电气控制与PLC原理、应用实践三菱电机FX5U系列课件 第8章 基础实验

第二章第8章基础实验主讲人：基础实验部分验证前面章节讲述的内容，包括梯形图基本编程、ST语言编程、FX5U-PLC的硬件电路、变频器以及伺服驱动系统的基本应用，读者可以根据需要进行选择训练。（a）PLC单元（b）基本功能单元一（c）基本功能单元二（d）基本功能单元三（e）人机界面（f）变频器单元（g）伺服驱动单元（h）混合运动对象单元图8-1实验平台第八章实验一GXWorks3编程软件应用练习实验一GXWorks3编程软件应用练习一、实验目的掌握可编程控制器的组成和基本单元，掌握编程软件GXWorks3编程和程序调试方法。二、实验内容1．熟悉编程环境GXWorks3将鼠标双击屏幕GXWorks3图标打开图选“工程”菜单条后选“新建”（建立一个新的文件），在弹出的对话框中选择CPU类型、工程类型、程序语言。生成一个PLC新的程序文件过程如下：（采用简单工程-梯形图程序）1）双击指令树中的命令，再选某一具体指令；2）在编辑窗口方框键入图形与软元件（或指令），按回车键；3）存盘；4）下载（先选择【转换/编译】菜单→选【转换】命令，再选择【在线】菜单→选【PLC写入】命令）；5）运行。第八章实验一GXWorks3编程软件应用练习2．将图8-2所示程序装入PLC的程序。3．运行已装入PLC的程序。若将X0接入正转起动按钮SF1，X1接入停止按钮SF2，Y0外接驱动接触器线圈KF，KF接触器控制电机起停，则上述PLC程序所实现的为电动机起停，保护控制电路。4．自编小程序熟悉编程环境及指令。图8-2电动机启停控制第八章实验一GXWorks3编程软件应用练习5．电机正反转实验编程实现图8-3三相异步电动机的正反转控制。图8-3三相异步电动机的正反转控制电路第八章实验一GXWorks3编程软件应用练习（1）输入、输出信号X0：正转按钮（SF2），X1：反转按钮（SF3），X2：停机按钮（SF1）；Y0：正转接触器线圈(QA1用发光二极管代替)，Y1：反转接触器线圈(QA2用发光二极管代替)。（2）PLC接线图PLC接口电路见图8-4。图8-4PLC接口电路第八章实验一GXWorks3编程软件应用练习（3）梯形图（见图8-5）（4）调试并运行程序。图8-5PLC梯形图程序第八章实验二八段码显示编程练习一、实验目的用PLC构成模拟抢答器系统并编制控制程序。二、实验内容1.控制要求一个四组抢答器，任一组抢先按下后，显示器能及时显示该组的编号，同时锁住抢答器，使其它组按下无效。抢答器有复位开关，复位后可重新抢答。2.I/O分配输入输出SF1X0A1Y0A2Y4SF2X1B1Y1B2Y5SF3X2C1Y2C2Y6SF4X3D1Y3D2Y7复位开关SF5X4第八章实验二八段码显示编程练习3.PLC接线图PLC接口电路如图8-6所示。图8-6PLC接口电路第八章实验二八段码显示编程练习4.输入程序（见图8-7）5.调试并运行程序。图8-7PLC梯形程序图第八章实验三天塔之光编程练习一、实验目的用PLC构成模拟天塔之光控制系统。二、实验内容1．控制要求隔灯闪烁：L1、L3、L5、L7、L9亮，1s后灭；接着L2、L4、L6、L8亮，1s后灭；再接着L1、L3、L5、L7、L9亮，1s后灭，如此循环下去。第八章输入输出启动（SF1）X0PG1(L1)Y0PG4(L4)Y3PG7(L7)Y6停止（SF2）X1PG2(L2)Y1PG5(L5)Y4PG8(L8)Y7PG3(L3)Y2PG6(L6)Y5PG9(L9)Y82.I/O分配实验三天塔之光编程练习3.PLC接线图PLC接口电路如图8-8所示FX5U-64M图8-8PLC接口电路第八章实验三天塔之光编程练习4.输入程序（见图8-9）图8-9PLC梯形图程序第八章实验四交通信号灯控制编程练习一、实验目的用PLC构成交通信号灯模拟控制系统。二、实验内容1．控制要求从图8-10中可看出，东西方向与南北方向绿、黄和红灯相互亮灯的时间是相等的。若单位时间t=2s时，则整个一次循环时间需要40s。