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1、电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍 离心机多段速的离心机多段速的PLCPLC控制系统设计控制系统设计 任务二任务二 剪切机的剪切机的PLCPLC控制系统设计控制系统设计 任务三任务三 任务一任务一 机械手的机械手的PLCPLC控制系统设计控制系统设计 自动分拣生产线的自动分拣生产线的PLCPLC控制系统设计控制系统设计 任务五任务五 任务四任务四 基于触摸屏的基于触摸屏的Y-Y-降压启动降压启动PLCPLC控制系统设计控制系统设计 模块六模块六PLC控制系统设计案例控制系统设计案例电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍【能力目标能力目标】1.
2、1.学会根据任务要求，进行学会根据任务要求，进行PLCPLC选型、选型、硬件配置和硬件配置和PLCPLC的安装。的安装。2.2.学会对学会对PLCPLC复杂控制系统进行综合复杂控制系统进行综合调试的能力。调试的能力。3.3.学会运用学会运用PLCPLC知识解决实际工程问知识解决实际工程问题的能力。题的能力。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍【知识目标知识目标】1.1.了解了解PLCPLC控制系统的设计原则和设计步控制系统的设计原则和设计步骤。骤。2.2.了解降低了解降低PLCPLC控制系统硬件费用和提高控制系统硬件费用和提高系统可靠性的方法。系统可靠性的方法。3.3
3、.掌握以转换为中心和起保停电路编写掌握以转换为中心和起保停电路编写复杂程序的方法。复杂程序的方法。4.4.学会运用学会运用PLCPLC设计复杂电气控制系统的设计复杂电气控制系统的方法。方法。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍任务一任务一 机械手的机械手的PLCPLC控制系统设计控制系统设计 一、任务导入一、任务导入左移左移/右移和上升右移和上升/下降的执行机构采用双线圈下降的执行机构采用双线圈双位电磁阀推动气缸来完成，夹紧双位电磁阀推动气缸来完成，夹紧/松开采用单松开采用单线圈电磁阀推动气缸来完成。线圈电磁阀推动气缸来完成。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业
4、职业技术学院 郭艳萍机械手的动作顺序如下。机械手的动作顺序如下。（1）机械手在原点位置时，上限位）机械手在原点位置时，上限位SQ2（X2）、左限位）、左限位SQ4（X4）闭合，）闭合，同时不夹紧工件，原点指示灯同时不夹紧工件，原点指示灯Y5点亮，按下起动按钮点亮，按下起动按钮SB0后，原点指示灯后，原点指示灯Y5灭，灭，机械手下降电磁阀机械手下降电磁阀Y0得电，机械手开始下降。得电，机械手开始下降。（2）机械手下降到位后，压动下限位开关）机械手下降到位后，压动下限位开关SQ1（X1），），Y0灯灭，夹紧电磁灯灭，夹紧电磁阀阀Y1得电，机械手夹紧工件。得电，机械手夹紧工件。（3）完全夹紧后，上升
5、电磁阀）完全夹紧后，上升电磁阀Y2得电，机械手上升。得电，机械手上升。（4）上升到上限位）上升到上限位SQ2（X2）后，机械手右移电磁阀）后，机械手右移电磁阀Y3得电，机械手右移。得电，机械手右移。（5）右移到右限位）右移到右限位SQ3（X3）后，机械手下降电磁阀）后，机械手下降电磁阀Y0得电，机械手下降。得电，机械手下降。（6）下降到下限位）下降到下限位SQ1（X1）后，机械手夹紧电磁阀）后，机械手夹紧电磁阀Y1复位，机械手将工复位，机械手将工件松开。件松开。（7）完全松开后，上升电磁阀）完全松开后，上升电磁阀Y2得电，机械手上升。得电，机械手上升。（8）上升到位后，压动上限位开关）上升到位
6、后，压动上限位开关SQ2（X2），机械手左移电磁阀），机械手左移电磁阀Y4得电，得电，机械手左移。左移到位后，压下左限位开关机械手左移。左移到位后，压下左限位开关SQ4（X4），机械手回到原点，至），机械手回到原点，至此一个周期的动作结束。再按一次起动按钮就开始下一个周期运行。此一个周期的动作结束。再按一次起动按钮就开始下一个周期运行。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍二、相关知识二、相关知识（一）（一）PLCPLC控制系统设计的原则与步骤控制系统设计的原则与步骤1 1满足被控对象的控制要求满足被控对象的控制要求 考虑将来发展的需要，考虑将来发展的需要，PLCPLC
