PLC原理与应用实验讲义.docx

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PLC原理与应用实验讲义

PLC原理与应用

实验讲义

实验安排步骤

1.首先讲解课堂知识的理论基础（5-10分钟）；

2.说明实验的要求，实验的目的，实验器件，实验的主要内容和步骤（10-15分钟）；

3.带领学生开始做实验，首先为学生提供示范，并讲解其中需要注意和强调的地方，（10-15分钟）；

4.有学生开始做实验，在学生中间指导学生；

5.在下课前，总结实验中的问题，总结实验的结论，并指导学生将仪器归置整齐。

实验一PLC基本指令实验

一、实验目的

1.掌握常用基本指令的使用方法。

2.熟悉编程器的指令编入、删除、插入、程序读出等操作。

3.学会用基本逻辑与、或、非等指令实现基本逻辑组合电路的编程。

二、实验器材

1.DICE-PLC01型可编程序控制器实验台/箱l台

2.编程电缆l根

3.连接导线若干

三、实验内容及步骤

三菱系列FX系列可编程序控制器基本指令有20多条（根据主机型号的不同，指令系统也有所差异），如下表所示。

本次实验进行常用基本指令LD、LDⅠ、LDP、LDF、AND、ANI、ANDP、ANDF、OR、ORI、ORP、ORF、ANB、ORB、OUT、END指令的编程操作训练。

（1）基本指令实验

实验二　PLC定时器/计数器实验

一、实验目的

　l.掌握定时指令的使用。

　2.掌握计数器的使用。

　3.掌握计数器/定时器内部时基脉冲参数的设置。

二、实验器材

1.DICE-PLC01型可编程序控制器实验台/箱l台

2.编程电缆l根

3.连接导线若干

三、实验内容与步骤

　1.定时器指令

FX1s系列PLC有定时器63个（T0～T63），定时器的时基脉冲为l00ms（0.1s〕，每个定时器的定时范围从0.1s～3276.7s，定时指令占用步数3步。

当M8028被驱动时（即M8028＝1），定时器T32~T62（30点）的时基脉冲为10ms（0.01s）即T32~T62的定时时基脉冲为0.01s。

对下列程序进行编程练习：

2、计数器指令

FX1s系列PLC的一般计数器个数为16个（C0～Cl5），停电锁存计数器16个（Cl6～C31），每个计数器均为16位，设定值范围在K1～K32767内.，该指令占步数为3步。

其指令格式为：

3．定时器/计数器实验

输入下列程序，观察其输出结果。

实验三自动配料系统模拟控制实验

一、实验目的

1、掌握功能指令的用法

2、掌握自动配料系统控制程序的设计

二、实验器材

1.DICE-PLC01型可编程序控制器实验台/箱l台

2.编程电缆l根

3.连接导线若干

三、实验内容及步骤

（1）初始状态

系统启动后，SQ1置位ON，指示灯点亮，表示允许汽车开进装料。

料斗出料口D2（灭）关闭，若料位传感器S1置为OFF（料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4亮）。

当S1置为ON（料斗中的物料已满），D3点亮，则停止进料（D4灭）。

电动机M1、M2、M3、M4均为OFF。

（2）装车控制

装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为OFF，指示灯熄灭。

同时启动电机M4，经过2S后，再启动M3，然后2S后启动M2，最后2S后启动M1，再经过2S后打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。

当车装满时，限位开关SQ2为ON，对应指示灯亮。

料斗关闭，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。

D1点亮，表示汽车可以开走了。

（3）停机控制

按下停止按钮SB2，自动配料装车的整个系统终止运行。

参考程序（自动配料系统控制）及实验连线表

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

启动

邮件分检区

第一级传送带

停止

邮件分检区

第二级传送带

COM接0V

邮件分检区

第三级传送带

第四级传送带

车满离开指示

料斗满检测

料斗出料口开起

SQ1

汽车到位检测

料斗满信号

SQ2

车装满检测

进料阀开启

COM

COM1、COM2接24V

实验四机械手模拟控制实验

一、实验目的

1、掌握PLC功能指令的用法

2、掌握用PLC对机械手步进控制程序的设计

二、实验设备

1.DICE-PLC01型可编程序控制器实验台/箱l台

2.编程电缆l根

3.连接导线若干

三、实验内容及步骤

1、控制要求

图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。

当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。

另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。

设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：

2、工作过程分析：

当机械手处于原位时，上升限位开关X002、左限位开关X004均处于接通（“1”状态），移位寄存器数据输入端接通，使M100置“1”，Y005线圈接通，原位指示灯亮。

按下启动按钮，X000置“1”，产生移位信号，M100的“1”态移至M101，下降阀输出继电器Y000接通，执行下降动作，由于上升限位开关X002断开，M100置“0”，原位指示灯灭。

当下降到位时，下限位开关X001接通，产生移位信号，M100的“0”态移位到M101，下降阀Y000断开，机械手停止下降，M101的“1”态移到M102，M200线圈接通，M200动合触点闭合，夹紧电磁阀Y001接通，执行夹紧动作，同时启动定时器T0，延时1.7秒。

