THORMCJ2M实验指导书讲义.docx

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THORMCJ2M实验指导书讲义

目录

目录1

第一章可编程控制器的概述3

第二章可编程控制器基本指令简介7

第三章CX-Programmer软件的使用及编程规则9

第四章主机各模块简要说明11

第五章实验内容18

PLC基本技能实操18

实验一基本指令编程练习一18

实验二基本指令编程练习二20

实验三四节传送带的模拟22

实验四自动配料装车系统的模拟24

实验五十字路口交通灯控制26

实验六装配流水线控制28

实验七水塔水位控制30

实验八天塔之光控制33

实验九机械手控制35

实验十多种液体混合装置控制38

实验十一五相步进电动机控制的模拟41

实验十二LED数码显示控制43

实验十三音乐喷泉控制45

实验十四三层电梯控制46

实验十五四层电梯控制48

实验十六邮件分拣机控制51

实验十七运料小车控制53

实验十八自控轧钢机控制55

实验十九舞台灯光控制57

实验二十加工中心控制59

电气控制技术实验62

实验二十一三相异步电动机点动控制和自锁控制62

实验二十二三相异步电机Y－△换接起动控制65

实验二十三三相异步电机联锁正反转控制69

实验二十四三相异步电机带延时正反转控制72

实验二十五三相异步电动机带限位自动往返控制74

PLC、变频器综合应用技能实验76

实验二十六变频器功能参数设置与操作76

实验二十七外部端子点动控制79

实验二十八变频器控制电机正反转81

实验二十九多段速度选择变频器调速83

实验三十变频器无级调速86

实验三十一外部模拟量（电压/电流）方式的变频调速控制88

实验三十一瞬时停电启动控制90

实验三十二PID变频调速控制92

实验三十三基于PLC的变频器外部端子的电机正反转控制94

实验三十四基于PLC数字量方式多段速控制96

实验三十五基于PLC模拟量方式变频开环调速控制98

PLC工业通讯网络技能实训100

实验三十六ControllerLink通讯控制100

附录一ControllerLink网络组态说明101

附录二THORM-D网络型可编程控制器及电气控制实验装置使用说明书115

第一章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。

本实验装置（箱）选用的主机型号为欧姆龙CPM2AH系列的主机。

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。

三、可编程控制器CJ2M内存分配表

四、可编程控制器的编程语言概述

现代的可编程控制器一般备有多种编程语言，供用户使用。

IEC1131-3—可编程序控制器编程语言的国际标准详细的说明了下述可编程控制器编程语言：

1）顺序功能图

1）梯形图

2）功能块图

3）指令表

4）结构文本

其中梯形图是使用得最多的可编程控制器图形编程语言。

梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。

梯形图的主要特点：

1）可编程控制器梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器（即硬件继电器），而是在软件中使用的编程元件。

每一编程元件与可编程序控制器存储器中元件映像寄存器的一个存储单元相对应。

2）梯形图两侧的垂直公共线称为公共母线（BUSbar）。

在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路的分析方法，可以想象左右两侧母线之间有一个左正右负的直流电源电压，当图中的触点接通时，有一个假想的“概念电流”或“能流（Powerflow）从左到右流动，这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的,如图所示：

3）根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。

逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左到右的顺序进行的。

4）梯形图中的线圈和其他输出指令应放在最右边。

5）梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次地使用。

五、可编程控制器的编程步骤

（1）确定被控系统必须完成的动作及完成这些动作的顺序。

（2）分配输入输出设备，即确定哪些外围设备是送信号到PLC，哪些是外围设备是接收来自PLC信号的。

并将PLC的输入、输出口与之对应进行分配。

（3）设计PLC程序画出梯形图。

梯形图体现了按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互关系。

（4）实现用计算机对PLC的梯形图直接编程。

（5）对程序进行调试（模拟和现场）。

（6）保存已完成的程序。

显然，在建立一个PLC控制系统时，必须首先把系统的需要的输入、输出数量确定下来，然后按需要确定各种控制动作的顺序和各个控制装置彼此之间的相互关系。

确定控制上的相互关系之后，就可进行编程的第二步──分配输入输出设备，在分配了PLC的输入输出点、内部辅助继电器、定时器、计数器之后，就可以设计PLC程序画出梯形图。

