PLC实验册.docx

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PLC实验册

宁夏大学物理电气信息学院

可编程控制器PLC实验指导书

修订版

仅限内部使用

第一章可编程控制器（PLC）简介

一、可编程控制器的由来:

可编程控制器是随着科学技术的进步，为适应品种、小批量的现代化生产方式而发展起来的一种新型工业自动控制装置。

PLC技术、CAD/CAM技术、工业机器人共同构成了现代工业自动化的三大支柱。

过去复杂的继点-接触器控制系统存在着明显的缺点，为了解决继电-接触器控制系统中存在的不足，保证现代制造业对市场需求做出迅速的反应，从而生产出小批量、多品种、多规格、低成本高质量的产品，需要设计出一种工作更可靠、维修更方便、更能适应工艺条件要求经常变动的控制系统。

可编程控制器正是顺应这一要求出现的。

二、可编程控制器的功能:

PLC是应用领域广泛、发展十分迅速的工业自动化装置，在工厂自动化和计算机集成制造系统中占有重要地位。

现在，PLC能够代替传统继电-接触器实现逻辑控制，其主要功能如下：

1、控制功能

逻辑控制功能

PLC设有与、或、非等逻辑指令，能够描述继电-接触器点的串联、并联、混联等各种连接，代替继电-接触器进行组合逻辑与顺序逻辑控制。

定时控制功能

PLC设置了定时指令并为用户提供了若干定时器，用户可以在编程时对定时时间进行设定，使用简单。

计数控制功能

PLC设置了计数指令并为用户提供了若干个计数器，用户可以在编程时对计数制进行设定，操作方便。

计数功能是传统的继电——接触器控制系统所不能实现的。

2、数据处理功能

PLC还具有数据处理功能，并进行运算指令，能对两个数据进行并行传送和逻辑运算，能够进行数据检索、比较、数制转换等操作。

三、可编程控制器的特点:

1、可靠性高，抗干扰能力强

2、编程方法简单，易于掌握

3、运算功能强大

4、通用性强，使用方便

5、模块化组合，灵活方便

6、体积小，能耗低

四、可编程控制器的应用领域:

随着PLC开发成本的不断降低，功能日益增强，PLC的应用范围也不断扩大。

目前，PLC在冶金、能源、化工、交通、电力等领域中都有着广泛的应用。

根据PLC的特点，可以将其应用形式归纳为以下几个方面：

1、开关量的逻辑控制

2、过程控制

3、数据处理

4、通信联网在线应用

五、PLC的编程语言:

目前PLC编程的语言有梯形图、指令表、逻辑功能图和高级语言等，大部分PLC都可以使用梯形图和指令表编程。

虽然CPM1A系列PLC属于小型机，但它指令系统却非常丰富。

在理解指令的含义、熟练期使用方法后，灵活地使用其丰富的指令，可以发挥其强大的控制功能。

本实验介绍CPM1A的基本指令。

1.梯形图编程语言

梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，它是在电路控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变来的，形象、直观、实用。

梯形图的设计应注意以下三点：

（一）梯形图按从左到右、从上到下的顺序排列。

每一逻辑行起始于左母线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈与右母线相联。

（二）梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。

这个“概念电流”只是形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件及能流。

（三）输入继电器用于接收外部的输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。

因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。

输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出继电器线圈得电时,就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。

