電氣控制與三菱PLC控制技術 課件 第1-6章　電氣控制技術基礎-三菱FX3U系列PLC程序設計

1.1緒論 1.2常用低壓電器1.3電氣控制線路的繪圖規(guī)則1.1緒論 電氣控制系統(tǒng)是指由若干電氣元件組合而成的，用于實現(xiàn)對某個或某些對象的控制，從而保證被控設備安全、可靠運行的系統(tǒng)，其主要功能有自動控制、保護、監(jiān)視和測量。現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)的觸角已伸向各行各業(yè)，從食品加工到服裝加工、從大棚蔬菜種植到機械產品生產、從民用電器加工到軍工產品生產，處處都有它的身影。電氣控制技術的發(fā)展也走過了幾個比較有代表性的階段，了解這幾個有代表性的發(fā)展階段及其特點，對于學習電氣控制技術有很大幫助。1.開關控制電氣階段早期的電氣控制都比較簡單，主要是實現(xiàn)電器與電源之間的通斷控制。由于當時的電器電壓不是很高，電流不是很大，所以開關普遍采用裸露的非封閉形式，因此稱為可見斷點開關。比較有代表性的開關電器就是刀開關，至今仍然在普遍使用。由于開關一般由人直接操作，開關的通斷速度很慢，因此只能用于低壓且電流不太大的控制場合。2.繼電控制電氣階段繼電控制系統(tǒng)是利用具有繼電特性的元件進行控制的自動控制系統(tǒng)。所謂繼電特性，是指在輸入信號作用下輸出僅為通、斷等幾個狀態(tài)的特性。由于其控制方式是斷續(xù)的，因此也稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。各種接觸器、繼電器的使用，對電氣控制技術的發(fā)展具有決定性意義。繼電器與早期的開關電器相比具有許多優(yōu)異的特點，如具有記憶功能、動作速度快、可以實現(xiàn)較遠距離控制、具有放大作用、可以實現(xiàn)各種保護、可以實現(xiàn)監(jiān)測功能等。正是由于繼電器具有上述強大功能，自動裝置上的繼電器與其他電器一起可以組成程序控制線路，從而實現(xiàn)自動化運行。由于繼電器的出現(xiàn)，人類才第一次實現(xiàn)了電氣控制自動化。因此，繼電器的運用在電氣控制的發(fā)展史上具有里程碑意義。繼電器接觸式控制系統(tǒng)具有控制結構簡單、方便實用、易于維護、控制容量大、抗干擾能力強、價格低廉、控制裝置比較簡單等優(yōu)點。同樣功率下，繼電控制裝置的質量和體積在各類控制系統(tǒng)中是比較小的，因此它被廣泛應用于各類電氣控制設備中。目前，繼電器接觸式控制仍然是電氣控制設備中最基本的控制形式之一，繼電器-接觸器控制系統(tǒng)至今仍在許多生產機械設備中廣泛應用。繼電控制系統(tǒng)的主要缺點是控制的非線性，同時存在接線方式固定、靈活性差、難以適應復雜和程序可變的控制對象的要求，以及工作頻率低等。由于繼電控制系統(tǒng)的電氣接點太多，而且接點容易銹蝕、燒蝕、熔合及接觸不良，因此繼電控制系統(tǒng)的故障率較高，存在可靠性差的問題。同時繼電器的線圈耗電量很大，也不易實現(xiàn)電氣控制設備小型化的要求。3.數(shù)字邏輯控制階段開關電器和繼電器控制的實質就是開關量的控制，因為只有接通“1”和斷開“0”兩個狀態(tài)。這里所講的數(shù)字邏輯控制階段是指集成電路被普遍采用以后，使用邏輯門電路進行的數(shù)字邏輯控制。在實際生產中，由于大量存在一些用開關量控制的簡單的程序控制過程，而實際生產工藝和流程又是經常變化的，傳統(tǒng)的繼電器接觸式控制系統(tǒng)通常不能滿足這種要求，因此曾出現(xiàn)了繼電器接觸控制與電子技術相結合的控制裝置，叫作順序控制器。它是通過組合邏輯元件插接來實現(xiàn)繼電器接觸控制的，但裝置體積大，功能也受到一定限制。集成電路的邏輯門芯片具有體積小、質量輕、耗電量小、工作可靠的特點。由集成的各種門電路、觸發(fā)器、寄存器、編碼器、譯碼器和半導體存儲器組成的組合邏輯電路和時序邏輯電路，已廣泛應用在電氣自動控制中，并且比較成功地解決了組合邏輯電路的競爭-冒險現(xiàn)象。數(shù)字邏輯控制階段最為成功的案例是數(shù)控機床的應用。為解決占機械總加工量80%左右的單件和小批量生產的自動化難題，20世紀50年代出現(xiàn)了數(shù)控機床。它綜合應用了數(shù)字邏輯控制、檢測、自動控制和機床結構設計等各個技術領域的最新技術成就。數(shù)控機床由控制介質、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體等部分組成，其中伺服系統(tǒng)的性能是決定數(shù)控機床加工精度和生產率的主要因素之一。4.電子計算機控制階段1971年，Intel公司設計了世界上第一個微處理器芯片Intel4004，并以它為核心組成了世界上第一臺微型計算機MCS-4，開創(chuàng)了計算機應用的新時代。專門為工業(yè)控制而設計的單片機也在不久后誕生。單片機又稱單片微控制器，一塊芯片就是一臺計算機。它體積小，質量輕，價格便宜，軟件可修改，為應用和開發(fā)提供了便利條件。利用單片機可以實現(xiàn)柔性控制、通信技術、多目標控制、仿真與智能控制等功能。單片機雖然具有強大的功能，但是它的價格卻不高(一般在10元以內)。低廉的價格和強大的功能為單片機在電氣控制領域內的應用創(chuàng)造了條件。目前，單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通信設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術的發(fā)展及應用，電氣控制技術也發(fā)生了根本性的變化。在20世紀70年代，人們將計算機存儲技術引入順序控制器，產生了新型工業(yè)控制器——?可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController，PLC，簡稱可編程控制器)，它兼?zhèn)溆嬎銠C控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點，故目前在世界各國已作為一種標準化通用電器普遍應用于工業(yè)自動控制領域。可編程控制器技術以硬接線的繼電器-接觸器控制為基礎，逐步發(fā)展為既有邏輯控制、計時、計數(shù)，又有運算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調節(jié)、聯(lián)網通信等功能的控制裝置。它可通過數(shù)字量或模擬量的輸入、輸出滿足各種類型設備控制的需要?？删幊炭刂破骷坝嘘P外部設備，均按既易于與工業(yè)控制系統(tǒng)組成一個整體，又易于擴充其功能的原則設計?？删幊炭刂破饕殉蔀樯a機械設備中開關量控制的主要電氣控制裝置。PLC是利用單片機技術，模仿繼電器的控制原理發(fā)展起來的。20世紀70年代的PLC只有開關量邏輯控制。它用來存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令，并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內容逐條執(zhí)行，來完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內有指示程序存儲地址的程序計數(shù)器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1，程序從起始步(步序號為零)起依次執(zhí)行到最終步(通常為END指令)，再返回起始步循環(huán)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。通用PLC應用于專用設備時，可以認為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而言具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。PLC作為離散控制的首選產品，以微處理器為核心，通過軟件手段實現(xiàn)各種控制功能。它具有通用性強，可靠性高，能適應惡劣的工業(yè)環(huán)境，指令系統(tǒng)簡單，編程簡便易學、易于掌握，體積小，維修工作少，現(xiàn)場連接安裝方便等一系列優(yōu)點，正逐步取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，廣泛應用于各個行業(yè)。1.2常用低壓電器低壓電器是實現(xiàn)電氣控制線路的基本器件，是一種能根據(jù)外界的信號和要求，手動或自動地接通、斷開電路，以實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調節(jié)的元件或設備?？