PLC控制系統(tǒng)的實驗與實訓

PLC控制系統(tǒng)的實驗與實訓第1頁/共50頁2023/3/1728.1PLC控制系統(tǒng)實驗

1PLC的實驗與實訓采用個人電腦加PLC編程軟件方式進行，實驗用PLC宜選擇晶體管輸出型，或者晶體管與繼電器混合輸出型，PLC與對應的編程軟件舉例：（1）三菱FX1S-20MT（或深圳九天豐菱FL1S-20MT）+FXGPV3.30（或GPPWV8.52中文版與內(nèi)裝的仿真軟件GXSimulator6-C）。（2）無錫信捷XC3-48RT-E+XCPPro（V3.1a）。（3）上海豐煒VB1-32MT+LadderMaster（V1.70.1）。PLC控制系統(tǒng)實驗可以在實驗板上進行，將一些常用器件，如各類按鈕開關、發(fā)光二極管，直流小電機，步進電機、七段碼LED顯示器以及所需的接插件等預先裝在實驗板上，再通過電纜線與PLC相連。第2頁/共50頁2023/3/1738.1PLC控制系統(tǒng)實驗

2在做以下實驗時，務必先仔細閱讀6.4.3節(jié)，特別是通過例6.1實例，熟練掌握用FXGP編輯、調(diào)試梯形圖的全過程；務必先仔細閱讀4.2.3節(jié)，特別是通過例4.2實例，熟練掌握用FXGP編輯、調(diào)試SFC的全過程；仔細閱讀2.4節(jié)，熟練掌握用GPPW編輯、調(diào)試梯形圖的全過程，特別是能用其內(nèi)裝的GXSimulator對梯形圖進行模擬仿真和獲得時序圖，這樣，如果沒有實際的PLC，也能用GPPW做下面8個實驗，彌補了對PLC硬件的不足。注意，在以下實驗中將不再重復說明FXGP或GPPW軟件的操作過程。第3頁/共50頁2023/3/1748.1.1實驗1雙燈閃爍――熟悉PLC控制實驗的步驟（1）功能要求系統(tǒng)上電后，并按下按鈕X000，兩個彩燈即交替閃爍，兩彩燈交替閃爍間隔為2s。（2）輸入/輸出端口設置雙燈閃爍PLC控制的I/O端口分配如表8.1所示。（3）梯形圖與指令表雙燈閃爍PLC控制的梯形圖與指令表分別如圖8.1（a）和（b）所示。第4頁/共50頁2023/3/1758.1.1實驗1雙燈閃爍實驗2

第5頁/共50頁2023/3/1768.1.1實驗1雙燈閃爍實驗3

（4）接線圖雙燈閃爍PLC控制的接線圖如圖8.2所示.。注意：在實驗室中可以用Y000和Y001直接驅(qū)動發(fā)光二極管來模擬，也可觀察PLC面板上Y000和Y001的OUT指示燈。以下實驗均可按此處理。（5）梯形圖監(jiān)控調(diào)試按6.4.3節(jié)介紹的方法用FXGP進行雙燈閃爍梯形圖監(jiān)控畫面如圖8.3所示。分圖（a）表示觸按X000按鈕后，Y000接通，同時T1定時2s的畫面；第6頁/共50頁2023/3/1778.1.1實驗1雙燈閃爍實驗4

分圖（b）表示T1定時2s到，Y001接通，同時T2開始定時的畫面。T2定時2s到，監(jiān)控畫面又將轉(zhuǎn)到分圖（a），如此循環(huán)重復。第7頁/共50頁2023/3/1788.1.2

