学习目标

（1）掌握三菱FX2N 系列的MPS、MPD、MPP 等多重输出电路指令的功能及应用。

（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

设计一个三相异步电动机的PLC 控制系统.具体控制要求：按下启动按钮SB2，电动机以正转启动，按下停止按钮SB1 或热继电器FR 动作时，电动机停止运行。按下启动按钮SB3，电动机以反转启动，按下停止按钮SB1 或热继电器FR 动作时，电动机停止运行。电路如图4-32 所示。

图4-32　PLC 控制电路

二、项目分析

1. 输入与输出点分配（见表4-7）

表4-7　I/O 端口地址分配表

2.　PLC 接线示意图（见图4-33）

图4-33　PLC 接线图

三、相关知识点

1. 多重输出电路指令MPS、MPD、MPP（见表4-8）

表4-8　多重输出电路指令MPS、MPD、MPP 指令要素

指令用法及使用注意事项：

（1）MPS（Push）：进栈指令。即将该指令处以前的逻辑运算结果存储起来。MRD（Read）：读栈指令。读出由MPS 指令存储的逻辑运算结果。MPP（Pop）：出栈指令。读出并清除由MPS 指令存储的逻辑运算结果。MPS、MRD、MPP 实际上是用来解决如何对具有分支的梯形图进行编程的一组指令，用于多重输出电路。

（2）MPS 指令用于存储电路中有分支处的逻辑运算结果，其功能是将左母线到分支点之间的逻辑运算结果存储起来，以备下面处理有线圈的支路时可以调用该运算结果。每使用一次MPS 指令，当时的逻辑运算压入堆栈的第一层，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。

（3）MPS 指令可将多重电路的公共触点或电路块先存储起来，以便后面的多重输出支路使用。多重电路的第一个支路前使用MPS 进栈指令，多重电路的中间支路前使用MRD 读栈指令，多重电路的最后一个支路前使用MPP 出栈指令。该组指令没有操作元件。

（4）MRD 指令用在MPS 指令支路以下、MPP 指令以上的所有支路。其功能是读取存储在堆栈最上层的电路中分支点处的运算结果，将下一个触点强制性地连接在该点。读取后堆栈内的数据不会上移或下移。实际上是将左母线到分支点之间的梯形图同当前使用的MRD 指令的支路连接起来的一种编程方式。

（5）MPP 指令用在梯形图分支点处最下面的支路，也就是最后一次使用由MPS 指令存储的逻辑运算结果，其功能是先读出由MPS 指令存储的逻辑运算结果，同当前支路进行逻辑运算，最后将MPS 指令存储的内容清除，结束分支点处所有支路的编程。使用MPP 指令时，堆栈中各层的数据向上移动一层，最上层的数据在读出后从栈区内消失。

（6）当分支点以后有很多支路时，在用过MPS 指令后，反复使用MRD 指令，当使用完毕，最后一条支路必须用MPP 指令结束该分支点处所有支路的编程。处理最后一条支路时必须使用MPP 指令，而不是MRD 指令，且MPS 和MPP 的使用不能多于11 次，并且要成对出现。

（7）用编程软件生成梯形图程序后，如果将梯形图转换为指令表程序，编程软件会自动加入MPS、MRD 和MPP 指令。写入指令表程序时，必须由用户来写入MPS、MRD 和MPP指令。

2. 主控与主控复位指令MC、MCR（见表4-9）

表4-9　主控触点指令要素

（1）MC（Master Control）：主控指令，或称公共触点串联连接指令。用于表示主控区的开始，MC 指令能够操作的元件为Y 和M（不包括特殊辅助继电器）。

（2）MCR（Master Control Reset）：主控指令MC 的复位指令，用来表示主控区的结束。MC 是主控起点，操作数N（0～7 层）为嵌套层数，操作元件为M、Y，特殊辅助继电器不能用作MC 的操作元件。MCR 是主控结束，主控电路块的终点，操作数N（0～7）。在程序中MC 与MCR 必须成对使用。

（3）MC 指令不能直接从左母线开始。与主控触点相连的触点必须用LD 或LDI 指令，即执行MC 指令后，母线移到主控触点的后面，MCR 使母线回到原来的位置。

（4）在主控指令的控制条件为逻辑0 时，在MC 与MCR 之间的程序只是处于停控状态，PLC 仍然扫描这一段程序，不能简单地认为PLC 跳过了此段程序，其中的积算定时器、计数器、用复位/置位指令驱动的软元件保持其当时的状态，其余的元件被复位，如非积算定时器和用OUT 指令驱动的元件变为OFF。

（5）在MC～MCR 指令区内再使用MC 指令时，称为嵌套，嵌套的层数为NO～N7，NO为最高层，N7 为最低层。嵌套层数N 的编号顺次增大；主控返回时用MCR 指令，嵌套层数N 的编号顺次减小。没有嵌套结构时，通常用NO 编程，NO 的使用次数没有限制。有嵌套结构时，MCR 指令将同时复位低的嵌套层。例如，指令MCR N2 将复位2～7 层。

3. 定时器T（表4-10）

表4-10　FX2N 系列PLC 的定时器编号

(www.daowen.com)

1）通用定时器

FX2N 系列PLC 内部有100 ms 定时器200 点（TO～T199），时间设定值范围为0.1～3276.7 s；10 ms 定时器46 点（T200～T245），时间设定值范围为0.01～327.67 s。

当驱动输入X0 接通时，地址编号为T150 的当前值计数器对100 ms 时钟脉冲进行计数，当该值与设定值K198 相等时，定时器的常开接点接通，其常闭接点断开，即输出接点是在驱动线圈后的198×100 ms=19.8 s 时动作。驱动输入X0 断开或发生断电时，当前值计数器复位，输出接点也复位。图4-34 为100 ms 通用定时器的工作原理图、时序图、梯形图。

图4-34　100 ms 通用定时器工作原理图、时序图、梯形图

2）积算型定时器

FX3U系列PLC 内部有1 ms 积算定时器4 点（T246～T249），时间设定值为0.001～32.767 s，100 ms 积算定时器6 点（T250～T255），时间设定值为0.1～3 276.7 s。图4-35 为100 ms 积算定时器的工作原理图、时序图、梯形图。

图4-35　100 ms 积算定时器工作原理图、时序图、梯形图

3）使用定时器注意事项

在子程序与中断程序内请采用T192～T199 专用定时器。这种定时器既可在执行线圈指令时计时也可在执行END 指令时计时，当定时器的当前值达到设定值时，其输出触点在执行线圈指令或END 指令时动作。

如果在子程序或中断程序内采用1 ms 累积定时器时，在它的当前值达到设定值后，其触点在执行该定时器的第一条线圈指令时动作。

普通的定时器只在执行线圈指令时计时，因此，当它被用于执行中的子程序与中断程序时不计时，不能正常工作。

四、项目实施

1. 根据控制要求画出电动机正反转运行控制电路的程序

设计方案一（见图4-36）：直接用启-保-停基本编程环节进行设计。

图4-36　方案一梯形图

设计方案二（见图4-37）：利用栈操作指令进行设计。

图4-37　方案二梯形图

再用主控指令优化（见图4-38）。

图4-38　优化后梯形图

2. 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

试设计两台电动机的联动控制系统。（绘制电气控制线路图并用PLC 编程实现控制。）

（要求：电动机M1 启动后，电动机M2 才能启动；M2 先停止，M1 才能停止。两台电动机分别单独设置启动按钮和停止按钮。）

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4-11 所示内容完成对学习过程的综合评价。

表4-11　评分表

续表