1、PLC基礎及應用課程教案電氣與信息工程系目 錄項目一 三菱FX2N系列硬件系統1項目二 GX Developer軟件10項目三 三人搶答器21項目四 人行道按鈕控制交通燈28項目五 雙液混合39項目六 運料小車55項目七 數碼管顯示66項目八 天塔之光82項目九 軋鋼機88項目十 輸煤機皮帶傳送95項目一 三菱FX2N系列硬件系統通過一個人打開門讓車通過的實例來介紹PLC(1)人工手動如圖:(2)嘗試使用PLC打開和關閉在上一個畫面中手動操作的裝載門。PLC根據它的傳感器打開或關閉指令傳送給門。(3)用PLC來控制門的開，關，當入口傳感器檢測到車輛經過，將傳感器檢測到的信號傳送到PLC的輸入端

2、，由輸出端輸出控制信號，將門打開。同理，由出口傳感器檢測到車輛經過時，門關閉。PLC代替了傳統的手動控制，實現了自動控制。1.1 PLC定義：國際電工委員會對PLC做了如下定義：可編程序控制器，英文稱Programmable Logical Controller，簡稱PLC。它是一個以微處理器為核心的數字運算操作的電子系統裝置，專為在工業現場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以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指令，并通過數字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產過程。PLC的特點： PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼

3、電接觸控制系統中的機械觸點的復雜接線、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優點，又照顧到現場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產實踐。1.2 PLC的應用領域 FX系列PLC不僅僅在工廠自動化領域 (FA)，而且其他工業領域也被廣泛使用。機器的所有部件可以被劃分為兩部分：輸入和輸出。輸入：例如開關

4、和按鈕，感應器輸出：例如指示燈和報警器，馬達螺線管閥門如下圖：1.3 PLC的組成：可編程控制器主要是由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成,如下圖:CPU模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執行用戶程序，刷新系統的輸出；存儲器用來儲存程序和數據。 1CPU芯片 CPU模塊主要由CPU芯片和存儲器組成。PLC使用以下幾類CPU芯片： (1)通用微處理器，如Intel公司的8086，80186到Pentium系列芯片； (2)單片微處理器(單片機)，如Intel公司的MCS5196系列單片機； (3)位片式微處理器，如AMD 2900系列位片式微處理器。 2存儲器PLC的存儲器

5、分為系統程序存儲器和用戶程序存儲器。系統程序相當于個人計算機的操作系統，它使PLC具有基本的智能，能夠完成PLC設計者規定的各種工作。系統程序由PLC生產廠家設計并固化在ROM內，用戶不能直接讀取。PLC的用戶程序由用戶設計，它決定了PLC的輸入信號與輸出信號之間的具體關系。用戶程序存儲器的容量一般以字(每個字由16位二進制數組成)為單位，三菱的FX系列PLC將用戶程序存儲器的單位稱為步(Step，即字)。小型PLC的用戶程序存儲器容量在lK字左右，大型PLC的用戶程序存儲器容量可達數M(兆)字。 PLC常用以下幾種存儲器：(1)隨機存取存儲器：(RAM) 用戶可以用編程器讀出RAM中的內容，

6、也可以將用戶程序寫入RAM，因此RAM又叫讀寫存儲器。它是易失性的存儲器，將它的電源斷開后，儲存的信息將會丟失。RAM的工作速度高，價格低，改寫方便。為了在關斷PLC外部電源后，保存RAM中的用戶程序和某些數據(如計數器的計數值)，為RAM配備了一個鋰電池。現在有的PLC仍用RAM來儲存用戶程序。鋰電池可用25年，需要更換鋰電池時，PLC面板上的“電池電壓過低”發光二極管亮，同時有一個內部標志位變為l狀態，可以用它的常開觸點來接通控制屏面板上的指示燈或聲光報警器，通知用戶及時更換鋰電池。(2)只讀存儲器(ROM) ROM的內容只能讀出，不能寫入。它是非易失的，它的電源消失后，仍能保存儲存的內容

7、。ROM般用來存放PLC的系統程序。 (3)可電擦除的EPROM(EEPROM或E2PROM) 它是非易失性的，但是可以用編程器對它編程，兼有ROM的非易失性和RAM的隨機存取優點。但是寫入信息所需的時間比RAM長得多，EEPROM用來存放用戶程序。有的PLC將EEPROM作為基本配置，有的PLC將EEPROM作為可選件。1.4 輸人模塊 下圖是FXlN系列的直流輸入電路和內部電路的示意圖。PLC外部的虛線框內是NPN管集電極開路輸出的電子傳感器(如接近開關)的示意圖。圖2-4是擴展模塊FX2N48ERUAlUL的交流輸入電路的示意圖。 當左圖中的外接觸點接通或圖中的NPN型晶體管飽和導通時，