實驗2點動與長動――在GPPW中調(diào)試并加注釋

1圖8.4為點動、長動繼電器控制電路。SB1為點動按鈕，按下SB1后，KM線圈得電，驅(qū)動電機運行；釋放SB1，電機即停轉(zhuǎn)。SB2為長動按鈕，按下SB2后，KA線圈得電，其常開吸合，下一個KA常開起自保作用，上一個KA常開使KM線圈得電，驅(qū)動電機運行。SB3為停止按鈕，按下SB3電機停轉(zhuǎn)。請改用PLC來控制。第8頁/共50頁2023/3/1798.1.2實驗2點動與長動――在GPPW中調(diào)試并加注釋2（1）功能要求①當接上電源，電機不動作。按下SB1后，電機能點動運行。②按下SB2后，電機作長動運行。③按下SB3后，電機停轉(zhuǎn)。（2）輸入/輸出端口設置點動與長動運行PLC控制的I/O端口分配如表8.2所示。第9頁/共50頁2023/3/17108.1.2實驗2點動與長動――在GPPW中調(diào)試并加注釋3（3）梯形圖、指令表和接線圖電機點動與長動運行PLC控制的梯形圖、指令表和接線圖分別如圖8.5（a）～（b）所示。（4）梯形圖模擬調(diào)試第10頁/共50頁2023/3/17118.1.2實驗2點動與長動――在GPPW中調(diào)試并加注釋4按2.4節(jié)介紹的方法用GPPW模擬仿真此梯形圖的畫面如圖8.6所示。分圖（a）表示開始邏輯測試時畫面。分圖（b）表示X001被“強制ON”后，Y000點動運行時畫面，再“強制OFF”后將回到分圖（a）。第11頁/共50頁2023/3/17128.1.2實驗2點動與長動――在GPPW中調(diào)試并加注釋5分圖（c）表示X002被“強制ON”，再被“強制OFF”后，Y000長動運行時畫面。（5）給元件名加注釋給元件名加注釋能增加梯形圖的可讀性，能直觀地表達每個軟元件在程序中的作用。加注釋步驟：①用菜單命令“顯示_工程數(shù)據(jù)列表”，打開工程數(shù)據(jù)列表窗，見圖8.7（a）。②在工程數(shù)據(jù)列表窗中，展開“軟元件注釋”目錄后，雙擊通用注釋“COMMENT”，彈出軟元件注釋編輯窗（在8.7（a）工程數(shù)據(jù)列表右邊區(qū)域）。③在此編輯窗中的“軟元件名”組合框中輸入要編輯的元件名“X001”,單擊“顯示”按鈕。在對應X001的“注釋”第12頁/共50頁2023/3/17138.1.2實驗2點動與長動――在GPPW中調(diào)試并加注釋6欄輸入要注釋的內(nèi)容“點動”。用同法給圖8.5（a）梯形圖中其它的軟元件加上注釋。④雙擊工程數(shù)據(jù)列表窗中“MAIN”，出現(xiàn)梯形圖視窗,用菜單命令“顯示_注釋顯示”，就能在梯形圖中看到所加的注釋了，如圖8.7（b）所示。第13頁/共50頁2023/3/17148.1.3

實驗3直流電機正反轉(zhuǎn)控制PLC系統(tǒng)本實驗可參照“例3.18設計一個用FX1S－20MT的輸出端子直接驅(qū)動直流電動機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)”。思考題請用GPPW對圖3.33（a）直流電動機正反轉(zhuǎn)控制梯形圖進行模擬調(diào)試，并對圖8.8（a）和（b）兩個GPPW模擬調(diào)試畫面進行說明。第14頁/共50頁2023/3/17158.1.4

實驗4兩臺電機順序控制PLC系統(tǒng)1（1）功能要求①當接上電源時，電機不動作。當按下SB2按鈕后，泵電機M1動作，再按SB4，主電機M2才會動作。未按SB2按鈕，而先按SB4按鈕時，主電機M2將不會動作。②按SB3按鈕后，只有主電機M2停止；而按SB1按鈕后，M1，M2兩電機將會同時停止。按FR后，兩電機M1和M2均因過載保護而停止。第15頁/共50頁2023/3/17168.1.3

實驗4兩臺電機順序控制PLC系統(tǒng)2（2）輸入/輸出端口設置兩臺電機順序控制的I/O端口分配如表8.3所示。（3）梯形圖與指令表兩臺電機順序控制的PLC控制的梯形圖和指令表分別如圖8.10（a）和（b）所示。第16頁/共50頁2023/3/17178.1.3