砂措娖鞴ぷ麟妷旱母叩停越涣?200?V、直流1500?V為界，劃分為高壓控制電器和低壓控制電器兩大類；按電器的動作性質可分為手動電器和自動電器；按電器的性能和用途可分為控制電器和保護電器；按有無觸點可分為有觸點電器和無觸點電器；按電器的工作原理又可分為電磁式控制電器和非電磁式控制電器。在工業(yè)、農業(yè)、交通、國防以及人們的日常生活中，大多數(shù)時候采用低壓供電，因此低壓電器被大量使用。低壓電器的種類也特別繁多，產品結構各式各樣，生產廠家眾多。目前，比較知名的國外低壓電器生產廠商有西門子公司(德國)、施耐德公司(法國)、OMRON公司(日本)、ABB公司(瑞士)、通用GE電氣(美國)等；國內知名的廠商有正泰公司、德力西公司、上海華通企業(yè)集團、TCL工業(yè)電器、CNC長城電器等。下面介紹一些常用的控制系統(tǒng)中的低壓電器元件。1.2.1開關開關(CircuitBreaker)是指可以使電路開路、使電流中斷或使其流到其他電路的電子元件，是一種最常見的低壓電器。圖1-1為幾種常見的開關外形。在配電和電機保護電路中經常使用的開關種類非常多，如刀開關、隔離開關、負荷開關、轉換開關、組合開關、斷路器等。在PLC自動控制電路中，使用最多的是斷路器。斷路器的圖形及文字符號如圖1-2所示。1.2.2接觸器接觸器(Contactor)是指利用通電線圈產生磁場，使觸點閉合來控制負載的電器。接觸器分為交流接觸器和直流接觸器，它應用于電力、配電與用電場合，經常安裝在電動機的控制回路中，也可用于控制工廠設備﹑電熱器﹑工作母機和各種電力機組等電力負載。接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠距離控制，最高操作頻率可達每分鐘20次，是自動控制系統(tǒng)中的重要元件。在工業(yè)電氣中，接觸器的型號很多，工作電流為5～1000?A，其用途相當廣泛。如圖1-3所示為部分接觸器的外形。接觸器的工作原理是：接觸器線圈通電后，線圈電流會產生磁場，使靜鐵芯產生電磁吸力吸引動鐵芯，并帶動接觸器觸點動作，常閉觸點斷開，常開觸點閉合；當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點復原，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。接觸器一般利用主觸點來控制電路，用輔助觸點來導通控制回路。主觸點一般是常開觸點，而輔助觸點有常開觸點和常閉觸點。小型的接觸器也經常作為中間繼電器配合主電路使用。空氣式電磁接觸器(MagneticContactor)主要由接點系統(tǒng)、電磁操動系統(tǒng)、支架、輔助接點和外殼(或底架)組成。因為交流電磁接觸器的線圈一般采用交流電源供電，在接觸器激磁之后，通常會有一聲高分貝的“咯”的噪聲，這也是電磁式接觸器的特色。20世紀80年代后，各國研究交流接觸器電磁鐵的無聲和節(jié)電問題，基本的可行方案之一是將交流電源用變壓器降壓后，再經內部整流器轉變成直流電源供電，但這種復雜的控制方式并不多見。真空接觸器是接點系統(tǒng)采用真空滅弧室的接觸器。真空滅弧室的外殼用玻璃或陶瓷等絕緣材料制成，內部的真空度通常在0.01?Pa以上。由于殼內的空氣少，觸點開距可以做得很小，電弧也較容易被熄滅。觸點材料一般用銅、銻、鋨等合金制成。滅弧室內屏蔽罩的作用是：當分斷電流時，凝結觸點間隙中擴散出來的金屬蒸氣，有助于熄弧，還可以防止金屬蒸氣濺落到絕緣外殼上降低其絕緣強度。動觸點與外殼下端用波紋管連接，動觸點可以上下運動又不會漏氣。半導體接觸器是一種通過改變電路回路的導通狀態(tài)和斷路狀態(tài)來完成電流操作的接觸器。永磁交流接觸器是利用磁極的同性相斥、異性相吸的原理，用永磁驅動機構取代傳統(tǒng)的電磁鐵驅動機構而形成的一種微功耗接觸器。1.2.3繼電器最早的繼電器(Relay)是一種利用電磁鐵在通電和斷電時磁力產生和消失的現(xiàn)象，來控制另一高電壓、高電流電路開合的低壓電器。它的出現(xiàn)使得電路的遠程控制和保護等工作得以順利進行。繼電器是人類科技史上的一項偉大發(fā)明創(chuàng)造，它不僅是電氣工程的基礎，也是電子技術、微電子技術的重要基礎。繼電器按工作原理或結構特征分為以下幾類：(1)電磁繼電器：利用輸入電路內電流在電磁鐵鐵芯與銜鐵間產生的吸力作用而工作的一種電氣繼電器。其結構及符號如圖1-5所示。(2)固體繼電器：由無機械運動構件的電子元件構成的、輸入和輸出隔離的一種繼電器。(3)溫度繼電器：當外界溫度達到設定值時才動作的繼電器。(4)舌簧繼電器：利用密封在管內、具有觸點簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧動作來開、閉或轉換線路的繼電器。(5)時間繼電器：當加上或除去輸入信號時，輸出部分需延時或限時到規(guī)定時間才閉合或斷開其被控線路的繼電器。(6)高頻繼電器：用于切換高頻、射頻線路而具有最小損耗的繼電器。(7)極化繼電器：由極化磁場與控制電流通過控制線圈所產生的磁場綜合作用而動作的繼電器。繼電器的動作方向取決于控制線圈中流過的電流方向。(8)其他類型的繼電器，如光繼電器、聲繼電器、熱繼電器、儀表式繼電器、霍爾效應繼電器、差動繼電器等。由于繼電器形式很多，其體積和外形也各不相同。圖1-6所示為幾種繼電器的外形。1.2.4熔斷器熔斷器(Fuse)是指當電流超過規(guī)定值時，以本身產生的熱量使熔體熔斷，斷開電路的一種電器。熔斷器廣泛應用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設備中，作為短路和過電流的保護器，是應用最普遍的保護器件之一。常見熔斷器有以下種類：(1)插入式熔斷器：常用于380?V及以下電壓等級的線路末端，作為配電支線或電氣設備的短路保護用。(2)螺旋式熔斷器：熔體的上端蓋有一熔斷指示器，一旦熔體熔斷，指示器馬上彈出，可透過瓷帽上的玻璃孔觀察到。它常用于機床電氣控制設備中。螺旋式熔斷器的分斷電流較大，可用于電壓等級500?V及其以下、電流等級200?A以下的電路中，作短路保護。(3)封閉式熔斷器：分有填料熔斷器和無填料熔斷器兩種。有填料熔斷器一般采用方形瓷管，內裝石英砂及熔體，分斷能力強，用于電壓等級500?V以下、電流等級1?kA以下的電路中。無填料熔斷器將熔體裝入密閉式圓筒中，分斷能力稍小，用于500?V以下、600?A以下電力網或配電設備中。(4)快速熔斷器：主要用于半導體整流元件或整流裝置的短路保護。由于半導體元件的過載能力很低，只能在極短時間內承受較大的過載電流，因此要求短路保護具有快速熔斷的能力?？焖偃蹟嗥鞯慕Y構和有填料封閉式熔斷器基本相同，但熔體材料和形狀不同，它的熔體是用銀片沖制的有V形深槽的變截面熔體。(5)自復熔斷器：采用金屬鈉作熔體，在常溫下具有高電導率。當電路發(fā)生短路故障時，短路電流產生高溫使鈉迅速汽化，汽態(tài)鈉呈現(xiàn)高阻態(tài)，從而限制了短路電流，當短路電流消失后，溫度下降，金屬鈉恢復原來的良好導電性能。自復熔斷器只能限制短路電流，不能真正分斷電路。其優(yōu)點是不必更換熔體，能重復使用。熔斷器的外形、圖形符號、文字符號如圖1-7所示。1.2.5主令開關主令開關主要用于閉合、斷開控制線路，以發(fā)布命令或進行程序控制，實現(xiàn)對電力傳動和生產機械的控制。因此，它是人機聯(lián)系和對話所必不可少的一種元件。由于它專門發(fā)送命令或信號，故稱為主令電器，也稱主令開關，主要類型有按鈕開關、位置開關、萬能轉換開關、主令控制器和其他主令開關，如接近開關、腳踏開關、十字開關、信號燈等。1.按鈕開關按鈕開關又稱控制按鈕(SwitchButton)，是一種手動且一般可以自動復位的低壓電器。按鈕通常用于在電路中發(fā)出啟動或停止指令，以控制電磁啟動器、接觸器、繼電器等電器線圈電流的接通和斷開。按鈕開關是一種按下即動作，釋放即復位的用來接通和分斷小電流電路的電器。它一般用于交直流電壓440?V以下、電流小于5?A的控制電路中，一般不直接操縱主電路，也可以用于互聯(lián)電路中。在實際的使用中，為了防止誤操作，通常在按鈕上做出不同的標記或涂以不同的顏色加以區(qū)分，其顏色有紅、黃、藍、白、黑、綠等。一般紅色表示“停止”或“危險”情況下的操作；綠色表示“啟動”或“接通”。急停按鈕必須用紅色蘑菇頭按鈕。按鈕必須有金屬的防護擋圈，且擋圈要高于按鈕帽，以防止意外觸動按鈕而產生誤動作。安裝按鈕的按鈕板和按鈕盒的材料必須是金屬的并與機械的總接地母線相連。按鈕實物如圖1-8所示，其原理如圖1-9所示，其圖形符號、文字符號如圖1-10所示。2.行程開關行程開關(TravelSwitch)是位置開關(又稱限位開關)的一種，是一種常用的小電流主令電器。它利用生產機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現(xiàn)接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的。