THORMCJ2M实验指导书讲义.docx

1、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 18PLC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

2、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 74PLC、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

3、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 98PLC工业通讯网络技能实训 100实验三十六 Controller Link通讯控制 100附录一 Controller Link网络组态说明 101附录二 THORM-D网络型可

4、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Programmable Logical Controller，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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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（BUS bar）。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（Power flow）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）

12、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

13、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AND LD和ORLD指令时定义逻辑块。AND与指定位与执行条件进行

14、逻辑与运算。AND LD逻辑块与前面程序块进行逻辑与运算的结果。AND NOT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。OR NOT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JM

15、E（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。AND LD逻辑块与前面程序块进行逻辑与运算的结果

16、。OR LD逻辑块或前面程序块进行逻辑或运算的结果。 NETRNETWTABLE,PORTTABLE,PORT网络读网络写SLCRSLCTSLCENN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OMRON PLC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、OMRON PLC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

17、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NT4.0 with Service Pack 5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/DV

18、DROM”, 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-ONE 3.1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-ONE 3.1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-One Disk2”，重复上述“第2

19、步”的过程打开“CXONE_2.iso”， 等待导入完成后，点击“请插入磁盘：CX-One Disk2”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

20、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

21、，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-ID211DC 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

22、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 500s 。（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

23、（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500s 。（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

24、：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）Controller Link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

25、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-D12实验挂箱CM2113实验导线3号若干4通讯电缆USB15计算机1自备三、PLC外形图四、制要求1.认知欧姆龙CJ系列PLC I/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

26、； 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；

27、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. 00I07常开触点002. 01I08常开触点013. 00O00输出指示4. 01O01输出指示5. 02O02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

28、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

29、控制器高级实验装置THORM-D12实验挂箱CM2113实验导线3号若干4通讯电缆USB15计算机1自备三、控制要求1.认知欧姆龙CJ系列PLC I/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

30、 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