多种液体混合机.docx
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多种液体混合机
多种液体混合机
姓名:
宋小飞
学号:
08004043169
课程名称:
PLC程序设计与综合实训
提交日期:
2009年11月20日
概要
本文介绍了以FX1N小型PLC为控制核心,加上VC24电源及中间继电器构造控制电路,充分利用控制柜指示灯及其它外围器件使得效果更加明显,通过步进指令进行程序的编制和调试,最终设计成多种液体混合机的程序。
目录
前言...............................................5
第一章PLC介绍.....................................6
1.1PLC的发展历史.............................6
1.2PLC的产生于发展.............................6
1.3PLC的定义和特点.............................7
1.4PLC的控制原理..............................7
1.5PLC的组成和分类............................8
第二章FX1N编程软件................................9
2.1FX1N系列编程元件的分类及基本特征...........9
2.2FX1N系列的基本指令..........................11
2.3编程注意事项...............................13
第三章多种液体混合机程序设计.......................14
3.1多种液体混合机的控制要求......................14
3.2多种液体混合机的流程图.......................15
3.3多种液体混合机的I/O分配表....................16
3.4多种液体混合机的实物图........................16
3.5多种液体混合机的控制原理图.....................17
第四章多种液体混合机................................17
4.1步进梯形指令(STL、RET)......................17
4.2状态转移图的类型及步进梯形图.................18
4.3三菱FX1N系列PLC程序流程控制应用指令.......19
4.4三菱FX1N系列PLC传送与比较应用指令...........20
4.5三菱FX2N系列PLC循环与移位应用指令...........21
第五章程序调试....................................22
5.1多种液体混合机调试步骤.......................22
5.2出现的问题及解决办法.......................23
5.3PLC程序设计...............................23
结论................................................25
致谢.................................................26
参考文献.............................................27
附录1................................................28
附录2................................................28
前言
本实训项目围绕三菱FX进行设计总体方案,选择FX1N制作I/O分配表、绘制多种液体混合机PLC控制安装图、绘制多种液体混合机PLC控制接线图、绘制流程图、编写多种液体混合机控制程序图、多种液体混合机PLC控制调试、调试中出现的问题及解决方法等环节设计并调试一个多种液体混合机,使之能够对液体进行流畅操作,并且通过控制柜显示出来。
本报告正是以技能训练为载体,对实训项目中用到的软硬件主要技术、主要流程特性进行阐述。
第一章PLC介绍
1.1PLC的发展历史
可编程序控制器的英文为Programmable Controller,在二十实际七十至八十年代一直简称为PC。
