plc实验指导书_26015

1、 FX2N系列可编程序控制器 实 验 指 导 书 吴 敬 兵 编武汉理工大学机电工程学院 2010 年 3 月 实验 一 FX2N可编程序控制器认识一、实验目的 1认识FX2N系列可编程序控制器，了解其I/O分布；2熟悉THPLC-C实验台的结构及使用方法，学习FXGP/Win-C 编程软件；3设计编写小车自动往返控制系统梯形图程序；二、实验设备1THPLC-C实验台； 2计算机； 三、实验原理1. 可编程序控制器结构及工作方式可编程序控制器(programmable logical controller) 是20世纪70年代开始迅速发展起来的新一代工业控制装置；FX2N PLC是由电源 +

2、CPU 输入输出+程序存储器（RAM）组成的单元型可编程序控制器。其主机称为基本单元，另为主机备有可扩展其输入输出点的“扩展单元（电源+I/O）”和“扩展模块（I/O）” ，此外，还有可连接的扩展设备,用于特殊控制。FX2N 系列PLC以原有的继电器、逻辑运算、顺序控制为基础，逐步发展成为既有逻辑控制、计时、计数、分支程序、子程序等顺序控制功能，也有数学运算、数据处理、模拟量调节、操作显示、联网通讯等功能。可编程序控制器结构简单、编程方便、性能可靠，被广泛应用于工业生产过程控制中。可编程序控制器是在系统软件的控制和指挥下进行工作的，各公司的系统软件皆不同。系统软件装在ROM里，用户程序装在RA

3、M中。可编程序控制器的工作方式是巡回扫描原理，这是它与一般微机运行时最大的不同之处。它不像微机那样把用户程序从头到尾顺序执行一遍，而是把用户程序执行完一次后再返回去执行第二次、第三次，直至停机。要使程序巡回扫描一次的时间短，决定于两个因素，一个是每条指令的执行时间，另一个是程序的长短。前一个是由机器本身的主频决定的；第二个就是编程人员的水平了。一般确定巡回扫描周期的时间为100200ms。可编程序控制器工作的另一个特点是建立IO映象区，通过IO映象区进行输入输出操作；IO映象区的建立，使可编程序控制器工作时只与内存有关地址单元内的所有信息状态发生关系，而系统输出也只是给内存某一地址单元设定一个

4、状态。2.FXGP/WIN C 软件：启动运行 FXGP/WIN C 软件后，将出现初始启动画面，点击初始启动界面菜单栏中“文件”菜单并在下拉菜单条中选取“新文件”菜单条，即出现上图所示的界面， PLC 类型选择对话框；选择好机型，鼠标点击“确认”按钮后，则出现下图所示的程序编辑主界面。主界面含以下几个分区：菜单栏（包括 11 个主菜单项），工具栏（快捷操作窗口），用户编辑区，编辑区下边分别是状态栏及功能键栏，界面右侧还可以看到功能图栏。以下分别说明。菜单栏菜单栏是以下拉菜单形式进行操作，菜单栏中包含“文件”、“编辑”、“工具”、“查找”、“视图”、“ PLC ”、“遥控”、“监控及调试”等菜

5、单项。用鼠标点击某项菜单项，弹出该菜单项的菜单条，如“文件”菜单项包含新建、打开、保存、另存为、打印、页面设置等菜单条，“编辑”菜单项包含剪切、复制、粘贴、删除等菜单条，这两个菜单项的主要功能是管理、编辑程序文件。菜单条中的其他项目，如“视图”菜单项功能涉及编程方式的变换，“ PLC ”菜单项主要进行程序的下载、上传传送，“监控及调试”菜单项的功能为程序的调试及监控等操作。工具栏工具栏提供简便的鼠标操作，将最常用的FXGP/WIN C 编程操作以按钮形式设定到工具栏上。可以利用菜单栏中的“视图”菜单选项来显示或隐藏工具栏。菜单栏中涉及的各种功能在工具栏中都能找到。编辑区编辑区用来显示编程操作的

6、工作对象。可以使用梯形图、指令表等方式进行程序的编辑工作。使用菜单栏中“视图”菜单项中的梯形图及指令表菜单条，实现梯形图程序与指令表程序的转换。也可利用工具栏中梯形图及指令表的按钮实现梯形图程序与指令表程序的转换。状态栏，功能键栏及功能图栏编辑区下部是状态栏，用于表示编程 PLC 类型，软件的应用状态及所处的程序步数等。状态栏下为功能键栏，其与编辑区中的功能图栏都含有各种梯形图符号，相当于梯形图绘制的图形符号库。四实验内容熟悉TH PLC-C 实验台结构PLC控制器 FX2N - 64(或48) - MR；PLC教学实验系统：TH PLC-C 实验台；通讯电缆 SC09 ；微机；编程软件包 F

