PLC实验装置性能和设计制造要求.docx

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PLC实验装置性能和设计制造要求

PLC控制技术

实验指导书

熟理工学院

电气与自动化工程学院

2013年4月

实验一三菱FX2N系列PLC编程软件使用实验

一、实验目的

（1）通过实验了解和熟悉FX系列PLC的结构和外部接线方法

（2）了解和熟悉编程软件的使用方法

（3）掌握用编程软件输入和编辑用户程序的方法，以及对PLC的运行进行监视的方法

（4）初步掌握FX系列PLC的定时器和计数器的工作原理

二、实验设备

（1）FX2N系列PLC实验台1台

（2）计算机1台

（3）编程电缆一条连接导线若干

（4）SWOPC-FXGP/WINC编程软件1套

三、实验内容

（一）熟悉编程软件的菜单、工具条、指令输入和程序调试。

1、在断电的情况下将开关量输入板接到PLC的输入端，将输出端接到相应的指示灯或被控对象上，用编程电缆连接PLC和计算机的串行通信接口，PLC的工作模式开关扳到STOP位置，接通计算机和PLC的电源。

2、打开编程软件，执行菜单命令“文件”“新文件”，在弹出的对话框中设置PLC的型号为FX2N。

在“视图”菜单中可以选择梯形图或指令表编程语言。

3、执行菜单命令“PLC”“端口设置”，选择计算机的通信端口与通信速率。

4、输入图1-1所示的梯形图，保存编辑好的程序。

执行菜单命令“工具”“转换”，将创建的梯形图转换格式后存入计算机中。

（保存文件至D:

\学生实验\学号）

5、程序的检查：

执行菜单命令“选项”“程序检查”，选择检查的项目，对程序进行检查，检查是否有双线圈时，一般只选择“输出”（OUT）指令。

6、程序的下载：

打开要下载的程序，将PLC置于“STOP”工作模式，用菜单命令“PLC”“传送”“写出”将计算机中的程序发送到PLC中。

在弹出的窗口中选择“范围设置”，并输入起始步和终止步，可以减少写入的时间。

7、程序的读入（在需要时执行，不是每次必须做）：

在编程软件中生成一个新的文件，在STOP工作模式用菜单命令“PLC”“传送”“读入”，将PLC中的程序传送到计算机中，原有的程序被读入的程序代替。

8、程序的运行与元件监控：

PLC的方式开关在RUN位置时，执行菜单命令“PLC”“遥控运行/停止”，可以切换PLC的RUN与STOP模式。

在运行模式（PLC上的“RUN”LED亮），根据梯形图，用接在输入端的小开关为图1-1中的输入继电器提供输入信号，观察Y0和Y2的状态变化。

执行菜单命令“监控/测试”“元件监控”，监视M0的ON/OFF状态、T0、C0和D2的当前值变化的情况。

9、强制ON/OFF：

执行菜单命令“监控/测试”“强制ON/OFF”，在弹出的对话框中输入元件号，选“设置”（置位）将该元件置为ON。

选“重新设置”（复位）将该元件置为OFF。

分别在STOP和RUN状态下，对Y0、M0、T0和C0进行强制ON/OFF操作，观察现象。

10、修改当前值：

将存放T0设定值的数据寄存器改为D0，执行菜单命令“监控/测试”“改变当前值”，将D0的当前值改为K100后，在RUN模式令T0的线圈“通电”，观察T0的定时时间。

11、修改T/C的设定值：

在梯形图方式和监控状态，将光标放在要修改的T/C的输出线圈上，执行菜单命令“监控/测试”“修改设定值”，将C0的设定值修改为K3，在梯形图中观察C0设定值的变化。

