授课人：张宏 单位：江苏省丹阳中等专业学校 项目三：流水灯的PLC 控制 授课人：张宏 单位：江苏省丹阳中等专业学校

项目三：流水灯的PLC控制 3.1任务资讯 3.2任务分析 3.3任务决策 3.4任务计划 3.5任务实施 3.6评价提高

3.1任务资讯 流水灯是利用彩灯对建筑物等进行装饰，达到烘托效果。这实际上是考虑了PLC输出的空间效果（上下、内外等）和时间顺序(先后)，而针对不同的场合对彩灯的运行方式也有不同的要求，对于要求彩灯有多种不同运行方式的情况下，采用PLC中的定时器指令来进行控制非常方便。本次项目选用了6位流水灯例子进行说明。

3.1.1任务目标

3.1.2PLC的基本组成 整体式PLC的硬件系统包括： （1）微处理器（CPU）； （2）存储器（EPROM，RAM）； （3）输入/输出接口（I/O） ； （4）外围设备； （5）电源。

PLC硬件系统组成 PLC系统结构示意图 PLC基本单元 外部设备 现场用户输出设备 微处理器（CPU） 运算器 控制器 输 出 部 件 入 存 储 器 用 户 I/O 扩 展 接 口 通 讯 及 编 程 编程设备 计算机 打印机等 传感器 按钮、开关 现场信号 电磁阀 中间继电器 执行器 现场用户输入设备 扩展设备 扩展单元 通讯模块 功能模块 电源变换器 ～110V/220V市电 PLC基本单元 PLC系统结构示意图

3.1.1PLC的基本组成 1.微处理器（CPU） 接收并存储用户程序和数据； 诊断电源、PLC工作状态及编程的语法错误； 接收输入信号，送入数据寄存器并保存； 运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户 程序的各种操作； 将用户程序的执行结果送至输出端。

CPU型号： （1）通用微处理器（8086、80286等）； （2）单片机； （3）位片式微处理器； CPU位数： （1）8位，小型机，价格低，通用性好； （2）16、32位，中型机，集成度高，可靠； （3）位片式微处理器，大型机，灵活、快速。 专业生产PLC的厂家均采用自己开发的CPU芯片。

3.1.1PLC的基本组成 2.存储器 存放系统工作程序（监控程序）； 存放模块化应用功能子程序； 存放命令解释程序； 存放功能子程序的调用管理程序； 存放存储系统参数。 用户存储器——RAM/EPROM/EEPROM 存放用户工作程序； 存放工作数据。

3.输入单元——带光电隔离电路 多种辅助电源类型：AC电源DC24V输入 DC电源DC24V输入 DC电源DC12V输入 接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）； 接收模拟量信号（模拟量输入单元）； 接收按钮或开关命令（数字量输入单元）； 接收传感器输出信号。

4.输出单元——带光电隔离器及滤波器 多种输出方式：晶体管 晶闸管 继电器 驱动直流负载（晶体管输出单元）； 驱动非频繁动作的交/直流负载（继电器输出单元）； 驱动频繁动作的交/直流负载（晶闸管输出单元）。

5.电源 外接220V交流电 提供5V供本机使用 提供24V供输入端使用。

3.1.2PLC的编程元件 1.输入继电器（I） 输入继电器(又称输入映像寄存器)用于接受及存储输入端子的输入信号。机箱上每个输入端子都有一个输入继电器与之对应。输入信号通过隔离电路改变输入继电器的状态，一个输入继电器在存储区中占一位。输入继电器的状态不受程序的执行所左右。

2.输出继电器（Q） 输出继电器(又称输出映像寄存器)存储程序执行的结果。每个输出继电器在存储区中占一位，每一个输出继电器与一个输出口相对应。输出继电器通过隔离电路，将程序运算结果送到输出口并决定输出口所连接器件的工作状态。正常运行中输出继电器的状态只由程序的执行决定。 3.辅助继电器（M） 辅助继电器也叫内部标志位，是PLC中数量较大的一种编程元件。它不直接接受外界信号，也不能用来直接驱动输出元件，作用类似于继电接触器电路中的中间继电器。辅助继电器常用来存放逻辑运算的中间结果。编址范围M0.0~M31.7。