7、选用功能较选用功能较强的新产品，并留有适当的余量。强的新产品，并留有适当的余量。2 2系统安全、可靠系统安全、可靠3 3尽可能简单、经济、使用与维修方便尽可能简单、经济、使用与维修方便4 4具有高的性能价格比。具有高的性能价格比。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍2 2PLCPLC控制系统设计的步骤控制系统设计的步骤 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（二）（二）PLCPLC机型选择机型选择结构形式结构形式整体式整体式模块式模块式输出方式输出方式继电器输出型继电器输出型晶体管输出型晶体管输出型晶闸管输出型晶闸管输出型I/O相应时间的选择相
8、应时间的选择联网通信的选择联网通信的选择PLC电源的选择电源的选择I/O点数及点数及I/O接口设备的选择接口设备的选择存储容量的选择存储容量的选择电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍输入器件：指连接到输入器件：指连接到PLC输入接线端子用于产生输入输入接线端子用于产生输入 信号的器件。信号的器件。分类分类主令器件主令器件检测器件检测器件有源触点输入器件有源触点输入器件无源触点输入器件无源触点输入器件输入信号输入信号模拟信号模拟信号数字信号数字信号开关信号开关信号输入设备的选择输入设备的选择按钮、选择开关、数字开关按钮、选择开关、数字开关行程开关、接近开关、光电开关、继
9、行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点电器触点，接触器辅助触点行程开关、接近开关、光电行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器开关、继电器触点，接触器辅助触点辅助触点行程开关、接近开关、光电行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器开关、继电器触点，接触器辅助触点辅助触点压力传感器、温度传感器压力传感器、温度传感器数字开关数字开关按钮、转换开关、形成开关、按钮、转换开关、形成开关、触点触点电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍输出器件：指连接到输出器件：指连接到PLC输出接线端子用于执行程序输出接线端子用于执行程序 运行结果的器件。运行结
10、果的器件。分类：分类：驱动负载驱动负载显示负载显示负载输出端口：输出端口：继电器输出继电器输出晶体管输出晶体管输出晶闸管输出晶闸管输出接触器、继电器、电磁阀接触器、继电器、电磁阀输出设备的选择输出设备的选择指示灯、数字显示装置、电指示灯、数字显示装置、电铃、蜂鸣器铃、蜂鸣器交直流负载交直流负载直流负载直流负载交流负载交流负载电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（三）使用起保停电路的编程方法（三）使用起保停电路的编程方法 编程时用编程时用辅助继电器辅助继电器M M来代表步来代表步。某一步为活动步时，对应的辅。某一步为活动步时，对应的辅助继电器为助继电器为“1 1”状态，
11、转换实现时，该转换的后续步变为活动步。状态，转换实现时，该转换的后续步变为活动步。由于转换条件大都是由于转换条件大都是短信号短信号，即它存在的时间比它激活的后续步，即它存在的时间比它激活的后续步为活动步的时间短，因此应使用有为活动步的时间短，因此应使用有记忆（保持）功能记忆（保持）功能的电路来控的电路来控制代表步的辅助继电器。属于这类的电路有制代表步的辅助继电器。属于这类的电路有“起保停电路起保停电路”和具和具有相同功能的使用有相同功能的使用SETSET、RSTRST指令的电路。指令的电路。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍逻辑代数式表示为逻辑代数式表示为：设计梯形
12、图的输出电路部分时，还应注意以下问题。（1）如果某一输出量仅在某一步中为ON，可以将它们的线圈分别与对应步的辅助继电器的线圈并联。（2）如果某一输出继电器在几步中都应为ON，应将代表各有关步的辅助继电器的常开触点并联后，驱动该输出继电器的线圈。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（四）使用以转换为中心的编程方法（四）使用以转换为中心的编程方法 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍三、任务实施三、任务实施（一）确定（一）确定PLC的型号，绘制系统接线图的型号，绘制系统接线图输输 入入输输 出出输入继电器输入继电器输输 入入 元元 件件作作 用用
13、输出继输出继电器电器输输 出出 元元 件件作作 用用X0SB0启动按钮启动按钮Y0YV1下降电磁阀线圈下降电磁阀线圈X1SQ1下限位开关下限位开关Y1YV2紧紧/松电磁阀线圈松电磁阀线圈X2SQ2上限位开关上限位开关Y2YV3上升电磁阀线圈上升电磁阀线圈X3SQ3右限位开关右限位开关Y3YV4右移电磁阀线圈右移电磁阀线圈X4SQ4左限位开关左限位开关Y4YV5左移电磁阀线圈左移电磁阀线圈X5SB1停止按钮停止按钮Y5HL原点指示原点指示（1 1）根据控制要求，确定系统的输入输出信号。）根据控制要求，确定系统的输入输出信号。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（2 2）