12、给元件和程序加上注释

（1）输入元件名：

输入图1-2所示的程序，用菜单命令“编辑”“元件名”，设置光标选中元件的元件名，例如SB1，元件名只能使用数字和字符。

（2）输入元件注释：

使用菜单命令“编辑”“元件注释”，给光标选中的元件加上注释。

用类似的方法可以给线圈加上注释。

（3）程序块注释：

使用菜单命令“工具”“转换”后，用菜单命令“编辑”“程序块注释”，给光标选中的程序块的上面加上程序块注释，例如图1-2中的“1号电动机控制程序”。

（4）显示注释的设置：

使用“视图”“显示注释”菜单命令，将弹出“梯形图注释设置”对话框。

设置与显示注释有关的参数，观察设置的效果。

（二）按以下要求编写一段程序，将程序写入PLC，检查无误后运行该程序，并观察运行结果。

首先根据本实验的I/O分配表（见表1-1），完成I/O的接线。

控制要求：

设按动SB1以后，HL1亮，经6s，HL2亮，当且仅当HL2亮以后，若按动SB2，则HL2先熄灭，再过5s，HL1才熄灭。

表1-1输入、输出地址分配表

输入装置

元件号

输出装置

元件号

按钮SB1

X1

灯HL1

Y1

按钮SB2

X2

灯HL2

Y2

按钮SB3

X3

四、预习要求

阅读实验指导书，了解编程软件的主要功能和基本的使用方法；根据要求设计程序，并写出调试步骤。

五、实验报告要求

写出程序的调试步骤和观察结果。

实验二基本逻辑指令的编程实验

一、实验目的

（1）进一步掌握FX系列基本逻辑指令的功能及其运用

（2）进一步掌握编程软件的使用方法和调试程序的方法

二、实验设备

（1）FX2N系列PLC实验台1台

（2）计算机1台

（3）编程电缆一条连接导线若干

（4）SWOPC-FXGP/WINC编程软件1套

三、实验内容

（1）延时断开电路

图2-2中的Y0在输入信号X1的上升沿变为ON，X1变为OFF后6S，Y0才变为OFF。

输入并运行程序，改变X1的状态，观察运行的结果，分析电路的工作原理。

（2）信号灯闪烁电路

图2-3中Y2对应的LED在X2为ON后开始闪烁，Y2的线圈“通电”和“断电”的时间分别等于T1和T0的设定值。

特殊辅助继电器M8013（1S时钟脉冲）的触点提供频率为1Hz的脉冲（ON0.5S，OFF0.5S），用它的触点可以很方便地组成信号闪烁电路。

（3）试设计一个抢答指示灯控制电路

参加智力竞赛的A、B、C三组，A组2人，分别控制抢答按钮SB1、SB2，分别接到PLC的X1、X2输入端，其中任何一个被按下，灯L1（Y1）亮；B组1人，用按钮SB3（X3）控制灯L2（Y2）；C组2人，当他们同时按下按钮SB4、SB5（X4、X5）时，灯L3（Y3）才亮。

