可编程课程设计指导书

1、可编程序器原理与实践课程设计一、PLC 课程设计目的（1）（2）（3）（4）通过对实际的 PLC系统的编程训练，提高分析问题、解决问题的能力；熟悉工业生产中 PLC 的应用和系统，了解 PLC的电路的设计方法。通过本次课程设计增进实际动手能力的培养。用 PLC 实现工件模型，四层电梯模型的运动和模拟系统的程序设计，掌握编程的一般方法和技巧。二、PLC 课程设计要求（1）（2）（3）（4）（5）理解实际系统的运动过程，分解动作过程使之容易编程。列写 PLC系统的 I/O 配置。画出硬件电路图，实现 PLC 与装置的连线。编写梯形图程序，完成系统的调试。完成课程设计报告。三、（1）（2）（3）方法

2、成绩报告成绩实考成绩30%30%40%四、报告内容（1） 课程设计的目的和要求（2） PLC 的特点和应用简介（3）（4）（5）（6）（7）设计系统的技术要求及示意图PLC系统原理图I/O 配置表程序（梯形图）总结体会2第页 ， 共 28 页PLC 课程设计基础实验实验一Automation Studio 的使用和基本程序编程及调试一、实验目的1、 掌握 Automation Studio 的基本使用技巧和方法2、 熟悉 Automation Studio 的基本命令3、 学会和掌握 Automation Studio 程序的调试方法二、实验设备PC 机一台，装有 Automation Stu

3、dio 编程软件；贝加莱 PLC-2003 一台；各 PC 机与PLC-2003 通过 RS232 电缆连接进行通信。详见附录 A。三、实验内容熟悉并练习 Automation Studio 的使用，用选定的编程语言编制、调试程序。Automation Studio 是贝加莱公司为其自动化多种编程语言的 PLC 开发环境，如附录 B 所示。1PLC 硬件配置：设备 PLC 开发的一种可使用根据所给实验装置，使用 Automation Studio 对系统硬件进行配置。配置方法见本指导书附录 B。2实验程序 1：试用课堂上的梯形图（LAD）实例，观察程序运行结果，从中理解 LAD 的编程方法。3

4、实验程序 2：试用课堂上的 Automation Basic 实例，观察程序运行结果，从中理解3第页 ， 共 28 页Automation Basic 的编程方法。四. 思考题1 在 Automation Studio 中为什么要对 PLC 系统硬件进行配置？2 为什么要为用户编制的程序命名？3 为用户程序选择循环周期的原则是什么？4 Automation Studio 为用户提供多种编程语言有什么好处？4第页 ， 共 28 页实验二基础实验：系统输入输出一、 实验目的1. 熟悉和掌握梯形图（LAD）的基本使用技巧和方法2. 熟悉和掌握 Automation Basic 的基本使用技巧和方法3

5、. 学会和掌握 Automation Studio 程序的调试方法二、实验设备PC 机一台，装有 Automation Studio 编程软件；贝加莱 PLC-2003 一台；各 PC 机与PLC-2003 通过 RS232 电缆连接进行通信。详见附录 A。三、实验内容熟悉并练习梯形图（LAD）和 Automation Basic 的基本使用技巧和方法。Automation Basic 是贝加莱公司为其自动化设备 PLC 开发的一种文本型高级编程语言，如附录 B 所示。1PLC 硬件配置：根据所给实验装置，使用 Automation Studio 对系统硬件进行配置。配置方法见本指导书附录 B

6、。2实验程序 1：使用 LAD 和 Automation Basic 编程语言，编制一段小程序，实现以下功能：利用实验装置上的第一个模拟量旋钮（电位器），来模拟量输出，当旋转该电位器时，第一个模拟量输出随之变化，旋钮逆时针旋到底时（模拟量输入为最小值 0），要求模拟量输出为 0（光柱无显示），当旋钮顺时针旋到底时（模拟量输入为最大值 32767），要求模拟量输出为最大值（光柱全显示）；同时，第二个模拟量输出的状态正好与第一个模拟量输出相反。3实验程序 2：使用 LAD 和Automation Basic 编程语言，编制一段小程序，实现以下功5第页 ， 共 28 页能：利用实验装置上的两个开关，