输出继电器的触点可供内部编程使用。

2.语句表编程语言

指令语句表示一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式，但比汇编语言易懂易学。

一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。

六、可编程控制器梯形图设计规则

1、触点的安排

梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。

2、串、并联的处理

在有几个串联回路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。

在有几个并联图回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。

3、线圈的安排

不能将触点画在线圈右边，只能在触点的右边接线圈。

4、不准双线圈输出

如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次，则称为双线圈输出。

这时前面的输出无效，只有最后一次才有效，所以不应出现双线圈输出。

5、重新编排电路

如果电路结构比较复杂，可重复使用一些触点画出它的等效电路，然后再进行编程就比较容易。

6、编程顺序

对复杂的程序可先将程序分成几个简单的程序段，每一段从最左边触点开始，由上之下向右进行编程，再把程序逐段连接起来。

第二章CX-Programmer使用指南

PLC编程软件CX-Programmer是欧姆龙公司开发的PLC编程软件，该软件具有如下特点：

1.统一的Windows开发易于操作

使用Windows环境下的各种工具可同时在不同程序之间剪切或粘贴程序语句或其他数据。

使用统一的Windows工具能够毫不费力的开始设计和开发工作。

2.符号化编程功能使编程标准化

符号编程功能使在编程时使用I/O名称而不必考虑其位和地址的分配成为可能。

带I/O名称的程序只须在CX-programe软件上移动就可用于其他的系统。

3.用索引寄存器和数据处理指令使信息处理更好

循环运行，索引寄存器，数据寄存器，文本串指令，记录处理和表数据操作以及其众多的指令使人们处理和掌握工厂自动化信息更有效率。

4.从同一个HostLink连接点可调试CPU单元和特殊I/O单元

只需将个人计算机与CPU单元、串行通信单元或串行通信板相连，就可使用windows工具（CX-programe软件，CX协议等）提升整个系统的设计水平和减少开发时间。

5.结构化编程极大的提高了设计效率

6.强大的监控和调试功能使程序开发更为简单

1　用windowsGUI接口的简单操作：

工程数据用易于理解的树状目录显示。

2　在梯形图内的状态类中，以助记符形式输入指令，需要的时候转换成梯形图。

3　预览、细览、屏幕分割和滚动条：

用户可使用这些和其他的功能显示和监控同一程序中的多个位置。

4　输入I/O位和指令更为简单：

能直接输入指令或使用符号。

能搜索符号、文本串和输入的指令。

可显示存储区的操作数和输入范围。

5　交互参考弹出框将鼠标置于某一地址弹出框，会告知在同一程序中使用同一地址的其他指令。

6　观察窗：

当前值的数据形式的地址可被监控，同时在网上的PLC上的存储地亦可被监控。

7　输出窗：

一个输出窗可显示程序检查的结果。

搜索结果及其他有用的信息，也能直接跳转到任何出错的地方并显示。

1.1软件的安装

在CX-programe子目录中双击Setup应用程序，就可以启动安装过程。

软件安装使首先要注意安装语言，然后是要输入正确的密码，随后在选择是否安装CX-server时，应该选择是。

1.2软件的启动

在开始菜单中找到Omron/CX_Progranmmer/CX-Programmer菜单就可以启动软件。

软件启动后屏幕显示如图1所示的窗口。

图1软件启动后的画面

软件一旦启动，就可以单击文件/新建菜单，建立一个新的PLC编程文件。

在弹出的改变PLC窗口需要做以下设置：

1　指定设备名，该名称可以随意输入。

2　指定设备类型（PLC的型号），设备类型需要和被编程的PLC一致（本实验室的PLC类型为CPM1A）。

然后单击设定按钮，选择CPU的类型（本PLC的CPU类型为CPU40）。

3　选择网络类型。

如果是计算机和PLC一对一进行RS232C通信，应选择SYSMACWAY，然后单击设置按钮，在弹出的窗口选择驱动器页面，设置RS232C通信参数。

若是PLC使用默认RS232C参数，则也选择默认参数就可以，但是应该选择连接到计算机的RS232C通信口（COM1或COM2）。

4　设置完成后，单击确定关闭窗口，然后选择PLC/在线工作菜单，与PLC进行连接，确定连接的正确性，若是不能够建立正确连接，则需要重新设置通信参数。

建立了新文件后的窗口如图2所示。

图2建立新文件后的窗口

1.3CX-P的使用

第一步：

启动CX-P软件

第二步：

建立新工程文件

在弹出的窗口输入设备名（随意）、设备类型（CPM1A）、CPU型号（单击设定按钮后选择CPU40）、网络类型（因为使计算机与单个PLC的RS232通信，所以选择SYSMACWAY）。

