電氣控制技術實驗湖南工學院電氣與信息工程系董海兵======================================實驗教材：PLC實驗指導書作者：湖南工學院電氣與信息工程系羅雪蓮、陳華容======================================PLC實驗操作室軟、硬件介紹=============================================實驗課程安排======================================實驗要求與課程考核=============================================實驗操作室地址：3號樓3207室=============================================一、可編程序控制器(PLC)概述1、什么是PLC？可編程序控制器（ProgrammableLogicController）簡稱為PLC。是以微處理機為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術等現代科技而發展起來的一種新型工業自動控制裝置。國際電工委員會（IEC）于1982年11月和1985年1月對可編程序控制器作了如下的定義：“可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的命令，并通過數字式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業控制系統聯成一個整體，易于擴充功能的原則而設計”。2、PLC的特點①可靠性高、強抗干擾能力；②豐富的I/O接口模塊；③采用模塊式結構，靈活性好；④編程簡單易學；⑤系統安裝簡單，維修方便；⑥具有數據通訊功能；⑦輸入輸出電源使用市電。3、PLC的應用領域PLC在工業自動化中起著舉足輕重的作用，在國內外已廣泛應用于機械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、交通等行業。經驗表明，80％以上的工業控制可以使用PLC來完成。在日本，凡8個以上中間繼電器組成的控制系統都已采用PLC來取代。二、我系PLC實驗操作室軟、硬件介紹1、硬件①PLC主機:采用日本三菱電機公司的FX系列PLC，其中FX2N-32MR型PLC20臺，FX1N-24MR型PLC9臺，FX0N-24MR型PLC16臺。②編程器：46臺計算機、9個手持式FX-20P-E編程器③PLC實驗箱：EL-PLC-Ⅱ型可編程控制器實驗箱22臺；EL-PLC-Ⅰ型可編程控制器實驗箱23臺。④交流接觸器、電機、面包板、發光二極管、電阻等若干。2、軟件采用三菱FX系列PLC的中文編程軟件，三菱SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件。我系PLC實驗操作室PLC輸出可接直流負載也可接交流負載；學生可利用PLC實驗箱進行PLC編程后的實物驗證，也可將PLC主機與實物外接，如與交流接觸器、面包板、發光二極管、電阻等器件連接進行PLC編程后的實物驗證。實驗室全天開放，學生除在實驗課時間來做實驗，也可利用課余時間來實驗室。

PLC實驗系統的使用步驟1、打開FXGP-WIN/C軟件；2、新建文件，出現PLC類型選擇框，選擇PLC類型；3、輸入梯形圖；4、點擊“工具”菜單中的“轉換”命令，將梯形圖轉換為指令表；5、點擊“PLC”菜單中的“傳送/寫出”命令，將程序下載到PLC主機。（注意下載時要先打開實驗箱電源，將PLC開關處于STOP位置）6、根據I/O分配表，連接外接器件；7、運行PLC（將PLC開關處于RUN位置）,點擊“監控/測試”菜單中的“開始監控”命令,監控并調試程序。（在修改程序時，先停止監控）實驗一基本指令實驗（驗證性）實驗二混料罐實驗（綜合性）實驗三紅綠燈控制實驗（設計性）實驗四傳輸實驗（設計性）實驗五LED數碼顯示實驗（綜合性）實驗六

功能指令實驗

（設計性）實驗七廣告藝術燈控制器設計（綜合性）實驗八電動機自動往復運動實驗（設計性）電氣控制技術實驗課程安排實驗要求與課程考核（一）、實驗要求1.實驗前做好預習，按照實驗要求,編寫好程序,畫好梯形圖。2.實驗時到實驗室利用PLC等實物進行硬件測試，調試程序，記錄實驗結果，檢查設計的功能。3.實驗中發現異常情況，如冒煙、燒焦異味等立即撤斷電源，報告老師．4.實驗完成后整理好實驗臺，打掃好實驗場地。5.每次實驗后第二天交實驗報告，實驗報告要求同實驗一樣，每人獨自完成，不得相互照抄，發現雷同的，重做。6.若實驗課因事沒有參加的，要求在第18周前補做好。7.實驗課中內容沒完成的，課后自行到實驗室完成，實驗室全天開放。（二）、實驗課程考核1.平時每次實驗情況50%2.實驗考勤、實驗場地整理10%3.實驗報告成績40%返回實驗一基本指令實驗

（本實驗為驗證性實驗）一、實驗目的1、熟悉PLC實驗系統硬件及編程軟件的使用方法；2、掌握基本指令指令的編程及使用。3、掌握定時器、計數器的使用方法。二、實驗原理

