西门子6GK7342-5DA03-0XE0功能参数

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在生产机械的自动控制领域，PLC顺序控制系统的应用量大面广。然而，工艺不同的生产机械要求设计不同的控制系统梯形图。目前，不少电气设计人员仍然采用经验设计法来设计PLC顺序控制系统，不仅设计效率低，出差错，而且设计阶段难以发现错误，需要多次调试、修改才符合设计要。本文提出的4种简易设计方法，能快速地一次设计成功PLC顺序控制系统。

顺序控制系统的特点及设计思路

1．特点顺序控制系统是指按照预定的受控执行机构动作顺序及相应的转步条件，一步一步进行的自动控制系统。其受控设备通常是动作顺序不变或相对固定的生产机械。这种控制系统的转步主令信号大多数是行程开关（包括有触点或无触点行程开关、光电开关、干簧管开关、霍尔元件开关等位置检测开关），有时也采用压力继电器、时间继电器之类的信号转换元件作为某些步的转步主令信号。

为了使顺序控制系统工作，通常采用步进式顺序控制电路结构。所谓步进式顺序控制，是指控制系统的任一程序步（以下简称步）的得电以步的得电并且本步的转步主令信号已发出为条件。对生产机械而言，受控设备任一步的机械动作是否执行，取决于控制系统步是否已有输出信号及其受控机械动作是否已完成。若步的动作未完成，则后一步的动作无法执行。这种控制系统的互锁严密，即便转步主令信号元件失灵或出现误操作，亦不会导致动作顺序错乱。

2．设计思路本文提出的4种简易设计方法都是先设计步进阶梯，在步进阶梯实现由转步主令信号控制辅助继电器得失电；然后根据步进阶梯设计输出阶梯，在输出阶梯实现由辅助继电器控制输出继电器得失电。这4种设计法所设计的梯形图电路结构及相应的指令应适用于大多数PLC机型，具有通用性。

由于各种PLC机型的编程元件代号及其编号不尽相同，为便于阐述，本文约定：所有梯形图中的输入继电器、输出继电器、辅助继电器（又称内部继电器）的代号分别为：X、Y、M。设计中所用到的某些功能指令，如置位指令约定为S×，复位指令为R×；移位指指令为SR×。其中的“×”表示编程元件的编号，用十进制数表示。用这些方法设计实际的控制系统时，应将编程元件代号和编号变换成所选用的PLC机型对应的代号和编号。

下面分别介绍各种设计方法。其中，前3种方法的设计依据都是图1所示的顺序控制流程。图中，步1的转步主令信号X0为连接启动按钮的输入继电器（为简明起见，后述的转步主令信号均省去“输入继电器”几个字，只提输入信号），X1为原位开关信号，X2、X3、X4分别为步2、3、4的转步主令开关信号。M1～M5分别为各步的受控辅助继电器。Y1～Y4分别为各步受控的输出继电器。

一、逐步得电同步失电型步进顺序控制系统设计法

如图2所示，这种设计方法是根据“与”、“或”、“非”的基本逻辑关系，设计成串联、并联或串、并联复合的电路结构。

1．步进阶梯的设计步进阶梯的结构

如图2a所示。步1的M1得电条件是受控机械原位开关X1处于压合状态（若受控机械有多个执行机构，则要求每个执行机构的原位开关均处于压合状态），满足原位条件后按起动按钮X0才能得电。M1得电后自锁，并为步2提供步进条件信号（M1的常开触点）。步1的执行动作完成时触发的行程开关信号X2作为步2的转步条件信号。步2的M2的输入满足其步进条件和转步条件后得电自锁，并为步3提供步进条件信号。按此规律即可实现后续每一工作步辅助继电器的得电和自锁。停止步M5的步进条件信号和转步条件信号分别为：后一个工作步M4发出的步进条件信号（M4的常开触点）和该步动作完成时所触发的转步信号X1。由于M5的得电信号令控制系统失电，所以M5的回路不自锁，而且要将其常闭触点串联在步1回路的左端。从步2起后续各个步的回路构成分支回路。一旦M5得电便使整个系统失电。如不用分支回路的结构，也可采用图3所示的回路。即把M5常闭触点分别串联在每步辅助继电器的回路上。应该注意的是：无论工作步还是停止步，如果某步的转步主令信号有多个，则应将多个转步主令信号互相串联。