当主持人接通抢答允许开关SB6（X6）后，抢答开始，最先按下按钮的抢答者对应的灯亮，与此同时，禁止另外两个抢答者的灯亮，指示灯在主持人断开抢答允许开关后熄灭。

将程序输入PLC后运行程序。

调试程序时应逐项检查以下要求是否满足：

1）当抢答允许开关X6没有接通时，各抢答按钮是否能使相应的灯亮。

它接通后，按某一个按钮是否能使对应的灯亮。

2）某一组抢答者的灯亮后，另外两组抢答者的灯是否还能被点亮。

3）断开抢答允许开关X6，是否能使已亮的灯熄灭。

4）如果某一项没有达到，应检查和修改程序，直到完全满足要求为止。

四、预习要求

（1）阅读实验指导书，分析各梯形图程序的工作原理和功能；

（2）根据要求设计程序，并写出调试步骤。

五、实验报告要求

写出程序的调试步骤和观察结果，并回答各题中提出的问题。

实验三舞台灯光控制程序设计实验

一、实验目的

1）进一步掌握指令的功能及其运用，熟悉移位指令；

2）掌握子程序的使用方法；

3）进一步掌握编程软件的使用方法和调试程序的方法。

二、实验设备

（1）PLC实验台1台

（2）计算机1台

（3）编程电缆一条连接导线若干

（4）STEP7-Micro/WIN32编程软件1套

三、实验内容

（1）控制要求

霓虹灯8只（D0~D7），自行设计其中3种醒目有趣的霓虹灯显示方式（见附录，显示方式4、5中必选一种），各种显示方式由转换开关进行切换。

显示方式切换时，D0至D7全灭，按动启动按钮开始显示，按动停止按钮则全部熄灭。

（2）参考I/O分配

转换开关Sa：

I0.0，I0.1，I0.2SB2：

停止按钮，I0.3

SB3启动按钮I0.4

D0：

霓虹灯0，Q0.0D1：

霓虹灯1，Q0.1

D2：

霓虹灯2，Q0.2D3：

霓虹灯3，Q0.3

D4：

霓虹灯4，Q0.4D5：

霓虹灯5，Q0.5

D6：

霓虹灯6，Q0.6D7：

霓虹灯7，Q0.7

（3）实验步骤

1）按照参考I/O分配表或自己的I/O分配表完成PLC的输入输出外部接线；

2）输入已编好的程序

3）运行程序。

利用输入按钮切换3种霓虹灯显示方式，观察控制单元的指示灯，核查是否符合控制要求，调试程序直至正确为止。

四、预习要求

根据所给的控制要求和I/O分配表，写出梯形图程序及注释说明

五、实验报告要求

整理出运行调试后的梯形图程序及注释说明，写出实验中的问题及分析

附：

霓虹灯常用的显示方式

1．D0~D7全亮D0~D7全灭D0~D7全亮……，间隔3秒

2．D0,D1D2,D3D4,D5D6,D7D0,D1……，间隔2秒

3．D7,D6D5,D4D3,D2D1,D0D7,D6……，间隔2秒

4．D0～D7每隔1秒依次点亮，全亮后维持3秒，然后全部熄灭，维持2秒后又依次点亮，如此循环。

5．D0～D7每隔1秒依次点亮，全亮后维持3秒，然后从D7开始依次熄灭，全部熄灭后维持2秒，又从D0开始依次点亮，如此循环。

实验四十字路口交通灯的控制实验

一、实验目的

（1）学习并掌握使用STL指令的顺序控制程序的设计方法；

（2）熟悉从功能图转化为梯形图的其他方法；

红

（3）熟练掌握编程软件的使用方法和调试程序的方法。

二、实验设备

（1）FX2N系列PLC实验台1台

（2）计算机1台

（3）编程电缆一条连接导线若干

（4）SWOPC-FXGP/WINC编程软件1套

三、实验内容

如右图所示的十字路口，要求按启动按钮X0后各灯按如图4-1

时序图亮熄。

自己独立画出SFC功能图，并将功能图转换为梯形

图写入PLC并观察实验结果。

路1

3s

15s

20s

2s

绿（Y0）

黄（Y1）

红（Y2）

绿（Y3）

路2

黄（Y4）

红（Y5）

图3-1十字路口交通信号灯时序图

四、预习要求

阅读实验指导书，按要求编写SFC图和相应的梯形图程序。

五、实验报告要求

整理出运行调试后的正确的SFC图和梯形图程序，并写出程序的调试结果

六、讨论

1）若增加控制要求，在白天正常按上述要求工作，而在夜间，则要路1、路2的黄灯都按亮、熄各0.5S的频率闪烁（可以用某个按钮如X1作为两种工作方式的切换），应当如何修改程序？