图8-10交通灯时序工作波形第八章实验四交通信号灯控制编程练习2.I／O分配，见表8.1表8-1I/O器件、器件号及功能说明输入输出器件器件号功能说明器件器件号功能说明SF1X0启动按钮PG1(G1)Y0东西向绿灯SF2X1停止按钮PG2(Y1)Y1东西向黄灯SF2X1停止按钮PG3(R1)Y2东西向红灯SF2X1停止按钮PG4(G2)Y3南北向绿灯SF2X1停止按钮PG5(Y2)Y4南北向黄灯SF2X1停止按钮PG6(R2)Y5南北向红灯第八章实验四交通信号灯控制编程练习实现交通灯自动控制可用步进顺控指令实现,也可用移位寄存器实现。本实验中用PLC移位寄存器功能来实现。移位寄存器及输出状态真值表如表8-2所示。由表8-2可看出, 移位寄存器共10位,以循环左移方式向左移位,每次脉冲到来时,只有1位翻转,即从0000000001-0000000011—0000000111—0000001111—…。这种循环移位寄存器工作是可靠的。按真值表的特点,根据相互间的逻辑关系,其输出状态G1、Y1、R1和G2、Y2、R2与输人M9-M0的逻辑关系如下(其中CP为脉冲信号)：第八章实验四交通信号灯控制编程练习表8-2交通灯时序关系真值表输入状态（一）CPM9M8M7M6M5M4M3M2M1M000000000000100000000012000000001130000000111400000011115000001111160000111111700011111118001111111190111111111第八章实验四交通信号灯控制编程练习表8-2交通灯时序关系真值表输入状态（二）CPM9M8M7M6M5M4M3M2M1M0101111111111111111111110121111111100131111111000141111110000151111100000161111000000171110000000181100000000191000000000第八章实验四交通信号灯控制编程练习表8-2交通灯时序关系真值表输出状态（一）CPG1Y1R1G2Y2R20100001110000121000013100001410000150000160000170000180100019010001第八章实验四交通信号灯控制编程练习表8-2交通灯时序关系真值表输出状态（二）CPG1Y1R1G2Y2R210001100110011001200110013001100140011001500100160010017001001800101019001010第八章实验四交通信号灯控制编程练习3.PLC接线图PLC接口电路如图8-11所示。FX5U-64M图8-11PLC接口电路第八章实验四交通信号灯控制编程练习4.输入程序（见图8-12）5.调试并运行程序图8-12PLC梯形图程序第八章实验四交通信号灯控制编程练习图8-12PLC梯形图程序第八章实验五水塔水位自动控制编程练习一、实验目的用PLC构成模拟水塔水位自动控制系统。二、实验内容1．控制要求当按下启动按钮SF1时系统启动，按下SF2时系统停止。当下水箱水位低于上限位时，Y导通，否则Y关闭；当上水箱水位低于上限位且下水箱水位不低于下限位时，MA导通，否则MA关闭。第八章输入输出启动（SF1）X0PG1(Y)Y0停止（SF2）X1PG2(M)Y1上水箱上限位（SF3）X2上水箱下限位（SF4）X3下水箱上限位（SF5）X4下水箱下限位（SF6）X52.I/O分配实验五水塔水位自动控制编程练习3.PLC接线图PLC接口电路如图8-13所示FX5U-64M图8-13PLC接口电路第八章实验五水塔水位自动控制编程练习4.输入程序（见图8-14）5.调试并运行程序图8-14PLC梯形图程序第八章实验六自动送料装车系统编程练习一、实验目的用PLC构成模拟自动送料装车系统。二、实验内容1.控制要求按下SF1按钮系统启动，按下SF2按钮系统关闭。当储料箱未满时（S1未闭合）K1送料管送料；储料箱满时K2打开，M1～M3顺序启动；当小车装满料后，S2闭合L2灯亮，否则L1灯亮。2.I/O分配第八章输入输出启动SF1X0PG1(Y)Y0PG5(M3)Y4停止（SF2）X1PG2(M)Y1PG6(L1)Y5储料箱传感器SF3（S1）X2PG3(M1)Y2PG6(L2)Y6小车重量传感器SF4(S2)X3PG4(M2)Y3实验六自动送料装车系统编程练习3.PLC接线图PLC接口电路图如图8-15所示。