电子教材广告牌饰灯系统安装与调试.docx
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电子教材广告牌饰灯系统安装与调试
任务八广告牌饰灯系统的安装与调试
现代都市形形色色的广告牌随处可见,到了夜间往往还配有各具特色的灯光效果,给都市的夜晚增添了一道亮丽的风景。
广告牌饰灯控制方式多种多样,用PLC不仅能方便的实现灯光控制,而且能使灯光的变化丰富多彩。
下面介绍用PLC实现广告牌饰灯控制的方法。
1.控制任务
有一广告牌四周边框有十六盏饰灯。
要求:
(1)按下启动按钮SB1,十六盏饰灯HL1~HL16以1S的时间间隔正序依次流水点亮,循环二次。
(2)HL1~HL16以1S的时间间隔反序依次流水点亮,循环二次。
(3)HL1~HL16以0.5S的时间间隔依次正序点亮,直至全亮后再以0.5S的时间间隔反序依次熄灭,完成一次大循环。
(4)按上述过程不断循环,直至按下停止按钮SB2十六盏饰灯全部熄灭。
2.控制任务分析
由控制任务可以看出,十六盏饰灯共有三种点亮方式,可编制三个相应的子程序通过子程序调用指令来实现。
三种控制方式都可以用移位指令来编制子程序,对于前两种方式应采用循环移位指令,开始时移入数据为1,然后移入数据一直保持为0,直至循环结束;对于第三种控制方式在用移位指令编程时,应注意点亮时移入数据保持为1,熄灭时移入数据则保持为0。
下面先来学习与本控制任务相关的一些功能指令的用法。
1.学生通过阅读工作任务书能独立进行工艺流程分析,明确控制对象的操作要求及功能。
2.通过分析任务,结合现场实物勘察,选定合理的自动化解决方案,完成控制系统结构设计。
3.根据工艺要求绘制电气回路图及PLC接线图,编制I/O分配表。
4.能根据工艺流程及控制功能进行程序设计,并根据梯形图编写语句指令表。
5.进行设备接线并能完成PLC程序的调试工作,且调试过程中能独立完成软件与硬件的修改。
学习情境一控制系统的设计
1.通过实际项目任务加深对自动控制原理已有知识的理解。
2.能对具体项目任务中的被控对象、被控量、给定值、扰动值等概念有更加清晰的认识。
3.能分析系统内的信号类型,统计控制点数,制作工艺点位统计表。
4.根据控制原理与实际工艺,进行电气控制设备的选型和电气控制线路的设计。
1.加/减1指令
(1)加1指令
功能号:
FNC24
助记符:
INC、INCP/DINC、DINCP
指令功能:
将目的操作元件中的二进制数自动加1。
指令应用举例如图8-1-1所示。
图8-1-1INC指令举例
图8-1-1中第一条指令当触发信号X0接通时,目的操作元件K2M0中的二进制数自动加1后仍保存在K2M0中,该指令(INC)为连续执行指令,触发信号为ON每个扫描周期都加1。
第二条指令当触发信号X1接通时,目的操作元件D0中的数据自动加1后仍保存在D0中,该指令(INCP)为脉冲执行指令,仅当触发信号的上升沿到来时才加1。
说明:
1)加1指令的操作元件为:
操作数[D.]:
KnY,KnM,KnS,T,C,D,R,V、Z。
2)INC、INCP为16位加1指令,若在数+32767上执行完该指令后运算结果为-32768,
但零、借位、进位标志位(M8020~M8022)不动作。
3)DINC、DINCP为32位加1指令,若在数+2147483647上执行完该指令后运算结果为-2147483648,但标志位零、借位、进位(M8020~M8022)不动作。
(2)减1指令
功能号:
FNC25
助记符:
DEC、DECP/DDEC、DDECP
指令功能:
将目的操作元件中的二进制数自动减1。