任何廠家生產的PLC，均有基本的邏輯指令。三菱FX系列PLC有基本指令20條。本次實驗進行常用的基本指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST、PLS、PLF、OUT和END等指令的編程操作訓練。1、LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END指令

LD：取指令。將動合觸點與母線連接。LDI：取反指令。將動斷觸點與母線連接。AND：與指令。將動合觸點與前面的電路串聯連接。ANI：與反指令。將動斷觸點與前面的電路串聯連接。OR：或指令。將動合觸點與前面的電路并聯連接。ORI：或反指令。將動斷觸點與前面的電路并聯連接。OUT：輸出指令。線圈驅動。END：結束指令。表示程序結束。LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI指令的編程元件為X、Y、M、S、T、C；OUT指令的編程元件為Y、M、S、T、C；END指令無編程元件。LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END指令的編程方法如圖1.1為例說明。圖1.1語句表：0LDX01OUTY02LDIX03ANDX14OUTM05ANIX26OUTY17LDIX18ORX29ORIX310OUTY211END圖1.1LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END的用法2．SET、RST、PLS、PLF指令SET為PLC的置位或稱置數指令，RST為PLC的復位或稱清零指令。SET/RST指令用于線圈（Y、S、M）的自保持功能，相當于RS觸發器，其中S為置數端，使線圈接通，R為復位端，使線圈復位。PLS為上升沿微分輸出指令，PLF為下降沿微分輸出指令。這兩條指令在輸入信號的上升沿或下降沿產生一個掃描周期的脈沖。SET指令的編程元件為Y、M、S；RST指令的編程元件為Y、M、S、D、V、Z、T、C。PLC、PLF指令的編程元件為Y、M。SET、RST、PLS、PLF指令的用法如圖1.2所示a）梯形圖b）時序圖圖1.2SET、RST、PLS、PLF的用法圖1.3定時器的用法3．定時器定時器的編程方法如圖1.3所示。圖1.3語句表：0LDX01OUTT0K1232LDT03OUTY04END操作：當輸入X0接通，驅動定時器線圈T0，開始定時，當達到設定值（12.3s）時，T0常開觸點閉合，驅動輸出Y0，當X0斷開，定時器T0復位，T0的常開觸點立即斷開。定時器既可按上述的程序直接指定設定值，也可用數據寄存器間接指定設定值。圖1.4計數器的編程方法4．計數器計數器的編程方法如圖1.4所示。圖1.4語句表：0LDX01RSTC02LDX13OUTC0K55LDC06OUTY07END操作：在輸入X0斷開的條件下，輸入X1由“斷開到閉合”每變化一次，計數器C0就從0開始加“1”計數一次，當加到設定值（5）時，C0常開觸點接通，驅動輸出Y0；當X0接通，計數器C0復位，其觸點也復位。計數器的設定值既可按上述的程序直接指定，也用數據寄存器來間接指定。三、實驗內容

（一）與、或、非基本指令實驗1．編程要求PLC輸出Y0為輸入X0的非；PLC輸出Y1為X1和X2的與；PLC輸出Y2為X3和X4的或；2．實驗步驟

按編程要求寫出I/O分配表、程序梯形圖。將程序寫入到PLC主機，進行實物測試.運行該程序，觀察PLC輸出結果，并分別填入對應的操作結果表中。x0ONOFFY0x1ONONOFFOFFx2ONOFFONOFFY1x3ONONOFFOFFx4ONOFFONOFFY2（二）微分、位操作實驗1．編程要求Y0為X0微分結果；Y1為X1微分結果；X0微分結果，置位Y2；X1微分結果，復位Y2。2．實驗步驟①按編程要求寫出I/O分配表、程序梯形圖、程序清單。②檢查程序，使其正確。③運行該程序，觀察PLC輸出結果。