由于到90年代,个人计算机发展起来,也简称为PC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大,所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLC,Programmable Logic Controller),为了方便,仍简称PLC为可编程序控制器。
有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统,强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。
1.2PLC的产生与发展
美国数字设备公司(DEC)根据GM公司招标的技术要求,于1969年研制出世界上第一台可编程序控制器,并在GM公司汽车自动装配线上试用,获得成功。
其后,日本、德国等相继引入这项新技术,可编程序控制器由此而迅速发展起来。
20世纪80年代以来,随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,以16位和32位微处理器为核心的可编程序控制器得到迅速发展。
这时的PLC具有了高速计数、中断技术、PID调节和数据通信等功能,从而使PLC的应用范围和应用领域不断扩大,成为现代工业控制的三大支柱(PLC、工业机器人和CAD/CAM)之一。
可编程序控制器按应用形式归纳为以下几种类型:
(1)开关量逻辑控制
(2)模拟量控制(3)过程控制(4)定时和计数控制(5)顺序控制(6)数据处理(7)通信和联网
1.3PLC的定义和特点
一、可编程序控制器的定义
可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。
它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时,计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型机械的生产过程。
可编程序控制器及其有关外围设备,都按易于与工业系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
二、可编程序控制器的特点
1).可靠性高,抗干扰能力强
2).通用性强,使用方便
3).采用模块化结构,使系统组合灵活方便
4).编程语言简单、易学,便于掌握
5).系统设计周期短
6).对生产工艺改变适应性强
7).安装简单、调试方便、维护工作量小
1.4PLC的控制原理
一、PLC的基本控制原理
PLC可以分为输入部分、逻辑部分和输出部分组成
输入部分:
它收集并保存被控对象实际运行的数据和信息。
例如,它收集来自被控制对象上的各种开关信息或操作台上的操作命令等。
逻辑部分:
处理输入部分所取得的信息,并按照被控对象实际的动作要求作出反映。
输出部分:
提供正在被控制的许多装置中,哪几个设备需要实时操作处理。
二、PLC的主要逻辑部件
(1)继电器逻辑
(2)定时器逻辑
(3)计数器逻辑
(4)触发器逻辑
(5)数据寄存器
三、PLC的编程语言
(1)梯形图编程(Ladder)
(2)语句表编程(StatementList)
(3)功能图编程(FunctionBlock)
1.5PLC的组成和分类
一、PLC的硬件电路主要包括以下几个部分:
(1)中央处理器(CPU)
(2)存储器
(3)输入输出接口
(4)电源
(5)外部设备
二、PLC的分类
(1)按应用规模和功能分类:
小型机、中型机、大型机
(2)按硬件结构类型分类:
整体式结构、模块式结构、叠装式结构
第二章FX1N编程软件
2.1FX1N系列编程元件的分类及基本特征
FX1N系列PLC编程元件的编号分为两个部分:
第一部分是代表功能的字母。
如输入继电器用“X”表示、输出继电器用“Y”表示。
第二部分为数字,数字为该类器件的序号。
FX1N系列PLC中输入继电器及输出继电器的序号为八进制,其余器件的序号为十进制。
一般地可认为编程元件和继电接触器的元件类似、具有线圈和常开常闭触点。
而且触点的状态随着线圈的状态而变化,即当线圈披选中(通电)时,常开触点闭合,常闭触点断开,当线圈失去选中条件时,常闭接通,常开断开。
从实质上来说,某个元件被选中,只是代表这个元件的存储单元置1,失去选中条件只是这个存储单元置0,由于元件只不过是存储单元,可以无限次地访问。
编程元件的功能和作用
(一)数值的处理
FX1N系列PLC根据不同的用途和目的,使用5种类型的数值,分别为:
1.十进制数(K)
2.十六进制数(H)
3.二进制数(B)
4.八进制数(O)
5.BCD码
6.其他数值(浮点数)
(二)输入输出继电器
输入端子是PLC从外部开关接受信号的窗口。
