CP1E众友欧姆龙PLC实训手册V.docx
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CP1E众友欧姆龙PLC实训手册V
第一章可编程控制器操作方法
第一节可编程控制器的基础知识
一、可编程控制器的概念
可编程控制器（简称PLC）是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接线复杂、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和习惯，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，调试和查错都很方便。
用户在购买到所需的PLC后，只需按说明书的提示，进行少量的接线和简易的用户程序的编制，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
经过30多年的发展，可编程控制器已经成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。
而且已经用在包括过程控制、位置控制等场合，在工业控制领域起着举足轻重的作用。
二、可编程控制器的工作原理
可编程控制器的运行是以成批输入/输出方式（或刷新方式）运行的，PLC不停的循环运行，每个循环周期的工作流程可分为以下三步：
1、输入处理
程序执行前，可编程控制器的全部输入端子的通断状态读入映象寄存器。
在程序执行中，即使输入状态变化，输入映象寄存器的内容也不变。
直到下一扫描周期的输入处理阶段才读入这些变化。
另外，输入触点从通到断（或从断到通）变化到处于确定状态止，输入滤波器还有一响应延迟时间（约10ms）。
2、程序处理
对应用户程序存储器所存的指令，从输入映象寄存器和其他软元件的映象寄存器中将有关软元件的通/断状态读出，从0步开始顺序运算，每次结果都写入有关的映象寄存器。
因此，各软元件（X除外）的映象寄存器的内容随着程序的执行在不断变化。
输出继电器的内部触点的动作由输出映象寄存器的内容决定。
3、输出处理
全部指令执行完毕，将输出Y的映象寄存器的通/断状态向输出锁存寄存器传送，成为可编程控制器的实际输出。
可编程控制器内的外部输出触点对输出软元件的动作有一个响应时间，即要有一个延迟才动作。
PLC就是按照以上步骤顺序工作并不断循环。
三、可编程控制器的结构及各部分的作用
PLC的类型繁多，功能和指令系统也不相同，但结构与工作原理则大同小异，其组成与计算机完全相同，它就是一台适合于工业现场使用的专用计算机，其硬件组成有六个部分。
1、中央处理单元
与普通计算机一样，CPU是系统的核心部件，是由大规模和超大规模的集成电路微处理器芯片构成，主要完成运算和控制任务，可以接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。
进入运行状态后，用扫描的方式接收输入装置的状态或数据，从内存逐条读取用户程序，通过解释后按指令的规定产生控制信号。
分时、分渠道地执行数据的存取、传送、比较和变换等处理过程，完成用户程序设计的逻辑或算术运算任务，并根据运算结果控制输出设备。
PLC中的中央处理单元多用8到32位字长的单片机。
2、存储单元
按照物理性能，存储器可以分为两类，随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
随机存储器由一系列寄存器阵组成，每位寄存器可以代表一个二进制数，在刚开始工作时，它的状态是随机的，只有经过置“1”或清“0”的操作后，它的状态才确定。
若关断电源，状态丢失。
这种存储器可以进行读、写操作，主要用来存储输入输出状态和计数器、定时器以及系统组态的参数。
只读存储器有两种：
一种是不可擦除ROM，这种ROM只能写入一次，不能改写；另一种是可擦除ROM，这种ROM经擦除后还可重写，其中EPROM只能用紫外线擦除内部信息，E2ROM可以用电擦除内部信息，这两种存储器的信息可保留10年左右。
3、电源单元
PLC配有开关电源，电源的交流输入端一般都有脉冲吸收电路，交流输入电压范围一般都比较宽，抗干扰能力比较强。
有些PLC还配有大容量电容作为后备电源，停电时可以保持50h。
除了需要交流电源以外，还需要直流电源。
一般直流5V电源供PLC内部使用，直流24V电源供输入输出端和各种传感器使用。