(三)定時器、計數器實驗1、編程使PLC輸出Y0輸出脈沖寬度為3秒、周期為6秒的方波，按下開關1啟動PLC對上述方波脈沖計數，計滿10次時，PLC輸出Y1接通；按下按鈕2將PLC輸出Y1清零。2、將程序寫入到PLC主機，進行實物測試；并監控定時器、計數器的現行值和設定值。四、實驗儀器與設備1、EL-PLC-Ⅰ型可編程控制器實驗系統2、EL-PLC-Ⅱ型可編程控制器實驗系統3、計算機4、FX-20P-E編程器提示：1、打開FXGP-WIN/C軟件，新建文件，出現PLC類型選擇框，要根據你自己操作的PLC類型，選擇相應PLC類型；2、輸入完梯形圖將程序下載到PLC主機時，注意要先將梯形圖轉換為指令表。（點擊“工具”菜單中的“轉換”命令）3、將程序下載到PLC主機時，注意要先打開實驗箱電源，將PLC開關處于STOP位置。（下載點擊“PLC”菜單中的“傳送/寫出”命令）4、PLC輸入輸出接線，根據I/O分配表連接外器件。5、運行PLC（將PLC開關處于RUN位置）,點擊“監控/測試”菜單中的“開始監控”命令,監控并調試程序。（在修改程序時，先停止監控）提示：I/O分配表如實驗內容1中的I/O分配表PLC輸入點所接輸入器件x0開關ko1X1開關ko2X2開關ko3X3開關ko4x4開關ko5PLC輸出點所接輸出器件Y0燈LD5Y1燈LD6Y2燈LD7參考程序五、實驗報告格式及要求（一）、實驗目的（二）、實驗內容及步驟

要求每寫一項實驗內容，緊跟其后寫出下列內容：⑴．寫出I/O分配表；⑵．畫出所設計的程序梯形圖；⑶．記錄實驗操作結果，分析是否符合設計要求。（三）、實驗儀器與設備返回參考程序實驗二

混料罐實驗（本實驗為綜合性實驗）

一、實驗目的1、熟悉PLC編程原理及方法；2、掌握液位控制技巧。二．設計要求用PLC構成自動控制混料系統,具體要求:①運行PLC程序，先開進料泵1；②到中液位報警，進料泵1關，進料泵2開；③到高液位報警，進料泵2關，混料泵開，3秒后，關混料泵，出料泵開；④降到底液位報警,出料泵關，進料泵1開.自動循環運行。①運行PLC程序，先開進料泵1；（接HL1）（接HL2）接HLS1接HLS2接HLS3進料泵1進料泵2高液位報警中液位報警低液位報警混料罐混料泵出料泵接HL3接HL4Y0Y1Y2Y3X1X2X3三．設計提示工藝要求,及PLC實驗系統硬件接線如下:②中液位報警，進料泵1關，進料泵2開；③高液位報警，進料泵2關，混料泵開，3秒后，關混料泵，出料泵開；④底液位報警出料泵關，進料泵1開。重復上述步驟。啟動X0四、實驗儀器與設備1、EL-PLC-Ⅰ型可編程控制器實驗系統2、EL-PLC-Ⅱ型可編程控制器實驗系統3、計算機4、FX-20P-E編程器參考程序實驗三紅綠燈控制實驗

（本實驗為設計性實驗）

五、實驗報告格式及要求（一）、實驗目的（二）、實驗內容及步驟

要求每寫一項實驗內容，緊跟其后寫出下列內容：⑴．寫出I/O分配表；⑵．畫出所設計的程序梯形圖；⑶．記錄實驗操作結果，分析是否符合設計要求。（三）、實驗儀器與設備返回一、實驗目的1、掌握用PLC控制交通信號燈系統的方法；2、熟悉PLC編程技巧及程序調試方法。二、設計要求用PLC構成交通信號燈控制系統，按下啟動按鈕，交通燈系統按下圖要求運行；按下停止按鈕，交通燈則停止運行。

1秒3秒紅紅紅綠紅黃↑1秒↓1秒黃紅綠紅紅紅3秒1秒內容2將交通燈控制系統增加黃燈閃爍內容，具體要求如下：東西方向：紅燈8S綠燈5S黃燈3S（每秒閃爍一次）

南北方向綠燈5S黃燈3S（每秒閃爍一次）紅燈8S三、設計提示：

可將交通燈系統分東西方向、南北方向兩組來考慮。東西方向：紅燈6S綠燈3S黃燈1S南北方向紅燈1S綠燈3S黃燈1S紅燈5SPLC實驗系統接線提示交通顯示裝置模型布置如下：交通燈插孔TL1～TL3為一組，TL4～TL6為一組，其中交通燈插孔TL1：紅燈（東西，Y000）交通燈插孔TL2：綠燈（東西，Y001）交通燈插孔TL3：黃燈（東西，Y002）交通燈插孔TL4：紅燈（南北，Y003）交通燈插孔TL5：綠燈（南北，Y004）交通燈插孔TL6：黃燈（南北，Y005）輸入編址輸出編址X0啟動按鈕SB0Y0東西紅燈X1停止按鈕SB1Y1東西綠燈Y2東西黃燈Y3南北紅燈Y4南北綠燈Y5南北黃燈交通信號燈控制系統輸入/輸出編址表信號燈控制系統接線圖四、實驗儀器與設備1、EL-PLC-Ⅰ型可編程控制器實驗系統2、EL-PLC-Ⅱ型可編程控制器實驗系統3、計算機4、FX-20P-E編程器五、實驗報告要求1．根據控制要求設計程序，寫出I/O分配表、繪制程序梯形圖；2．繪制主電路圖、PLC控制電路圖、PLCI/O接線圖。3．記錄實驗操作結果，分析是否符合設計要求。返回時序圖和參考程序EX2-1時序圖和參考程序（增加黃燈閃爍）EX2-3實驗四傳輸實驗