在PLC内部,与PLC输入端子相连的输入继电器是一种光电隔离的电子继电器,有无数的电子常开触点和常闭触点,可在PLC内随意使用。
这种输入继电器不能用程序驱动。
输出端子是PLC向外部负载发送信号的窗口。
输出继电器的外部输出用触点(继电器触点,晶闸管、晶体管等输出元件)在PLC内与该输出端子相连,有无数的电子常开触点和常闭触点,可在PLC内随意使用。
PLC外部输出用触点,按照输出用软元件的响应滞后时间动作
(三)辅助继电器
PLC内有许多辅助继电器,这类辅助继电器的线圈与输出继电器一样,由PLC内的各种软元件的触点驱动。
(四)状态器
状态器是对工序步进控制简易编程的重要软元件,经常与步进梯形指令结合使用。
(五)定时器
定时器相当于继电器系统中的时间继电器,可在程序中用于延时控制。
(六)计数器
计数器在程序中用作计数控制。
计数器分为内部信号计数器和外部信号计数器两类。
(七)数据寄存器
数据寄存器是存储数值数据的软元件,可以处理各种数值数据,利用它还可以进行各种控制。
(八)指针
FX1N系列PLC的指针包括分支用指针(P)和中断用指针(I)。
2.2FX1N系列的基本指令
FX1N系列PLC有基本指令27条;步进梯形指令2条;应用指令128种,298条。
本节介绍其基本顺控指令。
一、LD、LDI、OUT指令
LD、LDI指令分别用于将常开、常闭触点连接到母线上,或者与后述ANB或ORB指令组合,在分支回路的起点使用常开、常闭触点。
OUT指令是对输出继电器、辅助继电器、状态器、定时器、计数器的线圈驱动指令,对输入继电器不能使用。
二、AND、ANI指令
AND、ANI指令分别用于单个常开、常闭触点的串联,串联触点的数量不受限制,该指令可以连续多次使用。
三、OR、ORI指令
OR、ORI指令分别用于单个常开、常闭触点的并联,并联触点的数量不受限制,该指令可以连续多次使用。
四、ORB、ANB指令
ORB、ANB指令都是不带软元件的独立指令。
由两个以上触点串联连接的回路称为串联回路块,将串联回路块并列连接时,分支开始用LD或LDI指令,分支结束用ORB指令。
五、LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令
LDP、ANDP、ORP指令是进行上升沿检出的触点指令,仅在指定位元件的上升沿时(OFF→ON变化时)接通一个扫描周期。
LDF、ANDF、ORF指令是进行下降沿检出的触点指令,仅在指定位元件的下降沿时(ON→OFF变化时)接通一个扫描周期。
六、MPS、MRD、MPP指令
FX1N系列PLC中有11个被称为堆栈的记忆运算中间结果的存储器。
使用一次MPS指令,就将此时刻的运算结果送入堆栈的第一段存储。
再使用MPS指令,又将中间结果送入第一段存储,而将先前送入存储的数据依次移到堆栈的下一段。
七、MC、MCR指令
MC为主控指令,用于公共串联触点的连接,MCR为主控复位指令,即MC的复位指令。
八、INV指令
INV指令的功能是将INV指令执行之前的运算结果取反,不需要指定软元件号,
九、PLS、PLF指令
使用PLS指令时,仅在驱动输入为ON的一个扫描周期内,软元件Y、M动作。
使用PLF指令时,仅在驱动输入为OFF的一个扫描周期内,软元件Y、M动作。
十、SET、RST指令
SET为置位指令,使操作保持;RST为复位指令,使操作保持复位。
十一、NOP、END指令
NOP为空操作指令。
将程序全部清除时,全部指令成为NOP。
若在普通的指令之间加入NOP指令,则PLC无视其存在继续工作。
2.3编程注意事项
一、梯形图编程规则
梯形图作为一种编程语言,绘制时应当有—定的规则:
1)梯形图的各种符号,要以左母线为起点,右母线为终点(有时可以省略右母线),从左向右分行绘出。
2)触点应画在水平线上,不能画在垂直分支线上。
3)几个串联回路并联时,应该将串联触点多的回路写在上方;几个并联回路串联时,应该将并联触点多的回路写在左方。
二、语句表编程规则
指令表的表达顺序为:
先写出参与因素的内容,再表达参与因素间的关系。
三、双线圈输出问题
在梯形图中,线圈前边的触点代表线圈输出的条件,线圈代表输出。
如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次,称为双线圈输出。
PLC程序顺序扫描执行的原则规定,这种情况出现时,前面的输出无效,最后一次输出才是有效的。
第三章多种液体混合机程序设计
3.1多种液体混合机的控制要求
1.初始状态,容器是空的,Y1,Y2,Y3,Y4为OFF,L1,L2,L3为OFF,温度传感器T、电炉H、搅拌机M均为OFF。
