电气控制与PLC实验指导书(共28页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上电气控制及PLC实验指导书机械工程学院二一三年三月专心-专注-专业目 录实验要求1、实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下：1) 认真阅读实验指导书，复习实验项目涉及的课本相关章节内容。2) 熟悉实验电路工作原理，编好相关实验程序。3) 清楚实验中所用各仪器设备的使用方法及注意事项。2、做强电实验时，接线时必须断开电源；学生相互仔细检查，经指导教师检查同意后方可通电实验。3、实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。4、实验过程中需要改接线时，应关断电源方可进行。5、实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验过程，特别是遇到的问题及解决的方法应重点予以记录。实验记录经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。6、实验结束后，必须按规定要求关电源、并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理，将实验台上的物品恢复到实验开始前状态。并填写实验仪器使用记录，经实验室人员认可后方可离开。7、实验后及时整理分析实验记录，独立完成实验报告。实验一 三菱PLC基本指令练习一、实验目的1、了解PLC面板的基本结构，掌握输入、输出端子的连接方法；2、学习三菱PLC编程软件的使用，程序的输入、编辑、传输及运行及调试；3、掌握输入、输出继电器，定时器、计数器等常用编程元件的使用二、实验内容及学时（2学时）PLC的面板认识，PLC软件的应用，将给定的梯形图输入电脑，并运行PLC，观察实验现象。三、实验主要设备PLC（三菱FX2N-32MR），通讯电缆，PLC综合实验台（FP1-C24），微机（Windows2000及其以上），编程软件包（GP DEVELOPER/WIN-C）四、实验要求正确认识PLC面板的基本结构，学会PLC与电脑的连接与通讯方法。掌握PLC编程软件的使用，包括梯形图与指令表的输入与转换，程序运行时电脑对PLC内部元件的监控方法，熟悉输入、输出继电器，定时器、计数器等常用编程元件的功能及使用方法，能根据梯形图分析实验现象。五、实验方法与步骤1、PLC的面板认识认识实验所用PLC的规格型号，并说明其含义、面板上各部件的名称与作用。2、正确连接PLC与电脑之间的通讯电缆。3、定时器的使用输入右图所示程序，并连好外部引线，验证如下内容：（1）T1未定时前或定时时间未到前，那个触点闭合，那个触点断开，那个灯亮，那个灯灭。（2）如何让T1开始计时，定时时间到后，那个触点闭合，那个触点断开，那个灯亮，那个灯灭。图2（3）定时时间未到设定值前，断开X1，然后接通X1再定时，二次时间可否累加，将定时器T1改成T251,二次定时时间是否可累计。（4）定时时间到后，怎样才能使已动作的定时器触点状态恢复到初始状态。图34、计数器的使用输入右图所示程序，连好外部引线，做如下验证实验：（1）计数器C0，C101是对什么信号进行计数。（2）计数个数达设定值前与后，那个触点闭合，那个触点断开，那灯亮，那灯灭。（3）计数器触点动作后，再加计数脉冲，计数触点状态如何变化。（4）计数器动作后，如何使触点恢复到初始状态。（5）计数触点动作后断开PLC电源，再通电，检验触点的变化情况。5、编一程序，实现三灯按如下要求进行控制，用一个按钮开关X2控制三只灯Y1、Y2、Y3循环点亮，按钮按三下，Y1亮，再按三下，Y1灭Y2亮，再按三下，Y2灭Y3又亮，再按一下，三灯全灭，再按三下Y1亮，如此循环。要求列出I/O分配表，电气接线图，梯形图程序，并进行实验验证。六、实验报告写出实验所用PLC的规格型号，含义、面板上各部件的名称与作用。