4.特殊辅助继电器（SM） 特殊辅助继电器是PLC中用于特殊用途的存储器。它可以作为用户与系统程序之间的界面，为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息。用户操作的一些特殊要求也可以通过特殊辅助继电器通知系统。 5.定时器（T） 定时器相当于继电接触器系统中的时间继电器，用于时间控制。PLC中定时器具有一个位元件，用来表示计时是否完成，还有一个字元件用来存储定时器的计时当前值，可以参与某些运算，因而称为位复合元件。

6.计数器（C） 普通计数器主要用来对程序中反映的信号或外部输入端低频信号进行计数，称为机内计数器。高速计数器则用来对高于PLC扫描频率的机外脉冲计数。高速计数器一般工作在中断状态。计数器工作中需一个位元件及一个存储计数当前值的字元件，也为位复合元件。 7.数据存储器（V） 数据存储器用来存放“数字”类数据，有的PLC中称为变量存储器。PLC中的运算数据有2、8、10、16进制等。可以是整数，也可是浮点制小数。占用的存储单元可以是字节、字，也可以是双字。如PID指令的回路表、网络读写缓冲区及自由端口缓冲区等都要用到数据存储器。数据存储量一般比较大，某些机型的PLC还有专门的模拟量存储单元。

8.顺控继电器（S） 顺序控制继电器S又称状态元件，用来组织机器操作或进入等效程序段工步，以实现顺序控制和步进控制。顺控继电器用于顺序功能图法编程。每一个状态器可以用来代表控制状态中的一个步序，能为编程提供方便。可以按位、字节、字或双字来存取S位，编址范围S0.0~S31.7。 9.局部存储器(L) 局部存储器(L)和变量存储器(V)很相似，主要区别在于局部存储器(L)是局部有效的，变量存储器(V)则是全局有效。全局有效是指同一个存储器可以被任何程序(如主程序，中断程序或子程序)存取，局部有效是指存储区和特定的程序相关联。

10.累加器(AC) CPU提供了4个32位累加器(AC0~AC3)，可以按字节、字和双字来存取累加器中的数据。按字节、字只能存取累加器的低8位或低16位，双字存取全部的32位，存取的数据长度由所用的指令决定。可以像存储器那样使用读/写单元，例如可以用它向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存放计算的中间值。 11.高速计数器(HC) CPU22XPLC提供了6个高速计数器(每个计数器最高频率为30kHz)用来累计比CPU扫描速率更快的事件。高速计数器的当前值为双字长的符号整数，且为只读值。高速计数器的地址由符号HC和编号组成，如HC0~HC5。

3.1.3定时器指令 定时器指令用来规定定时器的功能。定时器中有一个设定值寄存器（一个字长），一个当前值寄存器（一个字长）和一个用来存储其输出触点的映象寄存器（一个二进制位），这三个量使用同一地址编号。但使用场合不一样，意义也不同。 FX3U系列中定时器时可分为通用定时器、积算定时器二种。它们是通过对一定周期的时钟脉冲的进行累计而实现定时的，时钟脉冲有周期为1ms、10ms、100ms三种，当所计数达到设定值时触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。

1．通用定时器 通用定时器的特点是不具备断电的保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。通用定时器有100ms和10ms通用定时器两种。 （1）100ms通用定时器（T0～T199） 共200点，其中T192～T199为子程序和中断服务程序专用定时器。这类定时器是对100ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.1～3276.7s。 （2）10ms通用定时器（T200～T245） 共46点。这类定时器是对10ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.01～327.67s。