FX5U-64M图8-15PLC接口电路第八章实验六自动送料装车系统编程练习4.输入程序（见图8-16）5.调试并运行程序图8-16PLC梯形图程序第八章实验六自动送料装车系统编程练习图8-16PLC梯形图程序第八章实验七液体混合系统编程练习一、实验目的用PLC构成模拟液体混合系统二、实验内容1.控制要求按下SF1按钮系统启动，按下SF2按钮系统关闭。系统启动Q1、Q2、Q3电磁阀打开，搅拌电机Q5启动；当液位不低于低液位传感器且温度未达到设定温度时加热棒Q4加热，液位不低于低液位传感器且温度到达设定温度时电磁阀Q6打开。第八章输入输出启动SF1X0PG1(Q1)Y0停止SF2X1PG2(Q2)Y1高液位传感器SF3（L1）X2PG3(Q3)Y2中液位传感器SF3（L2）X3PG4(Q4)Y3低液位传感器SF3（L3）X4PG5(Q5)Y4温度传感器SF3（T）X5PG6(Q6)Y52.I/O分配实验七液体混合系统编程练习3.PLC接线图PLC接口电路图如图8-17所示。FX5U-64M图8-17PLC接口电路第八章实验七液体混合系统编程练习4.输入程序（见图8-18）5.调试并运行程序图8-18PLC梯形图程序第八章实验八邮件分拣系统编程练习一、实验目的用PLC构成模拟邮件分拣控制系统。二、实验内容1.控制要求LD-ZH19邮件分拣系统实验板的输入端子为一特殊设计的端子，它的功能是：当输出端M5为ON（向上）时，S1自动产生脉冲信号，模拟测量电动机转速的光码盘信号。启动后绿灯L2亮表示可以进邮件，S2为ON（向上）表示检测到了邮件，从程序中读取邮编，并取出最低位，正常值为1、2、3、4，若非此五个数，则红灯L1亮，表示出错，电动机M5停止，复位重新启动后，能重新运行。若是此5个数中的任一个，则绿灯L2亮，电动机M5运行，将邮件分拣至箱内，复位重新启动后L1灭，L2亮，表示可继续分拣邮件。第八章输入输出启动SF1X0PG1(M1)Y0PG5(M5)Y4停止SF2X1PG2(M2)Y1PG6(L1)Y5脉冲发生器S1X2PG3(M3)Y2PG7(L2)Y6SF4(S2)X3PG4(M4)Y3复位SF5X42.I/O分配实验八邮件分拣系统编程练习3.PLC接线图PLC（FX5U-64M）接口电路如图8-19所示。图8-19PLC接口电路第八章实验八邮件分拣系统编程练习4.输入程序（见图8-20）5.调试并运行程序图8-20PLC梯形图程序第八章实验八邮件分拣系统编程练习图8-20PLC梯形图程序第八章图8-20PLC梯形图程序实验八邮件分拣系统编程练习（1）下载程序到PLC中，将GXWorks3切换到监视模式。（2）选中程序中的[DMOVD0D2]，再将菜单栏“调试”—“当前值更改”，如图8-21所示。图8-21调试界面第八章实验九A/D、D/A及HMI实验编程练习一、实验目的用FX5UPLC及A/D模块、D/A模块、HMI构成模拟量的采集和数字转换模拟量系统。二、实验内容1.控制要求要求人机界面（HMI）显示可调电压源的电压；也可在人机中设置D/A输出的电压，用电压表进行测量。第八章输入输出电压源正极V1+电压表正极V+电压源负极V-电压表负极V-2.I/O分配实验九A/D、D/A及HMI实验编程练习3.PLC接线图PLC接口电路图如图8-22所示图8-22PLC接口电路第八章实验九A/D、D/A及HMI实验编程练习4.PLC参数设置(1)打开GXWork3新建FX5U工程，在导航栏中展开[参数]-[FX5UCPU]-[模块参数]，然后双击点开[以太网端口]，将“IP地址”设置为192.168.3.250。如图8-23所示。图8-23以太网端口设置第八章实验九A/D、D/A及HMI实验编程练习（2）在导航栏中展开[参数]-[FX5UCPU]-[模块参数]，然后双击点开[模拟输入]，将“A/D转换允许”设置为允许。如图8-24所示。图8-24模拟输入始能设置第八章实验九A/D、D/A及HMI实验编程练习（3）在导航栏中展开[参数]-[FX5UCPU]-[模块参数]，然后双击点开[模拟输出]，将“D/A转换允许”设置为允许。如图8-25所示。图8-25模拟输出始能设置第八章实验九A/D、D/A及HMI实验编程练习5.HMI通讯添加数值显示，关联D2；添加数值输入，关联D4。