指令应用举例如图8-1-2所示。
图8-1-2DEC指令举例
加1指令的执行情况和减1指令类似,这里不再重复。
说明:
减1指令的操作元件为:
1)加1指令的操作元件为:
操作数[D.]:
KnY,KnM,KnS,T,C,D,R,V、Z。
2)DEC、DECP为16位加1指令,若在数-32768上执行完该指令后运算结果为+32767,
但标志位零、借位、进位(M8020~M8022)不动作。
3)DDEC、DDECP为32位加1指令,若在数-2147483648上执行完该指令后运算结果为+2147483647,但标志位零、借位、进位(M8020~M8022)不动作。
2.位左/右移指令
(1)位右移指令
功能号:
FNC34
助记符:
SFTR、SFTRP
位数n1:
指定目的操作元件的位数;
位数n2:
指定源操作元件的位数和目的操作元件的移位位数;
指令功能:
将n1位目的操作元件中的数据右移n2位,其低n2位溢出,高n2位由源操作数补入。
指令应用举例如图8-1-3所示。
图8-1-3SFTR指令举例
图8-1-3中第一条位右移指令由于n2=4,所以源元件为X0~X3共4位,移位的位数也为4位;而n1=16决定了其目的元件为从M0开始的16位元件M0~M15。
当触发信号X10接通时,M0~M15中的数据右移4位,M0~M3中的数据溢出,X0~X3中的数据移入M12~M15。
该指令(SFTR)采用了连续执行方式,当触发信号X10接通时移位操作每一个扫描周期执行一次。
第二条位右移指令n2仍为4,源元件由位元件M0~M3组成,目的元件由8个位元件Y0~Y7组成。
当触发信号X11接通时,Y0~Y7中的8位数据右移4位,低4位Y0~Y3溢出,M0~M3中的数据移入高4位Y4~Y7。
该指令(SFTRP)采用脉冲执行方式,仅当触发信号X11的上升沿到来时执行。
说明:
1)位右移指令的操作元件为:
源操作数[S.]:
X,Y,M,D□.b;
目的操作数[D.]:
Y,M,S;
位数n1:
K、H;
位数n2:
K、H,D,R且n2≤n1≤1024。
2)当源操作数[S.]和目的操作数[D.]重复时,则运算出错。
(2)位左移指令
功能号:
FNC35
助记符:
SFTL、SFTLP
位数n1:
指定目的操作元件的位数;
位数n2:
指定源操作元件的位数和目的操作元件的移位位数;
指令功能:
将n1位目的操作元件中的数据左移n2位,其高n2位溢出,低n2位由源操作数补入。
指令应用举例如图8-1-4所示。
图8-1-4SFTL指令举例
位左移指令的执行情况和位右移指令类似,这里不再重复。
说明:
1)位右移指令的操作元件为:
源操作数[S.]:
X,Y,M,D□.b;
目的操作数[D.]:
Y,M,S;
位数n1:
K、H;
位数n2:
K、H,D,R且n2≤n1≤1024。
2)当源操作数[S.]和目的操作数[D.]重复时,则运算出错。
3.循环移位指令
(1)循环右移指令
功能号:
FNC30
助记符:
ROR、RORP/DROR、DRORP
n:
移位位数
指令功能:
将目的操作数的内容循环右移“n”bit。
指令应用举例如图8-1-5所示。
图8-1-5ROR指令举例
图8-1-5中K4Y0中的原数据为1,当触发信号X0的上升沿到来时,K4Y0中的数据循环右移n=1位,最低位“Y0”的数据“1”移入最高位“Y15”,同时移入进位标志M8022,其余位的数据顺次右移一位,以后触发信号X000的上升沿每到来一次,K4Y000中的数据按同样方式循环右移n=1位。
当移位位数n不为1时,则最后从最低位移出的数据存入进位标志M8022。