在画梯形图时要注意每个从左边母线开始的逻辑行必须终止于一个继电器线圈或定时器、计数器，与实际的电路图不一样。

梯形图画好后，使用编程软件直接把梯形图输入计算机并下载到PLC进行模拟调试，修改→下载直至符合控制要求。

这便是程序设计的整个过程。

第二章可编程控制器基本指令简介

CJ系列PLC主机基本指令表

助记符

名称

功能

LD

装载

指定位用于指令行的开始或使用权用ANDLD和ORLD指令时定义逻辑块。

AND

与

指定位与执行条件进行逻辑与运算。

ANDLD

逻辑块与

前面程序块进行逻辑与运算的结果。

ANDNOT

与非

指定位的非与执行条件进行逻辑与运算。

OR

或

指定位与执行条件进行逻辑或运算。

ORNOT

或非

指定位的非与执行条件进行逻辑或运算。

OUT

输出

在执行条件为ON时使操作数位变ON；在执

行条件为OFF时使操作数位变OFF。

SET

置位

在执行条件为ON时使操作数位变ON，在执行条件为OFF时不影响操作位的状态。

RSET

复位

在执行条件为ON时使操作位数变OFF,在执行条件为OFF时不影响操作数位的状态。

NOP

空操作

不作任何操作，程序转移到下一个指令。

END

结束

用于程序结束。

JMP

跳转

如果跳转条件为OFF，则JMP（04）与JME（05）之间的所有指令均被忽略

JME

跳转结束

SFT

移位寄存器

生成一个位移位寄存器

KEEP

保持

将一个位定义为由置位输入和复位输入控制的锁存。

TIM

定时器

ON延迟（减数）定时器操作。

CNTR

可逆计数器

增加或减少输入信号由OFF变ON时，增加或减小PV值。

DIFU

上升沿微分

在输入信号的上升沿时刻将某个指定位变ON一个循环周期。

DIFD

下降沿微分

在输入信号的下降沿时刻将某个指定位变ON一个循环周期。

@MOV

传送

将源数据（字或常数）复制到目标字中。

@ASL

算术左移

将单字数据中的每一位向左进行带CY移位。

@ASR

算术右移

将单字数据中的每一位向右进行带CY移位。

ANDLD

逻辑块与

前面程序块进行逻辑与运算的结果。

ORLD

逻辑块或

前面程序块进行逻辑或运算的结果。

NETR

NETW

TABLE,PORT

TABLE,PORT

网络读

网络写

SLCR

SLCT

SLCE

N

N

顺控继电器段的启动

顺控继电器段的转换

顺控继电器段的结束

第三章CX-Programmer软件的使用及编程规则

一、CX-Programmer软件的使用方法

CX-Programmer是一个用于对OMRONPLC建立、测试和维护程序的工具。

它是一个支持PLC设备和地址信息、OMRONPLC和这些PLC支持的网络设备进行通信的方便工具。

本实验装置使用的编程软件是CX-Programmer9.1版本，在做实验前，首先将该软件根据软件安装的提示安装到计算机上，然后用编程线将计算机和实验装置连接到一起。

（一）系统需求

CX-Programmer需在配有奔腾或以上（包括奔腾II）的中央处理器的计算机上运行。

它需要在WINDOWS操作环境运行（WIN95/98/2000或XP以及NT4.0withServicePack5或更新版本。

（二）软件的安装

注意:

整个安装过程需10至20几分钟，安装过程中可能出现无任何响应的情况“请等待”系统可自行完成安装。

1、安装虚拟光驱，双击“daemon.exe”，默认安装，完成后根据提示重启电脑。

2、打开映像文件。

重启完成后，“右键”单击任务栏右下角的“虚拟DAEMON管理器”图标，选择“虚拟CD/DVDROM”,

选择“驱动器0：

[K：

]”（K为虚拟光驱盘符）,选择“安装映像文件”，弹出的界面中找到保存CX-ONE3.1软件的安装包，

选择第一个安装包“CXONE_1.iso”，点击“打开”。

3、打开“我的电脑”，双击“CXONE-1（K:

）”（K为盘符），找到并双击“setup.exe”图标，点击确定开始安装。

如果先前安装欧姆龙软件，询问你删除先前安装的软件，点击“确定”，删除先前安装后，再开始安装3.1版，

选择默认安装，安装盘应保证有足够的磁盘空间，序列号在CX-ONE3.1目录下SN的记事本中。

4、安装过程中，会弹出对话框“请插入磁盘：

CX-OneDisk2”，重复上述“第2步”的过程打开“CXONE_2.iso”，

等待导入完成后，点击“请插入磁盘：

CX-OneDisk2”的“确定”按钮。

5、在再次弹出的对话框中，重复上述“第4步”的过程，完成“CXONE_3.iso”的安装。

安装完成后，重启系统。

（三）软件的使用

1.双击桌面图标CX-Programmer“”进入编程软件。

2.点击选择，更改设备名称，设备类型。

3.点击在选择，更改端口名称，波特率。

4.编辑梯形图。

5.点击，梯形图变为绿色表明已经连上，点击就可将程序下载到PLC（只需下载这一项），点击使PLC处于运行的状态。

注1：

只有“编程模式”“”下才能进行下载，请注意切换PLC的工作模式。

注2：

如果遇到PLC连不上情况，请选择“自动在线”中的“选择串口”或双击左边窗口的“”选择COM口。

二、编程规则

1.外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等器件的接点可多次重复使用，无需用复杂的程序结构来减少接点的使用次数。

