號、輸出信號、輔助繼電器M和定時器T），畫出PLC的外部接線圖； （3）將控制任務(wù)、要求轉(zhuǎn)換為邏輯函數(shù)（線圈）和邏輯變量（觸點），分析觸點與線圈的邏輯關(guān)系，列出真值表； （4）寫出邏輯函數(shù)表達式； （5）根據(jù)邏輯函數(shù)表達式畫出梯形圖； （6）優(yōu)化梯形圖。 3．邏輯法的應(yīng)用 例3 用邏

28、輯法設(shè)計三相異步電動機Y/△降壓起動控制的梯形圖。 解：（1）明確控制任務(wù)和控制內(nèi)容 （2）確定PLC的軟元件，畫出PLC的外部接線圖 （3）列出真值表 （4）列出邏輯函數(shù)表達式 （5）畫出梯形圖 （6）優(yōu)化梯形圖 教學(xué)后記： 通過學(xué)習(xí)，了解PLC的梯形圖的畫法，規(guī)則。并熟悉常見電路的PLC轉(zhuǎn)換。 課 時 授 課 計 劃 一、授課具體時間： 第 7、8 周 二、授課課題：第6章 步進順控指令及其應(yīng)用 三、教學(xué)目的要求： （1）

29、了解狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 （2）掌握步進順控指令及其編程方法 四、教學(xué)重點難點： （1）（重點）狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 （2）（重點）步進順控指令及其編程方法 （3）（重點） （4）（難點） 五、教學(xué)方法、用具： 教學(xué)方法：多媒體教課 教學(xué)用具：三角板 六、教學(xué)過程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計、課堂練習(xí)、教學(xué)進程時 間分配、課外作業(yè)等）： 第6章 步進順控指令及其應(yīng)用 6.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及步進順控指令 6.1.1 流程圖 首先，還是來分析一下第5章的電動機循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制的例子，其控制要求為：電動機正轉(zhuǎn)3s，暫停2s，反轉(zhuǎn)3s，暫

30、停2s，如此循環(huán)5個周期，然后自動停止；運行中，可按停止按鈕停止，熱繼電器動作也應(yīng)停止。 從上述的控制要求中，可以知道：電動機循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制實際上是一個順序控制，整個控制過程可分為如下6個工序（也叫階段）：復(fù)位、正轉(zhuǎn)、暫停、反轉(zhuǎn)、暫停、計數(shù)； 每個階段又分別完成如下的工作（也叫動作）：初始復(fù)位、停止復(fù)位、熱保護復(fù)位，正轉(zhuǎn)、延時，暫停、延時，反轉(zhuǎn)、延時，暫停、延時，計數(shù)；各個階段之間只要條件成立就可以過渡（也叫轉(zhuǎn)移）到下一階段。因此，可以很容易地畫出電動機循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制的工作流程圖，如圖6-1所示。 6.1.2　狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 1．狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 一是將流程圖中的

31、每一個工序（或階段）用PLC的一個狀態(tài)繼電器來替代；二是將流程圖中的每個階段要完成的工作（或動作）用PLC的線圈指令或功能指令來替代； 三是將流程圖中各個階段之間的轉(zhuǎn)移條件用PLC的觸點或電路塊來替代；四是流程圖中的箭頭方向就是PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的轉(zhuǎn)移方向。 2．設(shè)計狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的方法和步驟 （1）將整個控制過程按任務(wù)要求分解，其中的每一個工序都對應(yīng)一個狀態(tài)（即步），并分配狀態(tài)繼電器。 電動機循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制的狀態(tài)繼電器的分配如下： 復(fù)位→S0，正轉(zhuǎn)→S20，暫?！鶶21，反轉(zhuǎn)→S22，暫?！鶶23，計數(shù)→S24。 （2）搞清楚每個狀態(tài)的功能、作用。狀態(tài)的功能是通