7、XGP/WINC ；熟悉 FXGPWin-C编程软件设备连接：首先将通讯电缆（SC09）的9芯型插头插入微机的串行口插座，再将通讯电缆的圆形插头插入编程插座，最后打开220V交流电源开关即可工作。 文件的管理1） 设置编辑文件的路径首先应该设置文件路径，所有用户文件都在该路径下存取。假设D： PLC* 设置为文件存取路径；操作步骤：首先打开Windows界面进入“我的电脑”，选中D盘，新建一个文件夹，取名为PLC-j0401确认，然后进入FXGP编程软件。2） 文件完成编辑后进行保存:保存文件类型特征有三个：Win Files(*.p m w)；Dos Files(*.p m c)；All F

8、iles(*. *)。点击文件子菜单另存为，弹出File Save As对话框，在“文件名” 中能见到自动生成的SWOPC-FXGP/WIN-C-UNTIT* 文件名，这是编辑文件用的通用名，在保存文件时可以使用，但我们建议一般不使用此类文件名，以避免出错。而在“文件名”框中输入一个带有（保存文件类型）特征的文件名。一般类型选第一种，例：先擦去自动生成的“文件名”，然后在“文件名”框中输入（ABC.pmw）、（555.pmw）、（新潮.pmw）等等。有了文件名，单击“确定”键，弹出“另存为”对话框，在“文件题头名”框中输入一个自己认可的名字，单击“确定”键，完成文件保存。（注：如果点击工具栏中

9、“保存”按键只是在同名下保存文件。）3） 打开已经存在的文件:首先点击编程软件FXGP-WIN-C，在主菜单文件下选中打开弹出File Open对话框，选择正确的驱动器、文件类型和文件名，单击“确定”键即可进入以前编辑的程序。 程序编辑当正确进入FXGP编程系统后，文件程序的编辑有二种编辑状态形式： 编辑文件的正确进入及存取正确路径确定后，可以开始进入编程存取状态；假设首次程序设计：首先打开FXGP编程软件，点击文件子菜单新文件或点击常用工具栏 ，弹出PLC类型设置对话框，供选择机型。本实验指导书提供的为FX2N机型，实验使用时，根据实际确定机型，若FX2N即选中FX2N，然后确认，就可马上进

10、入编辑程序状态。注意这时编程软件会自动生成一个SWOPC-FXGP/WIN-C-UNTIT*文件名，在这个文件名下可以编辑程序。编辑操作1） 采用梯形图方式时的编辑操作 FXGP 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；采用梯形图编程是在编辑区中绘出梯形图，打开“文件”菜单项目中的新文件，菜单条时，主窗口左边可以见到一根竖直的线，这就是梯形图中左母线。蓝色的方框为光标，梯形图的绘制过程是取用图形符号库中的符号，“拼绘”梯形图的过程

11、。比如要输入一个常开触点，可点击功能图栏中的常开触点，也可以在“工具”菜单中选“触点”，并在下拉菜单中点击“常开触点” 的符号，这时出现图示的对话框，在对话框中输入触点的地址及其他有关参数后点击“确认”按钮，要输入的常开触点及其他地址就出现在蓝色光标所在的位置。如需输入功能指令时，点击工具菜单中的“功能”菜单或点击功能图栏及功能键中的功能按钮，即可弹出如图所示的对话框。然后在对话框中填入功能指令的助记符及操作数，点击“确认”即可。这里要注意的是功能指令的输入格式一定要符合要求，如助记符与操作数间要空格，指令的脉冲执行方式中加的“ P ”与指令间不空格， 32 位指令需在指令助记符前加“ D ”

12、且也不空格。梯形图符号间的连线可通过工具菜单中的“连线”菜单选择水平线与竖线完成。另外还需注意，不论绘制什么图形，先要将光标移到需要绘这些符号的地方。梯形图符号的删除可利用计算机的删除键，梯形图竖线的删除可利用菜单栏中“工具”菜单中的竖线删除。梯形图元件及电路块的剪切，复制和粘贴等方法与其他编辑类软件操作相似。还有一点需强调的是，当设计编写的梯形图需保存时，要先点击菜单栏中“工具”项下拉菜单的“转换”成功后才能保存，梯形图未经转换点击保存按钮存盘即关闭编辑软件，编绘的梯形图将丢失。）采用指令表方式的编程操作采用指令表编程时可以在编辑区光标位置直接输入指令表，一条指令输入完毕后，按回车键光标移至