2.启动按钮按下,Y1=ON,液体A进容器,当液体达到L3时,L3=ON,Y1=OFF,Y2=ON,液体B进入容器,当液体达到L2时,L2=ON,Y2=OFF,Y3=ON,液体C进入容器,当液体达到L1时,L1=ON,Y3=OFF,M开始搅拌。
3.M正转3S,暂停2S,M反转3S,暂停2S为一次小循环。
若循环不足2次,则返回M正转;若小循环达2次,则M=OFF,H=ON,开始对液体加热。
4.当温度达到一定时,T=ON,H=OFF,停止加热,Y4=ON,放出混合液体。
5.当液面低于L1时,L1=OFF,液面低于L2时,L2=OFF,液面低于L3后,L3=OFF,再过5秒,容器空,Y4=OFF。
6.要求中间隔5秒时间后,开始下一周期,如此循环。
7.按下启动按钮后自动循环,按下停止按钮要在以个混合过程结束后才可停止。
8.任何时刻按下急停按钮,所有动作立即停止。
3.2多种液体混合机的流程图
3.3多种液体混合机的I/O分配表
控制器I/O分配表
名称
地址
功能
输入
SB6
X0
启动按钮
SB7
X1
停止按钮
SA1
X2
液面L3
SA2
X3
液面L2
SA3
X4
液面L1
SA4
X5
单次1循环
SB8
X6
温度T
输出
KA1
Y4
水泵
KA2
Y5
搅拌机正转
KA3
Y6
搅拌机反转
KA4
Y7
电炉加热
HL6
Y10
阀Y1指示灯
HL7
Y11
阀Y2指示灯
HL8
Y12
阀Y3指示灯
HL9
Y13
阀Y4指示灯
3.4多种液体混合机的实物图
3.5多种液体混合机的控制原理图
第四章
4.1 步进梯形指令(STL、RET)
FX1N系列PLC的步进梯形指令是采用步进梯形图编制顺序控制状态转移图程序的指令,它包括STL和RET两条指令。
其中步进梯形指令STL是利用内部状态软元件,在顺控程序上进行工序步进控制的指令;返回RET指令是表示状态流程结束,用于返回主程序的指令。
步进梯形指令的特点
步进梯形指令仅对状态器S有效,但是对于用作一般辅助继电器的状态器S,则不能采用STL指令,而只能采用基本指令。
其特点为:
1)转移源自动复位
2)允许双重输出:
3)主控功能:
使用STL指令,取指令(LD、LDI)点移至右边。
使用RET指令后,取指令(LD、LDI)点返回到原来的母线上。
步进梯形指令应用注意事项:
1)状态器编号不能重复使用。
2)STL触点断开时,与其相连的回路不动作,一个扫描周期后不再执行STL指令。
3)状态转移过程中,在一个扫描周期内两种状态同时接通,因此为了避免不能同时接通的一对输出同时接通,除了在PLC外部设置互锁外,在相应的程序上也应设置互锁。
4)定时器线圈与输出线圈一样,也可在不同状态间对同一定时器软元件编程,但是,在相邻状态下对同一定时器编程时,则状态转移时定时器线圈不断开,当前值不能复位,因此需要注意在相邻状态不要对同一定时器编程。
5)STL指令后的母线,一旦写入LD或LDI指令后,对于不需要触点的指令,必须采用MPS、MRD、MPP指令编程,或者改变回路的驱动顺序。
6)在中断程序与子程序内不能采用STL指令。
4.2状态转移图的类型及步进梯形图
一、单流程
所谓单流程是指状态转移只有一种顺序,它是状态转移图的基本形式。
二、选择性分支
从多个流程顺序中选择执行某一个流程,称为选择性分支。
FX1N系列PLC一条选择性分支的支路数不能超过8条,初始状态对应有多条选择性分支时,每个初始状态的支路总数不能超过16条。
三、并行分支
多个分支流程可以同时执行的分支流程,称为并行分支。
FX2N系列PLC并行分支的支路数不能超过8条,初始状态对应有多条并行分支时,每个初始状态的支路总数不能超过16条。
四、组合流程及虚拟状态
运用状态编程思想解决问题时,当状态转移图设计出来后,有些状态转移图不单单是某一种分支、汇合流程,往往是若干个或若干类分支、汇合流程的组合。
4.3三菱FX1N系列PLC程序流程控制应用指令
三菱FX2N系列PLC程序流程控制应用指令共有十条,指令编号为FNC00~FNC09。
它们在程序中的条件执行与优先处理,与顺控程序的控制流程有关。
一、条件跳转指令
条件跳转指令CJ(ConditionalJump,FNC00)用于跳过顺序程序中的某一部分,以控制程序的流程。
指针P(Point)用于指示分支和跳步程序,在梯形图中,指针放在左侧母线的左边。
二、子程序调用与返回指令
子程序是为一些特定的控制目的编制的相对独立的程序。
子程序调用指令CALL(Sub-RoutineCall,FNC01)用于子程序的调用,各子程序用指针P0~P62及P64~P127表示。
三、中断指令