32、過PLC驅(qū)動各種負載來完成的，負載可由狀態(tài)元件直接驅(qū)動，也可由其他軟觸點的邏輯組合驅(qū)動。 （3）找出每個狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件和方向，即在什么條件下將下一個狀態(tài)“激活”。狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件可以是單一的觸點，也可以是多個觸點的串、并聯(lián)電路的組合。 （4）根據(jù)控制要求或工藝要求，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 3．狀態(tài)轉(zhuǎn)移和驅(qū)動的過程 4．狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的特點 （1）可以將復(fù)雜的控制任務(wù)或控制過程分解成若干個狀態(tài)。 （2）相對某一個具體的狀態(tài)來說，控制任務(wù)簡單了，給局部程序的編制帶來了方便。 （3）整體程序是局部程序的綜合，只要搞清楚各狀態(tài)需要完成的動作、狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件和轉(zhuǎn)移的方向，就可以進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設(shè)計。

33、 （4）這種圖形很容易理解，可讀性很強，能清楚地反映全部控制的工藝過程。 6.1.3　狀態(tài)繼電器 6.1.4　步進順控指令 FX系列PLC的步進順控指令有兩條：一條是步進觸點（也叫步進開始）指令STL（Step Ladder），一條是步進返回（也叫步進結(jié)束）指令RET。 1．STL指令 STL步進觸點指令用于“激活”某個狀態(tài)，其梯形圖符號為 。 2．RET指令 RET指令用于返回主母線，其梯形圖符號為 。 6.2 步進順控的編程方法 6.2.

34、1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程方法 1．狀態(tài)的三要素 2．編程方法 3．狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的理解 6.2.2　編程注意事項 （1）與STL步進觸點相連的觸點應(yīng)使用LD或LDI指令， （2）初始狀態(tài)可由其他狀態(tài)驅(qū)動，但運行開始時，必須用其他方法預(yù)先作好驅(qū)動，否則狀態(tài)流程不可能向下進行。如按圖6-2所示而設(shè)計的程序。 （3）STL觸點可以直接驅(qū)動或通過別的觸點驅(qū)動Y、M、S、T等元件的線圈和應(yīng)用指令。 （4）由于CPU只執(zhí)行活動步對應(yīng)的電路塊，因此，使用STL指令時允許雙線圈輸出， （5）在步的活動狀態(tài)的轉(zhuǎn)移過程中，相鄰兩步的狀態(tài)繼電器會同時ON一個掃描周期，可能會引發(fā)瞬

35、時的雙線圈問題。 （6）并行流程或選擇流程中每一分支狀態(tài)的支路數(shù)不能超過8條，總的支路數(shù)不能超過16條。 （7）若為順序不連續(xù)轉(zhuǎn)移（即跳轉(zhuǎn)），不能使用SET指令進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移，應(yīng)改用OUT指令進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。 （8）STL觸點右邊不能緊跟著使用入棧（MPS）指令。STL指令不能與MC、MCR指令一起使用。在FOR、NEXT結(jié)構(gòu)中、子程序和中斷程序中，不能有STL程序塊，但STL程序塊中可允許使用最多4級嵌套的FOR、NEXT指令。 （9）需要在停電恢復(fù)后繼續(xù)維持停電前的運行狀態(tài)時，可使用S500～S899停電保持狀態(tài)繼電器。 6.2.3 單流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程 1．單流程 2．編

36、程方法和步驟 （1）根據(jù)控制要求，列出PLC的I/O分配表，畫出I/O分配圖； 2）將整個工作過程按工作步序進行分解，每個工作步序?qū)?yīng)一個狀態(tài)，將其分為若干個狀態(tài)； （3）理解每個狀態(tài)的功能和作用，即設(shè)計驅(qū)動程序； （4）找出每個狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向； （5）根據(jù)以上分析，畫出控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖； （6）根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖寫出指令表。 教學(xué)后記： 通過學(xué)習(xí)，了解PLC的步進順控指令的使用。 課 時 授 課 計 劃 一、授課具體時間： 第 9、10 周 二、授課課題：第6章 步進順控指令及其應(yīng)用 三、教學(xué)目的