这时屏幕显示出梯形图画图窗口。

第三步：

在梯形图窗口画出如图所示的梯形图

第四步：

编译程序

梯形图画完之后，选择程序/编译菜单，对该梯形图程序进行编译，检查程序的正确性。

无论正确还是错误，都会在输出窗口报告信息。

第五步：

连接计算机与PLC

选择PLC/在线工作菜单，连接计算机与PLC。

一般情况下，若是PLC使用默认的通信参数，计算机除串口号外也使用默认参数，则通信不会发生困难。

若是不能通信，不妨换个通信口试一试。

第六步：

下载程序

选择PLC/转换/到PLC菜单，将梯形图程序下载到PLC中，如果下载过程中选择了扩展函数，则需要将PLC中的CPU的DIP开关的扩展函数使用开关置为ON。

第七步：

监视程序运行

选择PLC/监视和运行菜单，可以在梯形图窗口观察到触点和线圈得电和失电的状态。

第八步：

助记符窗口观察程序执行情况

第九步：

建立观察窗口，观察PLC运行

选择视图/观察菜单，监视PLC运行。

这需要在弹出的观察窗口单击鼠标右键，选择增加菜单，将要观察的地址添加到观察窗口中。

第十步：

用时间图监视

选择PLC/时间图监视菜单，在弹出的窗口选择操作/配置菜单后，在弹出的窗口选择位地址页面，然后在该页面单击鼠标右键，选择新建菜单后输入地址，关闭该窗口后，选择操作/执行菜单即可。

注：

在梯形图窗口首先用鼠标选择需要进行强迫动作的触点0.01，然后单击鼠标右键，在弹出的右键菜单中选择强制/ON菜单，这时就可以看见好像将这个触点闭合了一样，同时在该触点旁边显示一把锁，表示该触点是强制操作的触点。

要解除强制，还需要选择鼠标右键菜单中的强制/取消菜单。

第三章实验目录

实验一电机实验……………………………………………………（10）

实验二八段码显示抢答器…………………………………………（11）

实验三天塔之光……………………………………………………（13）

实验四数值运算实验………………………………………………（14）

实验五交通灯信号控制实验………………………………………（16）

实验六多种液体自动混合实验……………………………………（18）

实验七自动送料装车实验系统……………………………………（21）

实验八自控成型机实验系统………………………………………（23）

实验九自控轧钢机实验系统………………………………………（24）

附录（部分实验及思考题参考程序）……………………………（26）

实验一电机实验

一、实验目的:

1.学习用PLC控制电动机正反转及Y-△起动。

2.掌握程序的输入和编辑方法。

3.熟悉基本指令的应用。

4.熟悉语句表指令的应用及其与梯形图程序的转换。

二、实验设备:

1.TVT-90学习机主机箱.

2.TVT-90-2天塔之光实验板.

3.连接导线一套.

三、实验内容:

控制要求:

按下起动开关SB1，电机正转，KM1接通10s后反转，……循环。

按下停止按钮SB2，电机停止。

按下起动开关SB1，电机运行，且KMY接通。

2s后，KMY断开，KM△接通，即完成Y-△起动。

按下停止按钮SB2，电机停止

I/O分配

输入：

SB1---->00000SB2---->00001

输出：

KM1/KMY---->01000KM2/KM△---->01001

四、实验程序

1.

正反转：

LD0.00

ANDNOT0.01

ANDNOT10.01

DIFU（13）200.00

TIM000#0100

LD200.00

LDTIM000

OR0.01

KEEP（11）10.00

LD10.00

DIFD（14）200.01

LD200.01

LDTIM001

OR0.01

KEEP（11）10.01

LD10.01

TIM001#0100

END（01）

2.Y-△起动：

LD0.00

DIFU（13）200.00

TIM000#0040

LD0.00

LD0.01

KEEP（11）10.02%10.02接KM1

LD200.00

LDTIM000

KEEP（11）10.00%10.00接KMY

LD10.00

DIFD（14）200.01

LD200.01

LD0.01

KEEP（11）10.01%10.01接KM△

END（01）

五、画出对应的实验梯形图与时序图

六、总结并分析此实验的要点过程以及出现的问题和如何解决

七、思考与练习

使用上面学习的指令，编写程序。

控制要求如下：

启动时，电动机M1、M2、M3顺序启动，依次间隔10秒；停止时M3先停止，间隔5秒M2停止，再间隔10秒，M1停止。

实验二八段码显示抢答器

一、实验目的:

1.用PLC八段码显示抢答器并编制程序。

2.掌握用户程序的输入和编辑方法

3.熟悉基本指令的应用。

4.熟悉语句表指令的应用及其与梯形图程序的转换。

二、实验设备:

5.TVT-90学习机主机箱.