使用连续执行指令(ROR、DROR)时,循环移位操作每个扫描周期执行一次。
说明:
循环右移指令的操作元件为:
目的操作数[D.]:
应为16bit或32it元件,即K4Y□、K8Y□,K4M□、K8M□,K4S□、K8S□,T,C,D,R,V、Z;
位数n:
对于字指令(ROR、RORP)1≤n≤16,对于双字指令(DROR、DRORP)1≤n≤32。
(2)循环左移指令
功能号:
FNC31
助记符:
ROL、ROLP/DROL、DROLP
n:
移位位数
指令功能:
将目的操作数的内容循环左移“n”bit。
指令应用举例如图8-1-6所示。
图8-1-6ROL指令举例
图8-1-6中当触发信号X1的上升沿到来时,K4Y中的数据循环左移n=1位,最高位“Y15”的数据“1”移入最低位“Y0”,同时移入进位标志M8022,其余位的数据顺次左移一位;触发信号X0的上升沿每到来一次,K4Y0中的数据按同样方式循环右移n=1位。
当移位位数n不为1时,则最后从最高位移出的数据存入进位标志M8022。
使用连续执行指令(ROL、DROL)时,循环移位操作每个扫描周期执行一次。
说明:
循环左移指令的操作元件为:
目的操作数[D.]:
应为16bit或32it元件,即K4Y□、K8Y□,K4M□、K8M□,K4S□、K8S□,T,C,D,R,V、Z;
位数n:
对于字指令(ROL、ROLP)1≤n≤16,对于双字指令(DROL、DROLP)1≤n≤32。
4.解码指令
功能号:
FNC41
助记符:
DECO、DECOP
指令功能:
根据源操作数的内容及n的数值决定目的操作数的内容。
指令应用举例如图8-1-7所示。
图8-1-7DECO指令举例
图8-1-7中第一条解码指令由于n=3,因此源元件由M0~M2三个位元件组成,其中只有M2位为1,所存数据应为4;当触发信号XO接通时,该指令将目的元件M10开始的2n=8位中4号位M14置1,其余位为0;第二条解码指令n仍为3,源元件D1的低三位所存的数据为4,当触发信号X1接通时,该指令将目的元件D2的2n=8位中bit4置1,其余位为0。
说明:
1)解码指令的操作元件为:
源操作数[S.]:
K、H,X,Y,M,S,T,C,D,R,V、Z;
目的操作数[D.]:
Y,M,S,T,C,D,R;
位数n:
K、H,且1≤n≤8。
2)当n=0时,指令不执行;n>8时,运算出错。
3)〔S·〕指定的元件为位元件时,n可以等于8,此时指定的位数为256位;〔S·〕指定
的元件为字元件时,n应小于等于4,当n>4时,运算出错。
4)当源元件和目的元件为同一类型的位元件时,应注意将它们错开,以免解码所需的软元件被占用,也不要与其他控制重复使用。
5)DECO为连续执行指令,当触发信号接通时,每个扫描周期执行一次;DECOP为脉冲指令,仅当触发信号的上升沿到来时执行。
5.编码指令
功能号:
FNC42
助记符:
ENCO、ENCOP
指令功能:
在源操作数的2n位中,将最高置1位的位号存入目的操作数的低n位。
指令应用举例如图8-1-8所示。
图8-1-8ENCO指令举例
图8-1-8中第一条编码指令的源元件为M0~M7共2n=8位(此时n=3),最高置1位为4号位,所以当X0接通时,最高置1位的位号4就存入目的元件D0的低3位中,而D0的其余位均为0。
第二条编码指令的源元件D1为字元件,而此时的n也为3,因此当X1接通时,该指令只将D1低8位中的最高置1位的位号4存入D2的低3位,对D1的高8位则忽略。
D2的其余高13位仍为0。
说明:
1)编码指令的操作元件为:
源操作数[S.]:
X,Y,M,S,T,C,D,R,V、Z;
目的操作数[D.]:
T,C,D,R,V、Z;
位数n:
K、H,且1≤n≤8。
2)当n=0时,指令不执行;n>8时,运算出错。
3)〔S·〕指定的元件为位元件时,n可以等于8,此时指定的位数为256位;〔S·〕指定的元件为字元件时,n应小于等于4,当n>4时,运算出错。
4)当指令触发信号为OFF时,指令不执行,保持上次编码结果不变,直到下一次执行该指令。
5)ENCO为连续执行指令,当触发信号接通时,每个扫描周期执行一次;ENCOP为脉冲指令,仅当触发信号的上升沿到来时执行。
子程序指令
(1)子程序调用指令
功能号:
FNC01
助记符:
CALL、CALLP
指令功能:
调用子程序。
(2)子程序返回指令
功能号:
FNC02
助记符:
SRET
指令功能:
从子程序返回主程序。
(3)主程序结束指令
功能号:
FNC06
助记符:
FEND
子程序指令应用举例如图8-1-9所示。
图8-1-9子程序指令举例
子程序调用指令CALL安排在主程序段,主程序以FEND指令结束;子程序安排在主程序结束指令FEND之后,若主程序带有多个子程序或子程序嵌套使用时,子程序应以不同的标号P依次列出。
图8-1-9中当X0为ON时,程序转去执行指针标号为P0的子程序,此时若X2为ON,则Y0和Y1接通,执行到SRET指令返回主程序继续执行;若X1为ON,则又转到指针标号为P1的子程序执行,此时X3状态为ON时,Y2和Y3接通,遇SRET指令返回主程序结束。
图8-1-9中子程序调用指令采用的是连续执行(CALL)的形式,因此当触发信号保持ON状态不变时,程序每执行到该指令都转去相应的子程序执行,遇SRET指令返回主程序原断点继续执行;而当触发信号为OFF时,PLC仅扫描主程序段,不再扫描子程序段。
当子程序调用指令采用脉冲触发(CALLP)形式时,则触发信号上升沿每到来一次,程序执行到该指令转去执行一次相应的子程序,以后即使触发信号保持为ON,程序执行到该指令处时,也不再转去执行子程序,直到触发信号的下一个上升沿到来。
1)子程序指针标号的范围为P0~P62或P64~P4095,并应出现在主程序结束指令FEND之后,且同一指针标号在整个程序中只能出现一次。
2)CALL指令可重复调用同一指针编号的子程序。
3)子程序可以嵌套使用,但嵌套总数不能超过5级。
4)在子程序中应使用编号为T192~T199的专用定时器。
控制系统的设计
一、实训目的
1.根据任务书及现场勘察,分析控制对象,明确任务功能。
2.通过小组形式能合理分配各项工作任务,增强沟通交流,提高团体协作能力。
3.进行PLC设备及外围电气仪表的选型,熟悉PLC工作原理及软、硬件工作环境。
二、主要实训器材
PLC控制器、外围电气设备、工具、仪表、材料、设备等常见学习准备
三、实训内容
(一)控制对象分析
仔细阅读作业任务书,可以查找相关资料文献或通过实际现场勘察等手段,进一步了解控制对象,明确任务内容,掌握控制量的特性。
合理分配小组人员的工作任务并进行组内讨论,制定小组工作计划和前期方案。
通过书本介绍、网络信息等多种途径查找相关资料,了解广告牌饰灯的自动控制一般实现方式。
具体分析本次项目任务的各功能要求,结合原继电器控制回路,拟定广告牌饰灯的自动化设计方案。
广告牌饰灯电路的输入/输出分配表如表8-1-1所示。
表8-1-1广告牌饰灯控制输入/输出分配表
输入
输出
元件
作用
输入点
输出点
元件
作用
SB1
启动
X0
Y0~Y15
HL1~HL16
广告牌饰灯
SB2
停止
X1
学习情境二电气回路与PLC接线图
