学习目标

（1）掌握三菱FX2N 系列的LD、LDI、OUT 和SET、RST 等基本逻辑指令系统的功能及应用。

（2）掌握梯形图和指令程序设计的基本方法。

（3）掌握梯形图编程规则和编程技巧。

技能目标

（1）能根据项目要求，设计PLC 的硬件接线图，进一步熟练掌握PLC 的接线方法。

（2）能熟练应用三菱FX2N 系列PLC 基本逻辑指令编写控制系统的梯形图和指令程序。

（3）能熟练使用三菱公司的GX Developer 编程软件设计PLC 控制系统的梯形图和指令程序，并写入PLC 进行调试运行。

一、项目任务

用PLC 来控制三相异步电动机的启动和停止。设计要求为：

（1）按下启动按钮SB1，电机启动并连续运行。

（2）按下停止按钮SB2 或热继电器FR 动作时，电机停止运行。

二、项目分析

1. 工作原理分析

SB1 是启动按钮，SB2 是停止按钮。按照电机的控制要求，当按下启动按钮SB1 时，KM线圈得电并自锁，电动机启动并连续运行；当按下停止按钮SB2 或热继电器 FR 动作时，电动机停止运行。

2. 输入与输出点分配（见表4-3）

表4-3　I/O 端口地址分配表

3.　PLC 接线示意图（见图4-24）

图4-24　PLC 接线图

三、相关知识点

1. 编程元件（X、Y）

（1）输入继电器（X）。输入继电器（X）与输入端相连，它是专门用来接受PLC 外部开关信号的元件。PLC 通过输入接口将外部输入信号状态（接通时为“1”，断开时为“0”）读入并存储在输入映像寄存器中。其特点有：

① 输入继电器必须由外部信号驱动，不能用程序驱动，所以在程序中不可能出现其线圈。由于输入继电器反映输入映像寄存器中的状态，所以其触点的使用次数不限，即各输入继电器都有任意对常开及常闭触点供编程使用。

② FX 系列PLC 的输入继电器采用X 和八进制数共同组成编号，如X000～X007、X010～X017 等。FX2N 型PLC 的输入继电器编号范围为X000～X267（184 点）。

（2）输出继电器（Y）。输出继电器—— 用于将PLC 内部信号输出传送给外部负载（用户输出设备）。输出继电器线圈由PLC 内部程序的指令驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载。其特点有：

① 每个输出继电器在输出单元中都对应有唯一一个常开硬触点。在程序中供编程用的输出继电器，都有一个线圈和任意对常开及常闭触点供编程使用。

② FX 系列PLC 的输出继电器采用Y 和八进制共同组成编号，如Y000～Y007，Y010～Y017 等。FX2N 型PLC 的输出继电器编号范围为Y000～Y267（184 点）。

2. 逻辑取及驱动线圈指令LD、LDI、OUT（见表4-4）

表4-4　逻辑取及驱动线圈指令要素表

指令用法及使用注意事项：

（1）LD（Load）：取指令。用于常开触点与母线连接。LD 指令能够操作的元件为X、Y、M、S、T 和C。

（2）LDI（Load Inverse）：取反指令。用于常闭触点与母线连接。LDI 指令能够操作的元件为X、Y、M、S、T 和C。

（3）OUT（Out）：输出指令。用于线圈驱动，用逻辑运算的结果驱动一个指定的线圈。OUT 指令能够操作的元件为Y、M、S、T 和C。

（4）LD 与LDI 指令对应的触点一般与左侧母线相连，若与后述的ANB、ORB 指令组合，则可用于串、并联电路块的起始触点。

（5）线圈驱动OUT 指令可并行多次输出（即并行输出），即OUT 指令可以连续使用若干次，相当于线圈的并联。

（6）OUT 指令不能用于输入继电器X，而且线圈和输出类指令应放在梯形图的最右边。

（7）对于定时器（T）的定时线圈或计数器（C）的计数线圈，必须在OUT 指令后设定常数，如：OUT T0 K5。

（8）线圈一般不宜重复使用。若同一梯形图中，同一组件线圈使用两次或两次以上，称为双线圈输出，双线圈输出时，只有最后一次才有效。

3. 梯形图的特点及编程规则

1）梯形图的特点

（1）梯形图中，所有触点都应按从上到下，从左到右的顺序排列，并且触点只允许画在左水平方向（主控触点除外）。母线与线圈之间一定要有触点，而线圈与右母线之间不能存在任何触点。

