项目PLC工作方式的研究.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,可编程控制器应用技术,三菱,FX2N,系列,PLC,教学课件,2025/5/31 周六,1,模块一：,PLC,的结构与工作原理,项目,1-2 PLC,工作方式的研究,2025/5/31 周六,2,学习目标,PLC,的扫描工作方式,PLC,输入输出响应的滞后,PLC,程序输出执行过程的分析,程序动态时序图绘制,2025/5/31 周六,3,一、情景模拟,如图,1-1-1,所示的小车自动往返控制系统，其控制的梯形图如图,1-1-18,所示，若将其设计如,1-2-1,所示的梯形图，试分析并验证其能否完成以下的控制要求。,图,1-2-1,小车控制梯形图,2025/5/31 周六,4,【,引导问题,】,可编程控制器是一种工业控制计算机，故它的工作原理是建立在计算机工作原理基础上的，即是在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。但是个人计算机与,PLC,的工作方式有所不同，计算机一般采用等待命令的工作方式。如常见的键盘扫描方式或,I/O,扫描方式，当键盘有键按下或,I/O,有信号输入时则中断转入相应的子程序。而,PLC,在装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描工作方式，程序的执行是按程序顺序依次完成相应各输出机构的动作。由于,PLC,运算速度很高，各输入输出的动作看似在同时完成，而实际输入,/,输出的响应是有所滞后的。下面将举例来说明,PLC,工作方式及程序的执行过程。,2025/5/31 周六,5,二、知识准备,PLC,的工作过程采用串行扫描的工作方式，其工作过程分三个阶段进行。,1,、输入采样阶段,在程序执行之前，将所有输入信号的状态（,ON/OFF,）写入到输入映像寄存器中。,2,、程序执行阶段,PLC,在程序执行阶段，总是按,先左后右,，,先上后下,的顺序对每条指令进行扫描。,每执行一条指令时，所需要的输入状态或其他元件的状态，分别从输入映像寄存器或元件映像寄存器中读取，而将执行结果写入到元件映像寄存器中。,2025/5/31 周六,6,3,、输出刷新阶段,当整个程序执行完以后，将输出元件映像寄存器中元件的,ON/OFF,状态传送送到输出锁存电路，再驱动输出线圈，这才是,PLC,的实际输出。,PLC,反复执行上述三个阶段。因为计算机每一瞬间只能做一件事，因此工作的次序是,输入第一步运算第二步运算,最后一步运算输出,。这种工作方式成为扫描工作方式。每重复一次的时间就是程序的一个扫描周期。,2025/5/31 周六,7,【,举例分析,】,以图,1-2-2,为例，分析程序执行过程的三个周期中，各个阶段,输入映像寄存器,、,输出映像寄存器,及,输出端,的状态（,接通为,ON,，断开为,OFF,）。,图,1-2-2,程序执行过程分析用梯形图,2025/5/31 周六,8,设,X000,在程序执行的第一周期接通（已过输入采样阶段），根据程序执行三个阶段的作用，可知,X000,映像寄存器，,Y002,、,Y000,、,Y001,映像寄存器及输出端的状态，如表,1-2-1,所示。,元件,第一周期,第二周期,第三周期,X000,映像寄存器,OFF,ON,ON,Y002,映像寄存器,OFF,OFF,ON,Y000,映像寄存器,OFF,ON,ON,Y001,映像寄存器,OFF,ON,ON,Y000,输出端,OFF,ON,ON,Y001,输出端,OFF,ON,ON,Y002,输出端,OFF,OFF,ON,表,1-2-1,各寄存器状态表,2025/5/31 周六,9,（,1,）分析三个扫描周期,1,）第一周期,输入采样阶段,X000,尚未接通，因此写入,X000,映像寄存器的状态为,OFF,。,程序执行阶段 程序按顺序执行，读出,Y000-1,为,OFF,，因此,Y002,为,OFF,，其结构寄存器；读出,Y000-2,为,OFF,，因此,Y001,为,OFF,，其结果写入,Y001,映像寄存器。,输出刷新阶段 程序执行完毕，,Y000,、,Y001,和,Y002,映像寄存器的状态均为,OFF,，传送到输出锁存电路，使,Y000,、,Y001,和,Y002,输出为,OFF,。,2025/5/31 周六,10,2,）第二周期,输出采样阶段 将,X000,的,ON,状态写入,X000,映像寄存器。,程序执行阶段 程序按顺序执行，读出,Y000-1,为,OFF,，因此,Y002,为,OFF,，其结果写入,Y002,映像寄存器；读出,Y000-2,为,ON,，因此,Y001,为,ON,，其结果写入,Y001,映像寄存器。,输出刷新阶段 程序执行完毕，,Y000,和,Y001,映像寄存器的状态为,ON,，,Y002,映像寄存器状态为,OFF,，其结果传送到输出锁存电路，使,Y000,和,Y001,输出,ON,，,Y002,输出为,OFF,。,2025/5/31 周六,11,3,）第三周期,输出采样阶段 将,X000,的,ON,状态重新写入,X000,的映像寄存器。,程序执行阶段 程序按顺序执行，读出,Y000-1,为,ON,，因此,Y002,为,ON,，其结果写入,Y002,映像寄存器；读出,X000,为,ON,，因此,Y000,为,ON,，其结果写入,Y000,映像寄存器；读出,Y000-2,为,ON,，因此,Y001,为,ON,，其结果写入,Y001,映像寄存器。