在實際生產中，將行程開關安裝在預先安排的位置，當裝于生產機械運動部件上的模塊撞擊行程開關時，行程開關的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。它的作用原理與按鈕類似。通常這類開關被用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。圖1-11為部分行程開關外形。行程開關廣泛用于各類機床和起重機械，用于控制其行程，進行終端限位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關來控制開關轎門的速度，自動開關門的限位，轎廂的上、下限位保護。行程開關的圖形及文字符號如圖1-12所示。1.3電氣控制線路的繪圖規(guī)則1.圖形符號和文字符號為了便于交流與溝通，我國參照國際委員會(IEC)頒布的有關文件，制定了電氣設備的有關國家標準，頒布了GB/T18135—2008《電氣工程CAD制圖規(guī)則》、GB/T6988—2008《電氣技術用文件的編制》、GB/T4728—2018《電氣簡圖用圖形符號》、GB/T22371—2013《電氣設備用圖形符號》及其他相關標準，從標準頒布之日起，電氣圖中的圖形符號和文字符號必須符合最新的國家標準。1)圖形符號設備的圖形符號由符號要素、限定符號、一般符號以及常用的非電操作控制的動作符號(如機械控制符號等)根據(jù)不同的具體器件情況組合構成。2)文字符號用基本文字符號(單字母符號和雙字母符號)表示電氣設備、裝置和大類，如K表示繼電器類元件大類；雙字母符號由一個表示大類的單字母與另一表示器件某些特性的字母組成，例如KA表示繼電器類元件中的中間繼電器。2.繪制電氣控制線路原理圖的原則1)電路繪制電氣控制線路原理圖一般分為主電路、控制電路、信號電路及照明電路等。電氣控制線路原理圖繪制示意圖如圖1-13所示。原理圖可水平布置，也可垂直布置。水平布置時，電源電路垂直畫，其他電路水平畫，控制電路中的耗能元件(如合斷電器的線圈、信號燈、照明燈等)要畫在電路的最右方。垂直布置時，電源電路水平畫，其他電路垂直畫，控制電路中的耗能元件要畫在電路的最下方。電源電路畫成水平線，三相交流電源相序L1、L2、L3由上而下排列，中線N和保護地線PE畫在相線之下。直流電源則正端在上，負端在下畫出。主電路是指受電的動力裝置及保護電器，它通過的是工作電流，且電流較大。主電路要垂直于電源電路畫在原理圖的左側。控制電路是指控制主電路工作狀態(tài)的電路。信號電路是指顯示主電路工作狀態(tài)的電路。照明電路是指實現(xiàn)機床設備局部照明的電路。這些電路通過的電流都較小，畫原理圖時，控制電路、信號電路、照明電路要依次垂直畫在電路的右側。2)元器件繪制(1)原理圖中，各電器的觸點位置都按電路未通電或電器未受外力作用時的常態(tài)位置畫出。(2)原理圖中，各電器元件不畫實際的外形圖，而采用國家規(guī)定的統(tǒng)一國標符號畫出。(3)原理圖中，同一電器的各元件不按它們的實際位置畫在一起，而是按其在線路中所起作用分畫在不同電路中，但它們的動作卻是相互關聯(lián)的，必須標以相同的文字符號。3)元器件布置圖元器件布置圖用于表明機械設備上所有電氣設備和電氣元件的實際位置，是電氣控制設備制造、安裝和維修必不可少的技術文件。4)接線圖接線圖主要用于安裝接線、線路檢查、線路維修和故障處理。它表示了設備電控系統(tǒng)中各單元和各元器件間的接線關系，并標注出所需數(shù)據(jù)，如接線端子號、連接導線參數(shù)等。實際應用中接線圖通常和位置圖一起使用。2.1電機的點動控制電路2.2電機的長動控制電路2.3既能點動又能長動的控制電路2.4可逆旋轉控制電路2.5自動循環(huán)控制電路2.6星形-三角形(Y-△)降壓啟動控制電路2.1電機的點動控制電路電動機在各領域的應用極其廣泛，許多電動機在電網的允許下可以直接啟動。要啟動一個電動機，最簡單的辦法就是用一個刀開關。當?shù)堕_關合上時電動機就運轉，刀開關斷開時電動機就停止。隨著工業(yè)生產技術的發(fā)展，這種簡單粗獷的控制方法很不安全，也不能實現(xiàn)自動控制，因此在現(xiàn)在的工業(yè)生產中，越來越多地使用繼電器控制電路。在設備控制中，常常需要電動機處于短時重復工作狀態(tài)，如機床工作臺的快速移動、電梯檢修、電動葫蘆的操作等，均需按操作者的意圖實現(xiàn)靈活控制，即讓電動機運行多久就運行多久，能夠完成這個要求的控制稱為點動控制。圖2-1為最簡單的點動控制電路，此電路由按鈕和接觸器構成。當按下啟動按鈕SB時，接觸器KM線圈通電，主動合觸點閉合，電動機啟動運轉。當按SB的手抬起時，KM線圈失電，接觸器銜鐵在彈簧的作用下復位，使主動合觸點斷開，電動機停止運轉。此電路在電動葫蘆的操作、機床刀架、橫梁、立柱等快速移動場合中得到廣泛應用。2.2電機的長動控制電路在生產實踐中，有時不僅要進行點動控制，更多的是需要長動控制，即按下啟動按鈕，手抬起后，電動機要保持持續(xù)運轉而不關閉。這些電路一般會使用啟動按鈕和停止按鈕來控制電動機。圖2-2為電動機單向旋轉的長動控制電路圖。要想做到使電動機保持長動，就需要使用接觸器上的輔助常開觸點，將此觸點并聯(lián)在啟動按鈕SB1上。在合上刀開關QS后，按下SB1使接觸器得電，隨著接觸器主觸點的閉合，其常開輔助觸點也隨之閉合；當斷開SB1時，因電流可以通過此觸點而使接觸器主觸點繼續(xù)吸合，使電路保持原來狀態(tài)，故稱此電路為自鎖電路。在圖2-2所示的控制電路中，還存在著三重電路保護措施，這些保護措施能使電動機安全工作。(1)短路保護：電路中用熔斷器FU作短路保護。當出現(xiàn)短路故障時，熔斷器在大電流的作用下熔斷，電動機停止。在安裝時注意將熔斷器靠近電源，即刀開關下邊，以擴大保護范圍。(2)過載保護：用熱繼電器FR作電動機的長期過載保護。出現(xiàn)過載時，雙金屬片受熱彎曲而使其動斷觸點斷開，KM失電釋放，電動機停止。因熱繼電器不屬于瞬時動作的電器，故在電動機啟動時不動作。(3)失(欠)壓保護：由自動復位按鈕和自鎖觸點共同完成。當失(欠)壓時，KM釋放，電動機停止，一旦電壓恢復，電動機不會自行啟動，防止發(fā)生人身和設備事故。2.3既能點動又能長動的控制電路能夠實現(xiàn)既能點動又能長動控制功能的電路很多，這里僅介紹采用復合式按鈕(這里稱為點動按鈕)構成的電路，如圖2-3所示。需要點動時，按點動按鈕SB2，KM接通，電動機啟動；當手抬起時，KM失電釋放，電動機停止。需要長期工作時，按下啟動按鈕SB1，停止時按下停止按鈕SB3即可。此電路同時也使用FU進行短路保護和使用FR進行過載保護，使電動機能安全工作。2.4可逆旋轉控制電路在工程中需要電動機正反轉的設備很多，如電梯、橋式起重機等。由電動機原理可知，要實現(xiàn)電動機的正反轉的目的，只要將電動機的任意兩根線對調即可。要使電動機可逆旋轉，可用兩只接觸器的主觸點把主電路的任意兩相對換，再用兩只啟動按鈕控制兩只接觸器通電，用一只停止按鈕控制接觸器失電；同時要考慮兩只接觸器不能同時通電，以免造成電源間短路，為此采用動斷觸點加在對應的電路中，稱為互鎖觸點；其他的與單向旋轉電路相同，如圖2-4所示。

工作時，合上刀開關QS，將電源引入。以電機正轉為例，按下正向按鈕SB1，正向接觸器KM1線圈通電，其主動合觸點閉合，使電機正向運轉，同時自鎖觸點閉合形成自鎖。KM1得電時，其動斷觸點即互鎖觸點斷開，切斷了反轉通路，防止誤按反向啟動按鈕而造成電源短路現(xiàn)象。這種利用主觸點和輔助觸點互相制約工作狀態(tài)的方法形成一個基本控制環(huán)節(jié)——?互鎖環(huán)節(jié)。