37、要求： （1）了解單流程的程序設(shè)計 （2）掌握選擇性流程的程序設(shè)計 四、教學(xué)重點難點： （1）（重點）單流程的程序設(shè)計 （2）（重點）選擇性流程的程序設(shè)計 （3）（重點） （4）（難點） 五、教學(xué)方法、用具： 教學(xué)方法：多媒體教課 教學(xué)用具：三角板 六、教學(xué)過程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計、課堂練習(xí)、教學(xué)進程時 間分配、課外作業(yè)等）： 6.3 單流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程 1．單流程 2．編程方法和步驟 （1）根據(jù)控制要求，列出PLC的I/O分配表，畫出I/O分配圖； （2）將整個工作過程按工作步序進行分解，每個工作步序?qū)?yīng)一個狀態(tài)，

38、將其分為若干個狀態(tài)； （3）理解每個狀態(tài)的功能和作用，即設(shè)計驅(qū)動程序； （4）找出每個狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向； （5）根據(jù)以上分析，畫出控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖； （6）根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖寫出指令表。 3．編程實例 例1 用步進順控指令設(shè)計某行車循環(huán)正反轉(zhuǎn)自動控制的程序。 控制要求為：送電等待信號顯示→按起動按鈕→正轉(zhuǎn)→正轉(zhuǎn)限位→停5s→反轉(zhuǎn)→反轉(zhuǎn)限位→停7s→返回到送電顯示狀態(tài)。 解：（1）I/O分配 根據(jù)控制要求，其I/O分配如圖6-7所示。 （2）狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 （3）指令表 例

39、3 用步進指令設(shè)計一個電鍍槽生產(chǎn)線的控制程序。 控制要求為：具有手動和自動控制功能，手動時，各動作能分別操作；自動時，按下啟動按鈕后，從原點開始按圖6-11所示的流程運行一周回到原點；圖中SQ1～SQ4為行車進退限位開關(guān)，SQ5、SQ6為吊鉤上、下限位開關(guān)。 解：（1）I/O分配 X0：自動/手動轉(zhuǎn)換，X1：右限位，X2：第二槽限位，X3：第三槽限位，X4：左限位；X5：上限位，X6：下限位，X7：停止，X10：自動位起動，X11：手動向上，X12：手動向下，X13：手動向右，X14：手動向左，Y0：吊鉤上，Y1：吊鉤下，Y2：行車右行，Y3：行

40、車左行，Y4：原點指示。 （2）PLC的外部接線圖（如圖6-12所示） （3）系統(tǒng)程序 （4）指令表程序 6.4　選擇性流程及其編程 1．選擇性流程程序的特點 由兩個及以上的分支程序組成的，但只能從中選擇一個分支執(zhí)行的程序，稱為選擇性流程程序。 2．選擇性分支的編程 6.4.2　并行性流程及其編程 1．并行性流程程序的特點 由兩個及以上的分支程序組成的，但必須同時執(zhí)行各分支的程序，稱為并行性流程程序。圖6-18是具有3個支路的并行性流程程序，其特點如下： 2．并行性分支的編程 3．并行性

41、匯合的編程 4．并行性流程程序編程注意事項 （1）并行性流程的匯合最多能實現(xiàn)8個流程的匯合。 （2）在并行分支、匯合流程中，不允許有圖6-19（a）的轉(zhuǎn)移條件，而必須將其轉(zhuǎn)化為圖6-19（b）后，再進行編程。 5．編程實例 教學(xué)后記： 通過學(xué)習(xí)，了解PLC的步進順控指令單流程，并行性流程，選擇性流程，以及混合性流程的基本情況。 課 時 授 課 計 劃 一、授課具體時間： 第 11 周 二、授課課題：第7章 功能指令及其應(yīng)用 三、教學(xué)

42、目的要求： （1）了解功能指令的基本規(guī)則 （2）掌握功能指令 四、教學(xué)重點難點： （1）（重點）功能指令的基本規(guī)則 （2）（重點）功能指令的運用 （3）（重點） （4）（難點） 五、教學(xué)方法、用具： 教學(xué)方法：多媒體教課 教學(xué)用具：三角板 六、教學(xué)過程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計、課堂練習(xí)、教學(xué)進程時 間分配、課外作業(yè)等）： 第7章 功能指令及其應(yīng)用 7.1 功能指令的基本規(guī)則 7.1.1 功能指令的表示形式 其表現(xiàn)的形式如下： [S﹒]叫做源操作數(shù)，其內(nèi)容不隨指令執(zhí)行而變化，在可利用變址修

