电气控制与plc教学资料 实验一基本逻辑运算与边沿触发指令

1、.FX三菱系列DICE-PLCMITSUBISHI 可编程序控制器实验仪用户手册启东计算机总厂有限公司WWW.DICE.COM.CNPC可编程序控制器简介可编程序控制器（Programmable Controller）简称PC,但在我国一部分技术人员为了与个人计算机（Personal Computer 简称PC）区别开来，仍把可编程序控制器简称为PLC，也有简称PC的，本指导书中简称PC。PC它是以微处理器为核心的工业通用自动控制装置。它具有控制能力强、使用方便灵活、小型化、可靠性高、易于扩展、通用性强等优点。它不仅可以取代传统的继电器控制系统，还可以进行复杂的生产过程控制和应用于工厂自动化网

2、络。目前在工业发达国家里，PC应用相当广泛，尤其是小型PC，采用类似继电器逻辑的过程操作语言，使用十分方便，简单易学，备受工厂电气及工程技术人员的欢迎。普及PC技术，推广应用可编程序控制器，加速我国企业的技术进步和设备改造，开始新型的机电一体化产品，对提高我国的工业自动化水平和生产效率有很重要的意义。为了配合PC技术在我国的广泛推广，满足大专院校、以及各类职业技术学校开设相关课程的实验要求，我厂工程技术人员根据用户的需要，最新研制出新型PC实验台。该实验台针对目前市场上已有的同类产品扬长补短、优化创新、从而具有功能完备、操作方便、造型美观等特点。该设备依据我国目前高等院校机电、电气类课程的实验

3、要求精心设计，实验项目完整丰富，与课堂教学紧密结合，因此具有极高的性价比。第一章 可编程控制器的基本原理可编程序控制器是工业专用微机控制装置，具有典型的计算机结构。用其构成的控制系统也是典型的工业控制系统。一、可编程序控制器组成的控制系统可编程序控制器作为控制器构成的自动控制系统可实现开关量的控制，也可实现模拟量的控制；可实现断续控制，也可实现连续控制；系统组成可以是开环控制系统，也可构成闭环控制系统。该系统的组成可分为输入设备、输出设备、可编程序控制器和外围设备等几部分。如图1-1所示。（1）输入设备输入设备的作用是产生输入控制信号送入可编程序控制器。常用的输入设备包括控制开关和传感器。控制

4、开关可以是按钮开关、限位开关、行程开关、光电开关、继电器和接触器的接点等。传感器包括各种数字式和模拟式传感器，如光栅位移式传感器、磁尺、热电阻、热电耦等。另外，输入设备还有接点状态编程器和通信接口以及其它计算机等。（2）输出设备 输出设备的作用是将可编程序控制器的输出控制信号转换为能够驱动被控对象工作的信号。常用的输出设备包括叫磁开关、直流电动机、功率步进电动机、交流电动机、电磁阀、电磁继电器、电磁离合器和加热器等。如需要也可接CRT显示器和打印机等。（3）可编程序控制器可编程序控制器在控制系统中的作用。它将输入信号读入后按一定的控制规律进行处理，然后产生控制信号输出，驱动输出设备工作。（4）

5、外围设备外围设备可完成用户与可编程序控制器对话、程序的存贮及打印等功能。可编程序控制器的外围设备可供选用的较多，有编程器、盒式磁带、EPROM（EEPROM）写入器、磁盘、X-Y记录器等。另外，外围设备还有复印机、个人计算机等。不同的系统根据系统功能需要选配外围设备。外围设备的发展在很大程度上决定了可编程序控制器的发展。二、可编程序控制器的组成可编程序控制器的组成基本同计算机一样，由电源、中央处理机、输入接口、输出接口及外围设备接口构成。图2-2给出了可编程序控制器的结构框图。外围设备接口输入接口中央处理机包括微处理器存贮器输出接口电源部件1、 输入接口输入接口是可编程序控制器与控制现场的接口