13、下一条指令，则可输入下一条指令。指令表编辑方式中指令的修改也十分方便，将光标移到需修改的指令上，重新输入新指令即可。可以利用菜单栏中的“选项”菜单项下“程序检查”功能对程序做语法及双线圈的检查，如有问题，软件会提示程序存在的错误。 程序编辑完成后程序的下载程序编辑完成后需下载到 PLC 中运行，这时需点击菜单栏中“ PLC ”菜单，在下拉菜单中再选“传送”及“写入”即可将编辑完成的程序下载到 PLC 中，传送菜单中的“读入”命令则用于将 PLC 中的程序读入编程计算机中修改。 PLC 中一次只能存入一个程序。下载新程序后，旧的程序即行删除。 程序的调试、运行、监控程序的调试及运行监控是程序开发

14、的重要环节，很少有程序一经编制就是完善的，只有经过试运行甚至现场运行才能发现程序中不合理的地方并且进行修改。 SWOPC-FXGP/WIN-C 编程软件具有监控功能，可用于程序的调试及监控。程序的运行及监控程序下载后仍保持编程计算机与 PLC 的联机状态并启动程序运行，编辑区显示梯形图状态下，点击菜单栏中“监控 / 测试”菜单项后，选择“开始监控”菜单条即进入元件的监控状态。此时，梯形图上将显示 PLC 中各触点的状态及各数据存储单元的数值变化。如图 1-5 所示，图中有长方形光标显示的位元件处于接通状态，数据元件中的存数则直接标出。在监控状态时点击菜单栏中“监控 / 测试”菜单项并选择“停止

15、监控”则终止监控状态，回到编辑状态。 元件状态的监视还可以通过表格方式实现。编辑区显示梯形图或指令表状态下，点击菜单栏中“监控 / 测试”菜单后再选择“进入元件监控”，进入元件监控状态对话框，这时可在对话框中设置需监控的元件，则当 PLC 运行时就可显示运行中各元件的状态。位元件的强制状态在调试中可能需要 PLC 的某些位元件处于 ON 或 OFF 状态，以便观察程序的反应。这可以通过“监控 / 测试”菜单项中的“强制 Y 输出”及“强制 ON/OFF ”命令实现。选择这些命令时将弹出对话框，在对话框中设置需强制的内容并点击“确定”即可。变 PLC 字元件的当前值在调试中有时需改变字元件的当前

16、值，如定时器、计数器的当前值及存储单元的当前值等。具体操作也是从“监控 / 测试”菜单中进入，选择“改变当前值”并在弹出的对话框中设置元件及数值后点击“确定”即可 设计、调试PLC控制程序文件1）编写调试下列梯形图（一） 实验预习： 分析本实验给出梯形图运行工况及其控制功能； 根据控制功能和 I/O 分配，画出其波形图；（二） 用 FXGP/WIN C 软件将以下程序输入到 PLC 中去，结合编程软件的学习，观察运行结果，比较是否与自己预习时分析相一致。梯形图1梯形图2梯形图3梯形图4 梯形图5 2）. 设计小车自动往返控制系统程序 （一）、实验预习 1 、预习本题的控制要求； 2 、根据控制

17、要求和 I/O 分配，设计梯形图程序； （二）、小车自动往返系统如图所示控制要求：按下启动按钮，台车电机M 正转，台车前进；碰到限位开关SQ1后台车电机M 反转，台车后退； 主回路 控制回路（2） 台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M 停转，台车停止，暂停5 秒后，台车再转向前进；当碰到限位开关SQ3后，开始后退； （3） 台车后退，当再次碰到限位开关SQ2后，台车电机M 停转，台车停止，延时5秒后，台车再转向前进重复上述动作； 根据以上要求，设计编写小车自动往返控制系统程序；五. 实验报告1. 熟悉FX2N的内部资源；2. 熟悉FX2N的I/O连接；3. 熟悉编程软件及其操作； 4. 设

18、计小车自动往返控制系统的梯形图；5. 试分析设计编写，调试的梯形图运行工况；实验二 三相异步电机控制中的PLC应用 （ 综合实验）一、实验目的1. 了解三相异步电机的工作及其控制方式，掌握PLC在其控制中的应用；2设计三相异步电机的控制程序，调试分析控制功用，学习编程技能；3. 了接三相异步电机的变频调速控制；4. 了接三相异步电机的同步跟踪控制；二、实验设备1 THPLC-C实验台； 2 计算机；三、实验原理PLC 控制的对象是多样的，如有电动的，气动的和液动的，负载的大小和类别各不相同；可是对PLC的 控制来说，其输出模块主要有三种：继电器，晶体管，可控硅方式，且承受负载的能力也是有限的；