7、来模拟量输出，当接通（合上）其中一个开关（另一个应处于断开状态）时，第一个模拟量输出从 0 开始随时间逐渐增大，达到其最大值后，再从 0 开始，周而复始；当接通（合上）另一个开关时，第一个模拟量输出从 0 开始随时间逐渐增大，达到其最大值后，再从 0开始，同时，第二个模拟量输出从其最大值开始随时间逐渐减小，达到 0 后，再从其最大值开始，周而复始。四、思考题1. 在 LAD 中模拟量输入的最大值和最小值是多少？2. 在 LAD 中如何实现模拟量的赋值？3. 实验中，模拟量输出指示（LED 光条）旁的指示灯正常时应为绿色，但为什么有时会出现红色？如何才能使该指示灯始终保持绿色？4 LAD 语言中

8、的数据类型之间如何进行相互转换？6第页 ， 共 28 页课程设计内容介绍一智能抢答器系统1系统概况实用抢答器的这一是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、还是益智性电视，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路

9、)，无法提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用 PLC 作为部件进行逻辑及信号的产生，用 PLC 本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。2要求:1）抢答器同时供 6 名选手或 6 个代表队比赛，分别用 6 个按钮 X0 X5 表示。2）设置一个系统清除和抢答开关 X9，该开关由。3）抢答器具有锁存功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在 LED 数码管上显示(分别显示灯为 Y0-Y5)，同时扬声器发出声响(Y6)提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到将系统清除为止。4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由设定（如 30 秒）。当启动开始键(X6

10、)后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响(Y9)，声响持续的时间 0.5 秒左右。5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号，并保持到将系统清除为止。6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统（Y11）并抢答.7第页 ， 共 28 页3设计任务1) 根据要求，进行抢答器 PLC系统硬件电路设计，包括主电路、电路及 PLC 硬件配置电路。2)根据要求，编制抢答器 PLC应用程序。3)编写设计说明.8第页 ， 共 28 页二、 自动交通灯系统（一）自动交通灯系统示意图（二）要求1. 上电运行时系统处于停止状态。2. 按钮 start/sto

11、p 可实现系统启动/停止。方案 1 :南北红灯亮 20 秒,东西绿灯亮 25 秒后 闪亮了 3次(3 秒)后,东西黄灯亮 4 秒后转为:东西红灯亮 20 秒;南北绿灯亮 15 秒后闪亮 3 次(3 秒)后灭; 南北黄灯 亮 4 秒后循环.方案 2:南北红灯亮 10 秒,东西绿灯亮 10 秒后 闪亮了 3 次(3 秒)后,东西黄灯亮 2 秒后转为:东西红灯亮 10 秒;南北绿灯亮 5 秒后闪亮 3 次(3 秒)后灭; 南北黄灯 亮 2 秒后循环.方案 3:南北和东西黄灯同时亮闪亮 5 秒 1 次.（三）I/O 配置输入X0X1东西黄灯 Y1启动/停止按钮东西红灯 Y0东西绿灯 Y2南北红灯 Y3

12、南北黄灯 Y4南北绿灯 Y59第页 ， 共 28 页（四）设计要求理解动作过程，列写 I/O 配置表，画出硬件电路图，编写梯形图程序，进行系统调试。第 10 页 ， 共 28 页三、 小球分拣器系统（一）小球分拣系统示意图(二)要求： （1）机械臂起始位置在机械原点（见图），为左限、上限并有显示。 （2）有起动按钮和停止按钮运行，设停止时机械臂必须已回到原点。（3）起动后，机械臂动作顺序为：下降吸球上升（至上限）右行（至右限）下降上升（至上限）左行返回（至原点）。（4）机械臂右行时有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分；下降时，当电磁铁压着大球时，下限开关 LS2 断开（=“0”）；压着

13、小球时，下限开关 LS2 接通（=”1”）。（三）设计要求理解动作过程，列写 I/O 配置表，画出硬件电路图，编写梯形图程序，进行系统调试。11第页 ， 共 28 页四、电梯模型（一）电梯系统示意图电梯模型电梯内部操作面板（二）要求1.四层电梯按照上与下先请求先响应，以及已经响应向上（或向下）请求必须完成所有的请求后，再响应向下的请求（或向下）的原则设计。2.3.4.当电梯有内呼和外呼请求信号时必须有。电梯在通电后，先自动关门，再升降。在上升过程中，电梯只响应大于当前楼层的内呼和向上外呼信号。当到达所呼楼层时电梯停止，定时 2 秒钟后自动开门，如无干预 4 秒钟后自动关门，关门后等待 2 秒钟