4、输入输出单元
输入输出单元由输入模块、输出模块和功能模块构成，是PLC与现场输入输出设备或其他外部设备之间的连接部件。
PLC通过输入模块把工业设备状态或生产过程信息读入中央处理单元，通过用户程序的运算和操作，把结果通过输出模块输出给执行单元。
而功能模块则是一些智能化了的输入和输出模块。
比如，温度检测模块、位置检测模块、位置控制模块、PID控制模块等。
中央处理单元与输入输出模块的连接是由输入接口和输出接口完成的。
5、接口单元
接口单元包括扩展接口、编程器接口、存储器接口和通信接口。
这些接口都是为了进一步扩展PLC的功能而设置的。
6、外部设备
PLC的外部设备主要有编程器、文本显示器、操作面板、打印机等等，使PLC的使用更加方便。
四、可编程控制器的主要编程方法
1、指令语句编程
指令语句（助记符语言），类似微型计算机中的汇编语言。
语句是指令语句表编程的基本单元，每个控制功能由一个或多个语句组成的程序来执行。
每个语句是规定可编程控制器中CPU如何动作的指令，它是由操作码和操作数组成的。
2、梯形图编程
梯形图程序是采用顺控信号及软元件号，在图形画面上作出顺序控制电路图的方法。
这种方法是用触点符号与线圈符号表示顺控回路，因而容易理解程序的内容。
同时还可用回路显示的状态来监控可编程控制器的动作。
3、SFC编程
SFC程序是根据机械动作的流程进行顺序控制设计的输入方法。
这种编程方法是根据信息流将各种功能块加以组合，是一种逐步发展起来的新式的编程语言，正在受到各种可编程控制器厂家的重视。
五、可编程控制器内部资源介绍
1、CIO（通道输入输出继电器）区域
通道输入输出继电器可用于控制I/O点的数据，也可用于内部处理和存储数据的工作位。
可以按字或位存取。
每个CIO继电器都是“软”继电器，它对应于某个内部存储器的某一位。
在CIO区域中，用来控制I/O点的字称为I/O字或通道，I/O字中的位称为I/O位。
2、WR（内部辅助继电器）区域
WR区域用作内部辅助继电器，仅可在程序中使用。
WR区域的字地址范围是W000~W511，位地址范围是W0.00~W511.15。
WR区域包括两种，一是1200~1499CH、3800~6143CH，在CPU单元功能扩展时可分配其他特定用途，二是W000~W511，在CPU单元功能扩展时不能分配其他特定用途。
基本上内部辅助继电器推荐优先使用W000~W511。
可进行强制的置位/复位。
3、AR（特殊辅助继电器）区域
AR区域用于已经事先决定的继电器，包括系统设定的继电器和用户进行设定操作的继电器，由自诊断发现的异常标志、初始设定标志、操作标志、运行状态监视数据等构成。
4、HR（保持继电器）区域
HR区域用于存储/操作各种数据并可按字或按位存取，字地址为H000~H511，为地址为H0.00~H511.15。
HR位可按任何次序使用，并可与普通位一样用于程序。
当系统操作方式改变、电源中断或PLC停止操作时，HR区域能够保持状态。
5、TR（暂时存储继电器）区域
TR区域只给LD指令和OUT指令提供16个位，用于某些分支类型梯形图程序。
TR区域地址为TR0~TR15。
只要同一TR再同一指令块中没有重复使用，每位可以任意次序并任意次数使用。
6、T/C（定时器/计数器）区域
T/C区域用来生成和编制定时器和计数器，并能保存定时器/计数器的结束标志、设定值（SV）和当前值（PV），通过T/C号（T0000~T4095、C0000~C4095）可存取这些数。
每一个T/C号可定义一个定时器或一个计数器。
但所有的定时器或计数器的T/C号不能重复。
7、DM（数据存储器）区域
DM区域大小为32K字，用来存放内部运算的中间结果及最终结果、处理数据的中间结果及最终结果、转换数据、由外部设备输入的各种数据以及特殊I/O单元的设定数据等。
第二节编程软件的基本用法
CX-ProgrammerFORCP1E为欧姆龙公司的PLC编程软件，仅适用于CP1E系列，为方便初次使用的用户，本章就软件的基本用法和程序的下载方法作如下简要说明。
一、软件安装
1、解压CDIMAGE_CF1（UB013）_20090319.zip。
2、打开CDIMAGE_CF1（UB013）_20090319/CX-Programmer_for_CP1E，双击setup，根据安装时的提示完成安装，其中序列号如下：
9919-9922-0969-7145，可自行选择是否安装仿真软件。