2．输出阶梯的设计输出阶梯

如图2b所示。其设计方法是：（1）在控制流程图中，找出某输出继电器M在哪一步开始得电和在哪一步开始失电，以此确定其得电信号（步进阶梯中使M开始得电的辅助继电器常开触点）和失电信号（步进阶梯中使M开始失电的辅助继电器常闭触点）；（2）将得电信号、失电信号和受控输出继电器线圈串联。如果某个输出继电器在一个工作循环中多次得电失电，则将每次得失电的串联信号互相并联即可。例如，图1中输出继电器Y1要求在步1和步3得电，在其余步失电。在图2b画其控制回路时，将图1所示的次得电信号M1和次失电信号M2串联，二次得电信号M4和二次失电信号串联，然后将二者并联起来，再与Y1的线圈串联便构成Y1的控制回路。其余依此类推。

二、逐步得电逐步失电型步进顺序控制系统设计法

1．步进阶梯设计

按图1所示的控制流程，采用逐步得电逐步失电型顺序控制系统设计法设计的步进阶梯如图4a所示，其电路结构与图3的不同点之一是每步的失电由下一步辅助继电器的常闭接点控制；之二是步1回路串联步2至后工作步4的辅助继电器常闭触点。以防电路工作时，因误操作再次起动而导致控制顺序错乱。其余的电路结与图3相同。

2．输出阶梯设计输出阶梯如图4b所示，输出继电器的控制回路根据控制流程直观确定。例如，输出继电器Y1要求在步1、3得电，则将步1、3的辅助继电器M1、M3的常开触点并联，再与Y1的线圈串联即可。其余输出继电器的控制回路构成方法与此相同。

三、置位/复位指令型顺序控制系统设计法

1．步进阶梯设计图5a为用置位/复位指令设计的顺序控制系统步进阶梯。其设计依据也是图1所示的控制流程。该步进阶梯结构的特点是每步的辅助继电器都有一个置位线圈和一个复位线圈，二者编号相同。步1利用置位指令S使辅助继电器M1置位（即M1线圈得电后内部自锁），建立步1程序，并为步2提供步进条件信号。当步2的转步主令信号发出（X2闭合），指令S使M2置位，建立步2程序，同时复位指令R使M1复位，撤销步1程序。同理可画出后续各步继电器置位/复位梯形图。当后一步完成并回到原位（X1闭合）时，指令R使M4复位，系统的工作循环结束。

2．输出阶梯设计图5b为输出阶梯结构，与图4b相同，不再赘述。

四、移位指令型顺序控制系统设计

1．步进阶梯设计设计依据如图6所示。图7a为按图6所示要求采用移位指令设计法设计的顺序控制系统步进阶梯，这种步进阶梯由一个8位移位寄存器（由移位指令定义辅助继电器M20～M27而成）作为控制元件。该移位寄存器中的IN为移位数据输入端，CP为移位脉冲输入端，R为复位端。这三个输入端的输入信号均为脉冲上升沿有效。对顺序控制系统来说，输入IN的信号是一个单脉冲信号，即移位数据为“1”。起动步1时，IN和CP同时输入按钮信号X0的脉冲上升沿后，在IN端生成的移位数据“1”便移入移位寄存器的M20位，此时该位有输出（即输出M20的常开触点闭号），建立步1程序，并为步2提供步进条件信号；M20的常闭触点即时断开IN输入端和CP的步1输入端，完成数据“1”输入和移位脉冲输入。从步2起，本步的转步主令信号一发出（X2接通），便输入一个移位脉冲上升沿，使原来移入M20位的数据“1”移入M21位，建立步2程序，并为步3提供步进条件信号。移位后，M20位的状态变为0，即其相应的步1被撤销，输出为0。依此类推便可实现整个步进阶梯逐步得电和逐步失电。后一步完成并回到原位（X1接通）时，接通移位寄存器的复位端R，使移位寄存器复位清零，整个控制系统失电停止。