14、后再运行。5. 在下降过程中，电梯只响应小于当前楼层的内呼和向下外呼信号。当到达所呼楼层时电梯停止，定时 2 秒钟后自动开门，如无干预 4 秒钟后自动关门，关门后等待 2 秒钟后再运行。6. 设置上、下限位开关以保护电梯，电梯的上升和下降及开门和关门要软件互 锁。7. 电梯在上下运动时不能开关门，在自动开关门延时阶段可通过开门和关门按第 12 页 ， 共 28 页钮进行人工干预开关门。（三）I/O 配置输入：平层信号内呼信号（按钮）X6 X7 X8 X9外呼信号（按钮）X1 X2 X3 X4 X0X5XA XB XDXF一层（上）XC（下）XE（下）二层（上）三层（上）四层（下）下限位上限位X

15、10X12X13开门信号开门限位X11关门关门限位输出：内呼响应外呼响应Y6 Y7 Y8 Y9 Y0Y1YA YB YDYF一层（上）YC（下）YE（下）二层（上）三层（上）四层（下）Y2Y3电梯上升电梯开门电梯下降电梯关门（注：电梯上移与下移，开门与关门输出必须互相锁定，不能同时导通输出）（四）设计要求理解动作过程，列写 I/O 配置表，画出硬件电路图，编写梯形图程序，进行系统调试。第 13 页 ， 共 28 页附录 A 实验设备简介东华大学信息学院“贝加莱公司与东华大学工业自动化”中贝加莱公司的大、中、小型 PLC 共有 42 套，其中：大型机 2010 系列共 2套，中型机 2005 系

16、列共有 4 套，小型机 2003 系列共有 36 套。这 42 套PLC 按照工业网络的构架分为三层网络：36 套 2003 分为两组，每组与 2 套 2005 用现场总线 CAN 相互连接（模拟工业网络中的现场级）；4 套 2005 分成 2 组，每组与 1 套 2010 用现场总线 Profibus_DP网络中的过程级）；两套 2010 及 1 台工控操相互连接（模拟工业作站之间用工业 Ethernet 相互连接（模拟工业网络中的企业生产管理中，实验系统的网络结构图如图 A-2 所示。级），整个系统安置在一个原则上学生实验都在 2003 系列 PLC 上进行，每台 2003 PLC 旁都配

17、有1 台PC 机作为该PLC 的编程及设备（内装各种所需软件）。每台2003PLC 旁还都配置相应的实验装置：扭子开关（用于数字量的输入）、电位器（用于模拟量的输入）和 LED 光柱（用于模拟量的输出显示）。每台 2003 PLC 上均配置了 CPU 模块、数字/模拟量混合输入输出模块、数字量输入输出模块，见图 A-1。在每台 PC 机中已装有 Windows 2000 操作系统，以及实验所需的贝加莱 PLC 的编程软件Automation Studio 和工业组态软件WindowsControl Center V5.0，分别用于对 PLC 系统的配置编程及人机界面的组态设计。各台 PC 机分

18、别与各自对应的 PLC 之间通过 RS232 接口相连接。图 A-1 单套 2003 实验系统结构图第 14 页 ， 共 28 页EthernetProfibus_DPCAN图 A-2 工业自动化系统网络结构图第 15 页 ， 共 28 页附录B Automation Studio 环境及其操作一、Automation Studio 简介Automation Studio 是奥地利贝加莱公司推出的，基于 Windows98/2000/NT 平台上的，支持用户开发贝加莱 PCC（可编程计算机器）应用程序的软件包。AutomationStudio 集系统配置、程序编制/编译、调试/诊断为一体，使用

19、户开发、输入、调试和修改应用程序都极为方便。Automation Studio 提供的 PCC 编程语言非常丰富，有梯形图LAD，指令表 IL 和高级编程语言：结构文本 ST，顺序功能图 SFC，Automation Basic，ANSIC 等，用户可选择一种语言编程，必要时，也可混合使用几种语言来进行编程。二、Automation Studio 集成开发环境Automation Studio 的操作界面包含标题栏、菜单条、工具栏、硬件配置窗体、软件配置窗体、信息窗口和状态行等，如下图所示。图 B-1Automation Studio桌面图中窗体分为三个部分。左半部分是工程项目中用到的所有硬件