實驗4兩臺電機順序控制PLC系統(tǒng)3第17頁/共50頁2023/3/17188.1.3

實驗4兩臺電機順序控制PLC系統(tǒng)4（4）接線圖兩臺電機順序控制的PLC控制的接線圖如圖8.11所示。第18頁/共50頁2023/3/17198.1.5實驗5籠型異步電機Y/△降壓起動控制PLC系統(tǒng)1按下SB2后，主觸點KM1和KM3閉合，而主觸點KM2是斷開的，電機作Y型起動。20秒后主觸點KM3斷開，主觸點KM1和KM2閉合，電機切換為△型連接作連續(xù)運行。SB1為停止按鈕。請改用PLC來控制。第19頁/共50頁2023/3/17208.1.5實驗5籠型異步電機Y/△降壓起動控制PLC系統(tǒng)2（1）功能要求①當接上電源時，電機M不動作。②當按下SB2后，電機M作星形降壓起動。延時20秒后，電機M以三角形連接作全壓運行。③按下SB1，電機停機；熱繼電器觸點FR動作后，電機M因過載保護而停機。（2）輸入/輸出端口設置第20頁/共50頁2023/3/17218.1.5實驗5籠型異步電機Y/△降壓起動控制PLC系統(tǒng)3（3）梯形圖與指令表電機Y/△降壓起動PLC控制的梯形圖和指令表如圖8.14（a）和（b）所示。第21頁/共50頁2023/3/17228.1.5實驗5籠型異步電機Y/△降壓起動控制PLC系統(tǒng)4（4）接線圖Y/△降壓起動PLC控制接線圖如圖8.15（5）梯形圖監(jiān)控調(diào)試按6.3節(jié)介紹的方法用FXGP進行電機Y/△降壓起動梯形的監(jiān)控畫面如圖8.16所示。分圖（a）表示進入監(jiān)控時的初始畫面；第22頁/共50頁2023/3/17238.1.5實驗5籠型異步電機Y/△降壓起動控制PLC系統(tǒng)4分圖（b）表示觸按X002按鈕后，Y001和Y003接通，電機作Y型起動，同時T1定時20s的畫面；分圖（c）表示T1定時20s到，使Y003斷開，Y002接通，而Y001仍是接通的，電機切換為△型連接作連續(xù)運行。第23頁/共50頁2023/3/17248.1.6

實驗6交通燈控制PLC系統(tǒng)1（1）功能要求①設置一個啟停開關X010。系統(tǒng)上電后，并按下開關X010，南北紅燈與東西綠燈同時亮。南北紅燈亮將維持18s；而東西綠燈亮先維持12s，接著綠燈閃爍，亮暗間隔各為0.5s，閃爍3次后熄滅；變?yōu)闁|西黃燈亮，并維持3s后熄滅，同時南北紅燈也熄滅。 ②接著，變?yōu)闁|西紅燈亮，南北綠燈亮。東西紅燈亮將維持18s；而南北綠燈亮先維持12s，接著綠燈閃爍，亮暗間隔各為0.5s，閃爍3次后熄滅；變?yōu)槟媳秉S燈亮，并維持3s后熄滅。同時東西紅燈也熄滅。③此后，恢復為南北紅燈亮與東西綠燈同時亮，如此重復循環(huán)。第24頁/共50頁2023/3/17258.1.6

實驗6交通燈控制PLC系統(tǒng)2（2）輸入/輸出端口設置交通燈控制的I/O端口分配如表8.5所示。（3）梯形圖與指令表梯形圖和指令表如圖8.17（a）和（b）所示。第25頁/共50頁2023/3/17268.1.6

實驗6交通燈控制PLC系統(tǒng)3圖8.17（a）交通燈PLC控制梯形圖第26頁/共50頁2023/3/17278.1.6

實驗6交通燈控制PLC系統(tǒng)4圖8.17（b）交通燈PLC控制指令表第27頁/共50頁2023/3/17288.1.6

實驗6交通燈控制PLC系統(tǒng)5（4）接線圖交通燈PLC控制系統(tǒng)的接線圖如圖8.18所示。（5）梯形圖在線調(diào)試按照圖8.18接線圖進行接線，把南北紅綠黃燈放在南北位置，把東西紅綠黃燈放在東西位置。此后,系統(tǒng)上電,