画出实验梯形图程序，列出对应的I/O分配表及对应的PLC电气接线图，详细记录操作过程及实验现象。特别要记录在实验过程中所遇到的问题，及解决的方法。写出实验心得。实验二 交通信号灯控制一、实验目的1. 学习顺序控制程序的编写方法。2. 学习步进指令与状态编程方法；3. 学习数据处理等功能指令的使用二、实验内容及学时（2学时）：1、 按下面流程图的要求编写时间固定的交通信号灯控制程序并调试运行。开关X0合上后，东西方向：绿灯Y0亮后闪灭黄灯Y1亮灭红灯Y2亮绿灯亮 如此循环；对应东西绿、黄灯亮时南北红灯Y5亮，对应东西红灯亮时，南北绿灯Y3亮闪2秒灭南北黄灯Y4亮2后，如此对应循环。开关X0断开后，所有灯灭。具体见下面流程图图4 亮灯流程图2、 基本控制要求同（1），只是绿灯亮的时间通过8个开关模拟两个BCD拨码器从PLC外部X10X17 八个端子输入，编制程序，并上机调试运行。三、实验主要设备PLC（三菱FX2N-32MR），通讯电缆，PLC综合实验台（FP1-C24），微机（Windows2000及其以上），编程软件包（GP DEVELOPER/WIN-C）四、实验要求熟悉并掌握顺序控制程序、步进指令的编写方法。掌握数据处理等功能指令的使用。五、实验方法与步骤根据控制要求，分别列出I/O分配表、画出梯形图、将PLC综合实验台与微机等进行正确连接，观察实验现象，调试实验程序。六、实验报告在上机调试成功的基础上，写出经调试的梯形图程序、I/O分配表、PLC外部接线原理图，以及调试的过程。详细记录实验过程中遇到的问题，及解决方法，写出实验心得。实验三 智力竞赛抢答器一. 实验目的（1）掌握PLC外部输入、输出电路的设计和连接方法；（2）掌握应用软件的编程方法；（3）掌握应用符号地址编程的方法。二. 实验内容及学时（2学时）利用PLC控制系统设计1个4组的智力竞赛抢答器。 三. 实验主要设备PLC（三菱FX2N-32MR），通讯电缆，PLC综合实验台（FP1-C24），微机（Windows2000及其以上），编程软件包（GP DEVELOPER/WIN-C）四. 实验要求（1）在主持人侧，设置抢答指示电路和启动、复位按钮。选手侧各设置1个抢答按钮。（2）主持人按动启动按钮，可以进行一次抢答，黄色发光二极管作允许抢答指示。（3）竟猜者抢答主持人所提的问题时，按动各自的抢答按钮。（4）收到第1个抢答信号后，主持人侧红色发光二极管作抢答指示，数码管显示抢先1组的组别，主持人按下复位按钮，指示灯和数码管熄灭。五. 实验方法与步骤（1）设计PLC外部电路；（2）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；（3）运行用户程序，观察程序运行结果。六. 实验报告写出控制要求对应的程序，包括I/O分配表、梯形图。按实验步骤详细写出操作过程及实验现象。记录在实验过程中所遇到的问题，及解决的方法。附录一 部分参考程序 1. 计数器梯形图2. 锁存控制梯形图3. 延时断开定时功能和单触发定时器梯形图4. 交通信号灯控制梯形图5. 小车自动往返控制梯形图6. 电动机Y-起动控制梯形图7. 电动机正反转控制梯形图8. 4路抢答器梯形图附录二 MELSOFT GP Developer编程软件的使用说明一、概述MELSOFT GP DeveloperN编程软件可对Q、QS、QnA、A、CNC、FX和MOTION(S)系列CPU的三菱PLC可编程控制器编程以及监控PLC可编程器中各个软元件的实时状态。此编程软件可与GX Simulator组合使用时，可对梯形图程序进行逻辑测试。二、安装GP DEVELOPER编程软件下载GP DEVELOPER的安装软件压缩包，解压后，首先安装“ENVMEL”文件夹里面的程序，然后再安装GP DEVELOPER，如果要安装GX Simulator，则要在GP DEVELOPER安装结束后再安装，而且要保证与GP DEVELOPER安装在同一个文件夹里。