如图8-26和8-27所示。图8-26数值显示设置第八章图8-27数值输入设置实验九A/D、D/A及HMI实验编程练习打开上方菜单栏[公共设置]-[连接机器设置]，点击以太网设置，将“站号”改成2、“机器”改成FX5CPU、“IP地址”改成192.168.3.250。如图8-28所示。图8-28连接机器设置第八章实验九A/D、D/A及HMI实验编程练习打开上方菜单栏[通讯]-[写入到GOT]，选择以太网，点击通讯测试，测试成功点击确定，进入[与GOT的通讯]界面，点GOT写入。如图8-29和8-30所示。图8-29通讯测试第八章实验九A/D、D/A及HMI实验编程练习图8-30GOT写入第八章实验九A/D、D/A及HMI实验编程练习6.输入程序（见下图8-31）图8-31PLC梯形图程序第八章实验九A/D、D/A及HMI实验编程练习7.人机界面画面（见图8-32）8.调试并运行程序图8-32人机界面参考设计画面第八章实验十变频器多段调速实验（外部端口）一、实验目的用PLC及变频器构成多段速电机调速系统。二、实验内容1.控制要求通过控制变频器RH、RM、RL信号实现多段调速循环运行。第八章输入输出正转启动X6正转Y0反转启动X7反转Y1左限位X4RHY6右限位X5RMY5停止X3RLY42.I/O分配表8-3I/O分配实验十变频器多段调速实验（外部端口）3.接线图PLC及变频器接线图如图8-33所示。图8-33PLC及变频器接线图第八章实验十变频器多段调速实验（外部端口）4.输入程序（见下图8-34）图8-34PLC梯形图程序第八章实验十变频器多段调速实验（外部端口）图8-34PLC梯形图程序第八章实验十变频器多段调速实验（外部端口）第八章图8-34PLC梯形图程序实验十变频器多段调速实验（外部端口）第八章图8-34PLC梯形图程序实验十变频器多段调速实验（外部端口）表8-3实验所需设置变频器参数Pr.793Pr.430Pr.520Pr.615第八章5.调试并运行程序，见表8-3实验十一变频器模拟量调速实验一、实验目的使用PLC及变频器构成模拟量电机调速系统。二、实验内容1.控制要求使用FX-5UD/A模块实现三相异步电动机的无极调速。第八章输入输出正转启动M0正转Y0反转启动M2反转Y1停止M12V+5V-2.I/O分配，见8-4表8-4I/O分配实验十一变频器模拟量调速实验3.接线图PLC及变频器接线图如图8-35所示。图8-35PLC及变频器接线图第八章实验十一变频器模拟量调速实验4.PLC参数设置(1)打开GXWork3新建FX5U工程，在导航栏中展开[参数]-[FX5UCPU]-[模块参数]，然后双击点开[以太网端口]，将“IP地址”设置为192.168.3.250。如图8-36所示。图8-36以太网端口设置第八章实验十一变频器模拟量调速实验（2）在导航栏中展开[参数]-[FX5UCPU]-[模块参数]，然后双击点开[模拟输入]，将“A/D转换允许”设置为允许。如图8-37所示。图8-37模拟输入始能设置第八章实验十一变频器模拟量调速实验（3）在导航栏中展开[参数]-[FX5UCPU]-[模块参数]，然后双击点开[模拟输出]，将“D/A”转换允许”设置为允许。如图8-38所示。图8-38D/A转换设置第八章实验十一变频器模拟量调速实验5.HMI通讯添加数值输入，关联D20。如图8-39所示。图8-39数值输入设置第八章实验十一变频器模拟量调速实验打开上方菜单栏[公共设置]-[连接机器设置]，点击以太网设置，将“站号”改成2、“机器”改成FX5CPU、“IP地址”改成192.168.3.250。如图8-40所示。图8-40连接机器设置第八章实验十一变频器模拟量调速实验6.输入程序（见下图8-41）图8-41PLC梯形图程序第八章实验十一变频器模拟量调速实验7.人机界面画面（见下图8-42）图8-42人机界面第八章实验十二变频器通讯实验一、实验目的用PLC及变频器构成网络模式下电机调速系统。二、实验内容1、控制要求使用FX-5U485串口实现变频器实现电机的无极调速。第八章输入输出读取启动M0灯1Y0频率写入M3灯2Y1控制运行状态M6灯3Y22、I/O分配，见表8-6表8-6I/O地址分配表实验十二变频器通讯实验3、接线图采用标准485接线方式，此处不再提供原理图。