2.梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在右边。

接点不能放在线圈的右边，在继电器控制的原理图中，热继电器的接点可以加在线圈的右边，而PLC的梯形图是不允许的。

3.线圈不能直接与左母线相连。

如果需要，可以通过一个没有使用的内部继电器的常闭接点或者特殊内部继电器的常开接点来连接。

4.同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线圈输出。

双线圈输出容易引起误操作，应尽量避免线圈重复使用。

5.梯形图程序必须符合顺序执行的原则，即从左到右，从上到下地执行，如不符合顺序执行的电路就不能直接编程。

6.在梯形图中串联接点使用的次数是没有限制，可无限次地使用。

7.两个或两个以上的线圈可以并联输出。

第四章主机各模块简要说明

一、CJ1W-ID211

DC输入单元（24VDC，16点），下图为“电路构成”及“端子连接”说明

二、CJ1W-OC211

触点输出单元（16点），下图为“电路构成”及“端子连接”说明

三、CJ1W-MAD42

（1）输入规格和功能

注：

3.输入和输出信号范围可针对每次输入和输出进行设置。

4.用接线板背面的电压/电流开关来选择电压输入或电流输入。

5.模拟量I/O单元必须按照此处提供的输入规格进行操作。

超出这些规格的操作将引起单元故障。

6.精度是针对全量程给定的。

例如，±0.2%的精度意味着最大错误是±8（BCD）。

7.A/D转换时间是模拟信号输入后作为已转换的数据存储在存储器所需的时间。

在CPU单元读取已转换的数据前至少要花一个循环。

8.通过设置D（m+18），可以将分辨率改变到8000，转换时间改变到500µs。

（2）输出规格和功能

注：

1.输入和输出信号范围可针对每次输入和输出进行设置。

2.精度是针对全量程给定的。

例如，分辨率是4000时±0.2%的精度意味着最大错误是±8（BCD）。

3.D/A转换时间是转换和输出PLC数据所需的时间。

模拟量I/O单元读取存储在PLC中的数据至少要花费一个循环的时间。

4.当CPU单元的操作模式从RUN模式或MONITOR模式改变成PROGRAM模式，或当电源接通时，输出转换使能位将转成OFF。

根据输出保持功能规定的输出状态将被输出。

5.通过设置D（m+18），可以将分辨率改变到8000，转换时间改变到500µs。

（3）面板指示器状态说明

（4）单元号设置说明

特殊模块和总线模块的地址是根据模块正面的单元号来决定，模块占了CIO区和D区两个区域的通道。

特殊模块所占两个区域的起始通道分别如下：

A．CIO区起始通道：

CIO2000+单元号×10，通常被称为n通道。

B．D区起始通道：

D20000+单元号×100，通常被称为m通道。

注：

常用特殊模块有模拟量输入输岀模块，NC模块等。

（5）电压/电流设置说明

模拟量转换输入可以通过改变接线板后面的电压/电流开关的插头设置从电压输入调成电流输入。

（6）端子排列说明

相对于连接端子的信号名称如下图所示：

（7）输入输出地址说明

四、CJ1W-CLK23

（1）面板说明

（2）指示灯状态说明

（3）DIP开关设置波特率

（4）ControllerLink网络的数据链接

数据链接是一种能在网络的节点之间自动交换存放在预置数据区内的数据的通信方法，交换数据的过程不需要人为编制特定的程序，简单实用。

第五章实验内容

PLC基本技能实操

实验一基本指令编程练习一

一、实验目的

1.了解PLC软硬件结构及系统组成；

2.掌握PLC外围直流控制及负载线路的接法及编程软件的使用方法。

二、实验设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

网络型可编程控制器高级实验装置

THORM-D

1

2

实验挂箱

CM21

1

3

实验导线

3号

若干

4

通讯电缆

USB

1

5

计算机

1

自备

三、PLC外形图

四、制要求

1.认知欧姆龙CJ系列PLCI/O模块的硬件结构，详细记录其各硬件部件的结构及作用；

2.打开编程软件，编译基本的与、或、非程序段，并下载至PLC中；

3.能正确完成PLC端子与开关、指示灯接线端子之间的连接操作；

4.拨动IO7、IO8开关，指示灯能正确显示。

五、功能指令使用

标准触点

常开触点指令（LD、AND和OR）与常闭触点（LDNOT、ANDNOT、ORNOT）从存储器或过程映像寄存器中得到参考值。

当该位为1时，常开触点闭合；当该位为0时，常闭触点断开。

输出

输出指令（OUT）将新值写入输出点的过程映像寄存器。

当输出指令执行时，CPM2A将输出过程映像寄存器中的位接通或断开。

与逻辑：

如上所示：

I0.00、I0.01状态均为1时，Q1.00有输出；当I0.00、I0.01两者有任何一个状态为0，Q1.00输出立即为0。

或逻辑：

如上所示：

I0.00、I0.01状态有任意一个为1时，Q1.01即有输出；当I0.00、I0.01状态均为0，Q1.01输出为0。

非逻辑：

如上所示：

I0.00、I0.01状态均为0时，Q1.02有输出；当I0.00、I0.01两者有任何一个状态为1，Q1.02输出立即为0。

六、端口分配表

序号

CM12

（面板端子）

CM21

（面板端子）

功能说明

1.

00

I07

常开触点00

2.

01

I08

常开触点01

3.

00

O00

输出指示

4.

01

O01

输出指示

5.

02

O02

输出指示

6.

主机输入端COM、CM21面板+24V接电源24V

电源正端

7.

主机输出端COM、CM21面板COM接电源COM

电源地端

七、操作步骤

1.用USB通讯电缆连接上位计算机与PLC。

2.按“端口分配表”连接PLC外围电路。

3.

打开软件，根据I/O型号配置I/O表，编写逻辑程序，确认无误后，点击连接PLC，点击，将程序下载至PLC中。

4.拨动开关I07、I08，观察记录O00、O01、O02指示灯点亮状态。

八、实验总结

1.描述THROM-D主机的硬件配置，记录各个模块的作用。

2.总结编程软件的使用方法。

九、示例程序（参见配套光盘）

实验二基本指令编程练习二

一、实验目的

1.熟悉PLC实验装置，OMRON编程控制器CJ2系列的外部接线方法

2.了解编程软件CX-Programmer的编程环境，软件的使用方法。

3.掌握计数器、定时器指令的编程方法。

二、实验设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

网络型可编程控制器高级实验装置

THORM-D

1

2

实验挂箱

CM21

1

3

实验导线

3号

若干

4

通讯电缆

USB

1

5

计算机

1

自备

三、控制要求

1.认知欧姆龙CJ系列PLCI/O模块的硬件结构，详细记录其各硬件部件的结构及作用；

2.打开编程软件，编译计数器、定时器程序段，并下载至PLC中；

3.能正确完成PLC端子与开关、指示灯接线端子之间的连接操作；

4.按下IO0按钮，指示灯能能根据按压次数正确显示。

5.拨动开关I07，定时器启动，指示灯根据I07接通时间进行显示

四、指令使用说明

1.计数器指令

CNT:

减计数器，每次计数器输入（I0.02）从OFF到ON，计数器PV减1。

当PV到0，

计数器完成标志变为ON；当复位输入为（I0.03）ON，计数器被复位，计数输入被忽略。

（当计数器被复位，它的PV值被复位，完成标志变为OFF）

CNTR:

可逆数器，每次增量输入（I0.00）从OFF到ON，计数器PV增1，而每次减量输

入（I0.01）从OFF到ON，计数器PV减1，PV在0～SV之间变动。

2.定时器指令

TIM:

100ms定时器，当定时器输入（I0.02）从OFF到ON，TIM/TIMX（550）开始从当前值

递减，只要定时器输入保持ON，当前值会连续递减，且当前值达到0000时，定时器完成标志会变ON。

TIMH:

10ms定时器，当定时器输入（I0.02）从OFF到ON，T