PLC实训指导书.docx
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PLC实训指导书
第一章可编程控制器概述
可编程控制器是采用微机技术的通用工业自动化装置，近几年来，在国内已得到迅速推广普及。
正改变着工厂自动控制的面貌，对传统的技术改造、发展新型工业具有重大的实际意义。
一、PLC的工作原理
PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。
即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。
然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。
在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。
PLC的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
PLC在输入采样阶段：
首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。
随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。
PLC在程序执行阶段：
按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，执行的结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。
输出刷新阶段：
当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。
二、PLC的程序编制
1.编程元件
PLC是采用软件编制程序来实现控制要求的。
编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点。
编程元件是指输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能继电器等。
PLC内部这些继电器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似，也有“线圈”与“触点”，但它们不是“硬”继电器，而是PLC存储器的存储单元。
当写入该单元的逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器线圈得电，其动合触点闭合，动断触点断开。
所以，内部的这些继电器称之为“软”继电器。
2．编程语言
所谓程序编制，就是用户根据控制对象的要求，利用PLC厂家提供的程序编制语言，将一个控制要求描述出来的过程。
PLC最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言，且两者常常联合使用。
1）梯形图（语言）
梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言。
它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。
梯形图中常用、图形符号分别表示PLC编程元件的动断和动合接点；
用表示它们的线圈。
梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数加以区别。
梯形图的设计应注意到以下三点：
①梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。
每一逻辑行（或称梯级）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。
②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”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。
③输入继电器用于接收外部输入信号，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。
输出继电器的触点也可供内部编程使用。
2）指令语句表
指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言，它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言易懂易学，若干条指令组成的程序就是指令语句表。
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。
下例为PLC实现三相鼠笼电动机起/停控制的两种编程语言的表示方法：
第二章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
第三章可编程控制器的编程规则
一、编程的八个步骤
（一）决定系统所需的动作及次序。
当使用可编程控制器时，最重要的一环是决定系统所需的输入及输出，这主要取决于系统所需的输入及输出接口分立元件。
输入及输出要求：
（1）第一步是设定系统输入及输出数目，可由系统的输入及输出分立元件数目直接取得。
（2）第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。
（二）将输入及输出器件编号
每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置继电器等都有一个唯一的对应编号，不能混用。
（三）画出梯形图。
根据控制系统的动作要求，画出梯形图。
梯形图设计规则