4、PLC参数设置(1)打开GXWork3新建FX5U工程，在导航栏中展开[参数]-[FX5UCPU]-[模块参数]，然后双击点开[以太网端口]，将“IP地址”设置为192.168.3.20。如图8-43。图8-43以太网端口设置第八章实验十二变频器通讯实验(2)打开GXWork3新建FX5U工程，在导航栏中展开[参数]-[FX5UCPU]-[模块参数]，然后双击点开[485串口]，参数设置如图8-44。图8-44通讯参数配置第八章实验十二变频器通讯实验5、HMI通讯添加数值显示，关联D100。如图8-45。图8-45数值输出设置第八章实验十二变频器通讯实验添加数值输入，关联D102D104，见图8-46。图8-46数值输入设置第八章实验十二变频器通讯实验图8-46数值输入设置第八章实验十二变频器通讯实验打开上方菜单栏[公共设置]-[连接机器设置]，点击以太网设置，将“机器”改成FX5CPU、“IP地址”改成192.168.3.20，见图8-47。图8-47连接机器设置第八章实验十二变频器通讯实验6、输入程序（见图8-48）图8-48PLC程序第八章实验十二变频器通讯实验图8-48PLC程序第八章实验十二变频器通讯实验7、人机界面画面（见图8-49）图8-49人机界面第八章实验十二变频器通讯实验8、调试并运行程序，变频器参数配置见表8-7。表8-7实验所需设置变频器参数Pr.792Pr.1171Pr.118192Pr.1190Pr.1202Pr.3401Pr.5491Pr.1219999Pr.1225第八章实验十三伺服位置控制系统实验(MR-JE-C机型)一、实验目的应用三菱电机PLC基本单元及伺服驱动系统构成的位置控制系统，伺服驱动系统采用MR-JE-C机型，其他机型不一一列举，读者需要可以跟作者联系。二、实验内容1、控制要求（1）根据接线图接线，编写梯形图程序，要求有伺服电机的手动正反转、定位及回原点功能。（2）机构参数说明：运动机构所配置螺纹丝杆螺距是4mm，10000个脉冲对应1cm。（3）难点说明：电子齿轮比计算，螺纹距Pb为4mm，减速比n为1(因为电机轴与丝杆是通过联轴器直接连接)，伺服电机分辨率Pt为131072pulses/rev(MR-JE-C系列伺服电机)，1个脉冲对应1um，即，CMXCDV=ΔI0×Ptn⋅Pb=(1×10−3)×1310721×4=4096125，因此，需要在参数设置中，将电子齿轮比填入。（4）控制功能说明：①JOG运行按住人机界面M100按钮，电机以每秒30000个脉冲的速度正向运行；按住人机界面M101按钮，电机以每秒30000个脉冲的速度反向运行。②原点回归按下M110按钮，M120置1，通过执行DSZR指令，开始原点回归动作。以原点回归速度每秒30000个脉冲，向原点回归方向开始移动，一旦检测出近点DOG的前端，就开始减速到爬行速度每秒10000个脉冲，检测出近点DOG的后端后，在检测到零点信号时停止。③绝对定位(ABS)指定的定位地址通过绝对方式，以原点为基准指定位置(绝对地址)进行定位动作。④ABS2cm按下人机界面M30按钮，M60置1，通过执行DDRVA指令，以原点为基准向正方向移动2cm，移动速度为每秒10000个脉冲。

第八章实验十三伺服位置控制系统实验(MR-JE-C机型)

⑤ABS4cm按下人机界面M31按钮，M61置1，通过执行DDRVA指令，以原点为基准向正方向移动4cm，移动速度为每秒10000个脉冲。⑥ABS-2cm按下人机界面M32按钮，M62置1，通过执行DDRVA指令，以原点为基准向负方向移动2cm，移动速度为每秒10000个脉冲。⑦ABS0cm按下人机界面M33按钮，M63置1，通过执行DDRVA指令，以原点为基准移动0cm，即回到原点，移动速度为每秒10000个脉冲。⑧相对定位(INC)以当前停止的位置作为起点，指定移动方向和移动量(相对地址)进行定位动作。⑨INC2cm按下人机界面M40按钮，M64置1，通过执行DDRVI指令，以当前停止的位置作为起点，向正方向移动2cm，移动速度为每秒10000个脉冲。⑩INC-2cm按下人机界面M41按钮，M65置1，通过执行DDRVI指令，以当前停止的位置作为起点，向负