1.熟悉电力拖动基本电路,结合工艺设备合理分析并制定主回路控制方案。
2.能设计安全、合理、经济的电气回路,完成对电动机的多重保护功能。
3.能根据工艺点位统计表,结合控制要求完成PLC输入/输出分配表。
4.能设计、绘制规范的电气图纸与PLC接线图。
一、熟悉低压电器的基本知识
了解低压电气的分类和常用术语,熟悉常见电气元件,如低压熔断器、断路器、主令电气元件、接触器、热继电器等。
二、了解电气设计的一般原则与要求
由于电气控制线路是为整个系统或机械设备服务的,所以在设计前就要深入现场收集有关资料,进行必要的调查研究。
一般应遵循以下原则:
1、应最大限度地满足设备对电气控制线路的控制要求和保护要求。
2、在满足生产工艺的要求下,应力求控制线路简单、合理、经济。
3、保证控制的可靠性和安全性。
4、要充分考虑工作人员操作方便,后期维护便利。
电气回路与PLC接线图
一、实训目的
1.能根据任务需要合理设计电气主回路,并对电动机进行多重保护措施。
2.能根据工艺点位统计表,结合控制要求完成PLC输入/输出分配表。
3.能设计、绘制规范的电气图纸与PLC接线图。
二、主要实训器材
PLC控制器、外围电气设备、工具、仪表、材料、设备等常见学习准备
三、实训内容
(一)电气回路的设计
用三菱FX2N-48MR型PLC设计出的广告牌饰灯系统I/O接线回路如图8-2-1所示。
图8-2-1广告牌饰灯系统I/O接线回路
(二)系统安装
1.准备元件器材
所需元件器材如表8-2-1所示。
表8-2-1元件器材表
序号
名称
型号规格
数量
单位
备注
1
计算机
1
台
装有GX软件
2
PLC
三菱FX2N-48MR
1
台
3
安装板
600×900mm
1
块
网孔板
4
导轨
DIN
0.3
米
5
空气断路器
Multi9C65ND202P
1
只
6
熔断器
RT28-32
4
只
7
指示灯
XB2-BVB3C24V
8
只
绿色
8
XB2-BVB4C24V
8
只
红色
9
控制变压器
JBK3-100380V/220V
1
只
10
直流开关电源
DC24V、50W
1
只
11
按钮
LA4-3H
1
只
12
端子
D-20
25
只
13
铜塑线
BV1/1.13mm2
15
米
14
BVR7/0.75mm2
10
米
15
紧固件
M4*20螺杆
若干
只
16
M4*12螺杆
若干
只
17
Φ4平垫圈
若干
只
18
Φ4弹簧垫圈及Φ4螺母
若干
只
19
号码管
若干
米
20
号码笔
1
支
2.安装接线
接图8-2-2布置元件,并在线路板上完成接线。
图8-2-2元器件布局
学习情境三软件编程与运行调试
1.熟悉PLC软件的基本界面,掌握PLC软件的基本操作及用法。
2.梯形图编程基本原则。
3.程序流程图设计。
4.运行调试一般步骤。
安全上电。
进行调试参数记录。
根据控制任务要求可分别编制三个相应的子程序P0、P1和P2,通过调用子程序控制饰灯按要求点亮和熄灭。
子程序P0通过标志位M0进行调用,并将K1送入K4Y0实现初始化,然后用循环左移指令实现饰灯正序流水点亮,计数器C0对Y17的下降沿计数,以保证Y17在点亮1S后,置位标志位M1,并将K0送入K4Y0,使所有饰灯均熄灭,以保证饰灯动作的流畅性,1S后再调用子程序P1进入下一循环;子程序P1控制饰灯反序流水点亮,应先将Y17置1,可通过将K-32768送入K4Y0实现,再用循环右移指令控制饰灯反序点亮,计数器C1控制循环次数,同样应用Y0的下降沿作为C1的计数信号;子程序P2用以控制饰灯正序逐个点亮直至全亮和反序逐个熄灭,可用左/右移位指令实现,点亮时应注意移入数据要始终保持为1,即移入位M20处于接通状态,而熄灭时移入数据应始终保持为0,即移入位M20保持断开状态。