6、界面的输入通道。输入接口由光电耦合输入电路和微处理器输入接入接口电路组成。见图1-3。光电耦合输入电路隔离输入信号，防止现场的强电干扰进入微机见图1-4和图1-5。对交流输入信号还可采用变压器或继电器隔离。微机输入接口电路把隔离后的输入信号转换成微处理器能接受的信号。有许多种可编程 图1-2 可编程序控制器结构框图 序控制器还加有滤波环节来增强抗干扰性能。 图1-3 输入接口示意图图1-4 直流输入电路图1-5 交流输入电路2、 输出接口 输出接口接收主机的信息，并进行功率放大和隔离，经过输出接线端子向现场的输出部分输出相应的控制信号。输出接口电路一般由微电脑输出接口和隔离电路、功率放大电路组

7、成。可编程序控制器的输出元件有三种形式即继电器输出、晶体管输出和双向可控硅输出。如图2-6、图2-7、图2-8所示。前者属接点型输出，后两种是无触点输出。用户可根据执行部件的需要来选择。 图1-6 继电器输出图1-7 可控硅输出图1-8 晶体管输出3、 微处理器 中央处理机包括微处理器和存贮器等。微处理器是具有运算和控制功能的大规模集成电路。又称CPU，它控制所有其他部件的操作是PC的核心。其作用是：（1） 按照系统程序赋予的功能接收并存贮由编程器键入的用户程序和数据，诊断电源及可编程序控制器内部电路的工作状态和编程中出现的语法错误。（2） 用扫描方式工作。监视和接收现场输入信号，从存贮器中逐

8、条读取并执行用户程序所规定的逻辑或算术运算操作，根据运算结果控制输出。不同型号的可编程序控制器可能使用不同种类的微处理器。常用的是通用微处理器如单片机和双极型位片式微处理器。在小型可编程序控制器中大多采用八位微处理器，中型机中多采用16位的微处理器，大型机中多采用高速位片机。不同的微处理器只能执行各自的机器语言所编写的程序。4、 存贮器 存贮器是具有记忆功能的半导体集成电路，用于存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它信息。系统程序是控制和完成可编程序控制器各种功能的程序，由控制器制造厂家编写。用户程序是根据生产过程和工艺要示设计的控制程序，由可编程序控制器的使用者编写。可编程序控制器中使用的存

9、贮器有ROM、RAM和EPROM。（1）只读存贮器ROM 只读存贮器中一般存放着系统程序。系统程序具有开机自检、工件方式选择、键盘输入处理、信息传递和对用户程序的翻译解释等功能。系统程序关系到可编程序控制器的性能，由制造厂家用微机的机器语言编写并在出厂时已固化在ROM或EPROM（紫外线可擦除ROM）芯片中，用户不能直接存取。（2）随机存贮器RAM 随机存贮器又称可读可写存贮器。读出时，RAM中的内容仍保持不变。写入时，新写入的信息覆盖了原来的内容。因此，RAM用来存放既要读出又需经常修改的内容。可编程序控制器中RAM一般存放用户程序、逻辑变量和其它一些信息。用户程序是在编程工作方式下，用户从

10、键盘上输入并经过系统程序编译处理后放在RAM中的。用户程序设计语言不同于微处理器机器语言，它简单、直观、易懂、容量掌握。用户真正要掌握的就是可编程序控制器程序设计语言和应用程序的正确编制，而不需要学习计算机的专业知识和机器语言。在用户程序设计和调试过程中要经常进行读写操作。所以，用户程序要存放在RAM中，RAM中还要有若干单元用来存放逻辑变量，这些逻辑变量用可编程序控制器的术语来说，就是它的可编程器件如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器、保持继电器、定时器和计数器等。此外，还有一部分RAM单元用来保存输入输出状态表及可编程序控制器工作时要使用的其它信息。 RAM中的内容在掉电后要消失，所以