14、由输入输出分配功能表，绘制）由输入输出分配功能表，绘制I/OI/O接线图接线图 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（二）程序设计（二）程序设计（1 1）根据机械手的控制要求，画出如图所示的顺序功能图。）根据机械手的控制要求，画出如图所示的顺序功能图。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（2 2）将顺序功能图转换成梯形图）将顺序功能图转换成梯形图 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍四、知识拓展四、知识拓展（一）用移位指令实现顺序功能图的编程（一）用移位指令实现顺序功能图的编程利用移位指令的特点可以将顺序功能图转换成
15、梯形图，利用移位指令的特点可以将顺序功能图转换成梯形图，转换步骤如下：转换步骤如下：1 1移位指令中位数的确定移位指令中位数的确定移位指令的位移位指令的位数至少要与顺数至少要与顺序功能图中的序功能图中的步数或状态数步数或状态数一样多一样多。2 2移位指令中源操作数的确定移位指令中源操作数的确定3 3移位指令中移位条件的确定移位指令中移位条件的确定4 4顺序控制中循环运行的实现顺序控制中循环运行的实现最后一个步（或最后一个步（或状态）对应的辅状态）对应的辅助继电器助继电器“与与”转换条件来做下转换条件来做下一次循环运行的一次循环运行的起动信号起动信号 。5 5顺序功能图中动作输出方程的确定顺序功
16、能图中动作输出方程的确定Y0=M1+M3Y1=M1Y2=M2Y3=M3T0=M1电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（二）用移位指令实现机械手的（二）用移位指令实现机械手的PLCPLC控制控制（1）根据顺序功能图确定移位指令的位数为）根据顺序功能图确定移位指令的位数为9。（2）移位指令源操作数的逻辑表达式为：）移位指令源操作数的逻辑表达式为：（3 3）移位条件的逻辑表达式为：）移位条件的逻辑表达式为：（4 4）将顺序功能图中的最后一步）将顺序功能图中的最后一步M108M108“与与”转换条件转换条件X4X4作为对除作为对除了初始步了初始步M100M100以外的所有步的
17、复位信号，以便开始下一周期的循以外的所有步的复位信号，以便开始下一周期的循环运行。环运行。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（5 5）根据顺序功能图写出输出状态的逻辑表达式。）根据顺序功能图写出输出状态的逻辑表达式。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（6 6）将上述的逻辑表达式转换成梯形图）将上述的逻辑表达式转换成梯形图 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（二）多种工作方式的编程（二）多种工作方式的编程 一个完整的PLC控制系统，应该包括手动、自动和回原点3种工作方式。根据上述要求，操作盘上需设置一个工作方式选
18、择开关，通过这个开关来选择机械手的3种工作方式，各种操作按钮和停车按钮的作用如图所示，其中紧急停车按钮不接入PLC的输入端，当发生紧急情况时，用于切断负载电源。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍 机械手的程序结构如图所示。X10是手动切换开关，CJ为条件跳转指令，当X10=1时，跳转条件满足，跳到标号P0处执行手动程序；当X12=1时，跳到标号P1处执行回原点程序；当X11=1时，跳到标号P2处执行自动程序。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍1手动程序 手动操作时，用X20X25对应的6个按钮控制机械手的夹紧、放松、上升、下降、右行和左行
19、。这些操作都是点动控制，并且为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了一些必要的联锁，例如上升与下降之间、右行与左行之间的互锁，以防止功能相反的两个输出继电器同时为ON；上、下、左、右的限位开关X1X4的常闭触点分别与控制机械手移动的Y0Y4的线圈串联，以防止机械手运行超程出现的事故。2回原点程序 自动返回原点的程序如上图所示。当自动返回原点的开关X12闭合后，机械手先停止下降，同时上升；上升到上限位X2时，停止右行，同时左行；左行到左限位X4时，开始放松，完全放松后，原点指示灯点亮，表示回原点动作完成。3.自动程序 机械手的自动程序如图6-7或图6-8所示，将这部分自动程序放到图6-10所示