（本實驗為設計性實驗）

一、實驗目的1、掌握用PLC控制傳動控制系統的方法；2、熟悉PLC編程技巧及程序調試方法。訓練解決工程實際控制問題的能力。

3、掌握傳輸控制技巧。二．設計要求用PLC構成傳動控制系統，具體要求如下：（1）按啟動按鈕后，給出YS1信號，打開出料倉；（2）檢測各工位，在工位1時，停2秒，傳送帶1啟動（啟動傳送帶的輸出端子在仿真區SD2端）；（3）工位2時，停2秒，傳送帶2啟動；（4）工位3時，停2秒，傳送帶3啟動；（5）當運輸料車YS4亮2次以后，關閉YS1；（6）當運輸料車YS3亮時，表示料車裝滿，運輸帶會自動停止，此時應啟動聲光報警。3秒后自動停止報警。當另一部料車來時，重復（1）～（6）。系統工藝要求及PLC實驗

系統硬件接線如下:

1．傳輸裝置模型說明信號YSS1代表工位1信號YSS2代表工位2信號YSS3代表工位3信號YS3代表運輸料車裝滿信號YS4代表傳送帶有料裝入運輸料車

SD2代表傳送帶啟動信號YSI代表開出料倉LED為燈光報警發光管FMQ為報警蜂鳴器SD2傳輸實驗區仿真區YS1YSS1YSS2YSS3YS3YS4LEDFMQ三、設計提示輸入編址輸出編址X0啟動按鈕SB0Y6出料倉YS1X1工位1YSS1Y0SD2傳送帶啟動X2工位2YSS2Y1傳送帶1X3工位3YSS3Y2傳送帶2X4有料裝車YS4Y3傳送帶3X5料車裝滿YS3Y4LED光報警Y5FMQ聲報警PLC器件安排四、實驗儀器與設備1、EL-PLC-Ⅰ型可編程控制器實驗系統2、EL-PLC-Ⅱ型可編程控制器實驗系統3、計算機4、FX-20P-E編程器五、實驗報告格式及要求（一）、實驗目的（二）、實驗內容及步驟

要求每寫一項實驗內容，緊跟其后寫出下列內容：⑴．寫出I/O分配表；⑵．畫出所設計的程序梯形圖；⑶．記錄實驗操作結果，分析是否符合設計要求。（三）、實驗儀器與設備返回參考程序實驗五LED數碼顯示實驗（本實驗為綜合性實驗）

一、實驗目的1、掌握用PLC控制LED數碼顯示系統的方法；2、掌握PLC外部接線的方法。二．設計要求用PLC控制LED數碼顯示系統，具體要求：1、在面包板上搭建LED數碼顯示電路，對PLC編程，用10個按鍵分別傳送0~9十個數字，每按動這十個鍵中的一個，則PLC控制LED數碼顯示電路顯示對應的數碼。2、根據控制要求設計程序，寫出I/O分配表、繪制程序梯形圖3、繪制PLCI/O接線圖。三．設計提示1、LED數碼管有兩種顯示接線方式，一種是共陰，另一種為共陽，當發光二極管正向偏置時，發光管（LED）燈就亮。2、用PLC控制LED顯示有兩種方法，一種是輸出4位BCD碼給LED顯示（如用BCD碼指令顯示）；另一種方法是由PLC編制程序進行譯碼，來控制顯示a~g段。四、實驗儀器與設備1、EL-PLC-Ⅰ型可編程控制器實驗系統2、EL-PLC-Ⅱ型可編程控制器實驗系統3、計算機4、FX-20P-E編程器5、面包板、數碼管、電阻（2K、1/4w）。五、實驗報告格式及要求（一）、實驗目的（二）、實驗內容及步驟