如果想反轉，先按下停止按鈕SB3，使KM1線圈失電釋放，電動機停止，然后再按下反向啟動按鈕SB2，電動機才能反轉。由此可見，以上電路的工作流程是正轉→停止→反轉→停止→正轉→…的過程。由于正反轉的變換必須停止后才能進行，所以非生產時間多，效率低。為了縮短輔助時間，采用復合式按鈕控制，可以從正轉直接過渡到反轉，反轉到正轉的變化也可以直接進行，并且此電路實現(xiàn)了雙互鎖，即接觸器觸點的電氣互鎖和控制按鈕的機械互鎖，使電路的可靠性得到了提高。該電路如圖2-5所示。電路的工作原理與圖2-4類似。2.5自動循環(huán)控制電路在實踐中，常有按行程進行往返控制的要求，如混凝土攪拌機的提升與降位、磨床工作臺的往復磨削運動、龍門刨床工作臺的自動往復等，這些控制的實質就是電動機的正轉與反轉控制。如果運動部件需在兩個方向上往返運動，拖動它的電動機應能正反轉，而能實現(xiàn)自動往返就要用到行程開關作為檢測元件。圖2-6(a)為自動往返控制電路圖，其中的限位開關安裝位置如圖2-6(b)所示。行程開關SQ1的動斷觸點串接在正轉控制電路中，把另一個行程開關SQ2的動斷觸點串接在反轉控制電路中，而SQ3、SQ4用于兩個方向的終點限位保護。工作時，合上電源開關QS，按下正向啟動按鈕SB1時，正向接觸器KM1線圈通電，其觸點動作，主動合觸點閉合，使電動機正向運轉并帶動往返運動的部件向左移動。當左移到設定位置時，運動部件上安裝的撞塊(擋鐵)碰撞左側安裝的限位開關SQ1，使它的動斷觸點斷開，動合觸點閉合，KM1失電釋放，反向接觸器KM2線圈通電，其觸點動作，電動機反轉并帶動運動部件向右移動。當移動到設定位置時，撞塊碰撞右側安裝的限位開關SQ2，觸點動作，使KM2失電釋放，KM1又一次重新通電，部件又左移。如此這般自動往返運動，直到按下停止按鈕SB3為止。一旦SQ1和SQ2發(fā)生故障，可通過SQ3和SQ4做終端保護。2.6星形-三角形(Y-△)降壓啟動控制電路電動機采用全電壓直接啟動時，控制電路簡單，維護方便。但是，并不是所有的電動機在任何情況下都可以采用全電壓啟動。這是因為在電源變壓器容量不是足夠大時，異步電動機的啟動電流較大，致使變壓器二次電壓大幅度下降，這樣不但會減小電動機本身的啟動轉矩，拖長啟動時間，甚至使電動機無法啟動，同時還影響同一供電網絡中其他設備的正常工作。為此，需利用啟動設備將電源電壓適當降低后加到電動機定子繞組上啟動，以減小啟動電流，當電動機轉速上升到一定值后，再變換成額定電壓運行，使電動機達到額定的轉速和輸出額定功率，這種方法稱為電動機的降壓啟動。電動機降壓啟動的方法很多，常用的有定子繞組串電阻(電抗)降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動、星形-三角形(Y-△)降壓啟動、延邊三角形降壓啟動等。盡管方法不同，但其目的都是為了限制啟動電流，減小供電網絡因電動機啟動所造成的電壓降。一般降低電壓后的啟動電流為電動機額定電流的2～3倍。星形-三角形(Y-△)降壓啟動是較為常用的啟動方法。所謂星形-三角形(Y-△)降壓啟動，是指啟動時，先把三相鼠籠式異步電動機定子三相繞組做成星形(Y)接法，等電動機轉速升高到一定值后再改成三角形(△)連接。因此，這種降壓啟動方法只能用于正常運行時作三角形接法的電動機上。其連接線路圖如圖2-7所示。啟動時將電動機定子三相繞組的末端U2、V2、W2連成一個公共點，三相電源L1、L2、L3分別接電動機定子三相繞組的首端U1、V1、W1供電。電動機以星形接法啟動，加在每相定子繞組上的電壓為電源線電壓開平方后的三分之一(約57.7%)，啟動電流為直接啟動的三分之一，啟動轉矩也同樣減小到直接啟動的三分之一。因此，啟動電流較小。所以，這種方式只能工作在空載或輕載啟動的場合。當電動機定子為三角形接法時，加在電動機定子每相繞組上的電壓即為線電壓，電動機全壓正常運行。采用Y-△降壓啟動的優(yōu)點是所需設備簡單、成本低，因而獲得了較為廣泛的應用。此法只能用于啟動正常運行時為三角形接法的電動機。比如，功率在4?kW及以上，正常運行時為三角形接法的三相鼠籠異步電動機可采用此法啟動。Y-△啟動，實際上是以犧牲功率為代價來換取較低的啟動電流，所以是否采用Y-△啟動，除了要考慮電動機功率的大小，還要看是什么樣的負載。一般在啟動時負載輕、運行時負載重的情況下可優(yōu)先考慮采用Y-△啟動。圖2-8所示的就是一種采用時間繼電器自動控制的Y-△降壓啟動的電路圖。啟動時，合上刀開關QS，按下啟動按鈕SB1，接觸器KMY和時間繼電器KT的線圈同時通電，KMY的主觸點閉合，使電動機為星形連接，KMY的輔助動合觸點閉合，使啟動接觸器KM線圈通電，于是電動機在星形連接下降壓啟動。待啟動結束，KT的觸點延時打開，使KMY失電釋放，并使接觸器KM△線圈通電，其主觸點閉合，將電動機接成三角形接法，這時電動機在三角形連接下全電壓穩(wěn)定運行，同時KM△的動合觸點得電時KT和KMY的線圈均失電。停機時按下停止按鈕SB2即可。3.1可編程控制器的產生和發(fā)展3.2可編程控制器的特點和分類3.3可編程控制器的基本結構 3.4可編程控制器的工作原理3.5可編程控制器的常用編程語言3.6可編程控制器的應用3.1可編程控制器的產生和發(fā)展在20世紀60年代，汽車生產流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構成的。當時汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝。隨著生產的發(fā)展，汽車型號更新的周期愈來愈短，繼電器控制裝置就需要經常地重新設計和安裝，十分費時、費工、費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標。即：(1)編程方便，現(xiàn)場可修改程序；(2)維修方便，采用模塊化結構；(3)可靠性高于繼電器控制裝置；(4)體積小于繼電器控制裝置；(5)數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；(6)成本可與繼電器控制裝置競爭；(7)輸入可以是交流115?V；(8)輸出為交流115?V、2?A以上，能直接驅動電磁閥、接觸器等；(9)在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更；(10)用戶程序存儲器容量至少能擴展到4?KB。1969年，美國數(shù)字設備公司(DEC)研制出第一臺可編程控制器(PLC)，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領域推廣應用。到1971年，已經成功地應用于食品、飲料、冶金、造紙等行業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971年，日本從美國引進了這項新技術，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制，于1977年開始工業(yè)應用。1985年，國際電工委員會(IEC)在其標準中對PLC定義如下：可編程控制器是一種數(shù)字運算的電子操作系統(tǒng)裝置，專為工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，它采用一類可編程序的存儲器，用來在其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。隨著微電子技術和計算機技術的發(fā)展，可編程控制器的功能已遠遠超出邏輯控制、順序控制的范圍，可以進行模擬量控制、位置控制，特別是遠程通信功能的實現(xiàn)，易于實現(xiàn)柔性加工和制造系統(tǒng)，因此將其稱為可編程控制器(ProgrammableController)，簡稱PC，但為了和個人電腦PC相區(qū)別，仍將其稱為PLC，即ProgrammableLogicController。PLC是基于微計算機技術、自動控制技術、通信技術發(fā)展起來的現(xiàn)代工業(yè)控制裝置。隨著技術的發(fā)展，PLC的功能也不斷提升，在各領域的生產過程中也得到了越來越廣泛的應用，主要應用包括開關邏輯控制、過程控制和運動控制。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化領域等行業(yè)。雖然PLC技術已得到長足的發(fā)展，但技術的發(fā)展是無止境的。PLC也將在未來的時間內得到各方面的發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1)向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更快的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC的掃描速度可達0.1?ms/千步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節(jié)。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。2)向超大型、超小型兩個方向發(fā)展當前中小型PLC比較多，為了適應市場的多種需要，今后PLC要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展?，F(xiàn)已有I/O點數(shù)達14?336點的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強大。小型PLC由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，使配置更加靈活。為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經濟的超小型微型PLC，最小配置的I/O點數(shù)為8～16點，以適應單機及小型自動控制的需要，如三菱公司α系列PLC。