实验五步进电机正反转控制实验

一、实验目的

（1）进一部熟悉并掌握步进梯形指令的使用；

（2）掌握子程序在实例中的应用；

（3）进一步掌握编程软件的使用方法和调试程序的方法。

二、实验设备

（1）FX2N系列PLC实验台1台

（2）计算机1台

（3）编程电缆一条连接导线若干

（4）SWOPC-FXGP/WINC编程软件1套

三、实验内容

（1）设计步进电机正反转子程序

步进电机的接线和工作原理：

步进电机采用四相八拍制：

正转相序：

AABBBCCCDDDA

反转相序：

AADDDCCCBBBA

每拍之间的间隔为100ms（可编程为可调的时间间隔）。

右行

（2）设计右图所示小车行程控制系统的

顺序功能图，并用STL指令转换成步进

梯形图，写入PLC。

小车由步进电机拖动。

控制要求如下：

1）初始位置，小车在左端，左限位开关SQ1被压下。

2）按下启动按钮SB1，小车开始装料。

3）8秒后装料结束，小车自动开始右行，碰到右限位开关SQ2时，停止右行，小车开始卸料。

4）5秒后卸料结束，小车自动左行，碰到左限位开关SQ1后，停止左行，开始装料。

5）延时8秒后，装料结束，小车自动右行……，如此循环，直到按下停止按钮SB2，在当前循环完成后，小车结束工作。

（3）I/O地址分配

编程元件

I/O端子

电路器件

作用

输入继电器

X0

SB1

启动按钮

X1

SB2

停止按钮

X2

SQ1

左限位开关

X3

SQ2

右限位开关

输出继电器

Y0

A相

步进电机四相

Y1

B相

Y2

C相

Y3

D相

Y4

HL1

装料指示

Y5

HL2

卸料指示

（4）实验步骤

1）按照I/O分配表完成输入输出接口硬件接线

2）输入已编好的程序

3）调试子程序，SB1作为正转按钮，按住SB1，步进电机正转（工作台上升）；按住反转按钮SB2，步进电机反转（工作台下降）。

4）调试主程序。

按实验内容

（2）要求设计主程序，并下载到PLC运行。

观察电梯模块的工作台（模拟小车）是否按要求运行，调试程序直至正确为止。

四、预习要求

根据所给的控制要求和I/O分配表，画出SFC图，写出相应梯形图程序及注释说明

五、实验报告要求

整理出运行调试后的梯形图程序及注释说明，写出实验中的问题及分析

六、讨论

1）如果要求按下停止按钮SB2后，小车不是等到当前循环结束后停车，而是立即停车，应当如何修改程序？

2）如果满足了可以随时停车的要求，小车再次启动运行时，可能不在左端的装料位置，应当如何修改程序？

实验六功能指令的应用

一、实验目的

（1）掌握MOV、CMP、INC、DEC、触点比较、ALT、ZRST指令的使用；

（2）掌握功能指令编程的基本思路和方法；

（3）能运用功能指令编制较复杂的控制程序。

二、实验设备

（1）FX2N系列PLC实验台1台

（2）计算机1台

（3）编程电缆一条连接导线若干

（4）SWOPC-FXGP/WINC编程软件1套

三、实验内容

1、用功能指令设计一个数码管循环点亮的控制系统，其控制要求如下：

（1）手动时，每按一次按钮数码管显示数值加1，由0~9依次点亮，并实现循环；

（2）自动时，每隔一秒数码管显示数值加1，由0~9依次点亮，并实现循环。

I/O分配

X0：

手动按钮，X1：

手动/自动开关；Y0~Y3：

数码管abcd

根据I/O分配表，完成PLC的外部接线；输入上述程序；运行程序，观察数码管的显示情况，检查是否符合控制要求。

2、用功能指令设计一个交通灯的控制系统，其控制要求如下：

（1）自动运行：

自动运行时，按一下起动按钮，信号系统按实验三中“交通信号灯时序图”要求开始工作，按一下停止按钮，所有信号灯熄灭。

（2）手动运行：

手动运行时，两方向的黄灯同时闪烁，周期为1秒。

I/O分配——X0：

起动/停止按钮，X1：

手动开关（带自锁型）；输出分配同实验三。

四、预习要求

根据所给的控制要求和I/O分配表，画出SFC图，写出相应梯形图程序及注释说明。

五、实验报告要求

整理出运行调试后的梯形图程序及注释说明，写出实验中的问题及分析。

实验七FX2N-2AD、2DA的应用

一、实验目的

（1）熟悉A/D、D/A特殊功能模块的连接、操作和调整；

（2）掌握A/D、D/A特殊功能模块的程序编写的基本方法；

（3）进一步掌握PLC功能指令的应用。

二、实验设备

（1）FX2N系列PLC实验台1台

（2）计算机1台

（3）编程电缆一条连接导线若干

（4）SWOPC-FXGP/WINC编程软件1套

（5）电压表或万用表1个

三、实验内容

（一）FX2N-2DA的应用——电压输出。

1、控制要求如下：

（1）按X1~X5可分别输出1V、2V、3V、4V、5V的模拟电压；

（2）按X10、X11可以实现输出补偿，补偿的范围为-1~1V。

I/O分配

X1：

SB1，X2：

SB2，X3：

SB3，X4：

SB4，X5：

SB5；

X10：

SB6补偿加，X11：

SB7补偿减。

2、系统调试

（1）按照调整程序调整好FX2N-2DACH1的偏移和增益，使偏移量和增益量分别为0V和10V；

（2）按照控制要求编写好程序并写入PLC中；

（3）接好PLC的I/O电路和2DA的模拟输出电路；

（4）运行程序，用电压表测量CH1通道电压，输出为0V；

（5）分别接通X1~X5，输出电压分别为1V~5V。