6.TVT-90-2天塔之光实验板.

7.连接导线一套.

三、实验内容:

控制要求:

一个四组抢答器,任一组抢先按下后,显示器能够及时显示该组的编号并使蜂鸣器发出响声,同时锁住抢答器,使其它组按下后无效,抢答器有复位开关,复位后可重新抢答.

I/O分配:

输入：

按键1-->00000按键2-->00001按键3-->00002

按键4-->00003复位开关-->00005

输出：

灯L1-->01000A-->01001B-->01002

C-->01003D-->01004E-->01005

F-->01006G-->01007H-->01100

四、实验程序

LD0.00

ANDNOT200.02

ANDNOT200.03

ANDNOT200.04

ANDNOT0.05

OUT200.01

LDNOT200.01

AND0.01

ANDNOT200.03

ANDNOT200.04

ANDNOT0.05

OUT200.02

LDNOT200.01

ANDNOT200.02

AND0.02

ANDNOT200.04

ANDNOT0.05

OUT200.03

LDNOT200.01

ANDNOT200.02

ANDNOT200.03

AND0.03

ANDNOT0.05

OUT200.04

LD200.04

OR200.01

OR200.02

OR200.03

OUT10.00

OUT10.02

LD200.02

OR200.03

OUT10.01

LD200.01

OR200.03

OR200.04

OUT10.03

LD200.02

OR200.03

OUT10.04

LD200.02

OUT10.05

LD200.04

OUT10.06

LD200.02

OR200.03

OR200.04

OUT10.07

END（01）

五、画出对应的实验梯形图与时序图

六、总结并分析此实验的要点过程以及出现的问题和如何解决

七、思考与练习

根据上述所学的知识，应用数码管的反编法编写抢答器程序。

实验三天塔之光

一、实验目的:

1.用PLC构成闪光灯控制系统,掌握DIFU,MOV,以及SFT命令的使用。

2.

掌握程序的输入和编辑方法。

3.熟悉基本指令的应用。

4.熟悉语句表指令的应用及其与梯形图程序的转换。

二、实验设备:

1.TVT-90学习机主机箱.

2.TVT-90-2天塔之光实验板.

3.连接导线一套.

三、实验内容:

控制要求：

L1常亮，L2--L9隔灯闪烁，即L3，L5，L7，L9亮一秒后灭，接着L2，L4，L6，L8亮，一秒后灭，再接着L3，L5，L7，L9亮，如此循环下去。

四、硬件接线：

将PLC面板DC24V电源正极接输入输出，COM0，COM1，负极接输入输出C0，C1。

然后将TVT90—2天塔之光电源接上，将L1连到输出COM1通道00输出继电器，将L2~L9分别连接到输出COM0通道的00~07输出继电器。

五、实验程序

LD0.00

ANDNOT0.01

DIFU（13）200.00（上升沿微分，在逻辑运算结果上升沿时继电器在一个扫描周期内ON）

OUT11.00

LD200.00

MOV（21）#555510

LD10.01

LDP_1s（25502特殊继电器，1.0秒时钟脉冲）

LD0.01

SFT（10）1010（移位寄存器，移位信号（SP）一旦ON时，数据往高位移一位）

END（01）

六、画出对应的实验梯形图与时序图

七、总结并分析此实验的要点过程以及出现的问题和如何解决

八、思考与练习

通过改变控制方式使发光管变为“Z”（即L1常亮，先L2、L3、L4、L5亮再L6、L7、L8、L9亮，一直循环）的发散方式。

实验四数值运算实验

一、实验目的:

1.用PLC八段码显示数值运算并编制程序。

2.掌握用户程序的输入和编辑方法。

3.熟悉基本指令的应用。

4.熟悉语句表指令的应用及其与梯形图程序的转换。

二、实验设备:

1.TVT-90学习机主机箱.

2.TVT-90-2天塔之光实验板.