3)大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網通信能力為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。這些帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既擴展了PLC功能，又使用靈活方便，擴大了PLC應用范圍。加強PLC聯(lián)網通信的能力，是PLC技術進步的潮流。PLC的聯(lián)網通信有兩類：一類是PLC之間聯(lián)網通信，各PLC生產廠家都有自己的專有聯(lián)網手段；另一類是PLC與計算機之間的聯(lián)網通信，一般PLC都有專用通信模塊與計算機通信。為了加強聯(lián)網通信能力，PLC生產廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標準，以構成更大的網絡系統(tǒng)，PLC已成為集散控制系統(tǒng)(DCS)不可缺少的重要組成部分。4)增強外部故障的檢測與處理能力統(tǒng)計資料表明，在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設備占45%，輸出設備占30%，線路占5%。前兩項共20%的故障屬于PLC的內部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實現(xiàn)檢測、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。5)編程語言多樣化在PLC系統(tǒng)結構不斷發(fā)展的同時，PLC的編程語言越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語言外，為了適應各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言(BASIC、C語言等)等。多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是PLC進步的一種趨勢。3.2可編程控制器的特點和分類可編程控制器有如下的特點：1)使用靈活、通用性強PLC的硬件是標準化的，加之PLC的產品已系列化，功能模塊品種多，可以靈活組成各種不同大小和不同功能的控制系統(tǒng)。在PLC構成的控制系統(tǒng)中，只需在PLC的端子上接入相應的輸入輸出信號，當需要變更控制系統(tǒng)的功能時，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個PLC裝置用于不同的控制對象，只是輸入輸出組件和應用軟件的不同。2)可靠性高、抗干擾能力強微機功能強大但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾，電源波動，機械振動，溫度和濕度的變化，都可能導致一般通用微機不能正常工作。傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)抗干擾能力強，但由于存在大量的機械觸點(易磨損、燒蝕)而壽命短，系統(tǒng)可靠性差。PLC采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和繁雜連線被程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高。從實際使用情況來看，PLC控制系統(tǒng)的平均無故障時間一般可達4～5萬小時。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，能適應有各種強烈干擾的工業(yè)現(xiàn)場，并具有故障自診斷能力。如一般PLC能抗1000?V、1?ms脈沖的干擾，其工作環(huán)境溫度為0～60℃，無需強迫風冷。3)接口簡單、維護方便PLC的接口按工業(yè)控制的要求設計，有較強的帶負載能力(輸入輸出可直接與交流220?V、直流24?V等強電相連)，接口電路一般亦為模塊式，便于維修更換。有的PLC甚至可以帶電插拔輸入輸出模塊，可不脫機停電而直接更換故障模塊，大大縮短了故障修復時間。4)體積小、功耗小、性價比高以小型PLC(TSX21)為例，它具有128個I/O接口，可相當于400～800個繼電器組成的系統(tǒng)的控制功能，其尺寸僅為216?mm?×?127?mm?×?110?mm，重2.3?kg，不帶接口的空載功耗為1.2?W，其成本僅相當于同功能繼電控制系統(tǒng)的10%～20%。PLC的輸入/輸出系統(tǒng)能夠直觀地反應現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀地反映控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如內部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等。對此均有醒目的指示，非常有利于運行和維護人員對系統(tǒng)進行監(jiān)視。5)編程簡單、容易掌握PLC是面向用戶的設備，PLC的設計者充分考慮了現(xiàn)場工程技術人員的技能和習慣。大多數(shù)PLC的編程均提供了常用的梯形圖方式和面向工業(yè)控制的簡單指令方式。編程語言形象直觀，指令少、語法簡便，不需要專門的計算機知識和語言知識，具有一定的電工和工藝知識的人員都可在短時間內掌握。利用專用的編程器，可方便地查看、編輯、修改用戶程序。6)設計、施工、調試周期短用繼電器-接觸器控制完成一項控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏(柜)的布置和接線圖等，進行安裝調試，以后修改起來十分不便。采用PLC控制，由于其靠軟件實現(xiàn)控制，硬件線路非常簡潔，為模塊化積木式結構，且已商品化，故僅需按性能、容量(輸入/輸出點數(shù)、內存大小)等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進行，因而縮短了設計周期，使設計和施工可同時進行。由于用軟件編程取代了硬接線實現(xiàn)控制功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，縮短了施工周期。PLC是通過程序完成控制任務的，采用了方便用戶的工業(yè)編程語言，且都具有強制和仿真的功能，故程序的設計、修改和調試都很方便，這樣可大大縮短設計和投運周期。PLC發(fā)展至今已經有多種形式，功能也有所不同，一般按以下標準進行分類：1.按I/O點數(shù)及存儲器容量分類一般而言，處理的I/O點數(shù)比較多，則控制關系比較復雜，用戶需要的程序存儲器容量比較大，要求PLC指令及其他功能比較多，指令執(zhí)行的過程也比較快等。按PLC的輸入輸出點數(shù)可分為如下三類：(1)小型PLC。小型PLC的功能一般以開關量控制為主，其輸入、輸出總點數(shù)一般在256點以下，用戶程序存儲器容量在4?KB以下。現(xiàn)在的高性能小型PLC還具有一定的通信能力和少量的模擬量處理能力。這類PLC的特點是價格低廉，體積小巧，適合于控制單臺設備，開發(fā)機電一體化產品。典型的小型機有西門子公司的S7-200系列、Rockwell公司的SLC500系列、OMRON公司的CPM2A系列、三菱公司的FX系列等產品。圖3-1為其中的部分產品。(2)中型PLC。中型PLC的輸入、輸出總點數(shù)在256～1024點之間，用戶程序存儲器的容量大于8?KB。中型PLC具有更強的模擬量處理能力、數(shù)字計算能力和通信能力。中型機的指令比小型機更豐富，一般適用于復雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產過程的控制場合。典型的中型機有西門子的S7-300系列、Rockwell公司的ControlLogix系列、OMRON公司的C200H系列等產品。(3)大型PLC。大型PLC的I/O總點數(shù)在1024點以上，用戶程序存儲器容量可達8～16?MB。大型PLC的性能已經與工業(yè)控制計算機相當，它具有計算、控制和調節(jié)功能，還具有強大的通信聯(lián)網能力。它可以連接HMI作為系統(tǒng)監(jiān)視或操作界面，能夠表示過程的動態(tài)流程，記錄各種曲線，可配備多種智能模塊，構成一個多功能系統(tǒng)。這種系統(tǒng)還可以和其他型號的控制器、上位機相連，組成一個集中分散的生產過程和產品質量控制系統(tǒng)。大型機適用于設備自動化、過程自動化控制和過程監(jiān)控。典型的大型PLC有西門子的S7-400、OMRON公司的CVM1和CS1系列、Rockwell公司的ControlLogix系列等產品。2.