（2）每个继电器均为存储器中的一位，称为“软继电器”。存储器状态为“1”，表示该继电器得电，其常开触点闭合或常闭触点断开。

（3）两端的母线并非实际电源的两端，而是“概念”电流，“概念”电流只能从左向右流动。

（4）某个继电器线圈编号只能出现一次，而继电器触点可以无限次使用，如果同一继电器线圈重复使用两次，PLC 将视其为语法错误。

（5）前面每个继电器线圈为一个逻辑执行结果，并立刻被后面逻辑操作使用。

（6）输入继电器没有线圈，只有触点，其他继电器既有线圈又有触点。

2）梯形图编程的设计规则

（1）触点不能接在线圈的右边，线圈不能直接与左母线连接，必须通过触点来连接。

（2）在每一个逻辑行上，当几条支路并联时，串联触点多的应安排在上面；几条支路串联时，并联触点多的应安排在左边。

（3）梯形图的触点应画在水平支路上，而不应画在垂直支路上。

（4）遇到不可编程的梯形图时，可根据信号自左至右、自上而下单向流动的原则对原梯形图进行重新编排，以便于正确应用PLC 基本编程指令进行编程。(www.daowen.com)

（5）双线圈输出不可用。如果在同一程序中同一元件的线圈重复出现两次或两次以上，则称为双线圈输出，这时前面的输出无效，后面的输出有效。一般不应出现双线圈输出。

4. 置位与复位指令SET、RST（见表4-5）

表4-5　置位与复位指令要素表

指令用法及使用注意事项：

（1）SET：置位指令。其功能是使操作保持ON 的指令。

（2）RST：复位指令。其功能是使操作保持OFF 的指令。

（3）SET 指令能够操作的元件为Y、M、S。RST 指令能够操作的元件为Y、M、S、积算定时器T、计数器C，或将字元件数据寄存器D，变址寄存器V 和Z 清零。

（4）对同一编程元件可以多次使用SET 和RST 指令，顺序可任意，SET 与RST 指令之间可以插入别的程序。但对于外部输出，则只有最后执行的一条指令才有效。

（5）当控制触点闭合时，执行SET 与RST 指令，后来不管控制触点如何变化，逻辑运算结果都保持不变，且一直保持到有相反的操作到来。

（6）在任何情况下，RST 指令都优先执行。计数器处于复位状态时，输入的计数脉冲不起作用。

四、项目实施

（一）采用启-保-停电路编程

梯形图方案和指令程序设计如图4-25 所示。

图4-25

采用SET、RST 指令编程如图4-26 所示。

图4-26

（二）程序输入

（1）启动编程软件，单击程序主界面中的“”图标，弹出“创建新工程”对话框。设置PLC 系列为“FXCPU”，PLC 类型为“FX2N（C）”，程序类型为“梯形图逻辑”；勾选“设置工程名”复选框，将工程命名为“三相异步电动机单方向连续运行”；然后单击“浏览”按钮，设置“驱动器/路径”。

（2）单击“创建新工程”对话框中的“确认”按钮，进入梯形图编辑界面。

（3）将梯形图输入到计算机中。

① 启动按钮X001 的输入（见图4-27）。

图4-27

② 停止按钮X000 的输入（见图4-28）。

图4-28

③ 输出继电器Y000 线圈的输入（见图4-29）。

图4-29

④ 输出继电器Y000“自锁”触点的输入（见图4-30）。

（4）程序输入完毕后，执行“变换”→“变换”命令对梯形图进行变换。然后单击“工程”→“保存工程”命令进行保存（见图4-31）。

图4-30

图4-31

（三）运行并调试程序

（1）连接PLC 与计算机。

使用专用通信电缆RS-232/RS-422 转换器将PLC 的编程接口与计算机的COM1 串口相连接。

（2）将梯形图程序写入PLC。

接通系统电源，将PLC 的RUN/STOP 开关拨到“STOP”位置，然后利用GX Developer软件中的“在线”→“PLC 写入”选项，下载程序文件到PLC 中。

（3）按下启动按钮，对程序进行调试运行，观察程序的运行情况。

（4）记录程序调试的结果。

五、项目拓展

试编写单台电动机实现两地控制的梯形图。

（要求：绘制电气控制电路图并用PLC 编程实现控制。）

六、总结与评价

（1）以小组为单位，选择PPT、录像等形式，向全班展示、汇报学习成果。

（2）根据表4-6 所示内容完成对学习过程的综合评价。

表4-6　评分表