中断是计算机所特有的一种工作方式,指主程序的执行过程中,中断主程序的执行去执行中断子程序。
FX2N系列PLC的中断事件包括输入中断、定时中断和高速计数器中断。
四、主程序结束指令
主程序结束指令FEND(FirstEnd,FNC06)表示主程序的结束和子程序的开始。
五、监控定时器指令
监控定时器又称看门狗,在执行FEND和END指令时,监控定时器被刷新(复位),PLC正常工作时扫描周期小于它的定时时间。
六、程序循环指令
程序循环指令由FOR及NEXT两条指令构成。
FOR指令用来表示循环区的起点,NEXT表示循环区终点,FOR与NEXT之间的程序被反复执行,执行完后,执行NEXT后面的指令。
4.4三菱FX1N系列PLC传送与比较应用指令
FX1N系列PLC的数据传送、比较类指令共10条,指令功能编号为FNC10~FNC19。
它们是数据处理类程序中使用十分频繁的指令。
一、比较指令
比较指令包括比较CMP(Compare)和区间比较ZCP(ZoneCompare),比较结果用目的元件的状态来表示。
二、传送指令
传送指令包括传送MOV(Move)、BCD码移位传送SMOV(ShiftMove)、取反传送CML(ComplementMove)、数据块传送BMOV(BlockMove)、多点传送FMOV(FillMove)以及数据交换XCH(Exchange)指令。
三、数据变换指令
数据变换指令包括二进制数转换成BCD码并传送BCD(BinaryCodetoDecimal)和BCD码转换为二进制数并传送BIN(Binary)指令。
4.5三菱FX2N系列PLC循环与移位应用指令
FX1N系列PLC循环与移位指令是使位数据或字数据向指定方向循环、位移的指令。
一、循环移位指令
1.左、右循环移位指令
左、右循环移位指令包括循环右移ROR(RotationRight)和循环左移ROL(RotationLeft)指令。
2.带进位左、右循环移位指令
带进位循环移位指令也包括带进位循环右移RCR(RotationRightwithCarry)和带进位循环左移RCL(RotationLeftwithCarry)指令,功能编号分别为FNC32和FNC33。
二、移位指令
1.位右移和位左移指令
位右移SFTR(ShiftRight)与位左移SFTL(ShiftLeft)指令实现位元件中的状态成组地向右或向左移动。
2.字右移和字左移指令
字右移WSFR(WordShiftRight)、字左移WSFL(WordShiftLeft)的源操作数可以取KnX、KnY、KnM、KnS、T、C和D,目标操作数可以取KnY、KnM、KnS、T、C和D。
字移动指令只有16位运算。
3.移位寄存器写入与读出指令
移位寄存器又称为先入先出FIFO(FirstinFirstout)堆栈,堆栈的长度范围为2~512个字。
移位寄存器写入指令SFWR(ShiftRegisterWrite)和移位寄存器读出指令SFRD(ShiftRegisterRead)用于FIFO堆栈的读写,先写入的数据先读出。
第五章程序调试
5.1多种液体混合机调试步骤
调试工具见附录二
经过同组同学们查阅资料,大家在一起讨论,经过了多次编写程序,现将调试步骤如下:
1.编写程序
2.变换
3.接上数据线接通电源
4.PLC写入
5.PLC监视监视模式
6.按下启动按钮,液体混合机工作
7.按下停止按钮,混合过程结束后停止
5.2出现的问题及解决办法
1.按下启动按钮,电动机不转
故障原因:
以个中间继电器坏了
解决办法:
换一个中间继电器
2.加温指示灯不亮
故障原因:
指示灯坏了
解决办法:
接另一个指示灯
5.3PLC程序设计
这次实训我们自己动手设计,设计了PLC程序。
在设计的过程中我们遇到了一些问题,像步进指令使用方法和如何复位都有的,所以在画原理图时,我们首先要对三菱PLC有个初步认识,然后再画原理图,在画接线图时,我们对于PLC电路相对比较陌生,但经过老师的教导和我们努力的学习,对于PLC已经很熟悉了。
再调试过程中,我们出现了各种各样的错误,我们一边看书一边动手操作,一步步将程序趋于完善。
在这次实训中还遇到的问题是有一些基本的接线错误还在出现,这需要同学对此引起高度的重视。
结论
三周时间很快就过去了,关于电气控制的综合实训已经结束了,在此次实训中我们完成了从资料收集、确定方案、计划制定、程序设计到程序的调试、检查和评估等一系列任务,实现了具有PLC调试和多种液体混合机的设计和制作,收获很大,圆满地完成了实训任务。
致谢
本综合实训项目
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