20、的“自动程序”的位置上即可。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍多种工作方式的编程方法多种工作方式的编程方法（1 1）将系统的程序按照工作方式和功能分成若干部）将系统的程序按照工作方式和功能分成若干部分，如公共程序、手动程序、自动程序等部分。分，如公共程序、手动程序、自动程序等部分。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（2 2）公共程序和手动程序相对较为简单，一般采用经）公共程序和手动程序相对较为简单，一般采用经验设计法编程。验设计法编程。（3 3）自动程序相对较为复杂，对于顺序控制系统一般）自动程序相对较为复杂，对于顺序控制系统一般采用顺序
21、功能图设计程序，先画出其自动工作过程的顺采用顺序功能图设计程序，先画出其自动工作过程的顺序功能图，再运用前面学过的转换方法将顺序功能图转序功能图，再运用前面学过的转换方法将顺序功能图转换成梯形图程序。换成梯形图程序。除了使用除了使用CJCJ指令实现指令实现多种工作方式的编程多种工作方式的编程外，还可以使用三菱外，还可以使用三菱PLCPLC的方便指令的方便指令ISTIST 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍2023/2/4一、任务导入一、任务导入 按下启动按钮，电动机以15Hz运行，200s后以20Hz运行，以后每隔200s，增加5Hz，直到45Hz运行，其运行速度如
22、图4-14所示。按下停止按钮，电动机停止运行。工业离心机的结构示意图工业离心机运行速度图任务二任务二 离心机多段速的离心机多段速的PLC控制系统设计控制系统设计 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍PLC对变频器进行控制，这必然牵涉到对变频器进行控制，这必然牵涉到PLC与变频器的与变频器的互联接线即接口电路问题。互联接线即接口电路问题。两者的互联接线包括以下三种情况：（1）PLC的开关量输出与变频器的开关量输入接口的互联；的开关量输出与变频器的开关量输入接口的互联；（2）PLC的模拟量输出与变频器的模拟量输入接口的互联；的模拟量输出与变频器的模拟量输入接口的互联；（3
23、）PLC与变频器的通信联接。与变频器的通信联接。二、相关知识二、相关知识一个一个PLC变频控制系统通常由变频控制系统通常由3部分组成，即变频器本体、部分组成，即变频器本体、PLC、变频器与、变频器与PLC的接口电路。的接口电路。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍2023/2/4一、三菱继电器输出型PLC与变频器的连接方式三菱继电器输出型PLC与变频器的开关量接线方式采用采用三菱变频器的三菱变频器的默认默认输入逻辑是输入逻辑是漏漏型型输入。输入。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍2023/2/4二、三菱晶体管输出型PLC与变频器的连接方式三
24、菱晶体管输出型PLC与变频器的开关量接线方式三菱三菱D740变频器的默认输入方式为变频器的默认输入方式为漏漏型输入，与三菱晶体管输出型的型输入，与三菱晶体管输出型的PLC（输出为（输出为NPN）电平是兼容的）电平是兼容的。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍2023/2/4三、三菱PLC的模拟量模块与变频器的连接方式三菱模拟量模块与变频器的连接方式电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍三、任务实施三、任务实施（一）确定（一）确定PLC的型号，绘制系统接线图的型号，绘制系统接线图（1 1）根据控制要求，确定系统的输入输出信号）根据控制要求，确定系
25、统的输入输出信号 输 入输 出输入继电器输入元件作 用输出继电器输出元件作 用X0SB1变频器上电Y6STF启动X1SB2变频器失电Y0RH高速选择X2SB3启动Y1RM中速选择X3SB4停止Y2RL低速选择X4A、C故障信号Y4KM接通KMY5HL报警指示电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（2）由输入输出分配功能表，绘制）由输入输出分配功能表，绘制I/O接线图接线图 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍2023/2/4（二）（二）参数设置参数设置变频器需要实现7段速运行，因此需要设置如下参数：P79=3（组合操作模式）。P1=50Hz（上
