1.3 PLC的基本實訓

實訓1 FX2N系列PLC機器硬件認識及使用

1．實訓目的

（1）認識FX2N系列PLC外部端子的功能及連接方法；了解I/O點的編號、分類、主要技術指標及使用注意事項。

（2）了解FX2N系列PLC基本單元、擴展單元、特殊功能模塊的型號、功能及技術指標。

（3）了解PLC控制系統的組成及技術實現。

2．實訓內容

（1）機器硬件認識與使用。

PLC有單元式、模塊式和疊裝式三種結構形式，常用的結構形式為前兩種。FX2N系列為小型PLC，采用單元式結構形式。

FX2N—48MR PLC面板如圖1.11所示，它由三部分組成，即外部端子（輸入/輸出接線端子）、指示部分和接口部分，各部分的組成及功能如下所述。

① 外部接線端子。外部接線端子包括PLC電源（L、N）、輸入用直流電源（24 +、COM）、輸入端子（Y）、運行控制（RUN）和機器接地等。它們位于機器兩側可拆卸的端子板上，每個端子均有對應的編號，主要完成電源、輸入信號和輸出信號的連接。

②指示部分。指示部分包括各輸入/輸出點的狀態指示、機器電源指示（POWER）、機器運行狀態指示（RUN）、用戶程序存儲器后備電池指示（BATT）和程序錯誤或CPU錯誤指示（PROG-E、CPU-E）等，用于反映I/O點和機器的狀態。

③接口部分。FX2N系列PLC有多個接口，主要包括編程器接口、存儲器接口、擴展接口和特殊功能模塊接口等。在機器面板的左下角，還設置了一個PLC運行模式轉換開關SW1，它有RUN和STOP兩個位置，RUN使機器處于運行狀態（RUN指示燈亮）; STOP使機器處于停止運行狀態（RUN指示燈滅）。當機器處于STOP狀態時，可進行用戶程序的錄入、編輯和修改。接線端子板上也有一個RUN端子，它的功能與SW1相同，如果該端子有輸入信號，可使機器處于運行狀態，否則，機器處于停止運行狀態。接口的作用是完成基本單元同編程器、外部存儲器、擴展單元和特殊功能模塊的連接，在PLC技術應用中會經常用到。

（2）I/O點的類別、編號及使用說明。

I/O端子是PLC的重要部件，是PLC與外部設備（輸入設備、輸出設備）連接的通道，其數量、類別也是PLC的主要技術指標之一。一般FX系列PLC的輸入端子（X）位于機器的一側，輸出端子（Y）位于機器的另一側。

FX2N系列PLC的I/O點數量、類別隨機器型號的不同而不同，但I/O點數量比例及編號規則完全相同。一般輸入點與輸出點的數量之比為1∶1，也就是說輸入點數等于輸出點數。FX系列PLC的I/O點編號采用八進制，即00～07、10～17、20～27…。輸入點前面加“X”，輸出點前面加“Y”。擴展單元和I/O擴展模塊其I/O點編號應緊接基本單元的I/O編號之后，依次分配編號。

I/O點的作用是將I/O設備與PLC進行連接，使PLC與現場構成系統，以便從現場通過輸入設備（元件）得到信息（輸入），或將經過處理后的控制命令通過輸出設備（元件）送到現場（輸出），從而實現自動控制的目的。

輸入回路連接示意圖如圖1.12所示。輸入回路的實現是COM通過具體的輸入元件（如按鈕、轉換開關、行程開關、繼電器的觸點、傳感器等）連接到對應的輸入點上，通過輸入點X將信息送到PLC內部，一旦某個輸入元件狀態發生變化，對應輸入點X的狀態也就隨之變化，這樣PLC可隨時檢測到這些信息。

輸出回路就是PLC的負載驅動回路，輸出回路連接示意圖如圖1.13所示。PLC僅提供輸出點，通過輸出點使負載得到驅動。負載電源的規格應根據負載的需要和輸出點的技術規格進行選擇。

在實現輸出回路時，應注意的事項如下。

① 輸出點的共COM問題。一般情況下，每個輸出點應有兩個端子，為了減少輸出端子的個數，PLC在內部將其中一個輸出點采用公共端連接，即將幾個輸出點的一端連接到一起，形成公共端COM。FX2N系列PLC的輸出點一般采用每4個點共COM的連接，如圖1.14所示。在使用時要特別注意，否則可能導致負載不能正確驅動。

② 輸出點的技術規格。不同的輸出類別有不同的技術規格。應根據負載的類別、大小、負載電源的等級、響應時間等選擇不同類別的輸出形式。要特別注意負載電源的等級和最大負載的限制，以防止出現負載不能驅動或PLC輸出點損壞等情況的發生。