根據(jù)結構形式分類按結構形式分有如下幾類：(1)整體式(箱體式)。整體式結構的特點是將PLC的基本部件，如CPU板、輸入板、輸出板、電源板等緊湊地安裝在一個標準機殼內，構成一個整體，組成PLC的一個基本單元(主機)或擴展單元?；締卧显O有擴展端口，通過擴展電纜與擴展單元相連，以構成PLC不同的配置。整體式結構的PLC體積小，成本低，安裝方便。微型和小型PLC一般為整體式結構，如三菱FX系列PLC。(2)機架模塊式。模塊式結構的PLC是由一些模塊單元構成的，這些標準模塊如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功能模塊等，將這些模塊插在框架上或基板上即可。各模塊功能是獨立的，外形尺寸是統(tǒng)一的，插入什么模塊可根據(jù)需要靈活配置。目前，中、大型PLC多采用這種結構形式，如西門子S7-300PLC、三菱Q系列PLC等。三菱Q系列PLC如圖3-2所示。3.3可編程控制器的基本結構PLC的基本結構基本相同，其硬件主要由CPU模塊、電源模塊、存儲器和輸入/輸出接口電路等組成。大部分PLC還可以配備特殊功能模塊，用來完成某些特殊的任務。中央處理器單元一般由控制器、運算器和寄存器組成。PLC基本結構如圖3-3所示。1.?CPU模塊CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲單元、輸入/輸出接口、通信接口、擴展接口相連。CPU是PLC的核心，它不斷采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)輸出。2.存儲器模塊PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩種。系統(tǒng)存儲器用于存放PLC的系統(tǒng)程序，用戶存儲器用于存放PLC的用戶程序。PLC一般均采用可電擦除的E2PROM存儲器來作為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。3.?I/O模塊PLC的輸入接口電路的作用是將按鈕、行程開關或傳感器等產生的信號輸入CPU；PLC的輸出接口電路的作用是將CPU向外輸出的信號轉換成可以驅動外部執(zhí)行元件的信號，以便控制接觸器線圈等電器的通、斷電。PLC的輸入/輸出接口電路一般采用光耦合隔離技術，可以有效地保護內部電路。PLC的輸入接口電路可分為直流輸入電路和交流輸入電路。直流輸入電路的延遲時間比較短，可以直接與接近開關、光電開關等電子輸入裝置連接。交流輸入電路適用于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。輸出接口電路通常有3種類型：繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型的輸出電路類似，只是晶體管或晶閘管代替繼電器來控制外部負載。三者優(yōu)缺點見表3-1。4.擴展模塊PLC的擴展接口的作用是將擴展單元和功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要；通信接口的功能是通過這些通信接口可以和監(jiān)視器、打印機、其他PLC或是計算機相連，從而實現(xiàn)人-機或機-機之間的對話。5.電源PLC一般使用220?V交流電源或24?V直流電源，內部的開關電源為PLC的中央處理器、存儲器等電路提供5?V、12?V、24?V直流電源，使PLC能正常工作。3.4可編程控制器的工作原理PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號(或地址號)作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期，其典型值為0.5~100?ms。1)輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映像區(qū)中的相應單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。2)用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。3)輸出刷新階段掃描用戶程序結束后，PLC控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映像區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。PLC的工作過程如圖3-4所示。3.5可編程控制器的常用編程語言PLC的用戶程序是設計人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過PLC編程語言的編制設計的。根據(jù)國際電工委員會制定的工業(yè)控制編程語言標準(IEC61131-3)，PLC的編程語言包括以下五種：梯形圖語言(LD)、指令表語言(IL)、功能模塊圖語言(FBD)、順序功能流程圖語言(SFC)及結構化文本語言(ST)。1.梯形圖語言(LD)梯形圖語言是PLC程序設計中最常用的編程語言，它是與繼電器線路類似的一種編程語言。由于電氣設計人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應用。梯形圖編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性；與原有繼電器控制相一致，電氣設計人員易于掌握。梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點是，梯形圖中的能流不是實際意義的電流，內部的繼電器也不是實際存在的繼電器，應用時需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對待。圖3-5為PLC經常采用的梯形圖。2.指令表語言(IL)指令表編程語言是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，和匯編語言一樣由操作碼和操作數(shù)組成。在無計算機的情況下，適合采用PLC手持編程器對用戶程序進行編制。同時，指令表編程語言與梯形圖編程語言有一一對應關系，在PLC編程軟件中可以相互轉換。圖3-6就是與圖3-5的PLC梯形圖對應的指令表。指令表編程語言的特點是：采用助記符來表示操作功能，容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計算機的場合進行編程設計；與梯形圖有一一對應關系，其特點與梯形圖語言基本一致。3.功能模塊圖語言(FBD)功能模塊圖語言是與數(shù)字邏輯電路類似的一種PLC編程語言。采用功能模塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。功能模塊圖程序設計語言的特點是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡單容易；功能模塊是用圖形的形式表達功能，直觀性強，對于具有數(shù)字邏輯電路基礎的設計人員很容易掌握編程技巧；對規(guī)模大、控制邏輯關系復雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達功能關系，編程調試時間大大減少。4.順序功能流程圖語言(SFC)順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設計的編程語言。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉換條件，根據(jù)轉移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進行分配，一步一步地按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務，用方框表示。在方框內含有用于完成相應控制功能任務的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結構清晰，易于閱讀及維護，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調試時間。順序功能流程圖編程語言可用于系統(tǒng)的規(guī)模校大、程序關系較復雜的場合。圖3-7是一個簡單的順序功能流程圖的示意圖。順序功能流程圖編程語言的特點是：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動作的缺陷，同時也避免了用梯形圖語言對順序動作編程時，機械互鎖造成用戶程序結構復雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時間也大大縮短。5.