（1）触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。
应根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的几种可能控制路径来画。
（2）不包含触点的分支应放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。
（3）在有几个串联回路相并联时，应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。
在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。
这种安排，所编制的程序简洁明了，语句较少。
（4）不能将触点画在线圈的右边，只能在触点的右边接线圈。
（四）将梯形图转化为程序
把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它编码成可编程控制器能识别的程序。
这种程序语言是由地址、控制语句、数据组成。
地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，控制语句告诉可编程控制器怎样利用数据作出相应的动作。
（五）在编程方式下用键盘输入程序。
（六）编程及设计控制程序。
（七）测试控制程序的错误并修改。
（八）保存完整的控制程序。
第四章可编程控制器网络通信
如果把PLC与PLC、PLC与计算机或PLC与其它智能装置通过传输介质连接起来，就可以实现通信或组建网络，从而构成功能更强，性能更好的控制系统，这样可以提高PLC的控制能力及控制范围实现综合及协调控制，同时，还便于计算机管理及对控制数据的处理，提供人机界面友好的操控平台；可使自动控制从设备级发展到生产线级，甚至工厂级，从而实现智能化工厂（SmartFactory）的目标。
随着计算机技术、通信及网络技术的飞速发展，PLC在通信及网络方面的发展也极为迅猛，几乎所有提供可编程控制器的厂家都开发了通信模块或网络系统。
三菱电机率先较早的开发了CC-link网络，随着网络化控制及集散式控制不断普及，工业控制要求的不断提高，传统的PLC控制系统的网络化方向发展已成为趋势。
一、三菱可编程控制器的通讯
CC-link网络用FX2N-16CCL-M主站模块和FX2N-32CCL网络接口模块构成CC-link网络，完成1：
N（8）通信。
二、CC-link网络
1.CC-link系统简介
“CC-link”是“Control＆Communication-link”的简称。
它是一个通过通信电缆将分散的I/O模块，特殊高功能模块等连接起来，并且通过PLC的CPU来控制这些相应模块的系统。
它主要有以下特点：
（1）通过将每个模块分散到系统前沿的类似的设备中去，能够实现整个系统的省配线。
（2）通过使用处理类似I/O或者数字数据的ON/OFF数据的模块，能够实现简单的高速的通信。
（3）可以和其他厂商生产的各种不同的设备进行连接，使得系统更具灵活性。
2.本实训系统CC-link网络简介
本实训系统采用一台FX2N系列的PLC作为主站，连接8台FX2N系列的PLC作为从站（每一个从站均占一个站点），来构成CC-link网络。
系统框图如下：
3.主从站模块介绍
3.1主站模块（FX2N—16CCL—M）
CC-link主站模块FX2N—16CCL—M是特殊扩展模块，它将FX系列PLC分配作为CC-link系统中的主站。
当一个FX系列PLC（加配FX2N—16CCL—M特殊扩展模块）作为主站时，最多可以连接7个远程I/O站和8个远程设备站。
注：
主站———控制数据链接系统的站
远程I/O站———仅仅处理位信息的远程站
远程设备站———处理包括位信息和字信息的远程站
FX2N—16CCL—M缓存存储器一览表
BFM编号
内容
描述
可否读/写
#0H~~#9H
参数信息区域
存储信息（参数）
可读/写
#AH~~#BH
I/O信号
控制主站的I/O信号
可读/写
#CH~~#1BH
参数信息区域
存储信息（参数）
可读/写
#1CH~~#1EH
主站模块控制信号
控制主站模块的信号
可读/写
#20H~~#2FH
参数信息区域
存储信息（参数）
可读/写
#E0H~~#FDH
远程输入（RX）
存储来自远程站的输入状态
只读
#160H~~#17DH
远程输出（RY）
将输出状态存储到远程站中
只写
#1E0H~~#21BH
远程寄存器（RWw）
将传送的数据存储到远程站中
只写
#2E0H~~#31BH
远程寄存器（RWr）
存储来自远程站的数据
只读
#5E0H~~#5FFH
链接特殊继电器（SB）
存储数据链接状态
可读/写
#600H~~#7FFH
链接特殊继电器（SW）
存储数据链接状态
可读/写
注意：
其他未列出的缓存存储器均为禁止使用区。
如果对这些区域进行写操作，将会导致错误发生，所以请勿对这些区域进行写操作。
参数信息区域具体功能列表
BFM
内容
描述
缺省值
设定范围
#01H
连接模块的数量
设定所连接的远程站模块的数量
8
1~~15
#02H
重试的次数
设定对于一个除故障站的重试次数
3
1~~7
#03H
自动返回模块的数量
设定在一次链接扫描过程中可以返回到系统中的远程模块的数量
1
1~~10
#06H
预防CPU死机的操作规格
当主站PLC出现错误时规定的数据链接状态
0（停止）
0（停止）
1（继续）
#20H~#2EH
站信息
设定所链接站的类型
H0101
~H0115
*1
*1：
站信息的设定
设定符合所连接的远程站的类型，具体设置方法如下：
所设定的模块号与BFM号码（起始地址为#20H）是一一对应的。
例如：
当设定第七个模块时，写到缓存寄存器的地址为“BMF#26H”。