③ 多種負載和多種負載電源共存的處理。同一臺PLC控制的負載，負載電源的類別、電壓等級可能不同，在連接負載時（實際上在分配I/O點時），應盡量讓負載電源不同的負14載不使用共COM的輸出點。若要使用，應注意干擾和短路等問題。

（3）PLC的初步應用——三相異步電動機點動和連續運行控制。

PLC控制系統由硬件和軟件兩部分組成，如圖1.15所示。硬件部分就是將輸入元件通過輸入點與PLC連接，將輸出元件通過輸出點與PLC連接，構成PLC控制系統的硬件系統。軟件部分即控制思想，用PLC指令將控制思想轉化為PLC可接收的程序。下面以三相異步電動機點動和連續控制為例對PLC控制系統進行初步認識。

① 輸入/輸出元件地址分配。根據要求，在電動機點動、連續運行控制中，有4個輸入控制元件：啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2、點動按鈕SB3和熱繼電器FR；有3個輸出元件：接觸器線圈KM、綠色指示燈HL1和紅色指示燈HL2。輸入/輸出元件的地址分配如表1.1所示。

② 輸入/輸出接線圖。本實訓采用三菱FX2N—16MR型PLC實現點動、連續運行控制，其輸入/輸出的接線如圖1.16所示。

③ 參考梯形圖程序。根據點動、連續運行控制的控制要求，編寫梯形圖程序，如圖1.17所示。

梯形圖程序所對應的指令語句如表1.2所示。

④ 實訓要求。

● 指導教師事先將指令程序寫入PLC。

● 按要求由學生獨立將系統連接起來。

● 讓學生親自操作，觀察系統的運行，體會系統組成和控制要求。

綜上，總結歸納出PLC技術應用的一般步驟如下所述。

① 分析被控對象的工藝條件和控制要求。

②根據被控對象對PLC控制系統的功能、要求和所需輸入/輸出的點數，選擇適當類型的PLC。

③ 分配輸入/輸出點，繪制控制系統的接線圖。

④ 根據被控對象的工藝條件和控制要求，設計梯形圖或狀態轉移圖。如果控制系統是繼電器控制線路，可將其改造為梯形圖。

⑤ 根據梯形圖，用選用機型的指令編制程序。

⑥ 用編程器將指令程序寫入PLC。

⑦ 調試系統。首先按系統接線圖連接好系統，然后根據控制要求對控制系統進行調試，直到符合要求。

實訓2 三相異步電動機的正反轉控制

1．實訓目的

（1）掌握梯形圖和語句表的編程規則。

（2）用PLC實現對三相異步電動機的正反轉控制。

（3）訓練編程的思想和方法。

2．控制要求

如圖1.18所示是三相異步電動機正反轉運行電路，KM1為電動機正向運行交流接觸器，KM2為電動機反向運行交流接觸器，SB1為正向啟動按鈕，SB3為反向啟動按鈕，SB2為停止按鈕，KH為過載保護熱繼電器。當按下SB1時，KM1線圈通電吸合，KM1主觸點閉合，電動機開始正向運行，同時KM1的輔助常開觸點閉合而使KM1線圈保持吸合，實現了電動機的正向連續運行，直到按下停止按鈕SB2；反之，當按下SB3時，KM2的線圈通電吸合，KM2主觸點閉合，電動機開始反向運行，同時KM2的輔助常開觸點閉合而使KM2線圈保持吸合，實現了電動機的反向連續運行，直到按下停止按鈕SB2; KM1、KM2線圈互鎖確保不同時通電，本實訓研究用PLC實現三相異步電動機正反轉控制電路。

3．實訓內容和步驟

（1）輸入/輸出端口配置。

（2）根據輸入/輸出點分配，畫出PLC的接線圖。參考接線圖如圖1.19（a）所示。

（3）按控制要求設計梯形圖和指令表。

（4）輸入程序并進行調試。

（5）參考梯形圖和指令表如圖1.19（b）所示。

如果按下SB1, X0接通，X0的常開觸點閉合，驅動Y0動作，使Y0外接的KM1線圈吸合，KM1的主觸點閉合，主電路接通，電動機M正向運行，同時梯形圖中Y0的常開觸點接通，使得Y0的輸出保持，起到自保作用，維持電動機M的連續正向運行，另外Y0的常閉觸點斷開，確保在Y0接通時，Y1不能接通，起到互保作用。直到按下SB2，此時X1接通，常閉觸點斷開，使Y0斷開，Y0外接的KM1線圈釋放，KM1的主觸點斷開，主電路斷開，電動機M停止運行。同理，可分析反向運行過程。