結構化文本語言(ST)結構化文本語言是用結構化的描述文本來描述程序的一種編程語言。它是類似于高級語言的一種編程語言。在大中型的PLC系統(tǒng)中，常采用結構化文本來描述控制系統(tǒng)中各個變量的關系。結構化文本語言主要用于其他編程語言較難實現(xiàn)的用戶程序編制。結構化文本編程語言采用計算機的描述方式來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運算關系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)PLC制造商采用的結構化文本編程語言與BASIC語言、PASCAL語言或C語言等高級語言相類似，但為了應用方便，在語句的表達方法及語句的種類等方面都進行了簡化。結構化文本編程語言的特點是：采用高級語言進行編程，可以完成較復雜的控制運算；需要有一定的計算機高級語言的知識和編程技巧，對工程設計人員要求較高；直觀性和操作性較差。不同型號的PLC編程軟件對以上五種編程語言的支持種類是不同的，早期的PLC僅僅支持梯形圖編程語言和指令表編程語言，目前的PLC對梯形圖、指令表、功能模塊圖編程語言都可以支持。在PLC控制系統(tǒng)設計中，要求設計人員不但對PLC的硬件性能了解，也要了解PLC支持的編程語言的種類。3.6可編程控制器的應用PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。使用情況大致可歸納為如下幾類：1.開關量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線，如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。2.模擬量控制在工業(yè)生產過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。4.過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等領域有非常廣泛的應用。5.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算(含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6.通信及聯(lián)網PLC通信含PLC間的通信及PLC與其他智能設備間的通信。隨著計算機控制技術的發(fā)展，工廠自動化網絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統(tǒng)。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號(或地址號)作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期，其典型值為0.5~100?ms。1)輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映像區(qū)中的相應單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。2)用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。4.1認識三菱FX系列PLC4.2三菱FX系列PLC的命名方法4.3三菱FX系列PLC的結構組成4.4三菱FX系列PLC的軟元件4.1認識三菱FX系列PLC三菱FX系列PLC是一款適用面較廣的中小型PLC產品，能夠滿足大多數(shù)用戶的使用要求。它采用可編程的存儲器，用于其內部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。三菱FX系列PLC的特點是小型化、一體式結構，可控制I/O點數(shù)相對少，適合簡單小型的應用環(huán)境，經濟又實惠，一塊FX系列PLC就能組建控制回路。三菱FX系列PLC常用的型號系列有三菱FX2N系列、三菱FX3U系列、三菱FX3G系列、三菱FX5U系列等。三菱FX2N系列PLC被視為是FX1N的升級版，是FX系列PLC家族中較為先進的系列。FX2N系列PLC具備如下特點：最大范圍地包容了標準特點，程序執(zhí)行更快，全面補充了通信功能，適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊。其豐富的擴展模塊，同時也擴展了FX系列的應用范圍。三菱FX3U系列PLC是第三代微型可編程控制器。它內置高達64?KB大容量的RAM存儲器，內置業(yè)界最高水平的高速處理功能，基本指令處理速度可達0.065?μs/指令，能控制規(guī)模為16~384(包括CC-LINKI/O)點，內置獨立3軸100?kHz定位功能(晶體管輸出型)，基本單元左側均可以連接功能強大、簡便易用的適配器。它由基本單元、擴展單元、擴展模塊、擴展電源單元、特殊單元、特殊模塊、功能擴展板、特殊適配器、存儲器盒、顯示模塊構成。相比FX之前的產品而言，基本性能得到大幅提升，擴展性也變得十分強大，被視為三菱FX2N系列的升級版。三菱FX3G系列PLC內置大容量程序存儲器，最高存儲容量為32?K步，標準模式時基本指令處理速度可達0.21?μs/指令，加之大幅擴充的軟元件數(shù)量，使用戶可以更加自由地編輯程序并進行數(shù)據(jù)處理。另外，浮點數(shù)運算和中斷處理方面，F(xiàn)X3G同樣表現(xiàn)超群。FX3G系列PLC在競爭愈發(fā)激烈的當代工業(yè)領域，可充分滿足不同行業(yè)客戶系統(tǒng)要求，具有高度靈活性。三菱FX5U系列PLC內置模擬量輸入/輸出功能。FX5U內置12位2ch模擬量輸入和1ch模擬量輸出。FX5U內置RS485端口(帶MODBUS功能)和Ethernet端口。在功能上FX5U內置SD存儲卡。SD卡可以非常方便地進行程序的升級和設備的批量生產，提高工作效率。FX5U設有RUN、STOP、RESET開關，在FX3U的基礎上新增了RESET功能。在無需關閉主電源的情況下就可以重新啟動，使調試更加高效。高速系統(tǒng)總線、通信速度約為FX3U的150倍，內置4軸脈沖輸出。FX3U最大脈沖輸出頻率為100?kp/s(pulsepersecond，每秒的脈沖數(shù))，內置最多可控制3軸。FX5U最大脈沖輸出頻率為200?kp/s，內置最多控制4軸。先進的運動控制功能，搭載簡易運動控制模塊，可輕松實現(xiàn)高度同步控制、凸輪控制、速度扭矩控制。圖4-1為三菱各型號PLC的外形。4.2三菱FX系列PLC的命名方法三菱FX系列PLC的型號表示如圖4-2所示，代碼表示如下：系列序號：代表PLC的型號，型號有0、0S、0N、1S、2、2C、2N、2NC、3SA、3GA、3U、5U等。I/O點數(shù)：代表PLC輸入、輸出點數(shù)之和。48表示有48個輸入、輸出點。單元類型：M代表基本型；E代表輸入/輸出混合擴展單元及擴展模塊；EX代表輸入專用擴展模塊；EY代表輸出專用擴展模塊。輸出形式：R代表繼電器輸出；T代表晶體管輸出；S代表晶閘管輸出。特殊品種：D代表DC電源輸入；A1代表AC電源輸入；H代表大電流輸出擴展模塊；V代表立式端子排的擴展模塊；C代表接插口輸入/輸出方法；F代表輸入濾波器1ms的擴展模塊；L代表TTL輸入擴展模塊；S代表獨立端子(無公共端)擴展模塊。4.3三菱FX系列PLC的結構組成三菱FX系列PLC主機面板結構如圖4-3所示(以FX3U-32M為例)。圖中：①4個安裝孔；②電源、輸入信號用的裝卸式端子；③面板蓋子；④輸入指示燈；⑤輸出指示燈；⑥輸出信號用的裝卸式端子；⑦程序寫入口及工作狀態(tài)切換撥鈕；⑧導軌裝卸卡子；⑨I/O端子標記。三菱FX系列PLC主機(以FX3U-32M為例)一般都有外部端子部分、指示部分和接口部分，各部分的組成及功能如下：(1)外部端子部分。外部端子包括PLC電源端子(L、N、)，直流24?V電源端子(24＋、COM)、輸入端子(X)、輸出端子(Y)等。主要完成電源、輸入信號和輸出信號的連接。其中24＋、COM是PLC提供的直流24?V電源，用于為傳感器提供電源。為了減少接線，其正極在PLC內部已經與輸入回路連接。當某輸入點需要加入輸入信號時，只需將COM通過輸入設備接至對應的輸入點，一旦COM與對應點接通，該點就為ON，此時對應輸入指示燈就點亮。(2)指示部分。指示部分包括各I/O點的狀態(tài)指示、PLC電源(POWER)指示、PLC運行(RUN)指示、用戶程序存儲器后備電池(BATT)狀態(tài)指示及程序出錯(PROG-E)、CPU出錯(CPU-E)指示等，用于反映I/O點及PLC機器的狀態(tài)。(3)接口指示。接口部分主要包括編程器、擴展單元、擴展模塊、特殊模塊及存儲卡盒等外部設備的接口，其作用是完成基本單元同上述外部設備的連接。