开放性实验指导书.docx
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开放性实验指导书
可编程控制器的概述
可编程序控制器，英文称ProgrammableLogicalController，简称PLC。
它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的复杂接线、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。
用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
一、可编程控制器的基本结构
可编程控制器主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成（如下图所示）。
1、CPU模块
CPU模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微处理器（CPU）和存储器组成。
它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。
PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。
2、I/O模块
I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。
输入模块用来接收和采集输入信号。
输入信号有两类：
一类是从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟输入信号。
可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器，可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。
3、电源
可编程序控制器一般使用220V交流电源。
可编程序控制器内部的直流稳压电源为各模块内的元件提供直流电压。
4、编程器
编程器是PLC的外部编程设备，用户可通过编程器输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。
也可以通过专用的编程电缆线将PLC与电脑联接起来，并利用编程软件进行电脑编程和监控。
5、输入/输出扩展单元
I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。
6、外部设备接口
此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。
二、可编程控制器的工作原理
可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。
在运行状态，可编程序控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。
为了使可编程序控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP工作状态。
除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程序控制器还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段（如图所示）
在内部处理阶段，可编程序控制器检查CPU，模块内部
的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内
部工作。
在通信服务阶段，可编程序控制器与别的带微处理器的智
能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。
在输入处理阶段，可编程序控制器把所有外部输入电路的接
通/断开（ON/OFF）状态读入输入映像寄存器。
在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。
在输出处理阶段，CPU将输出映像寄存器的通/断状态传送到输出锁存器。
可编程控制器的内存区域的分布及I/O配置
FX1S-20MR
FX2N-48MR
输入继电器X
X000-X013
X000-X027
输出继电器Y
Y000-Y007
Y000-Y027
辅助继电器M
M0-M383
M0-M499
状态S
S0-S127
S0-S499
定时器T
T0-T31（0.1S）
T32-T62（0.01S）
T63（1MS）
内置电位器型2点
VR1：
D8030
VR2：
D8031
T0-T199（0.1S）
T200-T245（0.01S）
T246-T249（执行中断的保持用）
T250-T255（保持用）
计数器
16位增量计数
C0-C15
C16-C31
32位高速可逆计数器最大6点
C235-C245（1相1输入）
C246-C250（1相2输入）
C251-C252（2相输入）
16位顺计数器0-32767
C0-C99
C100-C199
32位顺/倒计数器
C200-C219
C220-C234
数据寄存器D、V、Z
D0-D127（一般）
D128-D255（保持用）
D1000-D2499（文件用）
D8000-D8255（特殊用）
V7-V0（变址用）
Z7-Z0（变址用）
D0-D199（一般用）
D200-D511（停电保持用）
D512-D7999（停电保持用）
根据参考设定，可以将D1000以下作为文件寄存器
D8000-D8255（特殊用）
V0-V7（指定用）
Z0-Z7（指定用）
常数
K
16位-32768-32767
16位-32768-32767
H
16位0-FFFFH
16位0-FFFFH
可编程控制器基本指令简介
基本指令如表所示：
名称
助记符
目标元件
说明
取指令
LD
X、Y、M、S、T、C
常开接点逻辑运算起始
取反指令
LDI
X、Y、M、S、T、C
常闭接点逻辑运算起始
线圈驱动指令
OUT
Y、M、S、T、C
驱动线圈的输出
与指令
AND
X、Y、M、S、T、C
单个常开接点的串联
与非指令
ANI
X、Y、M、S、T、C
单个常闭接点的串联
或指令
OR
X、Y、M、S、T、C
单个常开接点的并联
或非指令
ORI
X、Y、M、S、T、C
单个常闭接点的并联
或块指令
ORB
无
串联电路块的并联连接
与块指令
ANB
无
并联电路块的串联连接
主控指令
MC
Y、M
公共串联接点的连接
主控复位指令
MCR
Y、M
MC的复位
置位指令
SET
Y、M、S
使动作保持
复位指令
RST
Y、M、S、D、V、Z、T、C
使操作保持复位
上升沿产生脉冲指令
PLS
Y、M
输入信号上升沿产生脉冲输出
下降沿产生脉冲指令
PLF
Y、M
输入信号下降沿产生脉冲输出
空操作指令
NOP
无
使步序作空操作
程序结束指令
END
无
程序结束
实验一步进电机运动控制（实物）
在步进电机实验单元完成本实验
一、实验目的
用PLC对实物步进电机进行控制，了解并掌握移位指令在控制中的应用及其编程方法。
二、实验说明
本实验开始后PLC会给步进电机5Hz的驱动频率，使电机沿顺时针方向运动。
扳下启动开关实验停止。
三、实验面板图
四、实验步骤
1、输入输出接线
输入
接线
SD
输出
接线
A
B
C
D
X0
Y0
Y1
Y2
Y3
主机模块的COM接主机模块输入端的COM和输出段的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5
主机模块的24+、COM分别接在实验单元的V+，COM
2、打开主机电源将程序下载到主机中。
3、启动并运行程序观察实验现象。
五、梯形图参考程序
实验二直线运动控制系统（实物）
在直线运动实验单元完成本实验
一、实验目的
用PLC对直流电机进行控制，了解并掌握直流电机的定位控制。
二、实验说明
本实验开始后直流电机正转，滑块沿导轨向右走，当滑块经过光电开关时，光电开关给PLC发送一格位置信号，使其后面的位置指示灯点亮。
系统启动后，滑块先滑至最左端再进入控制状态（若滑块开始就处于最左端则3s后系统进入控制状态）；滑块一周期的运动规律为S1→S7→S1→S5→S3→S7→S5→S7→S1；当一周期结束后若启动开关仍处于ON则3s后滑块仍按原规律运动，并按此循环，周而复始。
扳下启动开关实验停止。
三、实验面板图
四、实验步骤
1、输入输出接线
输入
接线
SD
S1
S3
S5
S7
X00
X01
X02
X03
X04
输出
接线
M1
M2
S2
S4
S6
Y00
Y01
Y02
Y03
Y04
主机模块的COM接主机模块输入端的COM和输出段的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5
主机模块的24+、COM分别接在实验单元的V+，COM
2、打开主机电源将程序下载到主机中。
3、启动并运行程序观察实验现象。
五、梯形图参考程序
实验三十字路口交通灯控制（带倒计时显示）
在十字路口交通灯实验单元完成本实验。
一、实验目的
熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。
二、实验说明
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，数码管开始倒计时（注：
THPLC-A型无此功能），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，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持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30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
三、实验面板图
四、实验步骤
1、输入输出接线
输
出
东西G
东西Y
东西R
南北G
南北Y
南北R
输
入
SD
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
X0
A1
B1
C1
D1
A2
B2
C2
D2
Y6
Y7
Y10
Y11
Y12
Y13
Y14
Y15
主机模块的COM接主机模块输入端的COM和输出段的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5。
主机模块的24+、COM分别接在实验单元的V+，COM。
2、打开主机电源将程序下载到主机中。
3、启动并运行程序观察实验现象。
五、梯形图参考程序
.
实验四三相鼠笼式异步电动机带延时正反转控制（实物）
在电机控制实验单元完成本实验
一、实验目的
了解用PLC控制代替传统接线控制的方法，编制程序通过延时来控制电机的正反转。
二、实
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