电气控制及PLC文档.docx

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电气控制及PLC文档

电气控制系统图一般有三种：

电气原理图、电器布置图和电气安装接线图。

这里重点介绍电气原理图。

电气原理图目的是便于阅读和分析控制线路，应根据结构简单、层次分明清晰的原则，采用电器元件展开形式绘制。

它包括所有电器元件的导电部件和接线端子，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反映电器元件的实际大小。

电气原理图一般分主电路和辅助电路（控制电路）两部分。

主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。

辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小和辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。

其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。

电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。

电气原理图中电器元件的布局

电气原理图中电器元件的布局，应根据便于阅读原则安排。

主电路安排在图面左侧或上方，辅助电路安排在图面右侧或下方。

无论主电路还是辅助电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下，从左到右排列。

电气原理图中，当同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。

对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。

如两个接触器，可用KMI、KMZ文字符号区别。

电气原理图中，所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。

对于继电器、接触器的触点，按其线圈不通电时的状态画出，控制器按手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点按未受外力作用时的状态画出。

电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。

各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。

根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90o，但文字符号不可倒置。

图面区域的划分

图纸上方的1、2、3…等数字是图区的编号，它是为了便于检索电气线路，方便阅读分析从而避免遗漏设置的。

图区编号也可设置在图的下方。

图区编号下方的的文字表明它对应的下方元件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能，以利于理解全部电路的工作原理。

符号位置的索引

q符号位置的索引用图号、负次和图区编号的组合索引法，索引代号的组成如下：

q图号是指当某设备的电气原理图按功能多册装订时，每册的编号，一般用数字表示。

q当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上，而当每个图号仅有一页图纸时，索引代号中可省略“页号”及分隔符“·”。

q当某一元件相关的各符号元素出现在同一图号的图纸上，而该图号有几张图纸时，可省略“图号”和分隔符“／”