3.2从站接口模块（FX2N—32CCL）
CC-link接口模块FX2N—32CCL是用来将连接的FX2n/FXon/FX2ncPLC连接到CC-link的接口模块。
对它的读写操作是通过FROM和TO指令来实现的。
3.2.1FX2N—32CCL缓存存储器的详细介绍
读专用BFM
a、BFM#0~~BFM#7（远程输出RY00~~RY7F）
16个远程输出点RY口F~~RY口0被分配给由16位组成的每个缓存寄存器的b0~~b15位。
每位指示的ON/OFF状态信息表示主单元写给FX2N—32CCL的远程输出的内容。
b、BFM#8~~BFM#23（远程寄存器RWw0~~RWwF）
为每个缓存存储器RWw0~~RWwF指向分配了一个编号为RWw0~~RWwF远程寄存器。
这里缓存存储器里存放的信息是主单元写给FX2N—32CCL有关远程寄存器的内容。
写专用BFM
a、BFM#0~~BFM#7（远程输入RX00~~RX7F）
16个远程输入点RX口F~~RX口0被分配给每个16位缓存寄存器的b0~~b15位。
要从FX—PLC写到主单元的信息首先要传到这些缓存存储器。
b、BFM#8~~BFM#23（远程寄存器RWr0~~RWrF）
为每个缓存存储器分配一个编号为RWr0~~RWrF指向一个的远程寄存器。
从FX—PLC要写到主单元的信息首先要从FX—PLC传到这些缓存存储器。
3.3FX2N-16CCL性能规格
4.通信介绍
在整个系统的通信过程中，远程输入（RX），远程输出（RY）和远程寄存器（RWw和RWr）被分配到FX2N—16CCL—M中的缓冲存储器（BFM）中。
具体图示如下：
5.通信设备站的设定和程序的创建
本章节通过一个系统配置的实例描述了系统的模块设置、程序设计和运行过程等。
假定该系统中连接了一个主站模块FX2N—16CCL—M和两个远程设备站FX2N—32CCL。
5.1通信设备站的设定
5.1.1主站设定
（1）站号设定：
0（×10），0（×1）确定主站设置为0
（2）模式设定开关：
0（在线）
（3）传输速度设定开关：
0（156Kbps）
（4）条件设定开关：
1——8均设为OFF。
5.1.2从站设定
从站一
（1）站号设定：
0（×10），1（×1）确定该从站设置为1号从站。
（2）占用站数：
0（1st）
（3）传输速度设定开关：
0（156Kbps）
从站二
（1）站号设定：
0（×10），2（×1）确定从站设置为2号从站。
（2）占用站数：
0（1st）
（3）传输速度设定开关：
0（156Kbps）
5.2创建程序
在创建程序时，应遵循以下过程：
（针对于主站模块）
5.2.1CC-Link主站通信调试程序（主站参数设定程序）
说明：
按照5.1对各站站点进行设置，按照6系统接线图对系统连线，将CC-Link主站通信调试程序下载到主站PLC中，从站不需下载程序,将PLC置与RUN，FX2N-16CCL及FX-32CCL模块对应指示灯LRUN亮,表示网络通信正常。
表明通过CC-Link网络可以传输数据。
当LERR亮，表示通信错误。
SD：
当数据传送时灯亮，RD：
当接收数据时灯亮。
5.2.2CC-Link主站运行程序
说明：
本程序作为CC-LINK网络功能的样例程序，在通信调试正常的情况下，将本程序下到主站PLC，可以实现对从站数据的采集，但从站必须下载从站通信程序。
实训设置为通过主站的Y0～Y17输出指示作为采集从站一的X0～X17信号，例如：
从站X0有输入时，对于主站Y0有输出。
-------通过主站的Y20～Y27输出指示作为采集从站二的X0～X7信号，例如：
从站X0有输入时，对于主站Y2有输出。
-------
5.2.3从站程序
说明；本程序作为CC-LINK网络功能的样例程序，在通信调试正常的情况下，将本程序下到从站PLC，；两个从站程序相同，目的是将从站的输入信号情况传递给32CCL，在通过32CCL传递给主站16CCL，但主从站必须下载主站运行程序。
注：
以上程序中对“远程输出”、“远程输入”和“远程寄存器”的“读”“写”操作所使用的地址数据均是示例所用，在实际的程序编写中可根据需要加以修改。
6.系统接线图
第五章MCGS组态软件的介绍及使用
一、MCGS系统介绍
MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem，通用监控系统）是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在工业控制领域有着广泛的应用。
（1）MCGS的主要特性和功能如下：
1.1简单灵活的可视化操作界面。
1.3丰富、生动的多媒体画面。
1.4开放式结构，广泛的数据获取和强大的数据处理功能。
1.8实时数据库为用户分部组态提供极大方便。
1.9支持多种硬件设备，实现“设备无关”。
1.10方便控制复杂的运行流程。
1.12用数据库来管理数据存储，系统可靠性高。
总之，MCGS组态软件功能强大，操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。
同时使用MCGS组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。
（2）MCGS的构成
MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。
用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行，它相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。
用户组态生成的结果是一个数据库文件，称为组态结果数据库。