如不正确，监视D0的值如下表所示，如不符，则检查程序和输入电路是否正确；如D0值为0或不变，则首先检查模块编号是否正确，然后检查与PLC的连接及模拟输出电路。

（6）按SB6、SB7，每按一次D0的值加10或减10，使输出模拟量发生微小变化。

（二）FX2N-2DA的应用——电流输出。

编制一段与

（一）类似的程序，使2DA的CH2通道能输出4~20mA的电流。

输入与输出电流的对应关系见表2。

图偏移和增益调整程序

表1输入X与D0及输出电压的对应关系

输入

X1

X2

X3

X4

X5

D0数字量

400

800

1200

1600

2000

电压模拟量

1V

2V

3V

4V

5V

数字值1200等于3V的模拟输出。

（120010V/4000）

表2输入X与D2及输出电流的对应关系

输入

X1

X2

X3

X4

X5

D0数字量

0

1000

2000

3000

4000

电压模拟量

4mA

8mA

12mA

16mA

20mA

数字值2000等于12mA的模拟输入。

{4+2000（20mA-4mA）/4000}

（三）FX2N-2AD的应用。

利用实验台上的10KΩ电位器产生0~10V的电压，输入到2AD模块的CH2通道，并将得到的数字值的一半转换成电流量，在2DA模块中的CH1通道输出。

用万用表测量2DA的CH1通道输出电流值是否与数字值一一对应。

四、预习要求

读懂偏移和增益调整程序，根据所给的控制要求和I/O分配表，画出梯形图，写出相应注释说明。

五、实验报告要求

整理出运行调试后的梯形图程序及注释说明，写出实验中的问题及分析。

综合实验一组态王与PLC通信实验（综合、设计性）

一、实验目的

（1）认知掌握组态王与FX2NPLC通信的硬件实验条件；

（2）熟练掌握组态王变量各种变量地址的基本应用；

（3）具备完成组态王与FX2NPLC的通信设置能力；

（4）熟练掌握组态王应用程序与三菱PLC应用程序的下载、调试技术。

二、实验设备

（1）PLC实验台1台

（2）计算机1台

（3）编程电缆一条连接导线若干

（4）编程软件1套

（5）组态王软件1套

三、实验内容

（1）实验的硬件环境认知实验涉及的相关硬件设备包括计算机、组态王及下载电缆。

系统硬件结构如下图所示。

其中，计算机用来安装运行组态王及三菱编程软件，三菱PLC运行相关控制程序，电缆用来连接计算机与PLC以完成PLC编程和组态王运行系统与PLC的通信。

（2）编制基于组态王与PLC通信的应用程序编制通过组态王控制的PLC应用程序，同时组态的人机界面能反映PLC程序的变化过程，包括PLC程序、人机界面程序的运行，掌握基于组态王与PLC构造的上下位机监控系统。

（3）程序编制要求

1）PLC控制8个指示灯的循环亮熄，按动启动按钮指示灯按照如下规律亮熄D0,D1D2,D3D4,D5D6,D7D0,D1……，间隔2秒。

按动停止按钮，灯全灭。

2）在组态王人机界面上，组态一个启动按钮和停止按钮，点击启动按钮可启动指示灯的运行，点击停止按钮，PLC控制的8个指示灯全熄灭。

同时在人机界面上组态8个指示灯，要求能同时反映PLC控制的指示灯的亮熄情况。

四、预习要求

阅读实验指导书，复习组态王软件和PLC相关知识，根据要求设计出梯形图程序，人机界面，并写出调试步骤。

五、实验报告要求

1）说明实验的软、硬件设备环境及功能作用，画出实验系统的原理框图（系统框图）；

2）提交自行设计实验的PLC程序与人机界面组态程序，并给予适当说明；

3）实验发现的问题及解决的方法，对本实验的改进建议。

综合实验二基于PLC和组态王的三级皮带运输机综合控制系统设计（综合、设计性）

一、实验目的

（1）进一步掌握步进梯形指令的使用；

（2）熟悉外接负载的接线方法；

（3）熟悉组态王与PLC构成综合自动化系统的方法。

二、实验设备

（1）PLC实验台1台

（2）计算机1台

（3）编程电缆一条连接导线若干

（4）编程软件1套

（5）组态王软件1套

三、实验内容

1、控制要求：

某一生产线有三台皮带运输机，分别由MA1、MA2、MA3三台电动机拖动，起动的要求按10S的时间间隔顺序起动；停止时按15S的时间间隔逆序停止。

皮带运输机的起动和停止分别由起动按钮和停止按钮来控制。

具体要求：

（1）工作方式设置：

手动和自动循环；

（2）手动时：

按起动按钮，三台电动机同时起动；按停止按钮，同时停止。

组态组态王人机控制界面，1）在人机界面上应能反映，皮带运输机的工作方式，三台电动机的运行状态；2）在系统自动循环方式下，通过人机界面能启动、停止皮带机运行。

2、完成输入输出分配表

输入输出器件

I/O端子

输入输出器件

I/O端子

起动按钮SB1

MA1电机QA1

停止按钮SB2

MA2电机QA2

自动开关V1

MA3电机QA3

手动开关V2

3、实验步骤

1）按照I/O分配表完成输入输出接口硬件接线；

2）将电器线路板接到PLC实验台上；

3）输入已编好的程序；

4）组态人机控制界面

3）运行程序。

进行控制调试，按动各按钮观察接触器的吸合情况，核查是否符合控制要求，调试程序直至正确为止。

四、预习要求

复习组态王相关知识并设计人机界面、根据所给的控制要求和I/O分配表，画出梯形图程序并加上注释说明。

五、实验报告要求

1）说明实验的软、硬件设备环境及功能作用，画出实验系统的原理框图（系统框图）；

2）提交自行设计实验的PLC程序与人机界面组态程序，并给予适当说明；

3）实验发现的问题及解决的方法，对本实验的改进建议。