第28頁/共50頁2023/3/17298.1.6

實驗6交通燈控制PLC系統(tǒng)6將程序傳送至PLC中，并將PLC的RUN開關打上，使RUN燈亮。合上開關X010后，觀察交通燈是否符合功能要求進行轉(zhuǎn)換。交通燈的工作波形圖也可參看圖4.56，僅數(shù)據(jù)上有些不同，波形是一樣的。如果在線調(diào)試出現(xiàn)問題，可以進入監(jiān)控，進行排除。第29頁/共50頁2023/3/17308.1.7

實驗7廣告牌PLC控制及SFC的監(jiān)控調(diào)試1本實驗內(nèi)容請參看例4.9，要求在FXGP軟件中用SFC語言來設計，并進行SFC程序的監(jiān)控調(diào)試。下面僅給出用FXGP對圖4.37的SFC程序的監(jiān)控過程，此前讀者應已經(jīng)完成：（1）按照例4.10介紹的方法，用FXGP畫好了圖4.37SFC圖和相關內(nèi)置梯形圖，并將其轉(zhuǎn)換成相應的步進梯形圖和指令表（見圖4.40）；（2）按照例6.1介紹的方法，用菜單命令“PLC_傳送_寫出”將程序傳送到PLC；（3）在系統(tǒng)未上電情況下，按照圖4.39接線圖進行接線；此后，給系統(tǒng)上電，并將PLC的RUN開關打上，使RUN燈亮，就可以進行SFC程序監(jiān)控調(diào)試了。第30頁/共50頁2023/3/17318.1.7

實驗7廣告牌PLC控制及SFC的監(jiān)控調(diào)試2SFC程序監(jiān)控調(diào)試步驟可以參照例6.1介紹的步驟進行。①用菜單命令“監(jiān)控/測試_開始監(jiān)控”，進入SFC程序監(jiān)控，初始監(jiān)控畫面如圖8.20（a）所示。圖中，只有初始狀態(tài)S2有綠色底紋，說明S2處于接通狀態(tài)；沒有底紋的S20～S23均處于關閉狀態(tài)。第31頁/共50頁2023/3/17328.1.7

實驗7廣告牌PLC控制及SFC的監(jiān)控調(diào)試3②如果沒有外接按鈕X010，可以進行元件ON/OFF的模擬。用菜單命令“監(jiān)控/測試_強制ON/OFF”，出現(xiàn)如圖8.21所示“強制ON/OFF”對話框，在元件欄中輸入X010，并單擊“確認”按鈕。這時轉(zhuǎn)移條件X010將接通一個掃描周期，使狀態(tài)從S2同時轉(zhuǎn)移到3個并行分支S20～S22，使彩燈每隔0.5s依次點亮。監(jiān)控畫面如圖8.20（b）所示，狀態(tài)S20～S22因接通而出現(xiàn)綠色底紋，同時S2因自動復位而失去底紋。③T0定時時間1.5s到，從第32頁/共50頁2023/3/17338.1.7

實驗7廣告牌PLC控制及SFC的監(jiān)控調(diào)試4狀態(tài)S20～S22匯合轉(zhuǎn)移到狀態(tài)S23，使彩燈全亮全熄閃爍3次。監(jiān)控畫面如圖8.20（c）所示,狀態(tài)S23因接通而出現(xiàn)綠色底紋,同時S20～S22因自動復位而失去底紋。④T3定時時間3s到,一次掃描結(jié)束,從狀態(tài)S23跳轉(zhuǎn)到初始狀態(tài)S2,監(jiān)控畫面回到圖8.20（a）。⑤如果接有外接按鈕X010，可以進行在線監(jiān)控調(diào)試。按下X010后，監(jiān)控畫面自動在圖8.20（b）～（c）之間循環(huán)。用菜單命令“監(jiān)控/測試_停止監(jiān)控”，可以結(jié)束梯形圖監(jiān)控。第33頁/共50頁2023/3/1734（1）功能要求