3、安装完成后，点击开始/程序/Omron/CX-One/CX-ProgrammerforCP1E/CX-ProgrammerforCP1E即可运行该编程软件。
二、新建工程
新建工程的步骤如下：
1、打开编程软件，出现如下界面：
点击新建，则出现选择设备类型和网络类型的对话框：
在此选择PLC型号及点数，点击设备类型后的设定按钮，选择相应的型号并确定。
此时就出现了可编程的界面：
三、编译和下载
1、在完成程序编写后首先必须编译，点击编程/编译当前程序完成编译，如有错误则修改程序，直到编译成功，方可下载。
2、下载准备：
用USB转换线连接PLC主机及PC机，给PLC主机供电。
3、下载：
点击PLC/在线工作，此时PLC主机与PC机已成功联机，然后点击PLC/传送/下载，此时按照提示下载程序即可。
4、下载完成后，可点击PLC/操作模式，可选择编程、监视、运行三种状态。
第二章欧姆龙PLC模拟控制实训
实训一与、或、非基本指令实训
一、实训目的
1、熟悉和掌握常用基本指令的使用方法。
2、学习编程软件的使用方法。
3、学会欧姆龙可编程控制器实训装置的使用方法。
二、实训仪器
1、欧姆龙可编程控制器实训装置1台
2、对应实训单元1个
3、PC机1台
4、USB连接线1根
5、连接导线若干
三、实训原理
1、基本指令功能介绍
1）LD
用于从母线开始的第一个a接点，或者电路块的第一个a接点。
无每次刷新指定时，读取I/O存储器指定位的内容。
有每次刷新指定时，读取CPU单元内置输入端子的实际接点状态。
2）LDNOT
用于从母线开始的第一个b接点，或者电路块的第一个b接点。
无每次刷新指定时，对I/O存储器的指定位的内容取反后读取。
有每次刷新指定时，对CPU单元内置输入端子的实际接点状态取反后读出。
3）AND
用于串联的a接点。
不能直接连接在母线上。
此外，也不能用于电路块的开始部分。
无每次刷新指定时，读取I/O存储器指定位的内容。
有每次刷新指定时，读取CPU单元内置输入端子的实际接点状态。
4）OR
用于并联连接的a接点。
从（连接于母线或电路块的开头的）LD／LDNOT指令开始，构成与到本指令之前为止的电路之间的OR（逻辑和）的a接点。
无每次刷新指定时，读取I/O存储器指定位的内容。
有每次刷新指定时，读取CPU单元内置输入端子的实际接点状态。
2、实训程序
应用基本指令编写以下程序，并进行验证。
四、实训步骤及注意事项
1、将USB连接线一端与PLC主机USB口连接，一端与计算机USB口连接。
2、按I/O分配表接线，下面给出参考程序的I/O分配表。
输入
输出
符号
地址
功能
符号
地址
功能
SA1
0.00
输入信号
HL0
100.00
输出信号
SA2
0.01
输入信号
SA3
0.02
输入信号
SA4
0.03
输入信号
SA5
0.04
输入信号
SA6
0.05
输入信号
SA7
0.06
输入信号
SA8
0.07
输入信号
其他接线：
PLC主机+——输入COM——输出COM1-COM6；
PLC主机-——挂箱XCOM——挂箱YCOM。
3、输入实训程序，并下载到PLC中。
4、程序下载完毕以后，并将PLC置为RUN状态。
5、改变开关SA1~SA8的状态，观察并记录实训结果。
实训二置位、复位及脉冲输出指令实训
一、实训目的
1、熟悉欧姆龙可编程控制器。
2、熟悉欧姆龙编程软件的使用方法。
3、熟悉和掌握SET（置位）、RSET（复位）的使用方法。
4、熟悉和掌握DIFU（上升沿微分）、DIFD（下降沿微分）的使用方法。
二、实训仪器
1、欧姆龙可编程控制器实训装置1台
2、对应实训单元1个
3、PC机1台
4、USB连接线1根
5、连接导线若干
三、实训原理
1、指令功能介绍
SET和RSET相当于数字电路中R-S触发器的R、S信号。
SET=1时线圈置1，在下一扫描周期SET=0，线圈仍保持原“1”状态，直到RST=1，才将该线圈置0。
同样，RST变成0后线圈仍保持0，相当于R-S触发器的功能。
DIFU和DIFD为脉冲输出指令。
在扫描周期内如果输入有上升沿跳变，DIFU指令将输出持续时间为一个扫描周期的脉冲信号。
在扫描周期内如果输入有下降沿跳变，DIFD指令将输出持续时间为一个扫描周期的脉冲信号。
2、实训程序
编写以下程序，并进行验证。
四、实训步骤及注意事项