2．积算定时器 积算定时器具有计数累积的功能。在定时过程中如果断电或定时器线圈OFF，积算定时器将保持当前的计数值（当前值），通电或定时器线圈ON后继续累积，即其当前值具有保持功能，只有将积算定时器复位，当前值才变为0。 （1）1ms积算定时器（T246～T249） 共4点，是对1ms时钟脉冲进行累积计数的，定时的时间范围为0.001～32.767s。 （2）100ms积算定时器（T250～T255）共6点，是对100ms时钟脉冲进行累积计数的定时的时间范围为0.1～3276.7s。

项目三：流水灯的PLC控制 3.1任务资讯 3.2任务分析 3.3任务决策 3.4任务计划 3.5任务实施 3.6评价提高

3.2任务分析 本实例中，流水灯的控制要求： PLC运行后，灯光自动开始显示，有时每次只亮一盏灯，顺序从上向下，或是从下向上；有时从底层从下向上全部点亮，然后又从上向下熄灭。运行方式多样，学生可自行设计。 具体讲，共有6盏灯，每灯亮1s，按下启动按钮顺序依次为L1→L2→L3→L4→L5→L6→L5→L4→L3→L2 →L1，循环往复亮灭。

项目三：流水灯的PLC控制 3.1任务资讯 3.2任务分析 3.3任务决策 3.4任务计划 3.5任务实施 3.6评价提高

3.3任务决策 完成本项目有多个方案： 软件方案： （1）定时器指令；（2）移位指令； （3）传送指令； （4）算术指令。

项目三：流水灯的PLC控制 3.1任务资讯 3.2任务分析 3.3任务决策 3.4任务计划 3.5任务实施 3.6评价提高

3.4任务计划 整个项目主要包含以下几个方面内容：项目设计、材料准备、项目实施、项目评价。

3.4.1硬件设计 1.输入电路 本系统上电后自动运行，无输入电路。 2.输出电路 输出电路由6只发光二极管组成。 3.电源 使用220V、50HZ的交流电，接在L、N端。图中输入侧的直流电源由PLC提供，而输出侧的直流电源需另配备。

3.4.2PLC资源分配 该任务中有6个输出，无输入信号，用于自锁、互锁的触点无须占用外部接线端子而是由内部“软开关”代替，故不占用I/O点数，资源分配如表

流水灯控制的I/O表 Y0 L1彩灯 Y1 L2彩灯 Y2 L3彩灯 Y3 L4彩灯 Y4 L5彩灯 Y5 L6彩灯 X0 启动按钮 X1 停止按钮

项目三：流水灯的PLC控制 3.1任务资讯 3.2任务分析 3.3任务决策 3.4任务计划 3.5任务实施 3.6评价提高

3.5.1硬件安装 （1）将PLC与热源、高电压和电子噪声隔离开 ； （2）为接线和散热留出适当的空间 （3）电源定额 （4）接地和接线

3.5.2软件编程 （1）GX Developer编程软件； （2）连接FX-3UCPU； （3）通信配置； （4）编程基本操作。

3.5.3相关指令 本项目中重点使用定时器指令，使用要素较多。使用时主要是要弄清指令的逻辑含义和梯形图表达形式。特别是如何实现循环显示。

流水灯控制的梯形图

3.5.4程序调试 点击工具条中的下载图标或者在命令菜单中选择File>Download来下载程序。 单击工具条中的运行图标或者在命令菜单中选择PLC>RUN。 选择Debug>Program Status来监控程序。

项目三：流水灯的PLC控制 3.1任务资讯 3.2任务分析 3.3任务决策 3.4任务计划 3.5任务实施 3.6评价提高

3.6评价提高 3.6.1评价 依据省技能竞赛标准对项目进行评价，评价过程可以分为几个小组，互相按照标准进行打分评价。结果汇总，教师总结。

3.6.2总结 1.可编程控制器主要由CPU、存储器、输入输出接口、外围设备、电源组成。 2.掌握FX-3UPLC的内部资源便于熟练编程。 3.定时器指令的要素较多，掌握该指令对于有时间控制的场合是必需的。

3.6.3提高 设计多功能流水灯，按下开关X0，8只灯自上向下亮，循环往复；按下开关X1，8只灯自下向上亮，循环往复。

谢谢大家