设计这种步进阶梯时要注意以下问题：（1）在一个自动工作循环内，移位寄存器的移位数据输入端IN只允许起动时输入一个单脉冲信号。也就是说起动时只能输入移位数据“1”。步进阶梯的工作原理就是根据输入的数据“1”，在移位寄存器中逐步向高位移位来实现逐步得电和逐步失电。所以输入端IN要串联每个移位输出位的常闭触点；（2）移位寄存器对移位脉冲输入端开关的抖动非常敏感。若开关抖动一次，相当于多输入了一个移位脉冲，移位数据“1”随之多移了一位。由于接点式开关被触发时难免产生抖动。为这种影响，在移位脉冲输入端的步1输入回路，串联移位寄存器0位（本例为M20）的常闭触点，一旦移位数据移入M20位，便断开步1的输入回路；而从步2开始，每步的输入回路也要串联上一位的常开触点。例如步2的输入回路要串联上一位M20的常开触点。这样，当移位到步2转步主令信号对应的M21位时，便立即断开步2的输入回路。采用这样的移位脉冲输入回路结构，可确保每步的转步输入信号持续时间只有PLC的一个扫描周期（一般只有几Mｓ），因开关的抖动时间远大于PLC的一个扫描周期。所以可有效地开关抖动的影响。

2．输出阶梯设计图7b为输出阶梯，其结构与图4b相同，只是辅助继电器编号不同而已。

结束语

上述4种PLC顺序控制系统设计方法的共同特点是：

（1）由输入继电器控制辅助继电器（包括由置位/复位指令和移位指令定义的辅助继电器），按此构成步进阶梯；

（2）由辅助继电器控制输出继电器，以此构成输出阶梯；

（3）无论步进阶梯还是输出阶梯，都是很有规律的回路结构。不管要设计的顺序控制系统有多少步，也不管其输入输出点数有多少，只要弄清各种设计方法所设计的步进阶梯和输出阶梯的回路结构的规律性，根据设计依据，套用其中任一种设计方法的回路结构，就能快速地一次成功设计出较复杂的PLC顺序控制系统。

三菱PLCFX3U系列产品的介绍：

● 微型可编程控制器

● 内置高达64K大容量的RAM存储器

● 内置业界水平的高速处理0.065μS/基本指令

● 控制规模:16~384(包括CC-bbbb I/O)点

● 内置立3轴100kHz定位功能(晶体管输出型)

● 基本单元左侧均可以连接功能强大简便易用的适配器

FX3U三菱PLC主要特点：

【大384点的输入输出点数】

可编程控制器上直接接线的输入输出(大256点)和网络(CC-bbbb)上的远程I/O(大256点)的合计点数可以扩展到384点。

【可以连接的扩展单元/模块】

输入输出的扩展设备可以连接FX2N 系列的输入输出扩展单元/模块。此外，FX0N/FX2N/FX3U系列特殊功能单元/模块多可以连接8台。(FX0N系列仅可以连接FX0N-3A)

【程序内存】

内置了64K步的RAM内存。此外， 可以通过使用存储器盒， 将程序内存变为快闪存储器。

【运算指令】

除了浮点数、字符串处理指令以外， 还具备了定坐标指令等丰富的指令。

【内置RUN/STOP开关】

可以通过内置开关进行RUN/STOP的操作。此外， 也可以从通用的输入端子或外围设备上发出RUN/STOP的指令。

【支持RUN中写入】

通过计算机用的编程软件， 可以在可编程控制器RUN时改程序。

【内置时钟功能】

内置了时钟功能， 可以执行时间的控制。

【编程工具】

请使用对应FX3U版本的编程工具。→参考本书5章 版本信息及外围设备的连接对应情况」

*在不对应FX3U系列的外围设备中，可以选择FX2N系列或是FX2系列进行编程。此时， 指令和软元件的可使用范围在FX3U系列以及选择的机型的可编程控制器两者都具有的范围内。