1、将USB连接线一端与PLC主机USB口连接，一端与计算机USB口连接。
2、按I/O分配表接线，下面给出参考程序的I/O分配表。
输入
输出
符号
地址
功能
符号
地址
功能
SA1
0.00
输入信号
HL0
100.00
输出信号
SA2
0.01
输入信号
其他接线：
PLC主机+——输入COM——输出COM1-COM6；
PLC主机-——挂箱XCOM——挂箱YCOM。
3、输入实训程序，并下载到PLC中。
4、程序下载完毕以后，并将PLC置为RUN状态。
5、改变SA1、SA2的状态，观察并记录实训结果。
控制时序图为：
实训三定时器/计数器功能实训
一、实训目的
1、进一步熟悉、掌握欧姆龙编程软件的使用方法。
2、熟悉和掌握定时/计数指令的功能及用法。
3、熟悉和掌握定时/计数内部时基脉冲参数的设置。
二、实训仪器
1、欧姆龙可编程控制器实训装置1台
2、对应实训单元1个
3、PC机1台
4、USB连接线1根
5、连接导线若干
三、实训原理
1、指令功能介绍
1）TIM指令
从输入条件为ON时开始定时（定时时间为SV*0.1s）。
定时时间到，定时器的输出为ON且保持；当输入条件变为OFF时，定时器复位，输出变为OFF，并停止定时，其当前值PV恢复为SV。
当SV不是BCD数或间接寻址DM不存在时，25503为ON。
2）TIMH指令
高速定时器指令，定时时间为SV*0.01s，其余同TIM指令。
3）CNT指令
单向减计数器。
从CP端输入计数脉冲，当计数满设定值时，其输出为ON，且保持，并停止计数。
只要复位端R为ON，计数器即复位为OFF并停止计数，且当前值PV恢复为SV。
对标志位的影响同TIM指令。
4）CNTR指令
可逆循环计数器。
只要复位R端为ON，计数器即复位为OFF并停止计数，且不论加计数还是减计数，其PV均为0.从ACP端和SCP端同时输入计数脉冲则不计数；从ACP端输入计数脉冲为加计数；从SCP端输入计数脉冲为减计数；加/减计数有进/借位时，输出ON一个计数脉冲周期。
对标志位的影响同TIM指令。
2、实训程序
编写以下定时器和计数器的程序，并进行验证。
1）定时器指令程序举例
2）计数器指令程序举例
四、实训步骤及注意事项
1、将USB连接线一端与PLC主机USB口连接，一端与计算机USB口连接。
2、按I/O分配表接线，下面给出参考程序的I/O分配表。
1）定时器指令
输入
输出
符号
地址
功能
符号
地址
功能
SA1
0.00
输入信号
HL0
100.00
输出信号
其他接线：
PLC主机+——输入COM——输出COM1-COM6；
PLC主机-——挂箱XCOM——挂箱YCOM。
2）计数器指令
输入
输出
符号
地址
功能
符号
地址
功能
SB1
0.00
输入信号
HL0
100.00
输出信号
SB2
0.01
输入信号
其他接线：
PLC主机+——输入COM——输出COM1-COM6；
PLC主机-——挂箱XCOM——挂箱YCOM。
3、输入实训程序，并下载到PLC中。
4、程序下载完毕以后，并将PLC置为RUN状态。
5、改变开关的状态，观察并记录实训结果。
1）定时器实训：
拨动SA1开关，即可观察结果：
HL1指示灯以1s为周期闪烁。
2）计数器实训：
首先按动SB1一次，然后连续按动SB2三次，观察结果：
SB2按动三次以后计数满，HL1亮；按动SB1给计数器清零。
实训四电动机点动及正反转控制实训
一、实训目的
1、熟悉PLC的结构和外部I/O接线方法。
2、掌握与、或、非等位逻辑指令。
二、实训器材
1、欧姆龙可编程控制器实训装置1台
2、对应实训单元1个
3、PC机1台
4、USB连接线1根
5、连接导线若干
三、实训原理
1、控制对象说明
该实训模块让学生通过编程练习学习如何用PLC去控制电机的启动、停止以及正反转。
其中KM1和KM2分别模拟控制电机正转和反转的接触器，分别对应于模块面板上与之同名的插孔，是PLC的输出控制信号。
“正转”、“反转”、“停止”为PLC的输入信号。
2、点动控制要求：
1）按下正转按钮，KM1闭合，电机正转，对应发光二极管亮，放开正转按钮，KM1断开，电机停止运转，对应发光二极管灭；
2）按下反转按钮，KM2闭合，电机反转，对应发光二极管亮，放开反转按钮，KM2断开，电机停止运转，对应发光二极管灭；
3、长动控制要求：
1）按下正转按钮，KM1闭合，电机正转，对应发光二极管亮；
2）按下反转按钮，KM2闭合，电机反转，对应发光二极管亮；
