可编程控制器三菱.docx

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可编程控制器三菱

前言

本实验指导书是根据求是公司开发研制并生产的QSPLC系列可编程控制模拟实验装置的相关实验内容而编写的，适用于三菱PLC。

由于QSPLC系列不同型号的实验装置的结构和面板设计均不相同，因而实验项目也有所区别。

本实验指导书在编写时，考虑到通用性，包含实验项目较多，但各高校根据自身的具体情况而采购的实验装置所能完成的实验项目会有所增减。

本实验指导书的内容仅供老师参考，若任课教师对实验有特殊要求，可自行编写程序。

本实验指导书在使用中一定有很多疏漏及错误，恳请各位老师批评指正。

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2004年5月

1．第一章可编程控制器简介............................................1

2．第二章基本指令简介............................................4

3．第三章可编程控制器梯形图设计规则...............................7

4．实验一喷泉的模拟控制.........................................8

5.实验二数码显示的模拟控制.................................10

6．实验三舞台灯光的模拟控制......................................14

7．实验四天塔之光的模拟控制......................................17

8．实验五交通灯的模拟控制........................................20

9．实验六四节传送带的模拟控制...................................23

10．实验七轧钢机的模拟控制.......................................28

11．实验八邮件分拣的模拟控制...................................30

12．实验九装配流水线的模拟控制.................................35

13．实验十液体混合的模拟控制....................................39

14．实验十一机械手的模拟控制....................................41

15．实验十二三层电梯的模拟控制...................................44

16．实验十三四层电梯的模拟控制...................................49

17．实验十四Y/△换接起动的模拟控制..............................61

18．实验十五五相步进电机的模拟控制...............................62

19．实验十六三相步进电机的模拟控制...............................64

20．实验十七水塔水位的模拟控制.................................69

21．实验十八温度的检测和控制..................................71

22．实验十九流量压力的模拟控制................................73

23．实验二十温度液化的模拟控制................................76

第一章可编程控制器简介

一、PLC的结构及各部分的作用

可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构。

通常由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几个部分组成。

1．中央处理单元（CPU）

CPU作为整个PLC的核心，起着总指挥的作用。

CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。

这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。

CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。

CPU的功能有以下一些：

从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。

2．存储器（RAM、ROM）

存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。

常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。

RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。

RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。

掉电时，可有效地保持存储的信息。

EPROM、EEPROM都是只读存储器。

用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。

3．输入输出单元（I/O单元）

I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。

I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。

接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。

PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。

4．电源

PLC电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。

PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电。

5．编程器

编程器是PLC的最重要外围设备。

利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态。

除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程。

利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。

二、PLC的工作原理

PLC采用循环扫描的工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。

PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。

全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。

当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。

在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

1．输入处理

输入处理也叫输入采样。

在此阶段，顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。

在此输入映象寄存器被刷新。

接着进入程序执行阶段。

在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。

2．程序执行

根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。

遇到程序跳转指令，根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。

从用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器，根据用户程序进行逻辑运算，存入有关器件寄存器中。

对每个器件来说，器件映象寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。

3．输出处理

程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。

三、PLC编程语言

1．梯形图编程语言

梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，它是在电器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。

（三）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。

第二章基本指令简介

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

一、线圈驱动指令LD、LDI、OUT

LD，取指令。

表示一个与输入母线相连的常开接点指令，即常开接点逻辑运算起始。

LDI，取反指令。

表示一个与输入母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。

OUT，线圈驱动指令，也叫输出指令。

LD、LDI两条指令的目标元件是X、Y、M、S、T、C，用于将接点接到母线上。

也可以与ANB指令、ORB指令配合使用，在分支起点也可使用。

OUT是驱动线圈的输出指令，它的目标元件是Y、M、S、T、C。

对输入继电器X不能使用。

OUT指令可以连续使用多次。

LD、LDI是一个程序步指令，这里的一个程序步即是一个字。

OUT是多程序步指令，要视目标元件而定。

OUT指令的目标元件是定时器T和计数器C时，必须设置常数K。

二、接点串联指令AND、ANI

AND，与指令。

用于单个常开接点的串联。

ANI，与非指令。

用于单个常闭接点的串联。

AND与ANI都是一个程序步指令，它们串联接点的个数没有限制，也就是说这两条指令可以多次重复使用。

OUT指令后，通过接点对其它线图使用OUT指令称为纵接输出或连续输出，连续输出如果顺序不错可以多次重复。

三、接点并联指令OR、ORI

OR，或指令。

用于单个常开接点的并联。

ORI，或非指令。

用于单个常闭接点的并联。

OR与ORI指令都是一个程序步指令，它们的目标元件是X、Y、M、S、T、C。

这两条指令都是并联一个接点。

需要两个以上接点串联连接电路块的并联连接时，要用ORB