20、的总览，是关于硬件的配置。当选定左边窗口中的一个模块时，右边窗口中就会出现相应的硬件模块信息与参数配置。界面的下方是输出显示窗口及状态栏。在运行程序后，该窗口可以给出关于程序的一些输出、调试、查找信息。状态栏给出的是帮助、串口、/离线及器的类型、第 16 页 ， 共 28 页操作系统版本的相关信息。三、Automation Studio 工程项目的建立及系统配置通过点击计算机桌面上的 Automation Studio 图标或从“开始”菜单栏中选择“B&RAutomationStudio”可以直接进入 AutomationStudio 环境。第一次使用时将出现如下的画面：图 B-2 第一次进入

21、画面点击菜单“Files”中的“New”进入新建项目的画面：图 B-3 新建项目在此用户可为项目命名。按“确认”后，将进入 PLC 的 CPU模块选择窗口：第 17 页 ， 共 28 页图 B-4 CPU 模块的选择贝加莱的 PCC-2000 中有三个系列：2003、2005 和 2010 系列，用户必须首先在此选择所使用的 CPU 型号（根据实验台上的 2003CPU 上所标明的型号），“确认”后，就将进入图 1 所示的画面。根据各自实验台上 PLC 的硬件，按顺序依次将所有的硬件都配置好。然后按下工具栏中的图标，将刚才配置的硬件信息到 PCC 2003 中去。用鼠标点中 CPU 的型号，右

22、边窗口中所显示的是 CPU 中的软件模块信息。将鼠标放在该窗口，然后按右键，选择“Insert Object”，添加用户程序，就进入如下画面：图 B-5 添加用户程序第 18 页 ， 共 28 页在此可为该程序模块命名，并选择所用的编程语言以及该程序的运行循环周期。“确认”后即进入相应的编程环境。图 B-6 Automation Basic 编程环境四、Automation Basic 编程语言的基本命令1 基本概念Automation Basic 是一种以文本为基础的高级编程语言，语言的结构符合IEC1131-3 的标准。Automation Basic令系列不仅使自动化任务简单化，也使程序

23、易于阅读，这样 PCC 的编程效率在许多情况下远远高于 LAD（梯形图）和IL（语句表）的编程语言。 数据类型在 Automation Studio 中编程语言所支持的标准数据类型有：表 B-1数值第 19 页 ， 共 28 页类型名称位宽数 值 范 围应用BOOL10 1开关量信号DINT32- 2147483648 2147483648INT16- 32768 32767模拟量信号SINT8- 128 127UDINT320 UINT160 65535表 B-2文本和日期时间格式变量在 Automation Studio 的程序中，要定义出每个触点的变量名，而且要使用变量声明表来申明变量名

24、与硬件（输入点、输出点、器）之间的关系。（如下表中定义了两个变量 Display 和 Src）表 B-3 变量表2 基本命令Automation Basic 编程令系列包括：数学命令、比较命令、逻辑命令、“IFTHEN”命令、“LOOP”命令、状态“SELECT”命令、“CASE”命令以及其它命令。 数学命令在 Automation Basic 中，各数学命令应用时应放在两个操作数之间，与通常的使用方法一样。 = ，赋值 + ，加法 - ，减法 * ，乘法第 20 页 ， 共 28 页变量名称数据类型有效范围属性初始值注 释DisplayUSINTglobalmemorySrcUSINTglo

25、balmemory类 型 名 称位 宽数 值 范 围应用STRING322 32767 个字符文本、字符串TIME160 毫秒时间DATE_AND_TIME8从 1970 年开始日期USINT80 255REAL32- 3.4*1038 3.4*1038 / ，除法 mod ， 取模 比较命令= ，等于，不等于 ,大于=,大于等于 ,小于=,小于等于 逻辑命令 NOT , 非AND,与OR,或XOR,异或 “IF THEN”命令 简单的 if 语句（if与 then 必须在同一行中）if条件描述then条件满足时执行的操作endif if else 语句if条件描述then条件满足时执行的操作else条件不满足时执行的操作endif “case”命令：这是多分支选择语句。case 表达式 ofactionn0.n1:条件满足时执行的操作 Aendaction第 21 页 ， 共 28 页actionn2.n3:条件满足时执行的操作 Bendactionactionconstant:条件满足时执行的操作 Cendactionelseaction:以上条件均不满足时执行的操作 Dendactionendcase“LOOP”循环命令 增量计数循环语句loopPV = 表达式1to 表