3）按下停止按钮，电机停止运转，发光二极管灭。
四、实训内容及步骤
1、根据实训原理列出I/O分配表（可参考下表），并根据分配表编写实训程序。
输入信号
输出信号
符号
地址
功能
符号
地址
功能
ZZ
0.00
正转控制
KM1
100.00
正转
FZ
0.01
反转控制
KM2
100.01
反转
Stp
0.02
停止
其他接线：
PLC主机+——输入COM——输出COM1-COM6;
PLC主机-——挂箱XCOM——挂箱YCOM。
2、在断电的情况下，将USB连接线一端与PLC的编程接口相连，另一端与计算机USB接口连接。
3、实训接线：
参考上面I/O分配表连接PLC主机与实训模块。
4、打开电源，输入编好的实训程序并下载到PLC中。
5、当PLC指示RUN状态时，表明程序开始运行，观察运行的结果。
若结果与控制要求不符，则根据观察到的现象修改程序，重新下载进行调试，直至满足控制要求为止。
实训五电动机Y/△换接启动控制实训
一、实训目的
1、熟悉定时器指令的应用。
2、复习与、或、非逻辑功能，掌握简单程序的编程方法。
二、实训器材
1、欧姆龙可编程控制器实训装置1台
2、对应实训单元1个
3、PC机1台
4、USB连接线1根
5、连接导线若干
三、实训原理
1、控制对象说明
本实训利用PLC控制三相异步电机的△/Y换接启动控制。
该实训单元面板上KM1用来模拟主回路总开关，KM3模拟电机作“Y”启动，KM2模拟电机作“△”启动。
2、控制要求：
1）按下“启动”按钮，KM1得电，主回路“总开关”触点闭合。
2）1秒后，KM3得电，电机先作“Y”连接启动。
3）6秒后，KM3失电。
4）延时0.5秒后，KM2得电，电机换接到“△”连接运行。
5）按下“停止”按钮，KM1、KM2、KM3全部失电，电机停止运行。
四、实训内容及步骤
1、根据实训原理列出I/O分配表（可参考下表），并根据分配表编写实训程序。
输入信号
输出信号
符号
地址
功能
符号
地址
功能
St
0.00
启动
KM1
100.00
主回路“总开关”
Stp
0.01
停止
KM3
100.01
“Y”启动
KM2
100.02
“△”启动
其他接线：
PLC主机+——输入COM——输出COM1-COM6；
PLC主机-——挂箱XCOM——挂箱YCOM。
2、在断电的情况下，将USB连接线一端与PLC的编程接口相连，另一端与计算机USB接口连接。
3、实训接线：
参考上面I/O分配表连接PLC主机与实训模块。
4、打开电源，输入编好的实训程序并下载到PLC中。
5、当PLC指示RUN状态时，表明程序开始运行，观察运行的结果。
若结果与控制要求不符，则根据观察到的现象修改程序，重新下载进行调试，直至满足控制要求为止。
实训六电动机串电阻降压启动控制实训
一、实训目的
1、熟悉位逻辑、定时器指令的应用。
2、熟悉串电阻降压启动工作原理和程序设计方法。
二、实训器材
1、欧姆龙可编程控制器实训装置1台
2、对应实训单元1个
3、PC机1台
4、USB连接线1根
5、连接导线若干
三、实训原理
1、控制对象说明
异步电机在启动时，启动电流比较大，一般可达到额定电流的5－7倍。
控制要求启动时既要限制大电流，但是电流又不能过小，以保证加速启动。
为了实现这一控制要求，可以采用串电阻的启动方法，串电阻降压启动的原理可参见模块面板丝印图。
也就是在启动时首先在电机的转子回路串入一个电阻，减小启动电流，待电机转速达到一定值时，将该电阻短路，电机回到自然特性，继续加速直至稳定。
在实际的应用中，往往采用串入多级电阻的方法，在启动时按时间顺序逐级短路电阻，这样做的目的是为了使启动的过程更加平稳。
本实训用发光二极管模拟交流电机的运行，通过实训使学生了解实际交流电机的降压启动过程，图中KM1和KM2模拟接触器。
2、控制要求：
1）按下启动按钮后，KM1接触器闭合，电机串电阻启动；
2）6秒后接触器KM2闭合，KM1接触器断开，电机进入正常运行状况；
3）按下停止按钮，电机停止转动。
四、实训内容及步骤
1、根据实训原理列出I/O分配表（可参考下表），并根据分配表编写实训程序。
输入信号
输出信号
符号
地址
功能
符号
地址
功能
St
0.00
启动
KM1
100.00
串电阻启动
Stp
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