11、可编程序控制器对RAM提供有备用电池供电电路。一般备用电池是锂电池，使用期35年左右。如果调试通过的用户程序要长期使用，可用专用的EPROM写入器把程序固化在EPROM芯片内，再把该芯片插入可编程序控制器上的EPROM专用插座中。不同型号可编程序控制器的存贮器容量是不同的。在可编程序控制器的技术特性中通常给出的是与用户编程和使用有关的指标如可编程器件数，允许用户程序的最大长度等。这些指标间接地反映了RAM的容量，至于ROM容量则与可编程序控制器的种类和性能有关。5、外围设备接口外围设备不能直接与中央处理机相连，必须通过可编程序控制器的外围设备接口才能与中央处理机连接。常用的接口有外存贮器接口，

12、用于与EPROM和盒式磁带机连接、远程通讯接口以及与CRT、打印机连接的接口等。6、 电源部件电源部件将交流电压信号转换成微处理器、存贮器及输入，输出部件正常工作所需要的直流电源。由于可编程序控制器主要用于工业现场的自动控制，直接处于工业干扰的影响之中，所以，为了保证可编程序控制器内主机可靠工作，电源部件对供电电源用用了较多的滤波环节，还用集成电压调整器进行调整以适应交流电网的电压波动，对过电压和欠电压都有一定的保护作用。另外，采用了较多的屏蔽措施来防止工业环境中的空间电磁干扰。常用的电源电路有串联稳压电路、开关式稳压电路和设有变压器的逆变式电源。串联稳压电路是在电源回路串入带电压自动调节器的

13、可变电阻；当电源侧或负荷侧电压发生变化时，自动调节电阻值以保持输出电压恒定。可变电阻可用大功率管实现。开关式稳压电路是交直电路。它通过开关管把直流输入变为高频方波，再把方波滤波得到直流稳压波。没有变压器的电压电源是一种IC构成的串联稳压电路。供电电源的电压等级常见的有AC 100V、200V，DC 100V、48V、24V等。以上六部分组成的总体称为可编程序控制器，简称PC，是一种可根据生产需要人为灵活变更控制规律的控制装置，它与各种生产机械配套可组成各种工业控制设备，实现对生产过程或某些工艺参数的自动控制。由于PC主机实质是一台工业专业微机，并具有普通微机所不具备的特点，使它成为各种开环、闭

14、环系统控制器的首选方案之一。综上所述，PC主机在构成实际系统时，至少需要建立以下两种双向的信息交换通道，即完成主机与生产机械之间，主机与人之间的信息交换。在与生产现场进行连接后，含有工况信息的电信号通过输入通道送入主机，经过处理，计算产生输出控制信号，通过输出通道控制执行元件工作。建立合理的PC控制系统，首先要明确控制目的，根据控制要求充分熟悉现场的工艺过程，正确地选择输入信号和设备，正确地确定输出信号和执行部件。在熟悉PC器件工作原理和指令系统的基础上，就能编制出正确的程序。三、 DICE-PLC（三菱FX系列）实验系统简介1、电路介绍PLC主机：分输入端与输出端二种端口,通常分别由X与Y表

15、示。例如:FX1S-30MR表中上边一排中的地是指大地,前面一个COM指主机公共端,后面一个COM指X1-X17上面一排八个输入端的公共端;下边一排中L与N接220V交流电,COM是X0-X16八个输入端的公共端。上面的表格与实际主机布局一致,请注意表格中线条有粗细不一致,这是为了区分每个单元的输出端与COM公共端的组合,公共端输出控制端组合一COM+24V组合二COM0Y0组合三COM1Y1组合四COM2Y2Y3Y4Y5组合五COM3Y6Y7Y10Y11组合六COM4Y12Y13Y14Y15这里仅以三菱FX1S-30MR为例,其它规格及其它品牌识别单元组合的方法基本相同。各种品牌规格的主机结