26、限频率）。P2=0Hz（下限频率）。P7=2s（加速时间）。P8=2s（减速时间）。P160=0（扩展功能显示）P179=62（将STR端子的功能变更为变频器复位RES功能）。各段速度：P4=15Hz，P5=20Hz，P6=30Hz，P24=40Hz，P25=35Hz，P26=25Hz，P27=45Hz。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍2023/2/4变频器端子的不同组合与PLC传送数据之间的关系传送数据RL端子（Y2）RM端子（Y1）RH端子（Y0）对应频率/Hz100115201020301140410030510135611025711145（三）（三）程序
27、设计程序设计电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（二）程序设计（二）程序设计电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍四、知识拓展四、知识拓展节省节省PLCPLC输入输出点数的方法输入输出点数的方法 （一）减少输入点数的方法（一）减少输入点数的方法1 1分时分组输入分时分组输入电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍2 2输入触点的合并输入触点的合并 如果某些外部输入信号总是以某种如果某些外部输入信号总是以某种“与或非与或非”组合的整体形式出现在梯组合的整体形式出现在梯形图中，可以将它们对应的触点在形图中，可以将它们对应的触点
28、在PLC外部串、并联后作为一个整体接到外部串、并联后作为一个整体接到PLC的输入端子上，的输入端子上，只占只占PLC的一个输入点。的一个输入点。例如：多地控制电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍3将信号设置在将信号设置在PLC之外之外系统的某些输入信号，如手动操作按钮、保护动作后要手动复系统的某些输入信号，如手动操作按钮、保护动作后要手动复位的电动机热继电器位的电动机热继电器FRFR的常闭触点提供的信号，可以设置在的常闭触点提供的信号，可以设置在PLCPLC外部的硬件电路中，如图所示外部的硬件电路中，如图所示 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭
29、艳萍（二）减少输出点数的方法（二）减少输出点数的方法1.在在PLC的输出功率允许下，通的输出功率允许下，通/断状态完全相同的多个断状态完全相同的多个负载并联后，可以共用一个输出点，通过外部的或负载并联后，可以共用一个输出点，通过外部的或PLC控制的转换开关的切换，一个输出点可以控制两个或多控制的转换开关的切换，一个输出点可以控制两个或多个不同时工作的负载。个不同时工作的负载。2.在需要用指示灯显示在需要用指示灯显示PLC驱动的负载的状态时，可以将驱动的负载的状态时，可以将指示灯与负载并联，并联时指示灯与负载的额定电压相指示灯与负载并联，并联时指示灯与负载的额定电压相同，总电流不应超过允许的值。
30、同，总电流不应超过允许的值。3.可以用接触器的辅助触点来实现可以用接触器的辅助触点来实现PLC外部的硬件联锁。外部的硬件联锁。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍任务三任务三 剪切机的剪切机的PLCPLC控制系统设计控制系统设计 一、任务导入一、任务导入 图6-16所示是一台剪切机，它可以对某种成卷的板料按固定长度裁开。该系统由步进电机拖动放卷辊放出一定长度的板料，然后用剪切刀剪断。切刀的剪切时间是1s，剪切的长度可以通过数字开关设置（099mm），步进电机滚轴的周长是50mm。试设计这一系统。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍三、相关知识
31、三、相关知识（一）步进电机（一）步进电机步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。由于转轴的转动是每输入一个脉冲，步进电机前进一步，所以叫做步进电机。步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，即给步进电机加一个脉冲信号，步进电机则转过一个步距角。脉冲数越多步进电机转动的角度越大。脉冲的频率越高步进电机的转速越快。步进电机的步距角一般为1.8、0.9、0.72、0.36等。步距角越小，则步进电机的控制精度越高，根据步距角可以控制步进电机行走的精确距离。比如说，步距角为0.72的步进电机，每旋转一周需要的脉冲数为360/0.72=500脉冲，也就是对步进电机驱动器发