【支持程序的远程调试】

如果使用编程软件(GX Developer)， 可以通过连接在RS-232C功能扩展板， 以及RS-232C通信特殊适配器上的调制解调器， 执行远距离的程序传送以及可编程控制器的运行监控。

【高速计数功能】

1) 基本单元的输入端子。

- 开集电型晶体管输出的输入

- 单相100kHz × 6点 + 10kHz × 2点

- 双相50kHz × 2点

2) 高速输入特殊适配器(FX3U-4HSX-ADP)的输入端子

- 差动输入

- 单相200kHz × 8点(连接2台时)

- 双相100kHz × 2点(连接2台时)

【输入中断功能(带延迟功能)】

通过ON宽度， 或是OFF宽度小5μs(X000～X005)的外部信号可以处理中断子程序。(还具备定时器中断、高速计数器中断功能)

【脉冲输出功能】

1) 使用基本单元(晶体管输出型)的输出端子时，3轴可同时输出为100kHz的脉冲(开集电输出)。(Y000、Y001、Y002)

2) 如果使用2 台高速输出特殊适配器FX3U-2HSYADP，4轴可同时输出为200kHz的脉冲(差动线性驱动输出)。

常用的几款三菱plc

三菱PLC是一种集成型小型单元式PLC。且具有完整的性能和通讯功能等扩展性。如果考虑安装空间和成本是一种理想的选择。

FX1N系列:

是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC。

FX2N系列:

是三菱PLC是FX家族中的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供大的灵活性和控制能力。

FX3U[1]系列：

是三菱电机公司新近推出的新型三代三菱PLC,可能称得上是小型产品。基本性能大幅提升，晶体管输出型的基本单元内置了3轴立100kHz的定位功能，并且增加了新的定位指令，从而使得定位控制功能加强大，使用为方便。

FX3G系列：

是三菱电机公司新近推出的新型三代三菱PLC，基本单元自带两路高速通讯接口(RS422&USB，内置高达32K大容量存储器，标准模式时基本指令处理速度可达0.21μs，控制规模:14~256点(包括CC-bbbb网络I/O)，定位功能设置简便(多三轴)，基本单元左侧多可连接4台FX3U特殊适配器，可实现浮点数运算，可设置两级密码，每级16字符，增强密码保护功能

FX1NC FX2NC FX3UC三菱PLC:

在保持了原有强大功能的基础上实现了为可观的规模缩小I/O型接线接口降低了接线成本，并大大节省了时间。

Q系列三菱PLC:

三菱机公司推出的大型PLC,CPU类型有基本型CPU，型CPU，过程控制CPU,运动控制CPU,冗余CPU等。可以满足各种复杂的控制需求。三菱电机中国事业的快速发展，为了好地满足国内用户对三菱PLC，Q系列产品、的要求，三菱电机自动化特推出经济型QUTESET型三菱PLC，即一款以自带64点高密度混合单元的5槽Q00JCOUSET;另一款自带2块16点开关量输入及2块16点开关量输出的8槽Q00JCPU-S8SET，其性能指标与Q00J兼容，也支持GX-Developer等软件，故具有的性价比。

A系列三菱PLC:

三菱PLCA系列使用三菱顺控芯片(MSP)，速度/指令可大型三菱PLC;A2ASCPU支持32个PID回路。而QnASCPU的回路数目无限制，可随内存容量的大小而改变;程序容量由8K步至124K步，如使用存储器卡，QnASCPU则内存量可扩充到2M字节;有多种特殊模块可选择，包括网络，控制，高速计数，温度控制等模块。