要求每寫一項實驗內容，緊跟其后寫出下列內容：⑴．寫出I/O分配表；⑵．畫出所設計的程序梯形圖；⑶．記錄實驗操作結果，分析是否符合設計要求。（三）、實驗儀器與設備返回參考程序實驗六功能指令實驗

（本實驗為設計性實驗）一、實驗目的1、熟悉跳轉、分支指令的應用2、掌握比較、傳送指令的使用。3、熟悉PLC編程技巧及程序調試方法。

二、實驗原理1．CJ和CJ（P）為條件跳轉指令，用于跳過順序程序中的某一部分，這樣可以減少掃描時間，并使“雙線圈操作”成為可能。當跳轉條件為ON時，程序從當前步跳到CJ指令中標號的下一步。如果條件為OFF，則跳轉不執行，程序按原順序向下執行。跳轉時，被跳過的那部分指令不執行。2、比較指令的功能是比較兩個數的大小，其指令格式如圖6.1所示。其操作是將兩數S1、S2進行比較，比較的結果存入以D為首地址的3個連續目標位元件中。比較結果如下：S2<S1，則D=1；S2=S1，則D+1=1；S2>S1，則D+2=1。在圖中，當X0=ON時，則將計數器C5（S2）的內容與K10（S1）的內容進行比較。當C5<K10，M0=1，Y0=1C5=K10，M1=1，Y1=1C5>K10，M2=1，Y2=1三．實驗內容1、利用跳轉、分支指令使PLC實現對兩組彩燈輪流閃爍的控制。其編程要求：利用分支指令編程，使K1“接通”時，LED燈PB01…LED燈PB03輪流閃爍；使K1“斷開”時，LED燈PB04…LED燈PB06輪流閃爍。2、利用比較、傳送指令使PLC實現數據的傳送與數據大小的比較。其編程要求：①給S2賦值10H。由按鍵PB1~PB3給S1賦不同值，S1、S2比較結果通過輸出顯示LED燈顯示。②按PB1給S1賦值00H，按PB2給S1賦值10H，按PB3給S1賦值20H。當S1〈S2，則LED燈PBO1亮；S1≤S2，則LED燈PBO2亮；S1=S2，則LED燈PBO3亮；S1≥S2，則LED燈PBO4亮；S1〉S2，則LED燈PBO5亮；S1≠S2，則LED燈PBO6亮。四、實驗儀器與設備1、EL-PLC-Ⅰ型可編程控制器實驗系統2、EL-PLC-Ⅱ型可編程控制器實驗系統3、計算機4、FX-20P-E編程器五、實驗報告格式及要求（一）、實驗目的（二）、實驗內容及步驟

要求每寫一項實驗內容，緊跟其后寫出下列內容：⑴．寫出I/O分配表；⑵．畫出所設計的程序梯形圖；⑶．記錄實驗操作結果，分析是否符合設計要求。（三）、實驗儀器與設備返回參考程序_分支參考程序_比較實驗七廣告藝術燈控制器設計（本實驗為研究創新型實驗）一、實驗目的1、掌握采用不同的編程思路實現用PLC控制廣告藝術燈系統的方法；2、熟悉PLC編程技巧及程序調試方法。

二．設計要求用PLC控制廣告藝術燈電路系統，編程要求：某廣告屏有6根燈管（用黃色LED發光管代替），16只流水燈，每4只燈為一組。在面包板上搭建LED發光管廣告藝術燈電路，對PLC編程，控制彩色LED發光管輪流閃爍，其具體要求如下：1）該廣告屏中間6個燈管亮滅的時序為第1根亮→第2根亮→第3根亮→…→第6根亮，時間間隔為1秒，全亮后，顯示10秒，再反過來從6→5→…→1順序熄滅。全滅后，停2秒，再從第6根燈管開始亮起，順序點亮6→5→…→1，時間間隔為1秒，全亮后，顯示20秒，再從1→2→…→6順序熄滅。全熄滅后，停2秒，再從頭開始運行，周而復始。2）廣告屏四周的流水燈16只，4個一組，共分4組，每組燈間隔1秒向前移動一次，且即從Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ，移動一段時間后（如30秒），再反過來移動，即從Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅰ，如此循環往復。3）系統有單步/連續控制，有起動和停止按鈕。4）系統發光管的供電電源為24V。三．設計提示設計方案提示——根據霓虹燈時序控制程序的任務和要求，可先設計霓虹燈中間6根燈管的控制程序。由題意可知，用6個PLC的輸出分別控制6個燈管。PLC控制程序可采用步進順控指令來實現，也可