32、出500个脉冲信号，步进电机才旋转一周。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（二）步进控制系统的组成（二）步进控制系统的组成 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（三）步进驱动器（三）步进驱动器 1步进驱动器的外部接线 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍步进驱动器外部接线端功能说明步进驱动器外部接线端功能说明接线端功能说明PUL+步进脉冲信号输入端。脉冲的数量、频率与步进电机的角位移、转速成比例PULDIR+步进电机方向控制端。电平的高低决定电机的旋转方向DIRFREE+电机释放信号输入端。当这一信号为ON时，驱动
33、器断开输入到步进电机的三相电源，即步进电机断电FREEA+、A、B+、B两相步进电机的接线端+V驱动器直流电源输入端正极V驱动器直流电源输入端负极电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍2 步进驱动器的细分设置 步进电机驱动器除了给步进电机提供较大驱动电流外，更重要的作用是“细分”。在没有步进驱动器时，由于步进电机的步距角在1左右，角位移较大，不能进行精细控制。如果使用步进驱动器，只需在驱动器上设置细分步数，就可以改变步距角的大小，例如，若设置细分步数为10000步/转，则步距角只有0.036，可以实现高精度控制。步进驱动器M415B的侧面连接端子中间有6个白色的SW功能
34、设定开关，可以用来设定驱动器的工作方式和工作参数。图6-19所示为细分表及拨码开关。其中SW1SW3是设置步进驱动器输出电流的（根据步进电机的工作电流，去调节驱动器输出电流，电流越大，力矩越大），将这3个开关中的SW2拨到ON位置，设置步进驱动器的输出相电流为1.05A；SW4SW6是设置细分的，将SW4、SW6设置为ON，则选择细分数为4。假设步进电机在没有设置细分时步距角是1.8，即200个脉冲/转，设置成4细分后，则是800脉冲/转。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（a）细分表 （b）拨码开关 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（
35、四）脉冲输出指令（四）脉冲输出指令PLSYS1：指定脉冲频率。FX2N为220KHz。S2：指定脉冲数目。16位指令可设132767个脉冲，32位指令可设12147483647个脉冲。若指定脉冲数为0，则持续产生脉冲。D：指定脉冲输出元件。FX2N的PLC只能用晶体管输出型PLC的Y0或Y1口。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍编程编程PLSY指令时，须注意如下几点。指令时，须注意如下几点。（1）脉冲的占空比为50%，输出控制不受扫描周期的影响，采用中断方式处理。（2）在指令执行过程中，若变更S1指定的字元件内容，输出频率也随之改变（调速很方便）；若变更S2指定的字
36、元件内容后，其输出脉冲数并不改变，只有驱动断开再一次闭合后才按新的脉冲数输出。若X000变为OFF，则脉冲输出停止，X000再次置ON时，脉冲再次输出，但脉冲数从头开始计算。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（3）设定的脉冲数输出完成后，完成标志M8029置“1”，当X0断开后，M8029复位。其他相关标志位与寄存器。M8147：Y0输出脉冲时闭合，发完脉冲后自动断开。M8148：Y1输出脉冲时闭合，发完脉冲后自动断开。D8140（低位）、D8141（高位）：记录Y0输出的脉冲总数，32位寄存器。D8142（低位）、D8143（高位）：记录Y1输出的脉冲总数，32位
37、寄存器。D8136（低位）、D8137（高位）：记录Y0和Y1输出的脉冲总数，32位寄存器。（4）PLSY指令可以在程序中反复使用，但是在设计驱动指令时序时，须注意避免同时驱动产生双重线圈输出以及两次驱动之间的时间间隔。PLSY指令没有加/减速控制，当X0闭合后立即以S1指定的脉冲频率输出脉冲。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（五）带加（五）带加/减速的脉冲输出指令减速的脉冲输出指令PLSRPLSR指令与PLSY指令的区别在于PLSR指令在脉冲输出的开始和结束阶段可以实现加速和减速过程，其加速时间和减速时间一样，由S3指定。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工
38、业职业技术学院 郭艳萍【例】现有步进电机（其驱动器的细分表如图6-19所示），步距角是1.8，要求设置4细分，电机的额定电流是1.5A。控制要求：利用PLC控制步进电机顺时针转2周，停5s，逆时针转1周，停2s，如此循环进行，按下停止按钮，电机马上停止（电机的轴锁住）。按下脱机按钮，电机的轴松开。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍图6-22 拨码开关的位置解：（1）确定PLC的输入和输出并分配I/O地址。输入信号：输出信号：启动按钮SB1X0；脉冲输出Y0；停止按钮SB2X1；方向控制Y1；脱机按钮SB3X2。脱机控制Y2。（2）设置细分和电流。参照图6-19所示的