程序安装后，在电脑的“开始”-“程序”找到“MELSOFT应用程序”，点击“GX Developer”（图1） 图 1 图 2三GP DEVELOPER编程软件的应用GP DEVELOPER编程软件的界面介绍见图3abcfgde图 3界面包含：a当前编程文件名b菜单: 工程（F）、 编辑（E）、查找/替换（s）、变换、显示（V）、在线（O）等等。c快捷功能键:保存、 打印、剪切、 转换、元件名查、 指令查、 触点/线圈查、 刷新等等。d快捷指令: F5常开、F6常闭、F7输入元件、 F8输入指令等等。eSFC编程的快捷指令f编程区域g工程数据列表菜单操作：GP DEVELOPER（以下统一用简称GP）的各种操作主要靠菜单来选择，当文件处于编辑状态时，用鼠标点击想要选择的菜单项，如果该菜单项还有子菜单，鼠标下移，根据要求选择子菜单项，如果该菜单项没有下级子菜单，则该菜单项就是一个操作命令，单击即执行命令。四、文件程序编辑当正确进入GP DEVELOPER编程系统后，文件程序的编辑可用二种编辑状态形式：1）指令表编辑2）梯形图编辑指令表编辑程序 “指令表”编辑状态，可以让你用指令表形式编辑一般程序。现在以输入下面一段程序为例：StepInstructionI/00LDX0001OUTY0002END操作步骤解释1）点击菜单文件中的新文件或打开选择PLC类型设置，FXON或FX2N后确认，弹出“指令表”（注：如果不是指令表，可从菜单“视图”内选择“指令表”）建立新文件，进入“指令编辑”状态，进入输入状态，光标处于指令区，步序号由系统自动填入2）键入“LD”空格（也可以键入“F5”）键入“X000”，回车输入第一条指令（快捷方式输入指令）输入第一条指令元件号，光标自动进入第二条指令3）键入“OUT”空格（可以健入“F9”）键入“Y000”，回车输入第二条指令（快捷方式输入指令）输入第二条指令元件号，光标自动进入第三条指令4）键入“END”，回车输入结束指令，无元件号，光标下移注：程序结束前必须输入结束指令（END“指令表”程序编辑结束后，应该进行程序检查，GP DEVELOPER能提供自检，单击选项下拉子菜单，选中程序检查弹出程序检查对话框，根据提示，可以检查是否有语法错误，电路错误以及双线圈检验。检查无误可以进行下一步的操作传送、运行2、“梯形图”编辑程序梯形图编辑状态，可以让你用梯形图形式编辑程序。现在以输入下面一段梯形图为例：操作步骤解释1）点击菜单文件中的新文件或打开选择PLC类型设置，FXON或FX2N后确认，弹出“梯形图”（注：如果不是梯形图，可从菜单“视图”内选择“梯形图”）。建立新文件，进入“梯形图编辑” 状态，进入输入状态，光标处于元件输入位置。2）首先将小光标移到左边母线最上端处确定状态元件输入位置3）按“F5”或点击右边的功能图中的常开，弹出“输入元件”对话框输入一个元件“常开”触点4）键入“X000”回车输入元件的符号“X000”5）按“F6”或点击功能图中的常闭，弹出“输入元件”对话框输入一个元件“常闭”触点6）键入“X001”回车输入元件的符号“X001”7）按“F7”或点击功能图中的输出线圈输入一个输出线圈8）键入“Y000”回车输入线圈符号“Y000”9)点击功能图中带有连结线的常开，弹出“输入元件”对话框输入一个并联的常开触点10)键入“Y000”回车输入一个线圈的辅助常开的符号“Y000”11)按“F8”或点击功能图中的“功能”元件“ ”，弹出“输入元件”对话框输入一个“功能元件”12)键入“END”回车输入结束符号注：程序结束前必须输入结束指令（END）“梯形图”程序编辑结束后，应该进行程序检查，GP DEVELOPER能提供自检，单击选项下拉子菜单，选中程序检查弹出程序检查对话框，根据提示可以检查是否有语法错误，电路错误以及双线圈检验。进行下一步<转换>、<传送>、<运行>。注意：“梯形图”编辑程序必须经过“转换”成指令表格式才能被PLC认可运行。但有时输入的梯形图无法将其转换为指令格式。梯形图转换成指令表格式的操作用鼠标点击快捷功能键: 转换；或者点击工具栏的下拉菜单：转换梯形图和指令表编程比较：梯形图编程比较简单、明了，接近电路图，所以一般PLC程序都用梯形图来编辑，然后，转换成指令表，下载运行。