q当某一元件相关的各符号元素出现在只有一张图纸的不同图区时，索引代号只用“图区”表示。

q如图2－1图区9中的KA常开触点下面的“8”即为最简单的索引代号。

它指出了继电器KA的线圈位置在图区民

q图2－1中接触器KM线圈及继电器KA线圈下方的文字是接触器KM和继电器KA相应触点的索引。

q电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点的从属关系使用右图表示。

即在原理图中相应的线圈的下方，给出触点的图形符号，并在下面标

第三章习题参考答案

1、何谓编程语言？

PLC常用的编程语言主要有哪几种？

解：

编程语言就是用户程序的表达方式。

PLC常用的编程语言主要有：

梯形图、指令语句、顺序功能图（SFC）、级式编程语言（stage）、逻辑图编程语言、高级编程语言等几种方式。

2、梯形图与继电器控制线路图有哪些异同点？

解：

相同点：

两种图的结构类似，采用类似的图形符号。

不同点：

第1，继电器线路图为并行工作方式；梯形图为串行工作方式。

第2，继电器线路图中常开、常闭接点的数量有限；梯形图中各类软器件用于内部编程的常开、常闭接点使用次数不受限制。

3、为什么在梯形图中软器件接点的使用次数不受限制？

解：

因为PLC内部调用的常开、常闭触头实质是位元件的电平信号，而内部电子电路采用的CMOSRAM电子电路功耗极小，从而在有限的用户程序容量内其使用次数不受限制。

4、在梯形图中地址相同的输出继电器重复使用会带来什么结果？

解：

plc在扫描的时候，最后扫描到的状态就是输出状态，即使你开始的程序中输出为1，如果最后的扫描为0的话，输出也是零。

5、FX2系列PLC的基本指令有几条？

各条指令的功能是什么？

写出图3-92所示梯形图的语句表。

解：

基本指令是实现PLC基本指令功能即逻辑运算、顺序控制、定时与计数控制的指令系统。

一共20条。

各指令的功能见表3-5所示。

表3-5基本指令功能表

指令助记符

指令功能

操作数

程序步数

LD

从公共母线开始取用常开接点（取）

X、Y、M、S、T、C

1

LDI

从公共母线开始取用常闭接点

X、Y、M、S、T、C

1

OUT

线圈驱动（输出），线圈并联可连续使用

Y、M、S、T、C

（T、C后紧跟常数）

Y、M-1

S、特殊M-2

T-3

C-3至5

AND

串联一个常开接点（与）

X、Y、M、S、T、C

1

ANI

串联一个常闭接点（与非）

X、Y、M、S、T、C

1

OR

并联一个常开接点（或）

X、Y、M、S、T、C

1

ORI

并联一个常闭接点（或非）

X、Y、M、S、T、C

1

ANB

两块电路串联（块与）

无

1

ORB

两块电路并联（块或）

无

1

MPS（Push）

进栈

无

1

MRD（Read）

读栈

无

1

MPP（Pop）

出栈

无

1

PLS（Palse）

信号上升沿微分输出（一个扫描周期）

Y、M（特殊M除外）

2

PLF

信号下降沿微分输出（一个扫描周期）

Y、M（特殊M除外）

2

SET

被操作数元件置位并保持

Y、M、S

Y、M1

S、特殊M2

RST（Reset）

被操作数元件复位并保持或清零

Y、M、S

D、V、Z、T、C

Y、M1

S、T、C、特殊M2

D、V、Z、特殊D3

PLS

信号上升沿微分输出

Y、M（特殊M除外）

2

PLF

信号下降沿微分输出

Y、M（特殊M除外）

2

SET

被操作元件置位并保持

Y、M、S

Y、M1

S、特M2

RST

被操作元件复位并保持清零

Y、M、S、D、V、Z、T、C

Y、M1

S、T、C、特M2

D、V、Z、特D2

NOP

空操作无动作

无

1

END

程序结束回到第0步

无

1

MCN级号

主控电路块起点

Y、M（除特殊M）

3

MCRN级号

主控电路块终点

N（嵌套级号）

2

6、FX2系列PLC的步进指令有几条？

各有什么用途？

写出图3-93所示状态转移图的等效梯形图和语句表。

解：

PLC的步进指令有两条：

STL步进开始指令，操作元件是状态器S。

STL的符号由表示。

SET——设置一个状态后，则另一个状态复位。

RET步进结束指令，无操作目标元件，在一系列STL后必须使用RET表示步进结束。

7、FX2系列PLC的功能指令有多少条？

其用途是什么？

如何计算功能指令块的程序步？

写出图3-94所示梯形图的语句表。

解：

FX2的PLC功能指令可分为程序流向控制、数据传送与比较、算术与逻辑运算、数据循环与移位、数据处理、高速处理、方便控制和外部设备通信等8种类型共97条。

编号为FNC00～FNC99（其中FNC87、FNC89、FNC99不可用）。

通常采用操作码点1步，每种16位操作数占2步，每种32位操作数点4步的原则来计算功能指令块的程序占用步数。

8、设计一个用户程序，当输入条件满足是时，依次将C0～C9的当前值转换成BCD码送到输出元件K4Y0中，画出梯形图。

（提示：

用一个变址寄存器Z，首称0→（Z）每次（C0Z）→（D0Z），（Z）+1→（Z），当（Z）=9时，Z复位从头开始。

解：

9、设计一个控制交流电动机正转、反转和停止的用户程序，要求从正转运行到反转之间的切换必须有2S延时。

解：

10、FX2系列PLC提供多少个中断源？

中断标号I866表示什么意思？

解：

FX2系列PLC提供了9个中断点；其中X0～X5为6个外部中断源入口，3个内部专用定时器发出内部中断。

中断标号I866表示内部定时中断号为8，每隔66ms就执行一次标号为I866后面的中断服务子程序，并根据IRET指令返回。

11、扫描图3-95所示梯形图，在什么情况下M60状态由0到1？

解：

BON是位判别指令，其功能是判断源数第n位的状态并将结果存放到目标元件中。

题中指令是当M8000置1时（PLC开机运行程序时），判别源数寄存器D80中的第5位数的状态，并把结果存入M60中。

当D80的第5位数是1时，M60状态就会由0到1。

12、图3-96是一个条转速测量指令，试问脉冲发生器产生的脉冲由何处输入？

其测周期T等于多少？

在扫描该梯形图时D10～D12中存放什么内容？

解：

SPD速度检测指令，指令功能是在源数S2设定的时间内，对源数S1输入脉冲进行计数，计数当前值存目标元件D+1，终值存目标元件D，当前计数剩余时间存目标元件D+2。