3.连接导线一套.

三、实验内容:

控制要求：

从拨码器A0，A1分别分配一位BCD码将这两位BCD码相加，显示其结果，有进位则显示器的小数点亮。

I/O分配:

输入：

A0--->00000000010000200003

A1--->00004000050000600007

输出：

A--->01001B--->01002C--->01003D--->01004E--->01005F--->01006G--->01007H--->01100

使拨码盘00-03，04-07接电源负极

四、实验程序

LD0.00

OUT200.00

LD0.01

OUT200.01

LD0.02

OUT200.02

LD0.03

OUT200.03

LD0.04

OUT210.00

LD0.05

OUT210.01

LD0.06

OUT210.02

LD0.07

OUT210.03

LDP_On（此处输入253.13即为P_On）

ADD（30）200210220

LD220.04

OUT11.00

LDP_On

MLPX（76）220#0000230

LDNOT230.01

ANDNOT230.04

OUT10.01

LDNOT230.05

ANDNOT230.06

OUT10.02

LDNOT230.02

OUT10.03

LDNOT230.01

ANDNOT230.04

ANDNOT230.07

OUT10.04

LDNOT230.01

ANDNOT230.03

ANDNOT230.04

ANDNOT230.05

ANDNOT230.07

ANDNOT230.09

OUT10.05

LDNOT230.01

ANDNOT230.02

ANDNOT230.03

ANDNOT230.07

OUT10.06

LDNOT230.00

ANDNOT230.01

ANDNOT230.07

OUT10.07

END（01）

五、画出对应的实验梯形图与时序图

六、总结并分析此实验的要点过程以及出现的问题和如何解决

实验五交通灯信号控制实验

一、实验目的：

1.用PLC构成多种液体自动混合控制系统,并且掌握PLC编程过程加深对TIM定时器的学习理解。

2.掌握用户程序的输入和编辑方法。

3.熟悉基本指令的应用。

4.熟悉语句表指令的应用及其与梯形图程序的转换。

二、实验设备

1.TVT-90学习机主机箱

2.TVT-90-3交通灯信号控制实验面板

3.连接导线一套

三、实验内容

控制要求:

自动开关合上后，东西方向绿灯亮4秒，闪2秒灭。

黄灯亮2秒灭，红灯亮8秒，绿灯亮…，循环。

对应东西方向绿黄灯亮时，南北红灯亮8秒。

接着绿灯亮4秒后，闪烁2秒灭。

黄灯亮2秒后，红灯又亮…..，循环。

I/O分配:

输入：

自控开关--->00000

输出：

东西红灯--->01000黄灯--->01001绿灯--->01002

南北红灯--->01003黄灯--->01004绿灯--->01005

4、实验程序

LD0.00

ANDNOTTIM003

TIM000#60

TIM001#80

TIM002#140

TIM003#160

LD0.00

ANDNOTTIM000

OUT200.00

TIM004#40

LD200.00

ANDNOTTIM004

OUT210.00

LD200.00

ANDTIM004

ANDP_1s

OUT210.01

LD210.00

OR210.01

OUT10.02

LDTIM000

ANDNOTTIM001

OUT10.01

LDTIM001

ANDNOTTIM002

OUT200.05

TIM005#0040

LD200.05

ANDNOTTIM005

OUT220.00

LD200.05

ANDTIM005

ANDP_1s

OUT220.01

LD220.01

OR220.00

OUT10.05

LDTIM002

ANDNOTTIM003

OUT10.04

LDNOT10.01

ANDNOT200.00

AND0.00

OUT10.00

LDNOT200.05

ANDNOT10.04

AND0.00

OUT10.03

END（01）

五、画出对应的实验梯形图与时序图

六、总结并分析此实验的要点过程以及出现的问题和如何解决

七、思考与练习

练习编写喷泉控制程序，喷泉由三组喷头组成（A、B、C），要求编写程序实现A组喷泉喷5秒后，停止，B组喷头开始喷，喷5秒后停止，C组喷头开始喷，喷5秒后停止，再过5秒后A、B、C三组同时喷，喷5秒后全部停止。

实验六多种液体自动混合实验

一、实验目的：

1.