①設置一啟停開關X010。系統(tǒng)上電后，按下X010,LED顯示器逐個顯示十六進制數(shù)碼:0～9、a、b、C、d、E、F，每個數(shù)碼被點亮的持續(xù)時間均為0.5s。 ②LED顯示器各段排列見圖5.117,相應的七段碼的譯碼見表5.72,請使用功能指令（MOV、ZRST）來編程。8.1.8

實驗8七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng)1第34頁/共50頁2023/3/1735第35頁/共50頁2023/3/17368.1.8

實驗8七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng)3（2）輸入/輸出端口設置七段碼LED顯示器PLC控制I/O端口分配如表8.6所示。（3）梯形圖與指令表圖8.22所示,指令表從略。第36頁/共50頁2023/3/17378.1.8

實驗8七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng)4圖8.22七段碼LED顯示器PLC控制梯形圖第37頁/共50頁2023/3/17388.1.8

實驗8七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng)5圖8.22七段碼LED顯示器PLC控制梯形圖續(xù)第38頁/共50頁2023/3/17398.1.8

實驗8七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng)6（4）接線圖七段碼LED顯示器PLC控制的接線圖如圖8.23所示。PLC為FX1S-20MT,采用FX0N-60MR也行。輸出Y000～Y006通過150Ω電阻直接驅(qū)動3英寸共陽LED顯示器的第39頁/共50頁2023/3/17408.1.8

實驗8七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng)7引腳a～g,12V直流電源的正負極分別與LED顯示器的共陽端和PLC的COM端相連（將COM0～COM3短接）。LED顯示器的引腳圖如8.24所示,不同尺寸、型號的LED顯示器引腳有所不同,請按實際使用的來連接。限流電阻,要按實際電路進行調(diào)整。（5）梯形圖在線調(diào)試按照圖8.23進行接線,，給系統(tǒng)上電，將程序傳送至PLC中,并將PLC的RUN開關打上,使RUN燈亮。合上開關X010后,LED顯示器將依次顯示十六進制數(shù)碼0～F。如果在線調(diào)試出現(xiàn)問題，可以進入監(jiān)控，進行排除。第40頁/共50頁2023/3/17418.2PLC控制系統(tǒng)實訓

8.2.4

實訓4自制PLC并用單片機仿真PLC方法進行控制1．實訓目的（1）設計并裝接單片機主控的PLC--FL1S-20MT。（2）在FL1S-20MT上用指令轉(zhuǎn)換法仿真控制實驗4。

2．實訓知識

硬件部分可以參照1.4節(jié)FL1S-20MT型PLC電原理圖,并結(jié)合自己所選用的單片機的不同特點進行設計。PLC運行還需要系統(tǒng)軟件,為此,本節(jié)提出了一種將PLC指令轉(zhuǎn)換為單片機的指令,用STC89C58RD+單片機來仿真PLC控制的方法。該方法允許用戶先按梯形圖對控制對象編程,再通過兩者之間指令轉(zhuǎn)換，把梯形圖轉(zhuǎn)換成單片機控制指令,進行單片機仿真PLC控制。因此,這種第41頁/共50頁2023/3/17428.2.4

實訓4自制PLC并用單片機仿真PLC法進行控制2

方法十分適合于制作專用的嵌入式功能電路板,同時,只要修改單片機芯片中的HEX代碼，就能改變其控制功能,所以仿真板又是“柔性”的。STC89C58RD+具有ISP“在系統(tǒng)編程”功能,可以把專用程序代碼寫入芯片中,從而,把它改造成為一個用單片機仿真PLC的專用功能板。下面以FL1S-20MT為平臺，介紹用單片機仿真PLC的指令轉(zhuǎn)換法來做實驗4。把實驗4中圖8.10（a）的梯形圖轉(zhuǎn)化為MCS-51匯編指令。MCS-51中的布爾處理器，具有豐富的位處理功能,可用這些位操作邏輯指令來替換FX2N系列梯形圖中的對應的基本邏輯指令。下面將實驗中經(jīng)常用到的可替換的指令,用表8.8和表8.9列出。第42頁/共50頁2023/3/17438.2.4