19、PLC 是如何控制庞大且复杂的机电系统？PLC 与被控对象之间还有一个环节功率放大环节，典型的情况即是PLC 通过接触器（继电器）控制电机，使得机械系统按设计意图运行；1. 三相异步电机的单向运行控制三相异步电机的单向运行控制亦称不可逆运行控制（全压起动），用于小型机床，砂轮机，冷却泵等，如下图所示：上图是用交流接触器控制异步电动机的主电路、控制电路；接触器的结构和工作原理与继电器的基本相同，区别仅在于继电器触点的额定电流较小，而接触器是用来控制大电流负载的；例如，它可以控制额定电流为几十安至几百安的异步电动机；按下起动按钮SB2，它的常开触点接通，电流流过SB2的常开触点和停止按钮SB1，作

20、过载保护用的热继电器FR的常闭触点，流过交流接触器KM的线圈，接触器的衔铁被吸合，使主电路中的3对常开触点闭合，异步电动机M的三相电源被接通，电动机开始运行；控制电路中接触器KM的辅助常开触点同时接通；松开起动按钮后，SB2的常开触点断开，电流经KM的辅助常开触点和SB1、FR的常闭触点流过KM的线圈，电动机继续运行；KM的辅助常开触点实现的这种功能称为“自锁”或“自保持” ，它使继电器电路具有类似于R-S触发器的记忆功能；在电动机运行时按停止按钮SB1，它的常闭触点断开，使KM的线圈失电，KM的主触点断开，其三相电源被切断，电机停止运行，辅助常开触点复位（即断开）。 2. 三相异步电机的正反

21、转运行及多点控制在生产加工过程，往往希望电机能够实现可逆运行，如机床工作台的前进与后退，主轴电机的正转与反转，电梯的升与降等等；这就要求电机既能够正转，又能够反转；而我们知道只须改变三相电源进线的任意两项的相序，电机即可反转；另外，还需考虑提供在不同工作位置都可以操作即多点控制；3.工作台自动往返循环控制 行程位置控制 行程位置控制是生产机械进行电气控制中使用较多的一种控制形式，如工作台自动往返，升降机的自动升降等； 自动往返循环控制也可不要行程开关，而采用时间继电器实现工作台自动往返循环控制； 在实际工作中，工作台的往返运动往往是位置开关和时间继电器结合运用，而把行程开关作为极限位置开关考虑

22、；4. 三相异步电机的星/三角换接启动 电机起动方法主要有直接起动和降压起动，直接起动的优点是设备简单，投资省，起动时间短；缺点是起动电流大，一般用于7KW 以下；三相异步电机的降压起动方法很多，起动初始用较小的电压，当转速升至80% 额定转速，立即改变额定电压，使电机正常运转；较为普遍的即是Y/起动；由于电机正反转换接时，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因，使接触器主触头产生较为严重的起弧现象，如果电弧还未完全熄灭时，反转的接触器就闭合，则会造成电源相间短路。用PLC来控制电机则可避免这一问题。 5. 实验台布线图及实验要求合上启动按钮后，电机先作星形连接启动，经延时6秒后自动换接到三

23、角形连接运转。将上图下框中的SS、ST、FR分别接主机的输入点X0、X1、X2；将KM1、KM2、KM3分别接主机的输出点Y1、Y2、Y3；COM端与主机的COM端相连；本实验区的COM1，COM2端与主机的COM1、COM2端相连。KM1、KM2、KM3的动作用发光二极管来模拟。实验装置已将三个CJ0-10接触器的触点引出至面板上。学生可按图示的粗线，用专用实验连接导线连接。三相市电已引至三相开关SQ的U、V、W端。A、B、C、X、Y、Z与三相异步电动机（400W）的相应六个接线柱相连。将三相闸刀开关拨向“开”位置，三相380V市电即引至U/、V/、W/三端。注意：接通电源之前，将三相异步电

24、动机的星/三角换接启动实验模块的开关置于“关”位置（开关往下扳）。因为一旦接通三相电，只要开关置于“开”位置（开关往上扳），这一实验模块中的U、V、W端就已得电。所以，请在连好实验接线后，才将这一开关接通，请千万注意人身安全。四、实验内容实验主电路为380V 交流电源，控制回路为220V 供电；1. 三相异步电机的单向运行控制三相异步电机的单向运行有两个内容；起停控制，点动和长动控制： a. 设计、调试三相异步电机的启停运行控制的实验电路图；b. 设计、调试三相异步电机的点动，长动运行控制的实验电路图； 2. 三相异步电机的正反转运行及多点控制a. 设计三相异步电机的正反转运行实验电路的主回路；b. 设计、调试三相异步电机的正反转及多点运行的控制实验电路；3. 工作台自动往返循环控制a. 设计