用PLC实现1个动合按钮对1个灯发光与熄灭的交替控

    1．内容与要求    用1个动合按钮SB1作灯HL1发光与熄灭的重复交替控制。第一次按下SB1，灯HL1发光，第二次按下SB1，灯HL1熄灭，第三次按下SB1，灯HL1又发光，第四次按下SB1，灯HL1又熄灭……，如此反复交替地实现灯HL1的发光与熄灭。    2．学习重点    1)了解PLC的工作方式，即PLC对程序的执行方法。    2)学习内部继电器(R)的运用。    3)学习块指令的运用。    3．实训步骤    (1)绘制PLC的I/O接线及完成PLC的I/O端子的接线 画出PLC的I/O接线，如图2-16所示。
    图2-16    PLC的I/O接线    PLC输入端接线：XO接动合按钮SB1。    PLC输出端接线：YO接指示灯HL1；指示灯工作电源：DC 24V。    (2) PLC程序的编写与传送   根据控制要求，用计算机编程软件编写梯形图程序或指令程序，并将编写好的PLC程序从计算机传送到PLC。    1)了解PLC的内部继电器(R)。PLC的内部继电器(R)是PLC内部的软元件，类似继电器控制电路的中间继电器。它与PLC外部输出继电器(Y)相比，相同点是它能像外部输出继电器(Y)一样被驱动，不同点是外部输出继电器(Y)能直接驱动外部负载，而内部继电器(R)却不能直接驱动外部负载。每个内部继电器也有无数对动合触点与动断触点供程序运用。    FP-X系列的PLC有4096个内部继电器，地址是R0~ R255F。此外，还有一些特殊内部继电器，都将会在以后的实训任务中学习和运用。
    2)学习基本指令“ORS”。基本指令“ORS”的功能与运用方法见表2-13。    表2-13    “ORS”指令的功能与运用方法
    指令说明：由2个或2个以上的触点串联连接的支路称为“串联块”。当2条或2条以上的串联支路作并联连接时，“OR”指令就不适用，而应使用“ORS”的块并联指令。“ORS”指令后面是无操作元件号的，每个串联块都用“ST”或“ST/”指令开头。    3)“ORS”指令编程软件输入的方法见表2-14。    表2-14    “ORS”指令编程软件输入的方法
    4)编写梯形图程序（或指令程序）。PLC的控制程序（供参考）如图2-17所示。    5)图2-17所示程序的分析。对图2-17所示的程序可分为两部分进行分析。    第一部分：在X0每次从OFF→ON时，使R0产生1个时间为一个扫描周期的脉冲。    此部分含梯形图程序“第0~3行”（指令程序行“0～4”）。每次按下SB1:    第一个扫描周期，0行：X0= ON，触点Rl保持闭合，线圈R0=ON。3行：X0=ON，线圈R1=ON（由于0行已被扫描，所以0行的触点R1暂时不会改变状态）。    第二个扫描周期，0行：X0=ON，触点R1=OFF（因线圈R1在第一个扫描周期中已被驱动），线圈R0= OFF。3行：X0= ON，线圈R1=ON。    此后的扫描周期，若X0继续保持ON，0行的触点Rl就继续保持OFF，线圈R0仍保持OFF，直到X0复位为OFF后，触点R1才复位为ON，线圈R0与R1都恢复为OFF。
    图2-17    PLC的控制程序    a)梯形图程序b）指令程序    控制结果：每按下一次动合按钮SB1，R0就接通1个扫描周期的时间（产生1个时间为一个扫描周期的脉冲）。    第二部分：实现Y0被交替驱动的控制。    此部分为梯形图程序“第5行”（指令程序行“5~10”）。要理解这部分的控制过程，先要理解PLC的工作方法。    ①PLC工作方式的理解。PLC是采用“逐行扫描”的工作方式，对每一行的程序的处理都是实行“先上后下、先左后右”的顺序进行。从第0步程序开始，按行号顺序扫描至“ED”结束，这样扫描一次程序所需的时间称为“扫描周期”。PLC每完成一次全程序的扫描后，又会回到“0”步程序重新开始，如此不断地循环。所以“扫描周期”也称为程序的“循环时间”或“工作周期”。    ②用PLC工作方式对第二部分控制过程进行分析。    a．第一次按下SB1时控制过程的分析。    第一个扫描周期，线圈R0接通。5行“①”：触点R0=ON，触点Y0动断保持，此支路接通。5行“②”：触点R0= OFF，触点Y0动合保持，此支路断路。    