實訓3 三菱SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的使用

1．三菱SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件簡介

三菱SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件是應用于FX系列PLC的中文編程軟件，可以在Windows 9x或Windows 3.1及以上操作系統中運行。

（1）SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的主要功能

①在SWOPC-FXGP/WIN-C中，可以通過線路符號、列表語言及SFC符號來創建步進順控指令程序，建立注釋數據及設置寄存器數據。

② 創建步進順控指令程序并將其創建為文件，用打印機打印。

③ 該程序可以在串行系統中與PLC進行通信、文件傳送、操作監控及各種測試功能。

（2）系統配置

① 計算機。要求機型為IBM PC/AT（兼容）; CPU為486以上；內存為8M或更高（推18薦16M以上）；顯示器分辨率為800×600點，16色或更高。

② 編程和通信軟件。采用應用于FX系列PLC的編程軟件SWOPC-FXGP/WIN-C。

③ 接口單元。采用FX -232AWC型RS -232C/RS -422轉換器（便攜式）或FX -232AW型RS-232C/RS-422轉換器（內置式），以及其他指定的轉換器。

④ 通信線纜。采用FX-422CAB型RS-422纜線（用于FX2、FX2C型PLC, 0.3m）或FX-422CAB-150型RS-422纜線（用于FX2、FX2C型PLC, 1.5m），以及其他指定的纜線。

2．三菱SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的使用——程序的創建、保存

（1）系統的啟動和退出

用鼠標左鍵雙擊桌面上的圖標，啟動SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件。

打開的SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件窗口如圖1.20所示。

選擇 【文件】 菜單下的 【退出】 命令，即可退出SWOPC-FXGP/WIN-C編程系統，如圖1.21所示。

（2）文件的管理

① 創建新文件。選擇 【文件】→【新文件】，或者按 【Ctrl】 +【N】 組合鍵操作，在PLC類型設置對話框中選擇順控程序的目標PLC類型，如選擇FX2系列PLC后，單擊 【確認】按鈕，或者按 【O】 鍵即可，如圖1.22所示。

② 打開文件。從文件列表中打開一個順控程序及諸如注釋數據之類的數據，操作方法是：先選擇 【文件】→【打開】 命令或按 【Ctrl】 +【O】 組合鍵，再在打開的文件菜單中選擇一個所需要的順控指令程序后，單擊 【確認】 即可，如圖1.23所示。

③ 文件的保存和關閉。可以保存當前的順控程序、注釋數據及其他在同一文件名下的數據。如果是第一次保存，屏幕會顯示如圖1.24所示的文件保存對話框，可以通過該對話框將當前程序賦名并保存起來。操作方法是：執行 【文件】→【保存】 操作或按 【Ctrl】+【S】 組合鍵即可。

將處于打開狀態的順控程序關閉，再打開一個已有的程序及相應的注釋和數據，操作方法是：執行 【文件】→【關閉打開】 操作即可。

3．三菱SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的使用——程序的輸入、編輯

（1）梯形圖編程

① 編輯操作。

● 梯形圖單元塊的剪切、復制、粘貼、刪除、塊選擇及行刪除和行插入，通過執行 【編輯】 菜單下的命令實現，如圖1.25所示。

● 元件名的輸入、元件注釋、線圈注釋及程序塊注釋，可以通過執行 【編輯】 菜單下的命令實現，如圖1.25所示。

② 元件輸入。觸點、線圈、特殊功能線圈和連接導線的輸入及程序的清除，可以通過執行 【工具】 菜單下的命令實現，如圖1.26所示。

③梯形圖的轉換。將創建的梯形圖轉換格式存入計算機中，操作方法是：執行 【工具】→【轉換】 操作或按 【F4】 鍵，如圖1.26所示。在轉換過程中顯示梯形圖轉換信息，如果在不完成轉換的情況下關閉梯形圖窗口，剛創建的梯形圖將被刪除。

④ 查找。光標移到程序的頂、底和指定程序步顯示程序，有關元件觸點、線圈和指令的查找、元件類型的改變、元件的替換，可以通過執行 【查找】 菜單下的命令實現，如圖1.27所示。

（2）指令表編程

執行 【視圖】→【指令表】 操作或按 【N】 鍵可實現指令表狀態下的編程；通過 【視圖】→【指令表】 或 【梯形圖】，可以實現指令表程序與梯形圖程序之間的轉換，如圖1.28所示。

（3）程序的檢查

執行 【選項】→【程序檢查】 操作，選擇相應的檢查內容，然后單擊 【確認】 按鈕，可實現對程序的檢查，如圖1.29所示。