指令采用高速计数和中断处理方式，计数脉冲从高速输入端X0～X5输入。

题中指令的作用是：

当M8000置1时，在30ms内对X1输入的脉冲进行计数。

因此脉冲是从X1处输入，测速周期T=30ms。

D10存放的是计数终值，D11存放的是计数当前值，D12存放的是计数剩余时间。

13、图3-97是一条拨码盘数据输入指令，X10是源数首址，占用多少个开关量输入？

其用途是什么？

Y20、D0是目的操作数首址，各占用几个位元件和字元件？

其用途是什么？

常数K2表示什么？

解：

DSW是一组或两组拨码盘BCD码数据输入指令，16位操作码。

其功能是用来读入一个或两个数字开关的BCD码设定数据。

源操作数S只能选用开关量输入X。

目的操作数D1只能选用Y。

题中所示指令：

n=2表示两组数据输入（K=2），X10～X17共8个开关量输入。

Y20～Y23（4个位元件）依次产生100ms选用脉冲，将X10～X17输入数据读入D0～D1中（2个字元件）。

14、图3-98是一条BCD码数据输出显示指令，D0是源数首址，占用几个字元件？

其作用什么？

Y0是目的操作数首址，占用多少个开关量输出？

它们的作用是什么？

常数K6表示什么？

其取值范围是多少？

解：

SEGL是带锁存七段BCD码显示指令，16位操作指令。

该指令仅适用于晶体管输出方式的PLC。

其功能是将一个或两个十进制源数S写到一组或两组4路扫描的目标输出软元直接驱动一组或两组七段数码管显示。

指令中的常数n取值范围为0～7。

FX2系列PLC在显示一组BCD码数时，取n=2，显示两组BCD码数时，取n=6。

题中指令的n=6表示显示两组BCD数，因此D0～D7，D10～D13共计12个字元件，用于存放BCD数。

Y0～Y213共计12个开关量输出，用于驱动数码管。

15、图3-99所示梯形图中，WDT指令的作用是什么？

在什么情况下必须使用该指令？

在扫描该梯形图时，为什么会造成死循环？

解：

WDT/WDT（P）（FNC07）是PLC的刷新警戒定时器指令。

警戒定时器是一个专用监视定时器，其设定值存放在专用数据寄存器D8000中，默认值为100ms，其计时单位为ms。

在不执行WDT指令时每次扫描到END或FEND指令，就刷新警戒定时器当前值，当程序扫描周期超过100ms或专门设定值时，其逻辑线圈被接通，CPU立即停止扫描用户程序，切断所有输出并发出报警显示信号。

当程序的扫描周期大于100ms，需要使用此指令避免错误。

PLC在开机运行时，M8000就处于置1状态，执行WDT指令，T100开骀计时工作，10S后T100常开触头闭合，常闭触头断开，程序不会跳转到P10处执行WDT指令。

但是，由于定时器T100的当前值须在扫描END或FEN指令时才会被刷新，而扫描梯形图时由于定时器T100当前值不会被刷新，始终为0其逻辑线圈不可能接通，造成T0常闭触头闭合，程序运行返回P10处。