,输出刷新阶段 程序执行完毕，,Y000,、,Y001,和,Y002,映像寄存器的状态均为,ON,，其结果传送到输出锁存电路，使,Y000,、,Y001,和,Y002,输出为,ON,。,2025/5/31 周六,12,（,2,）画出程序执行过程中各元件状态时序图。,根据以上分析，作出程序执行过程中各元件状态时序图，如图,1-2-3,所示。,图,1-2-3,程序执行过程各元件状态时序图,2025/5/31 周六,13,（,3,）分析输出响应的滞后现象,由图,1-2-3,可见，虽然,X000,在第一周期程序执行开始为,ON,，但,X000,的,ON,状态真正是第二周期输出采样阶段读入的，因此,Y00,和,Y001,的输出，是在第二周期程序执行完毕输出刷新阶段为,ON,；而,Y000-1,为,ON,的状态是在第三周期程序执行阶段读取，所以,Y002,的输出是在第三周期程序执行完毕输出刷新阶段为,ON,。由此可见，,Y000,和,Y001,输出响应滞后于输出,X000,约两个扫描周期，而,Y002,输出响应滞后与,X000,约三个扫描周期。,2025/5/31 周六,14,输入,/,输出滞后时间又称为系统响应时间，是指从,PLC,外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻止之间的间隔。它由,输入电路的滤波时间,、,输出模块的滞后时间,和,因扫描工作方式产生的滞后时间,三部分组成。,PLC,总的响应延迟时间一般为,数十毫秒,，对于一般的控制系统无关紧要。但对于少数系统对响应时间有特别的要求，这时就需选择扫描时间快的,PLC,，或选择专门的高速输入输出端口以及采用使输出与扫描周期脱离的控制方式（如中断的工作方式）来解决。,2025/5/31 周六,15,三、任务实施,1,、工作过程分析,分析小车为什么不能按照设想的控制要求运行,试使用,PLC,执行过程即扫描工作方式的原理来说明原因。,如图,1-1-18,（项目,1-1,）所示，,按下启动按钮,SB,，,X000,接通，,Y001,得电并自锁，台车前进；台车前进至位置,1,解除,Y001,自锁，,Y001,失电，台车停止前进；同时启用二次启动服务电路，使,M100,常开触点接通，为二次启动做好准备；又通过,X001,常开触点使,Y002,得电并自锁，台车反向启动，台车后退。,图,1-1-18,小车控制的梯形图及指令表,2025/5/31 周六,16,台车后退至位置,2,解除,Y002,自锁，台车停止，并启用延时电路；经,5s,延时后，,T0,常开触点接通，实现二次启动，,Y001,得电并自锁，台车前进；台车前进至位置,3,解除,Y001,自锁，台车停止，同时接触二次启动服务电路的自锁；又通过,X003,常开触点使,Y002,得电并自锁，台车反向启动，台车后退。,为了使台车在二次返回途中经位置,1,时不启用二次启动服务电路，在该电路中增设,Y002,的常闭触点以实现位置互锁，这样可保证台车下次前进至位置,1,停而不是位置,3,停，以满足控制要求。,图,1-1-18,小车控制的梯形图及指令表,2025/5/31 周六,17,如果将台车控制的梯形图,1-1-18,设计成图,1-2-1,（项目,1-2,）所示的梯形图，即将二次启动服务电路与后退电路的次序换以下，由于,PLC,在程序执行阶段，总是按先左后右，先上后下的顺序每条指令进行扫描，所以,PLC,在扫描程序时，二次启动服务电路中,X001,常开触点的动作滞后于后退电路中,X001,常开触点的动作，由于,Y002,常闭触点首先实现了位置互锁，台车在位置,1,不能启用二次启动服务电路，所以台车二次启动后，就不可能达到预定位置,3,了。,图,1-2-1,小车控制梯形图,2025/5/31 周六,18,2,、实训内容,初学者可以使用时序图的方法来分析和理解程序。,时序图反映了随时间变化,PLC,输出随输入变化的关系，通过时序图的绘制可以弄清楚,PLC,梯形图程序的工作过程。试通过时序图方法分析图,1-2-4,定时点灭电路的动作过程,图,1-2-4,定时点灭电路梯形图,2025/5/31 周六,19,(1),借助以下表格写出以上程序中各元件的状态（,ON/OFF,）（如表,1-2-2,所示）,表,1-2-2,各元件状态表,2025/5/31 周六,20,(2),根据分析结果可画出,T5,及,Y5,的动作时序图（如图,1-2-5,所示）,图,1-2-5 T5,及,Y5,的动作时序图,2025/5/31 周六,21,3,、评分标准,项 目,要 求,配 分,评 分 标 准,得 分,控制系统调试,调试控制程序符合控制要求,30,第一次调试不合格扣,10,分,第二次调试不合格扣,20,分,第三次调试不合格扣,30,分,工作过程分析,说明梯形图,1,2,1,小车为什么不能按照设想的控制要求运行,20,1,、不能说明程序动作过程扣,10,分,2,、不能结合,PLC,工作方式来解释扣,10,分,实训题：,定时点灭电路,1,、正确完成各元件状态表,2,、根据元件状态表画出时序图,3,、上机输入程序并验证结果是否正确,50,1,、不能正确输入程序,10,分,2,、不能正确完成各元件状态表，每处扣,5,分,时间,90min,，每超时,5min,扣,5,分（延长时间不超过,10min,）,安全文明,通电检测，发现人为短路故障，酌情扣,1520,分,开始时间,结束时间,总分,表,1,2,3 PLC,工作方式研究评分标准,2025/5/31 周六,22,