学习目标

（1）掌握主控指令MC、MCR 的功能及应用，了解主控指令与多重输出指令的异同点。

（2）掌握编程元件中定时器（T）的功能及应用。

（3）掌握梯形图和指令程序设计的基本方法。

（4）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，如图4-39 所示。

图4-39　三相异步电动机控制系统

二、项目分析

1. 输入与输出点分配（见表4-12）

表4-12　I/O 端口地址分配表

2.　PLC 接线示意图（见图4-40）

图4-40　PLC 接线图

三、相关知识点

1.主控与主控复位指令MC、MCR（见表4-13）

表4-13　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）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N0～N7，N0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N0 编程，N0 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。

2. 定时器T

FX2N 系列PLC 的定时器编号如表4-14 所示。

表4-14　FX2N 系列PLC 的定时器编号

（1）通用定时器。

FX2N 系列PLC 内部有100 ms 定时器200 点（T0～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。(www.daowen.com)

通用型定时器的工作原理如图4-41（a）所示，当驱动输入X0 接通时，地址编号为T150的当前值计数器对100ms 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4-41（b）（c）为100 ms 通用定时器的时序图和梯形图。

图4-41　100 ms 通用定时器的工作原理图、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，1OO ms 积算定时器6 点（T250～T255），时间设定值为0.1～3276.7 s。图4-42 为100 ms 积算定时器的工作原理图、时序图、梯形图。

图4-42　100 ms 积算定时器的工作原理图、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，则在它的当前值达到设定值后，其触点才执行该定时器的第一条线圈指令时动作。

普通的定时器只是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：采用块与指令及多重输出指令进行设计（见图4-43）

图4-43　设计方案一

设计方案二：采用主控指令进行设计（见图4-44）。

图4-44　设计方案二

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

某机械设备有3 台电动机，其控制如下：按下启动按钮，第1 台电动机M1 启动；运行4 s后，第2 台电动机M2 启动；M2 运行15 s 后，第3 台电动机M3 启动。按下停止按钮，3 台电动机全部停止。在启动过程中，指示灯闪烁（亮0.5 s，灭0.5 s），在运行过程中，指示灯常亮。

（要求：绘制电气控制线路图并用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4-15 所示内容完成对学习过程的综合评价。

表4-15　评分表