程序中用计数器C2计数1次后,复位计数器C1,使系统从头开始下一次循环。
系统控制梯形图程序如图8-3-1所示。
图8-3-1广告牌饰灯控制梯形图程序一
在程序设计时,应特别注意各子程序间的顺利过渡和计数器的复位。
图8-3-1中定时器T0、T1、和T2的运用是为了保持饰灯在子程序过渡时动作的流畅性;子程序P2的设计和计数器C2的计数信号的选择及各计数器的复位,请自行细细体会。
图8-3-1梯形图控制程序对应的指令语句如下:
本控制任务的子程序P0和P1还可以运用译码指令(DECOP)和加1/减1指令(INC/DEC)编写,子程序P0的编写比较简单,只需在初始时将K0送入K2M100,并以1S的脉冲信号将其加1,同时译码至K4Y0即可;子程序P1初始时先将K0送入K2M200,减1后其值变为K255,此时K2M200的低四位仍为K15(二进制的1111),译码后Y17点亮,不影响饰灯的动作,请在监控模式下细细观察体会。
运用译码指令编写的梯形图控制程序如图8-3-2所示。
图8-3-2广告牌饰灯控制梯形图程序二
图8-3-2梯形图对应的指令语句如下:
软件编程与运行调试
一、实训目的
1.能熟练操作编程软件,进行程序编写。
2.能进行程序下载,并上电调试。
3.能解决调试过程中的各类软件、硬件问题。
二、主要实训器材
PLC控制器、外围电气设备、工具、仪表、材料、设备等常见学习准备
三、实训内容
(一)编程软件基本操作
掌握编程软件基本操作步骤,能建立新工程。
根据任务要求,进行梯形图的编写。
(二)运行调试
1.送电工作作为安全调试的第一步,应做为重中之重。
特别是对于大型项目要求制定相应的送电方案、调试计划,经过论证后方可进行。
2.对于PLC等自动化控制系统要求调试工作从小电流到大电流的工作过程。
即先通过PLC完成对继电器或接触器线圈的控制。
正常后再进行主电路的通电。
3.调试程序过程中要求不断的调整硬件或软件使系统处于正常的工作状态。
对于一些可预知的故障必须进行模拟,以此来修改程序,进而增强程序的抗干扰性。
(三)程序输入
1.打开GXDeveloper编程软件,新建“广告牌饰灯控制”工程,输入图8-3-2程序至如图8-3-3所示处。
图8-3-3准备输入“CALL”指令
2.点击
或按“F8”键,在“梯形图输入”对话框中输入“CALL空格P0”,点击“确认”按钮;或直接在键盘上键入“CALL空格P0”按回车键,完成“CALL”指令的输入如图8-3-4所示。
图8-3-4输入CALL指令
3.按同样的方法可输入“CALLP1”和“CALLP2”,将控制程序输入至如图8-3-5所示处,其中“FEND”、“RORP”和“SRET”等指令的输入方法也相同。
图8-3-5准备输入子程序编号
4.将光标点在子程序P0的开始步号“86”处,并双击之,在“梯形图输入”对话框中输入“P0”如图8-3-6所示。
图8-3-6输入子程序编号“P0”
5.按同样的方法将图8-3-2所示程序输入完毕如图8-3-7所示,其中功能指令和子程序编号的输入方法相同。
图8-3-7完成“广告牌饰灯”控制程序一的输入
四、注意事项
对于实际工程涉及到的变量较多,从几百到几千不等。
为来增加程序的可读性和可维护性,一般要求编程人员能把地址名称用文字或字母的形式表示,并在每段程序旁添加注释。
- 配套讲稿:
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