控制结果：5行“①”通路、“②”断路．线圈Y0= ON，灯HL1发光。    第二个扫描周期，线圈R0断路，线圈Y0接通。5行“①”：触点R0=OFF，触点Y0= OFF，此支路断路。5行“②”：触点R0= ON，触点Y0= ON，此支路通路。    控制结果：5行“①”断路、“②”通路，线圈Y0= ON，灯HL1保持发光。    此后，无论X0保持闭合或断开，5行“②”都会保持接通，Y0保持ON，灯HL1处于发光状态。    b．第二次按下SB1时控制过程的分析。    第一个扫描周期，R0接通。5行“①”：触点R0= ON，触点Y0= OFF，此支路断路。    5行“②”：触点R0= OFF，触点Y0= ON，此支路断路。    控制结果：5行、7行均断路，线圈Y0= OFF，灯HL1熄灭。    第二个扫描周期，线圈R0断路，线圈Y0接通。5行“①”：触点R0=OFF，触点Y0= ON，此支路断路。5行“②”：触点R0= ON，触点Y0= OFF，此支路断路。    控制结果：5行“①”与5行“②”均断路，线圈Y0= OFF，灯HL1保持熄灭。    此后，无论X0保持闭合或断开，5行“①”与5行“②”均保持断路，Y0保持OFF，灯HL1处于熄灭状态。    c．第三次按下SB1，分析结果与第一次按下SB1相同，灯Y0发光。    d．第四次按下SB1，分析结果与第二次按下SB1相同，灯Y0熄灭。    由此可知，在按钮SB1的第1、3、5…单数次按下时，灯Y0发光，在按钮SB1第2、4、6…双数次按下时，灯Y0熄灭，从而实现了Y0的交替驱动，按钮SB1起着可作双重控制的作用。    显然，此程序的分析必须要依据PLC工作方式，对第一次扫描周期与第二次扫描周期的控制过程进行分析，才能得到正确的结论。PLC的工作过程，实质是“输入采样”→“执行用户程序（顺序扫描）”→“输出刷新”的过程。每次的输入采样与输出刷新都相隔一个扫描周期。因此，“扫描周期”是PLC一个重要的性能指标，扫描周期的长短与PLC的CPU运算速度、PLC的I/O点元件及程序的长短都是有关系的。    (3)程序的执行与调试    将负载电源送电，运行程序，通过对输出结果的观察与软件监控，将程序调试到满足控制要求，即按下SB1，灯发光，再按下SB1，灯熄灭，继续按SB1，灯又发光，再按下SB1，灯又熄灭……，如此反复交替地实现灯的发光与熄灭。    4．分析与思考    (1)用“脉冲控制”指令简化程序在基本指令中，有两个脉冲控制指令“DF”和“DF/”，其功能与运用方法见表2-15。    表2-15    脉冲控制指令的功能与运用方法
    脉冲输出指令说明：当触点X0= ON时，“DF”指令产生上升沿脉冲，程序中的R0在X0上升沿触发下接通一个扫描周期；而“DF/”指令产生下降沿脉冲，程序中的R0在X0下降沿触发下接通一个扫描周期。它们的时序图见图2-18所示。对比2.1.3节实训任务中的“ST↑”、“ST↓，”等脉冲指令，不同之处是，“ST↑”、“ST↓”等是单个触点控制的脉冲指令，是单个触点接通时发出的上升沿或下降沿脉冲；而“DF”、“DF/”则是多个触点控制的脉冲指令，是多个触点串联后都被接通或断开时发出的上升沿或下降沿脉冲。    从本实训任务的控制程序可知，程序的第一部分是在电路接通时用R0输出一个脉冲。因此，我们可直接使用这两个脉冲输出指令来替代这部分电路来实现本实训任务的目标，如图2-19所示的控制程序（供参考）。
    图2-18    指令“DF”与“DF/”的脉冲输出时序图    a)指令“DF”的脉冲输出时序图    b)指令“DF/”的脉冲输出时序图    将“DF”指令换成“DF/”指令也是可以的，只是R0输出的脉冲时间不相同。请编写图2-19所示的程序（一次用“DF”指令、另一次用“DF/”指令）并上机验证。    (2)二分频信号的产生对本实训任务的控制程序（见图2-17），若触点X0为一时钟脉冲（每个脉冲产生的时间都相等的一系列脉冲）的输入信号，即Y0就会输出两倍于X0输入信号时间的时钟脉冲，一般称之为二分频信号产生电路。二分频信号的时序图如图2-20所示。
    图2-19    用脉冲输出指令实现交替控制的程序    a)梯形图程序b）指令程序
    图2-20    二分频信号的时序图