43、改軟元件的情況下，用加“﹒”符號的[S﹒]表示，源的數(shù)量多時，用[S1﹒][S2﹒]等表示。 [D﹒]叫做目標操作數(shù)，其內(nèi)容隨指令執(zhí)行而改變，如果需要變址操作時，用加“﹒”的符號[D﹒]表示，目標的數(shù)量多時，用[D1﹒][D2﹒]等表示。 [n﹒]叫做其他操作數(shù)，既不作源操作數(shù)，又不作目標操作數(shù)，常用來表示常數(shù)或者作為源操作數(shù)或目標操作數(shù)的補充說明?？捎檬M制的K、十六進制的H和數(shù)據(jù)寄存器D來表示。在需要表示多個這類操作數(shù)時，可用[n1]、[n2]等表示，若具有變址功能，則用加“﹒”的符號[n﹒]表示。此外其他操作數(shù)還可用[m]來表示。 7.1.2 數(shù)據(jù)長度和指令類型 1

44、．數(shù)據(jù)長度 功能指令可處理l6位數(shù)據(jù)和32位數(shù)據(jù)，例如： 2．指令類型 FX系列PLC的功能指令有連續(xù)執(zhí)行型和脈沖執(zhí)行型兩種形式。 連續(xù)執(zhí)行型的如： 上圖程序是連續(xù)執(zhí)行方式的例子，當X1為ON時，上述指令在每個掃描周期都被重復(fù)執(zhí)行一次。 脈沖執(zhí)行型的如： 7.1.3 操作數(shù) 操作數(shù)按功能分有源操作數(shù)、目標操作數(shù)和其他操作數(shù)；按組成形式分有位元件、字元件和常數(shù)。 1．位元件和字元件 2．位元件的組合 3．變址寄存器 7.2 功能指令介紹 7.2.1

45、程序流程指令 程序流程指令是與程序流程控制相關(guān)的指令，程序流程指令如表7-2所示。 這里僅介紹常用的CJ、CALL、SRET、FEND指令。 1．跳轉(zhuǎn)指令CJ 2．子程序調(diào)用指令CALL和子程序返回指令SRET 3．主程序結(jié)束FEND 7.2.2 傳送與比較指令 傳送與比較指令如表7-3所示。 這里僅介紹CMP、ZCP、MOV 3條常用指令。 1．比較指令CMP 2．區(qū)間比較指令ZCP ZCP指令是將一個數(shù)據(jù)與兩個源數(shù)據(jù)進行比較的指令。源數(shù)據(jù)[S1.]的值不能大于[S2.]的值，

46、若[S1.]大于[S2.]的值，則執(zhí)行ZCP指令時，將[S2.]看作等于[S1.]。 3．傳送指令MOV 7.2.3 算術(shù)與邏輯運算指令 算術(shù)與邏輯運算指令包括算術(shù)運算和邏輯運算，共有10條指令，如表7-4所示。 這里介紹ADD、SUB、MUL、DIV、INC、DEC、WAND、WOR、WXOR 9條指令。 1．BIN加法運算指令A(yù)DD ADD指令的使用說明如下： 教學(xué)后記： 通過學(xué)習(xí)，了解PLC的功能指令，并能夠?qū)σ恍┖唵蔚目刂葡到y(tǒng)，進行功能指令的編程。 課

47、時 授 課 計 劃 一、授課具體時間： 第 12 周 二、授課課題：第8章 特殊功能模塊及其應(yīng)用 三、教學(xué)目的要求： （1）了解 模擬量處理模塊及其應(yīng)用 通信擴展板 （2）掌握 CC-Link現(xiàn)場總線模塊 其它特殊功能模塊 四、教學(xué)重點難點： （1）（重點） 模擬量處理模塊及其應(yīng)用 （2）（重點）通信擴展板及其應(yīng)用 （3）（重點） CC-Link現(xiàn)場總線模塊 （4）（難點）其它特殊功能模塊 五、教學(xué)方法、用具： 教學(xué)方法：多媒體教課 教學(xué)用具：三角板 六、教學(xué)過程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計、課堂練習(xí)、