五、设置通讯口参数在GP DEVELOPER中将程序编辑完成后和PLC通讯前，应设置通讯口的参数。如果只是编辑程序，不和PLC通讯，可以不做此步。设置通讯口参数，分二个步骤：1、 PLC串行口的确定用USB数据线将PLC与电脑连接，并且保证数据线的驱动已经安装。然后打开电脑的设备管理起，找到通讯端口，并记下。2、PLC的端口设置打开GX-DEVELOPER，新建一个工程，然后点击菜单“在线”的子菜单“传输设置”（图1），弹出对话框（图2），双击第一行第一个“串行”，弹出对话框图3，点击“com 端口”的下拉菜单，选择与上一步记下的通讯端口，点“确定”。然后点击图2的“通讯测试”，确认PLC与电脑连接成功后，最后点击图2中的“确定”。至此，PLC与电脑的是通讯设置结束。图 4图 5图 6六、GP DEVELOPER与PLC之间的程序传送在GP DEVELOPER中程序编辑好之后，要把程序下传到PLC中去。程序只有在PLC中才能运行；也可以把PLC中的程序上传到GP DEVELOPER中来，在GP DEVELOPER和PLC之间进行程序传送之前，应该先用通讯数据线连接好GP DEVELOPER和PLC。把GP DEVELOPER中的程序下传到PLC中去若GP DEVELOPER中的程序用指令表编辑即可直接传送，如果用梯形图编辑的则要求转换（按键盘上的F4键）成指令表才能传送，因为PLC只识别指令。点击菜单“在线”的二级子菜单“PLC写入”：弹出对话框，有二个选择所有范围、范围设置。选择：1）所有范围 即状态栏中显示的“程序步”（FX2N-8000、FX0N-2000）会全部写入PLC，时间比较长。（此功能可以用来刷新PLC的内存） 2）范围设置先确定“程序步”的“起始步”和“终止步”的步长，然后把确定的步长指令写入PLC，时间相对比较短。程序步的长短都在状态栏中明确显示。(见图（4）界面下方)在“状态栏”会出现“程序步”（或“已用步”）写入（或插入）FX2N等字符。选择完确认，如果这时PLC处于“RUN”状态，通讯不能进行，屏幕会出现“PLC正在运行，无法写入”的文字说明提示，这时应该先将PLC的“RUN 、STOP”的开关拨到“STOP”或点击菜单“PLC”的遥控运行/停止0 （遥控只能用于FX2N型PLC），然后才能进行通讯。进入PLC程序写入过程，这时屏幕会出现闪烁着的“写入Please wait a moment”等提示符。“写入结束” 后自动“核对”，核对正确才能运行。注意这时的“核对”只是核对程序是否写入了PLC，对电路的正确与否由PLC判定，与通讯无关。若“通讯错误” 提示符出现，可能有两个问题要检查。在状态检查中看“PLC类型”是否正确，例：运行机型是FX2N，但设置的是FXON，就要更改成FX2N。PLC的“端口设置”是否正确即COM口。排除了二个问题后，重新“写入”直到“核对”完成表示程序已输送到PLC中。把PLC中的程序上传到GP DEVELOPER中若要把PLC中的程序读回GP DEVELOPER，首先要设置好通讯端口，点击“PLC”子菜单“读入”弹出PLC类型设置对话框，选择PLC类型,确认读入开始。结束后状态栏中显示程序步数。这时在GP DEVELOPER中可以阅读PLC中的运行程序。注意：GP DEVELOPER和PLC之间的程序传送，有可能原程序会被当前程序覆盖，假如不想覆盖原有程序，应该注意文件名的设置。七、程序的运行与调试1、程序运行当程序写入PLC后就可以在PLC中运行了。先将PLC处于RUN状态（可用手拨PLC的“RUN/STOP” 开关到“RUN”档,FXON 、FX2N都适合，也可用遥控使PLC 处于 “RUN” 状态，这只适合FX2N型），再通过实验系统的输入开关给PLC输入给定信号，观察PLC输出指示灯，验证是否符合编辑程序的电路逻辑关系，如果有问题还可以通过GP DEVELOPER提供的调试工具来确定问题，解决问题。