这样就构成死循环。

16、试设计一个控制拣球机械手动作的用户程序。

其控制要求是：

当吸盘在初始原位时（左上方左限SQ1上限SQ3受压），按下起动按钮SB1，机械手按如下顺序将大球或小球分别自动放入各自的箱件内：

如此循环，若按下停止按钮SB2，待一个循环结束，机械手在原位停止运行。

解：

机械手的上、下、左、右行、夹紧与放松由气动电磁阀或液压电磁阀控制。

设计步骤分为三步，第一步分配I/O点数，第三步控制电路设计，须有必要的短路保护和联锁保护。

第三步程序设计，采用SFC编程。

第一步，I/O点数分配

输入信号

输入点

输出信号

输出点

吸盘左限行程开关SQ1

X1

机械手左行电磁阀控制继电器KA1

Y1

吸盘下限行程开关SQ2

X2

机械手下行电磁阀控制继电器KA2

Y2

吸盘上限行程开关SQ3

X3

机械手上行电磁阀控制继电器KA3

Y3

小球右限行程开关SQ4

X4

机械手右行电磁阀控制继电器KA4

Y4

大球右限行程开关SQ5

X5

机械手夹紧与放松（抓放大球）电磁阀控制继电器KA5

Y5

启动按钮SB1

X6

电磁吸盘控制接触器KM1

Y6

停止按钮SB2

X7

第二步，控制电路设计

YH：

电磁吸盘的电磁线圈；YV电磁阀的电磁线圈。

第三步，PLC程序设计

17、有一条PLC控制的产品检验传输线，当产品传送到A点，光电开关ST1发出信号并由ST2检查产品合格与否。

若ST1=1，ST2=1为合格产品，传送带继续将产品送到前面C点停止运行。

由2号机械手将合格产品放入成品箱内（设计中不包含该机械手的控制）。

若ST=1，ST2=0则为次品，传送带运行到B点停止运行，由1号机械手将次品放入次品箱内。

机械手的动作顺序是：

伸出（1S）→夹紧（1S）→旋转（1S）→放松（1S）→缩回（1S）→旋转（1S）→原位等待。

机械手一旦复位经1S延时，传送带自动起动运行。

机械手的动作由液压电磁阀（均为单向阀）控制（线圈得电动作，失电复位）。

起动停止运行由面板上的按钮控制。

试设计其用户程序。

（修改）

解：

设计步骤分为三步，第一步分配I/O点数，第三步控制电路设计，须有必要的短路保护和联锁保护。

第三步程序设计，采用SFC编程。

第一步，I/O点数分配

输入信号

输入点

输出信号

输出点

产品检验信号开关ST1

X1

机械手伸出电磁阀控制继电器KA1

Y1

产品检验信号开关ST2

X2

机械手夹紧电磁阀控制继电器KA2

Y2

B点行程开关SQ1

X3

机械手旋转电磁阀控制继电器KA3

Y3

C点行程开关SQ2

X4

机械手缩回电磁阀控制继电器KA4

Y4

启动按钮SB1

X5

机械手放松电磁阀控制继电器KA5

Y5

停止按钮SB2

X6

电机运行控制交流接触器KM1

Y6

第二步，控制电路设计

第三步，PLC程序设计

18、试设计一个用户程序，要求按下起动按钮后，（Y0～Y47）40个输出中每次有2个为1，每隔6S变化1次，即先是Y0、Y1为1，6S切换成Y2、Y3为1（Y0、Y1变为0），依次类推，直至Y46、Y47为1，6S后从到开始，循环100次后自动停止运行。

要求分别采用基本指令、步进指令和功能指令等不同方法设计。

（考虑不采用功能指令编程，程序很长，为了节省时间。

题目内容改为：

输出Y0～Y5，循环次数为3次。

增加一个停止按钮，按下停止按钮后，待本次循环结束后停止运行。

其它不变。

）

解：

第一步，I/O点分配。

启动按钮SB1：

X1，停止按钮：

X2。

第二步，程序设计。

采用基本指令：

采用步进指令：

采用功能指令（改为输出Y0～Y15）：

19、FX系列PLC的X6端输入一个脉冲宽度为400uS的引导脉冲，X2、X3与被主脉冲相接。

试设计一个测量主脉冲宽度的用户程序，同时要求将测得主脉冲宽度存D0中（测量精度为±0.1ms）。

解：

X10外接启动按钮，M8099为0.1ms脉冲计数器启动信号，D8099为0.1ms脉冲循环计数当前值，M2，M3为中断标志。