机械手夹紧工件后，T0动合触点接通，产生移位信号，使M103置“1”，“0”态移位至M102，上升电磁阀Y002接通，X001断开，执行上升动作。

由于使用S指令，M200线圈具有自保持功能，Y001保持接通，机械手继续夹紧工件。

当上升到位时，上限位开关X002接通，产生移位信号，“0”态移位至M103，Y002线圈断开，不再上升，同时移位信号使M104置“1”，X004断开，右移阀继电器Y003接通，执行右移动作。

待移至右限位开关动作位置，X003动合触点接通，产生移位信号，使M103的“0”态移位到M104，Y003线圈断开，停止右移，同时M104的“1”态已移到M105，Y000线圈再次接通，执行下降动作。

当下降到使X001动合触点接通位置，产生移位信号，“0”态移至M105，“1”态移至M106，Y000线圈断开，停止下降，R指令使M200复位，Y001线圈断开，机械手松开工件；同时T1启动延时1.5秒，T1动合触点接通，产生移位信号，使M106变为“0”态，M107为“1”态，Y002线圈再度接通，X001断开，机械手又上升，行至上限位置，X002触点接通，M107变为“0”态，M110为“1”态，Y002线圈断开，停止上升，Y004线圈接通，X003断开，左移。

到达左限位开关位置，X004触点接通，M110变为“0”态，M111为“1”态，移位寄存器全部复位，Y004线圈断开，机械手回到原位，由于X002、X004均接通，M100又被置“1”，完成一个工作周期。

再次按下启动按钮，将重复上述动作。

3、实验参考程序（机械手自动控制）及实验连线

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

启动

启动开关

SQ1

下限位开关

SQ2

上限位开关

SQ3

右限位开关

SQ4

左限位开关

停止

停止开关

即HL指示灯

COM

COM1

24V

COM2

24V

实验区

电源区

实验五天塔之光模拟控制实验

一、实验目的

1、熟悉移位寄存器指令和定时器的应用

2、掌握PLC与外围电路的接口连线

二、实验器材

1.DICE-PLC01型可编程序控制器实验台/箱l台

2.编程电缆l根

3.连接导线若干

三、实验内容及步骤

1、控制要求：

合上启动按钮后，按以下规律显示：

L1→L1、L2→L1、L3→L1、L4→L1、L5→L1、L2、L4、→L1、L3、L5→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7→L1、L6→L1、L7→L1→L1、L2、L3、L4、L5→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7→L1……如此循环，周而复始。

2、确定输入、输出端口、并编写程序

3、编译程序，无误后下载至PLC主机的存储器中，并运行程序。

4、调试程序，直至符合设计要求。

5、参考程序（天塔之光）及接线表

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

拨动开关1

启动/停止

灯1

灯2

COM

开关公共端

灯3

灯4

灯5

灯6

灯7

COM1

24V

COM2

24V

实验六步进电机控制实验

一、实验目的

1、掌握PLC功能指令的用法

2、掌握用PLC控制步进电机的方法

二、实验器材

1.DICE-PLC01型可编程序控制器实验台/箱l台

2.编程电缆l根

3.连接导线若干

三、实验内容及步骤

1、步进电机的工作原理

步进电也称为脉冲电机，它可以直接接收来自计算机的数字脉冲，使电机旋转过相应的角度。

步进电机在要求快速启停，精确定位的场合做为执行部件，得到了广泛采用。

四相步进电机的工作方式：

*单相四拍工作方式，其电机控制绕组A、B、C、D相的正转通电顺序为：

ABCDA；反转通电顺序为：

ADCBA。

*四相八拍工作方式，正转的绕组通电顺序为：

AABBBCCCDD

DAA；反向的通电顺序为：

AADDDCCCBBBAA。

*双四拍工作方式，正转的绕组通电顺序为：

ABBCCDDAAB；反向的通电顺序为：

ABADDCCBBA。

步进电机有如下特点：

给步进脉冲电机就转，不给步进脉冲电机就不转；步进脉冲的频率越高，步进电机转得越快；改变各相的通电方式，可以改变电机的运行方式；改变通电顺序，可以控制电机的正、反转。

2、设计要求

（1）控制模块中的步进电机工作方式为四相八拍，电机的四相线圈分别用A、B、C、D表示，公共端已接地。

当电机正转时，其工作方式如下：

A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。

当电机反转时，其工作方式如下：

A→-AD→D→DC→C→CB→B→BA→A。

设计程序，要求能控制步进电机正反转，并能控制它的转速。

（2）设置以下控制按钮：

启动、停止按钮；正、反转控制按钮；快速、慢速控制按钮。

步进电机的脉冲可用逐位移位指令循环移位来实现，其脉冲频率可通过控制逐位移位指令的移位脉冲来调节，而移位脉冲可用两个定时器组合来完成，要改变脉冲频率，只要改变定时器设定值即可。