例：运行验证程序编辑、传送、运行下列程序：步骤：梯形图方式编辑，然后转换成指令表程序。程序写入PLC，在写入时PLC应处于“STOP”状态。PLC中的程序在运行前应使PLC处于“RUN”状态。输入给定信号，观察输出状态，可以验证程序的正确性。操作步骤 观察闭合XOOO断开X001 Y000应该动作闭合X000闭合X002 Y000应该动作断开X000 Y000应该不动作闭合X000、闭合X001、断开X002 Y000应该不动作Y000这条电路正确Y000动作10秒后T0定时器触点闭合 Y001应该动作 T0、Y001电路正确2、程序调试 当程序写入PLC后，按照设计要求可用GP DEVELOPER来调试PLC程序。如果有问题，可以通过GP DEVELOPER提供的调试工具来确定问题所在。调试工具：监控/测试。下面举例（如图（5）说明：监控/测试包括开始监控 在PLC运行时通过梯形图程序显示各位元件的动作情况：见图（5）。图（5）当X000闭合、Y000线圈动作、T0计时到、Y001线圈动作，此时可观察到动作的每个元件位置上出现翠绿色光标，表示元件改变了状态。利用“开始监控”可以实时观察程序运行。* 进入元件监控 在PLC运行时，监控指定元件单元的动作情况：见图（6）。图（6）当指定元件进入监控（在“进入元件监控”对话框中输入元件号），就可以非常清楚元件改变状态的过程，例如T0定时器，当当前值增加到和设置的一致，状态发生变化。这过程在对话框中能清楚看到。* 强制Y输出 强制PLC输出端口（Y）输出ON/OFF：见图（7）。图（7）如果在程序运行中需要强制某个输出端口（Y）输出ON或OFF，可以在“强制Y输出”的对话框中输入所要强制的“Y”元件号，选择“ON”或“OFF”状态“确认”后，元件保持“强制状态”一个扫描周期，同时图（7）界面也能清楚显示已经执行过的状态。* 强制ON/OFF 强行设置或重新设置PLC的位元件：“强制ON/OFF”相当于执行了一次SET/RST指令或是一次数据传递指令。对那些在程序中其线圈已经被驱动的元素，如Y0，强制“ON/OFF” 状态只有一个扫描周期，从PLC的指示灯上并不能看到效果。下面通过图（8）和图（9）说明“强制ON/OFF”的功能，选TO元件作强制对象，在图（8）中，可看到在没有选择任何状态（设置/重新设置）条件下，只有当TO的“当前值”与“设置”的值一致时TO触点才能工作。图（8）如果选择“ON/OFF”的设置状态，在图（9）中当程序开始运行，TO计时开始，这时只要确认“设置”，计时立刻停止，触点工作（程序中的TO状态被强制改变）。图（9）如果选择“ON/OFF”的重新设置状态，当程序开始运行，TO计时开始，这时只要确认“重新设置”，当前值立刻被刷新，T0恢复起始状态。TO计时重新开始。调试还可以调用PLC诊断，简单观察诊断结果。调试结束，关闭“监控/测试”，程序进入运行。注：“开始监控”、“进入元件监控”是可以进行实时监控元件的动作情况。* 改变当前值 改变PLC字元件的当前值：见图（10）。图（10）在图（10）中，当“当前值”的值被改动。例如K100改为K58，在程序运行状态下，执行确认，则TO从常数K58开始计时，而不是从零开始计时，这在元件监控对话框中非常清楚地反应出来，同时在改变当前值的对话框的“过程显示”中也能观察到。改变当前值在程序调试中可用于瞬时观察。* 改变设置值 改变PLC中计数器或计时器的设置值：见图（11）和图（12）。在程序运行监控中，如果要改变光标所在位置的计数器或计时器的输出命令状态，只需在“改变设置值”对话框中输入要改变的值，则该计数器或计时器的设置值被改变，输出命令状态亦随之改变。如图（11）中，T0原设置值为“K100”，在“改变设置值”对话框中改为“K10”，並确认，则TO的设置值变为“K10”，如图（12）所示。改变设置值在程序调试是比较常用的方法。注：该功能仅仅在监控线路图时有效。图（11）图（12）八、退出系统完成程序调试后退出系统前应该先核定程序文件名后将其存盘，然后关闭GP DEVELOPER所有应用子菜单显示图，退出系统。