运行环境是一个独立的运行系统，它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。
运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起作为一个整体，才能构成用户应用系统。
二、上位机软件的介绍及使用
系统是利用PLC网络通讯的概念开发的一套软件，具有网络通讯和实训项目演示的功能。
其主要功能如下：
（一）系统管理
用户只能凭密码登录后才能操作软件，拒绝非法登录。
用户可以修改密码，登录用户分管理员、教师和学生。
管理员具有管理其它用户的权利，能使用软件的全部功能；教师能使用软件的大部分功能（除了管理用户）；学生能使用软件的部分功能，无权使用通讯功能。
（二）实训演示
软件内部为每个实训都建立了实训模型，能逼真、客观、动态演示PLC的程序。
如果PLC程序正确，软件演示的结果就正确；如果PLC程序有错，软件演示的将是错误的结果。
从演示效果可以看出PLC程序的对错。
（三）帮助菜单
针对初次使用的用户有简明的使用帮助。
第六章实训内容
（一）PLC控制实训
实训一可编程控制器基本指令的编程练习
在THPFSL型主面板中基本指令的编程练习区完成本实训。
基本指令编程练习面板图
左图中的接线孔，通过防转座插
锁紧线与PLC的主机相应的输入
输出插孔相接。
Ki、Si为输入点，
Li为输出点。
上图中输入按键Si和开关Ki，模拟开关量的输入。
上边一排L0～L7是LED指示灯，
接PLC主机输出端，用以模拟输
出负载的通与断。
（一）与或非逻辑功能实训
一、实训目的
1．熟悉PLC装置
2．熟悉PLC及实训系统的操作
3．掌握与、或、非逻辑功能的编程方法
二、实训原理
调用PLC基本指令，可以实现“与”“或”“非”逻辑功能
三、输入/输出接线列表
输入
接线
K0
K1
X10
X11
输出
接线
L0
L1
L2
L3
Y01
Y02
Y03
Y04
四、实训步骤
通过专用电缆连接PC与PLC主机。
打开编程软件，逐条输入程序，检查无误并把其下载到PLC主机后，将主机上的STOP/RUN按钮拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。
拨动输入开关K0、K1，观察输出指示灯Y01、Y02、Y03、Y04是否符合与、或、非逻辑的正确结果。
五、梯形图参考程序
参考图1-1
（二）定时器/计数器功能实训
1.定时器的认识实训
（1）实训目的
认识定时器，掌握针对定时器的正确编程方法
（2）实训原理
定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用。
其控制作用同一般继电器。
（3）梯形图参考程序
参考图2-1
2．定时器扩展实训
（1）实训目的
掌握定时器的扩展及其编程方法
（2）实训原理
由于PLC的定时器都有一定的定时范围围。
如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器的串联组合来扩充设定值的范围。
（3）梯形图参考程序
参考图2-2
3．计数器认识实训
（1）实训目的
认识计数器，掌握针对计数器的正确编程方法
（2）实训原理
三菱FX系列的内部计数器分为16位二进制加法计数器和32位增计数／减计数器两种。
其中的16位二进制加法计数器，其设定值在K1～K32767范围内有效。
这是一个由定时器T0和计数器C0组成的组合电路。
T0形成一个设定值为1秒的自复位定时器，当X10接通，T0线圈得电，经延时1秒，T0的常闭接点断开，T0定时器断开复位，待下一次扫描时，T0的常闭接点才闭合，T0线圈又重新得电。
即T0接点每接通一次，每次接通时间为一个扫描周期。
计数器对这个脉冲信号进行计数，计数到10次，C0常开接点闭合，使Y0线圈接通。
从X10接通到Y0有输出，延时时间为定时器和计数器设定值的乘积：
T总=T0×C0=1×10=10S。
（3）梯形图参考程序
参考图2-3。
图2-1
图2-2
图2-3
实训二四节传送带模拟
在PF21实训挂箱中四节传送带的实训区完成本实训。
一、实训目的
通过使用各基本指令，进一步熟练掌握PLC的编程和程序调试。
二、控制要求
有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，控制要求如下：
启动时先起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其它皮带机。
停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。
当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。
例如M2故障，M1、M2立即停，经过5秒延时后，M3停，再过5秒，M4停。
当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。
例如，M3上有重物，M1、M2立即停，过5秒，M3停，再过5秒，M4停。
三、四节传送带模拟面板图：
左图中的A、B、C、D表示负载或故障设
定；M1、M2、M3、M4表示传送带的运动。
启动、停止用钮子开关来实现，
负载或故障设置用钮子开关来模拟，
电机的停转或运行用发光二极管来模拟。
标有红线框的为本实训所使用的模块。
四、输入/输出接线列表
输入
接线
启动
A
B
C
D
X0
X1
X2
X3
X4
输出
接线
M1
M2
M3
M4
Y1
Y2
Y3
Y4
五、梯形图参考程序
（1）模拟故障程序
（2）模拟载重程序
实训三自动配料装车模拟
在PF21实训挂箱中自动配料的实训区完成本实训。
一、实训目的
（1）熟练掌握PLC的编程和程序调试。
（2）了解掌握
升级会员 