48、教學(xué)進程時 間分配、課外作業(yè)等）： 8.1 模擬量處理模塊 FX系列PLC常用的模擬量控制設(shè)備有模擬量擴展板（FX1N-2AD-BD、FX1N-1DA-BD）、普通模擬量輸入模塊（FX2N-2AD、FX2N-4AD、FX2NC-4AD、FX2N-8AD）、模擬量輸出模塊（FX2N-2DA、FX2N-4DA、FX2NC-4DA）、模擬量輸入輸出混合模塊（FX0N-3A）、溫度傳感器用輸入模塊（FX2N-4AD-PT、FX2N-4AD-TC、FX2N-8AD）、溫度調(diào)節(jié)模塊（FX2N-2LC）等。 8.1.1 普通A/D輸入模塊 1．FX2N-4AD概述

49、 FX2N-4AD模擬輸入模塊為4通道12位A/D轉(zhuǎn)換模塊。 2．接線 （1）接線圖 FX2N?4AD的接線如圖8-1所示。 （2）注意事項 ① FX2N-4AD通過雙絞屏蔽電纜來連接。電纜應(yīng)遠離電源線或其他可能產(chǎn)生電氣干擾的電線。 ② 如果輸入有電壓波動，或在外部接線中有電氣干擾，可以接一個平滑電容器（0.1F～0.47F/25V）。 ③ 如果使用電流輸入，則須連接V+和I+端子。 ④ 如果存在過多的電氣干擾，需將電纜屏蔽層與FG端連接，并連接到FX2N?4AD的接地端。 ⑤ 連接FX2N-4AD的接地端與主單元的接地端?？尚械脑?，在

50、主單元使用3級接地。 3．緩沖存儲器（BFM）分配 FX2N?4AD共有32個緩沖存儲器（BFM），每個BFM均為16位，BFM的分配如表8-2所示。 偏移和增益可以獨立或一起設(shè)置。合理的偏移范圍是?5～+5V或?20～20mA。而合理的增益值是1～15V或4～32mA。增益和偏移都可以用PLC的程序調(diào)整。 調(diào)整增益/偏移時，應(yīng)該將增益/偏移BFM#21的位b1，b0設(shè)置為0、1，以允許調(diào)整。一旦調(diào)整完畢，這些位元件應(yīng)該設(shè)為1，0，以防止進一步的變化。 5．實例程序 （1）基本程序 FX2N-4AD模塊連接在特殊功能模塊的0

51、號位置，通道CH1和CH2用作電壓輸入。平均采樣次數(shù)設(shè)為4，并且用PLC的數(shù)據(jù)寄存器D0和D1接收輸入的數(shù)字值。其基本程序如圖8-4所示。 （2）FX2N-4AD增益和偏移的調(diào)整程序 通過軟件設(shè)置調(diào)整偏移/增益量，其程序如圖8-5所示。 8.1.2 溫度A/D輸入模塊 1．FX2N-4AD-PT概述 2．接線 （1）接線圖 FX2N-4AD-PT的接線如圖8-6所示。 （2）注意事項 ① FX2N-4AD-PT應(yīng)使用PT100傳感器的電纜或雙絞屏蔽電纜作為模擬輸入電纜，并且和電源線或其他可能產(chǎn)生電氣干擾的電線隔開。

52、 ② 可以采用壓降補償?shù)姆绞絹硖岣邆鞲衅鞯木?。如果存在電氣干擾，將電纜屏蔽層與外殼地線端子（FG）連接到FX2N-4AD-PT的接地端和主單元的接地端。如可行的話，可在主單元使用3級接地。 ③ FX2N-4AD-PT可以使用可編程控制器的外部或內(nèi)部的24V電源。 3．緩沖存儲器（BFM）的分配 FX2N-4AD-PT的BFM分配如表8-5所示。 （1）緩沖存儲器BFM#28 BFM#28是數(shù)字范圍錯誤鎖存，它鎖存每個通道的錯誤狀態(tài)如表8-6所示，據(jù)此可用于檢查熱電偶是否斷開。 教學(xué)后記： 通過學(xué)習(xí)，了解PLC的功能模塊指令，輸入，輸出等模塊的運用。