39、细分表，设置1.5A的电流时，需将控制电流的拨码开关SW1SW3都置为OFF；设置细分4时，需将控制细分的拨码开关SW4SW6中的SW4和SW6置为ON。6个拨码开关的位置如图6-22所示。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（3）PLC与步进驱动器的硬件接线。PLC与步进驱动器的硬件接线图如图6-22所示。PLC输出端Y0发出步数脉冲信号送入步进驱动器的PUL端，脉冲的数量、频率与步进电机的圈数和转速成比例。PLC输出端Y1发出方向控制信号送入驱动器的DIR端，它的高低电平决定步进电机的旋转方向。PLC采用晶体管NPN输出型的PLC，将步进驱动器的脉冲信号端、方向控
40、制端、脱机端的正极并联在一起，通过直流电源接到PLC输出的公共端COM1上。注意必须将电源的负极接COM1。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（4）程序设计。在没有设置细分时，步距角是1.8，也就是200脉冲/转，设置成4细分后，则是800脉冲/转，正转2周，则需要输入1600个脉冲。控制程序可以用步进指令编写，用PLSY指令产生脉冲，脉冲用Y0输出，Y1控制方向。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍二、任务实施二、任务实施（一）确定（一）确定PLC的型号，绘制系统接线图的型号，绘制系统接线图（1）根据控制要求，确定系统的输入输出信号）根据
41、控制要求，确定系统的输入输出信号剪切机的剪切机的I/O端口分配功能表端口分配功能表 输入输出其他软元件输入继电器作用输出继电器作用名称作用X0X7拨码开关Y0脉冲输出D0拨码开关设定长度X10启动按钮Y1方向控制D2剪切次数X11停止按钮Y2脱机控制D4总的加工数量X12脱机按钮Y4切刀D10脉冲数电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（二）步进电机的选择（二）步进电机的选择步进电机的选择主要考虑电机的功率和步距角。电机的功率要求能拖动负载，在本系统中，要把成圈的板材拖动，决定于电机的工作电流，工作电流越大，功率就越大。本系统中选择两相步进电机，步距角是1.8，设置为5
42、细分，所以电机旋转一周需要1000个脉冲。步进电机的滚轴周长是50mm，因此每个脉冲行走0.05mm。假定通过数字拨码开关设定的剪切长度为D0，则步进电机将板材拖动设定长度所需要的脉冲数D10为（D0/50）1000=20D0（三）程序设计（三）程序设计该程序的设计思路：数字开关设置长度（D0）转化成脉冲数（20D0）通过PLSY指令产生脉冲，送给驱动器，驱使步进电机将板材拖动设定的长度完成移动距离，M8029接通，切刀动作，将板材剪断1s后，步进电机又转动继续进行剪切完成加工的数量或按停止按钮，步进电机停止。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍电电气控制与气控制与P
43、LC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍四、知识拓展四、知识拓展PLC控制系统的可靠性设计控制系统的可靠性设计（一）电源的抗干扰措施（一）电源的抗干扰措施隔离变压器和低通滤波器隔离变压器和低通滤波器 在干扰较强或对可在干扰较强或对可行性要求较高的场行性要求较高的场合，可以在合，可以在PLCPLC的交的交流电源输入端加接流电源输入端加接带屏蔽层的带屏蔽层的隔离变隔离变压器和低通滤波器压器和低通滤波器 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（二）控制系统的接地（二）控制系统的接地PLCPLC接地处理接地处理 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（三
44、）安装与布线的抗干扰措施（三）安装与布线的抗干扰措施PLC应远离强干扰源，如大功率晶闸管装置、变频器、高频焊机和大型动力设备等。PLC不能与高压电器安装在同一个开关柜内，在柜内PLC应远离动力线（二者之间的距离应大于200mm），与PLC装在同一个开关柜内的电感性元件，如继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路，如图所示。信号线与动力线应分开走线，信号线一般采用专用电缆或双绞线布线。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（四）（四）PLC输入输出的可靠性措施输入输出的可靠性措施 若若PLC的输入端或输出端接有感性元件，对于直流电路，应在它的输入端或输出端接有感性元件，对