16、构、参数、不尽相同, 不同规格主机,端口组合有所不同。同一品牌的主机使用命令相同,但不同规格支持的命令数不同。2、如何在不同组合的主机上运行同一程序?只要将涉及的所有输入端口或输出端口的公共端合并后,再接到指定的端子即可。例如: 某实验在FX1S-30上用Y2-Y5四个端口,COM2接地; 假设在另一三菱主机上运行该程序, 而Y2-Y5不在一个组合中, 你只需将Y2-Y5所在单元的公共端合并后接到地即可。3、各实验模块功能（1）扭子开关与按扭开关功能：产生高低电平,用于摸拟实验时需要的信号;（2）发光二极管显示电路作用：摸拟实验时接到控制输出端监视其电平变化;（3）拨码开关作用：作为BCD码信

17、号源使用;（4）继电器：控制对象为强电负载时,继电器可起隔离作用。（5）十二个硬件实验模块：通过PLC编程可控制十二个实物模块。（6）电子实验演示装置：作为控制对象可提供十五个实验项目,其中七个是闭环实验,其余是开环实验。 4、FX1S-30MR输入/输出接口的使用方法（1）输入接口：将输入接口的相应端口，根据需要与钮子开关或按钮用双头线相连。输入接口的控制端COM与钮子开关或按钮的公共端直接相连。这样，当开关闭合或按下按钮时，相应端口的输入指示灯就会点亮，表示有输入到PLC。（2）输出接口：将输出接口的相应端口，根据需要接发光二极管，输出接口的控制端COMX（X=0、1、2、3、4）接0V，

18、发光二极管的公共端接24V。这样当PLC的相应的输出端口有输出时，所接的发光二极管点亮。 第二章 GX Developer Version 6.06G 的安装与使用三菱系列FXCPU、QCPU（Amode）、MOTION（SCPU）、ACPU可编程控制器的编译调试软件为GX Developer Version 6.06G。下面简要介绍该软件的安装与使用。一、软件的安装（1）在我们提供的光盘中的“三菱新软件”文件夹下找到“GX Developer6”文件夹，在此文件夹中找到“SETUP”文件，双击运行，开始安装，安装向导将引导你完成整个安装过程。其中安装码SN在“三菱新软件”文件夹下的SN文档中

19、可找到。二、软件的使用（1） 双击桌面上的快捷方式，启动程序。（2） 从“Project”菜单中点击“New Project”弹出以下对话框：在此对话框中选择与PLC主机相对应的PLC series、PLC Type、Program type和设置Project项目路径及名称，确定后点击“OK”，提示将新建一个不存在的新项目，确定后将弹出以下窗口：在窗口的右下空白区域输入程序，软件支持三种编程方式：（1）指令表编程；（2）梯形图编程；（3）SFC编程。程序输入完毕后，保存。（3） 点击“Oline”菜单下的“write to plc”下载程序至PLC主机内的存储器中。（在做这步工作之前，请先用

20、编程电缆将电脑的串口和PLC主机的通讯口连接起来，并打开实验箱电源）。（4） 然后拔动PLC主机上的RUN/STOP开关至RUN状态，此时RUN指示灯亮，程序将被运行。（在此之前，应将实验相关的输入、输出模块与PLC主机的输入、输出接口用导线连接好。）（5） 在运行模式下，我们可以点击“Oline”菜单下的“monitor”下的“monitor mode”来实时监视程序中各输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、寄存器的变化。 以上是该软件的快速使用指南。如想深入了解该软件的其他功能，请参阅光盘中的“三菱新软件”文件夹下“Manual”文件夹下的软件详细使用说明文档。实验一 基本逻辑运算与边沿触发指令实验一、实验目的1. 熟悉编程软件的使用，梯形图和指令的输入、删除、插入，以及程序的写入和读出等操作。2. 掌握基本逻辑运算与边沿触发指令的功能与使用方法； 3. 学会用基本逻辑与、或、非等指令实现基本逻辑运算的编程；4. 掌握边沿触发指令的使用；二、实验器材1. DICE-PLC02-A/B型可编程序控制器实验台/箱 l台2.编程电缆 l根3.连接导线 若干三、实验原理 本次实验对三菱系列FX2N系列可编程序控制器中需要熟练掌握的基本逻辑运算与边沿触发指令