（3）程序运行后，首先选择正、反转按钮，然后选择快、慢速按钮，最后按下“启动”按钮，电机便会按照按钮的选择控制来工作。

步进电机在工作过程中可实时改变电机的转速、正反转，也可按下停止按钮结束电机的工作。

3、程序修改和讨论

（1）修改程序，改变步进电机的工作方式，上机调试通过；讨论步进电机的几种工作方式有何区别？

（2）通过修改程序，改变步进电机工作的脉冲频率，即改变步进电机的转速，并观察步进电机的工作情况？

（3）仔细阅读源程序，掌握如何控制步进电机的正反转，即改变各相的通电顺序，在程序中如何实现？

3、确定输入、输出端口、并编写程序

4、编译程序，无误后下载至PLC主机的存储器中，并运行程序。

5、调试程序，直至符合设计要求。

6、参考程序（步进电机控制）及接线表

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

启动按钮

启动

步进电机A相

停止按钮

停止

步进电机B相

正转按钮

正转

步进电机C相

反转按钮

反转

步进电机D相

快速按钮

快速

慢速按钮

慢速

COM1

COM

开关公共端

*注：

（1）主机输入公共端COM与输入开关公共端COM直接连接。

实验七电梯模拟控制实验

一、实验目的

1.进一步熟悉PLC的I/O连接。

2.熟悉三层楼电梯控制系统的编程方法。

二、实验设备

1.DICE-PLC01型可编程序控制器实验台/箱l台

2.编程电缆l根

3.连接导线若干

三、实验内容及步骤

电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。

电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1～S3，用以选择需停靠的楼层。

L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示，SQ1～SQ3为到位行程开关。

电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。

例如，电梯停在一层，在二层轿厢外呼叫时，必须按二层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到二层），按二层下降呼叫按钮无效；反之，若电梯停在三层，在二层轿厢外呼叫时，必须按二层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从三层运行到二层），按二层上升呼叫按钮无效，依此类推。

实验参考程序（三层电梯控制）与实验连线

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

三层下呼按钮

电梯上行指示

二层下呼按纽

DOWN

电梯下行指示

二层上呼按钮

三层指示灯

一层上呼按钮

二层指示灯

SQ3

三层行程开关

一层指示灯

SQ2

二层行程开关

SL3

三层内选指示

SQ1

一层行程开关

SL2

二层内选指示

三层内呼开关

SL1

一层内选指示

X10

二层内呼开关

COM1、COM2接24V

X11

一层内呼开关

COM

开关公共端

实验八十字路口交通灯模拟控制实验

一、实验目的

1、熟悉各种基本指令的应用及交通灯控制方式

2、掌握PLC与外围电路的接口连线

二、实验器材

1.DICE-PLC01型可编程序控制器实验台/箱l台

2.编程电缆l根

3.连接导线若干

三、实验内容及步骤

1、控制要求

信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。

当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

南北红灯亮维持25秒。

东西绿灯亮维持20秒。

到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。

在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。

到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。

东西红灯亮维持25秒。

南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。

同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。

2、工作过程

当启动开关SD合上时，X000触点接通，Y002得电，南北红灯亮；同时Y002的动合触点闭合，Y003线圈得电，东西绿灯亮。

1秒后，T12的动合触点闭合，Y007线圈得电，模拟东西向行驶车的灯亮。

维持到20秒，T6的动合触点接通，与该触点串联的T22动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。

又过3秒，T7的动断触点断开，Y003线圈失电，东西绿灯灭；此时T7的动合触点闭合、T10的动断触点断开，Y004线圈得电，东西黄灯亮，Y007线圈失电，模拟东西向行驶车的灯灭。

再过2秒后，T5的动断触点断开，Y004线圈失电，东西黄灯灭；此时起动累计时间达25秒，T0的动断触点断开，Y002线圈失电，南北红灯灭，T0的动合触点闭合，Y005线圈得电，东西红灯亮，Y005的动合触点闭合，Y000线圈得电，南北绿灯亮。

1秒后，T13的动合触点闭合，Y006线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。

又经过25秒，即起动累计时间为50秒时，T1动合触点闭合，与该触点串联的T22的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁3秒，T2动断触点断开，Y000线圈失电，南北绿灯灭；此时T2的动合触点闭合、T11的动断触点断开，Y001线圈得电，南北黄灯亮，Y006线圈失电，模拟南北向行驶车的灯灭。

维持2秒后，T3动断触点断开，Y001线圈失电，南北黄灯灭。

这时起动累计时间达5秒钟，T4的动断触点断开，T0复位，Y003线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。

上述是一个工作过程，然后再周而复始地进行。

参考程序（交通灯控制）及接线表

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

拨动开关1

启动/停止

红灯（纵向）

绿灯（纵向）

COM

开关公共端

黄灯（纵向）

红灯（横向）

绿灯（横向）

黄灯（横向）

行驶车辆（纵）

行驶车辆（横）

COM1

24V

COM2

24V

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