45、于直流电路，应在它们两端并联续流二极管，如图所示，以抑制电路断开时产生的电们两端并联续流二极管，如图所示，以抑制电路断开时产生的电弧对弧对PLC的影响。的影响。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍一、任务导入一、任务导入任务四任务四任务四任务四 触摸屏控制电动机的触摸屏控制电动机的触摸屏控制电动机的触摸屏控制电动机的Y-Y-Y-Y-降压起动降压起动降压起动降压起动试设计一个用触摸屏控制电动机试设计一个用触摸屏控制电动机Y Y-降压起动降压起动控制系统，控制要求如下。控制系统，控制要求如下。（1 1）按触摸屏上的）按触摸屏上的“起动起动”按钮，电动机先按钮，电动机先Y
46、Y形起动，继而形起动，继而形运行。按形运行。按“停止停止”按钮，电动按钮，电动机即停止运行。机即停止运行。（2 2）在触摸屏画面上能动态显示电动机）在触摸屏画面上能动态显示电动机Y Y形起动、形起动、形运行或停止时的状态。形运行或停止时的状态。（3 3）具有电动机的起动时间设置及起动时间显示）具有电动机的起动时间设置及起动时间显示功能。功能。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍二、相关知识二、相关知识（一）触摸屏的作用（一）触摸屏的作用 使用触摸屏的组态软件可以在触摸屏上设计出所需要的画面。画面的生成是可视化的，不需用户编程，用户可以自由地组合文字、按钮、图形、数字等
47、来处理或监控管理及应付随时可能变化的信息，具有美观、直观、方便等优点，操作人员很容易掌握。其作用如下。（1）通过组态画面实时监视生产过程的各种状态。（2）通过组态画面中各种触摸键控制生产过程的启动、停止、运行等。（3）通过组态画面设置系统所需参数。（4）可以连接打印机设备输出系统运行报表等。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（二）触摸屏与计算机、（二）触摸屏与计算机、（二）触摸屏与计算机、（二）触摸屏与计算机、PLCPLC的连接的连接的连接的连接作为作为PLC的图形操作终端，的图形操作终端，GOT必须与必须与PLC联机使用联机使用，通过操，通过操作人员手指与触摸屏上
48、的图形元件的接触发出作人员手指与触摸屏上的图形元件的接触发出PLC的操作指令的操作指令或者显示或者显示PLC运行中的各种信息。运行中的各种信息。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍三、任务实施三、任务实施（一）（一）PLC和触摸屏软元件分配及系统接线图和触摸屏软元件分配及系统接线图电动机电动机Y-Y-降压起动的软元件分配表降压起动的软元件分配表输入输入输出输出其他软元件其他软元件辅助继辅助继电器电器作作 用用输出继电器输出继电器控控 制制 对对 象象名名 称称作作 用用M0起动起动Y0电源电源D100起动时间设定起动时间设定值值M1停止停止Y1Y形起动形起动D200定
49、时器定时器T0设设定值定值Y2形运行形运行D201实际起动时间实际起动时间电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（二）（二）PLC程序程序 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（三）触摸屏画面设计（三）触摸屏画面设计电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍1 1新建工程新建工程 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍2 2文本创建文本创建 单击图形单击图形/对象对象 工具栏中按钮，弹工具栏中按钮，弹出如图所示的文本出如图所示的文本设置窗口
50、。设置窗口。电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍3数值输入数值输入点击点击电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（4 4）数值显示）数值显示 点击点击电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍5 5棒图创建棒图创建单击图像单击图像/对象工具栏中对象工具栏中电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍（6 6）注释显示）注释显示首先单击图像首先单击图像/对象工具栏中对象工具栏中 按钮按钮 电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳萍电电气控制与气控制与PLC应应用用重庆工业职业技术学院 郭艳