實訓4自制PLC并用單片機仿真PLC法進行控制3同樣的LD、LDI指令一般可按表8.8所示來轉(zhuǎn)換，但當它們與塊操作指令ANB和ORB聯(lián)用時，就要按表8.9所示來轉(zhuǎn)換。拿LDBIT來說明，它是取當前位的狀態(tài)到位累加器C，但在取進來前，要將原C中的狀態(tài)進行壓棧保護，即壓入片內(nèi)RAM字節(jié)地址為1FH的堆棧中，然后再將當前位的狀態(tài)取到C中。由于堆棧的長度是8第43頁/共50頁2023/3/17448.2.4

實訓4自制PLC并用單片機仿真PLC法進行控制4第44頁/共50頁2023/3/17458.2.4

實訓4自制PLC并用單片機仿真PLC法進行控制5位,所以LD指令連續(xù)使用次數(shù)不能超過8次。表8.9中其它指令,請按表中簡要的說明來理解,不再詳細展開。這樣,就可以按這兩個表給出的指令間等效替換的方法將梯形圖轉(zhuǎn)化為51匯編指令了,實驗4兩臺電機順序控制的完整匯編源程序以“順控.ASM”存盤,內(nèi)容見下：P4 EQU 0E8H ;把P4口的地址E8H賦給P4，P4是P4口的符號地址X00IN BIT P4.1 ;定義X00IN為P4.1（輸入X000～X007選通信號）Y00OUTBIT P4.3 ;定義Y00OUT為P4.3（輸出Y000～Y007選通信號）X00 BIT 00H ;定義X00為位地址00H，X00就00H的符號地址X01 BIT 01H ;定義X01為位地址01H，X01就01H的符號地址X02 BIT 02H ;定義X02為位地址02H，X02就02H的符號地址X03 BIT 03H ;定義X03為位地址03H，X03就03H的符號地址X04 BIT 04H ;定義X04為位地址04H，X04就04H的符號地址Y00 BIT 10H ;定義Y00為位地址10H，Y00就10H的符號地址Y01 BIT 11H ;定義Y01為位地址11H，Y01就11H的符號地址第45頁/共50頁2023/3/1746 ORG 0000H ;0000H為復位入口地址

AJMP START ;程序跳轉(zhuǎn)至START ORG 0030H ;指定程序的起始地址為0030HSTART: MOV P1,#00H ;置P1口為00H，輸出口清零

CLR Y00OUT ;從此起3指令,模擬P4.3產(chǎn)生正脈沖選通信號

NOP SETB Y00OUT MOV SP,#60H ;設置堆棧地址從60H開始PLC: ACALLINOUT ;調(diào)用輸入輸出刷新子程序MN1: MOV C,X02 ;對應指令LD

X002的轉(zhuǎn)換

ORL C,Y00 ;對應指令OR

Y000的轉(zhuǎn)換

ANL C,/X01 ;對應指令ANI

X001的轉(zhuǎn)換

ANL C,/X00 ;對應指令ANI

X000的轉(zhuǎn)換

MOV Y00,C ;對應指令OUT

Y000的轉(zhuǎn)換

MOV C,X04 ;對應指令LD

X004的轉(zhuǎn)換

ORL C,Y01 ;對應指令OR

Y001的轉(zhuǎn)換

ANL C,/X01 ;對應指令ANI

X001的

ANL C,/X03 ;對應指令ANI

X003的轉(zhuǎn)換第46頁/共50頁2023/3/1747 ANL C,/X00 ;對應指令ANI

X000的轉(zhuǎn)換

ANL C,Y00 ;對應指令AND

Y000的轉(zhuǎn)換

MOV Y01,C ;對應指令OUT

Y001的轉(zhuǎn)換MN2: AJMP PLC ;循環(huán)掃描INOUT: MOV P1,#0FFH ;P1口先寫1，下面指令將執(zhí)行輸入刷新