在編程器接口旁邊，還設置了一個PLC運行模式轉換開關，它有RUN和STOP兩個運行模式。RUN模式表示PLC正處于運行狀態(tài)；STOP模式表示PLC處于停止狀態(tài)，此時，PLC可進行用戶程序的輸入、在線編輯等。4.4三菱FX系列PLC的軟元件4.4.1輸入繼電器X輸入繼電器X是PLC中專門用來接收系統(tǒng)輸入信號的內部虛擬繼電器。PLC內部與輸入端子連接的輸入繼電器X是用光電隔離的電子繼電器，它有無數(shù)的常開觸點和常閉觸點，這些動合、動斷觸點可在PLC編程時隨意使用。這種輸入繼電器不能用程序驅動，只能由輸入信號驅動。FX系列PLC的輸入繼電器X采用八進制編號，例如X000～X007、X010～X017、X020～X027。輸入繼電器X可以理解為一個開關觸點，只要此觸點開關的狀態(tài)發(fā)生變化(0變成1或1變成0)，PLC就可以根據(jù)程序的變化做出相應的處理。4.4.2輸出繼電器YPLC的輸出端子是向外部負載輸出信號的窗口。輸出繼電器Y的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點接到PLC的輸出端子上供外部負載使用，其余常開、常閉觸點供內部程序使用。輸出繼電器的電子常開、常閉觸點使用次數(shù)不限。各基本單元都是八進制輸出，例如Y000～Y007、Y010～Y017、Y020～Y027等。它們一般位于機器的下端。驅動外部負載的電源由用戶提供。4.4.3輔助繼電器M輔助繼電器M是PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，一般的輔助繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似。輔助繼電器不能直接驅動外部負載，負載只能由輸出繼電器的外部觸點驅動。輔助繼電器的常開與常閉觸點在PLC內部編程時可無限次使用。輔助繼電器采用M與十進制數(shù)共同組成的編號來表示。輔助繼電器分為通用輔助繼電器、斷電保持輔助繼電器和特殊輔助繼電器。1.通用輔助繼電器(M0～M499)FX3U系列共有500點通用(一般用)輔助繼電器。通用輔助繼電器在PLC運行時，如果電源突然斷電，則全部線圈均OFF。當電源再次接通時，除了因外部輸入信號而變?yōu)镺N的以外，其余的仍將保持OFF狀態(tài)，它們沒有斷電保護功能。通用輔助繼電器常在邏輯運算中用作輔助運算、狀態(tài)暫存、移位等。根據(jù)需要可通過程序設定，將M0～M499變?yōu)閿嚯姳３州o助繼電器。2.斷電保持輔助繼電器(M500～M7679)FX3U系列有M500～M7679共7180點斷電保持輔助繼電器。它與通用輔助繼電器不同的是具有斷電保護功能，即能記憶電源中斷瞬時的狀態(tài)，并在重新通電后再現(xiàn)其狀態(tài)。它之所以能在電源斷電時保持其原有的狀態(tài)，是因為電源中斷時用PLC中的鋰電池保持它們映像寄存器中的內容。其中M500～M1023可由軟件將其設定為通用輔助繼電器。3.特殊輔助繼電器(M8000～M8511)PLC內有大量的特殊輔助繼電器，它們都有各自的特殊功能。FX3U系列中有512點特殊輔助繼電器，可分成觸點型和線圈型兩大類：(1)觸點型：其線圈由PLC自動驅動，用戶只可使用其觸點。例如：M8000：運行監(jiān)視器(在PLC運行中接通)，M8001與M8000相反邏輯。M8002：初始脈沖(僅在運行開始時瞬間接通)，M8003與M8002相反邏輯。M8011、M8012、M8013和M8014：分別是產生周期為10?ms、100?ms、1?s和1?min時鐘脈沖的特殊輔助繼電器，它們的占空比為50%，即一個周期內它們的觸點接通與周期時間之比為50%。M8000、M8002、M8012的波形圖如圖4-4所示。(2)線圈型：由用戶程序驅動線圈后PLC執(zhí)行特定的動作。例如：M8033：若使其線圈得電，則PLC停止時其輸出映像存儲器和數(shù)據(jù)寄存器的值不變。M8034：若使其線圈得電，則將PLC的輸出全部禁止。M8039：若使其線圈得電，則PLC按D8039中指定的掃描時間工作。M8040：若使其線圈得電，則PLC禁止轉移。M8041：若使其線圈得電，則PLC傳送開始。輔助繼電器編號及功能見表4-1。注：①非停電保持區(qū)域。根據(jù)設定的參數(shù)，可以更改為停電保持區(qū)域。②停電保持區(qū)域。根據(jù)設定的參數(shù)，可以更改為非停電保持區(qū)域。③不能通過參數(shù)進行更改停電保持的特性。4.4.4狀態(tài)器S狀態(tài)器用來記錄系統(tǒng)運行中的狀態(tài)，是編制順序控制程序的重要編程元件，它與后面章節(jié)敘述的步進順控指令STL配合應用。狀態(tài)器有四種類型：通用狀態(tài)器S0～S499共500點(其中初始狀態(tài)器S0～S9共10點)，這些狀態(tài)器還可以根據(jù)設定的參數(shù)，更改為停電保持(電池保持)區(qū)域；停電保持用狀態(tài)器S500～S899共400點，這些狀態(tài)器也可以根據(jù)設定的參數(shù)，更改為非停電保持區(qū)域；固定停電保持專用狀態(tài)器S1000～S4095共3096點，這些狀態(tài)器不能通過參數(shù)進行更改停電保持的特性；供報警用的狀態(tài)器(可用作外部故障診斷輸出)S900～S999共100點。在使用狀態(tài)器時應注意：(1)狀態(tài)器與輔助繼電器一樣有無數(shù)的常開和常閉觸點；(2)狀態(tài)器不與步進順控指令STL配合使用時，可作為輔助繼電器M使用；(3)?FX3U系列PLC可通過程序設定將S0～S499設置為有斷電保持功能的狀態(tài)器。狀態(tài)器編號及功能見表4-2。注：①非停電保持區(qū)域。根據(jù)設定的參數(shù)，可以更改為停電保持區(qū)域。②停電保持區(qū)域。根據(jù)設定的參數(shù)，可以更改為非停電保持區(qū)域。③不能通過參數(shù)進行更改停電保持的特性。4.4.5定時器TPLC中的定時器T相當于繼電器控制系統(tǒng)中的通電型時間繼電器。它可以提供無限對常開常閉延時觸點。定時器中有一個設定值寄存器(一個字長)、一個當前值寄存器(一個字長)和一個用來存儲其輸出觸點的映像寄存器(一個二進制位)，這三個量使用同一地址編號，但使用場合不一樣，意義也不同。8個連續(xù)的二進制位組成一個字節(jié)(Byte)，16個連續(xù)的二進制位組成一個字(Word)，兩個連續(xù)的字元件組成一個雙字(DoubleWord)。定時器的當前值和設定值均為有符號字，最高位(第15位)為符號位，正數(shù)的符號位為0，負數(shù)的符號位為1。有符號字可以表達的最大正整數(shù)為32767。FX3U系列中定時器時可分為通用定時器和累計定時器兩種。它們是通過對一定周期的時鐘脈沖進行累計而實現(xiàn)定時的，時鐘脈沖有周期為100?ms、10?ms、1?ms三種，當所計數(shù)達到設定值時觸點動作。設定值可用常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器D的內容來設置。1.通用定時器通用定時器的特點是不具備斷電保持功能，即當輸入電路斷開或停電時定時器復位。通用定時器有脈沖周期為100?ms、10?ms和1?ms三種。(1)?100?ms通用定時器(T0～T199)共200點，其中T192～T199為子程序和中斷服務程序專用定時器。這類定時器是對100?ms時鐘累計計數(shù)，設定值為1～32767，所以其定時范圍為0.1～3276.7?s。(2)?10?ms通用定時器(T200～T245)共46點，這類定時器是對10?ms時鐘累計計數(shù)，設定值為1～32767，所以其定時范圍為0.01～327.67?s。(3)?1?ms通用定時器(T256～T511)共256點，這是FX3U在FX2N的基礎上新增的定時器，這類定時器是對1ms時鐘累計計數(shù)，設定值為1～32767，所以其定時范圍為0.001～32.767?s。下面舉例說明通用定時器的工作原理。如圖4-5所示，當輸入X0接通時，定時器T200從0開始對10?ms時鐘脈沖進行累計計數(shù)。當計數(shù)值小于設定值K123時，定時器的常開觸點不動作；當計數(shù)值與設定值K123相等時，定時器的常開觸點接通并輸出Y0，經過的時間為123?×?0.01?s?=?1.23?s。X0斷開后定時器復位，時鐘脈沖計數(shù)值變?yōu)?，其常開觸點斷開，Y0也隨之無輸出。若外部電源斷電，定時器也將復位。2.累計定時器累計定時器具有計數(shù)累計功能(也稱積算定時器)。在定時過程中如果斷電或定時器線圈OFF，累計定時器將保持當前的計數(shù)值(當前值)，通電或定時器線圈ON后繼續(xù)累計，即其當前值具有保持功能。只有將累計定時器復