8、電流經24V電源的正極(24V端子)、SS端子、內部電路、X0等輸入端子和外部的觸點或晶體管，從0V端子流回24V電源的負極，使光耦合器中兩個反芳聯的發光二極管中的一個亮，光敏三極管飽和導通，CPU在輸入階段讀入的是數字1；外接觸點斷開或NPN晶體管處于截止狀態時，光耦合器中的發光二極管熄滅，光敏三極管截止，CPU在輸入階段讀入的是數字0。當右圖中的外接觸點接通，或圖中的PNP型晶體管飽和導通時，電流經24V電源的正極(24V端子)、外部的觸點或晶體管、X0等輸入端子、內部電路和S/S端子，從0V端子流回24V電源的負極，使光耦合器中的發光二極管亮，光敏三極管飽和導通。輸入電路中設有RC濾波電

9、路，以防止由于輸入觸點抖動或外部干擾脈沖引起錯誤的輸入信號。濾波電路延遲時間的典型值為1020ms(信號上升沿)和2050ms(信號下降沿)，輸入電流約510mA.1.5 輸出模塊 輸出模塊的功率放大元件有驅動直流負載的大功率晶體管和場效應管、驅動交流負載的雙向晶閘管，以及既可以驅動交流負載又可以驅動直流負載的小型繼電器。輸出電流的典型值為0.32A，負載電源由外部現場提供。 下圖左圖是繼電器輸出電路。內部電路使繼電器的線圈通電，它的常開觸點閉合，使外部負載得電工作。繼電器同時起隔離和功率放大作用，每一路只給用戶提供一對常開觸點,與觸點并聯的RC電路和壓敏電阻用來消除觸點斷開時產生的屯弧，以減

10、輕它對CPU的干擾。 右圖是晶體管集電極輸出電路。輸出信號送給內部電路中的輸出鎖存器，再經光耦合器送給輸出晶體管，后者的飽和導通狀態和截止狀態相當于觸點的接通和斷開。圖中的穩壓管用來抑制關斷過電壓和外部的浪涌電壓，以保護晶體管，晶體管輸出電路的延遲時間<1ms。場效應管輸出電路的結構與晶體管輸出電路基本上相同。除了上述幾種輸出電路外，還有雙向晶閘管輸出電路，它用光電晶閘管實現隔離。雙向晶閘管由關斷變為導通的延遲時間小于1ms，由導通變為關斷的延遲時間小于10ms。晶閘管在負載電流過小時不能導通，遇到這種情況時可以在負載兩端并聯電阻。 除了輸入模塊和輸出模塊，還有一種既有輸入電路又有輸出電

11、路的模塊，輸入、輸出的點數一般相同，這種模塊使用戶確定PLC的硬件配置更為方便。 輸出電流的額定值與負載的性質有關，例如FX的繼電器輸出模塊可以驅動2A/220V AC的電阻性負載，但是只能驅動80VA220V AC的電感性負載和100W的白熾燈。額定輸出電流還與溫度有關，溫度升高時額定輸出電流減小，有的PLC提供了有關的曲線。由于散熱的原因，有的輸出模塊需要考慮屬于同一公共點(COM)的幾個輸出點的總電流，例如FX的晶體管輸出模塊的額定輸出電流是0.5A/點，0.8A/COM。繼電器輸出模塊的使用電壓范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，但是動作速度較慢，壽命(動作次數)有一

12、定的限制。如果負載的通斷變化不是很頻繁，建議優先選用繼電器型的。 晶體管型與雙向晶閘管型模塊分別用于直流負載和交流負載，它們的可靠性高，反應速度快，壽命長，但是過載能力稍差 1.6 PLC與計算機的鏈接方式計算機的 串行接口與PLC的連接，通過RS-232C與PLC的編程設備、數據存儲單元接線插座連接。FX2N-48MR型PLC的面板如圖：24個輸入端口，24個輸出端口，5個COM端口。COM1對應Y0-Y3COM2對應Y4-Y7COM3對應Y10-Y13COM4對應Y14-Y17COM5對應Y20-Y27+24V電源內置運行/停止開關（也具有外部運行/停止功能）1）計算機從可編程控制器讀取數

13、據。2）計算機向可編程控制器發送數據下述圖樣為可編程控制器的讀、寫及狀態控制的數據流圖。3）可編程控制器向計算機發送數據站號站號即可編程控制器提供的數字，用來確定計算機在訪問哪一個可編程控制器。在FX系列可編程控制器中，站號是通過特殊數據寄存器D8121來設定的。設定范圍是從00H到0FH。最多可以實現16臺通信。框圖如下：項目二 GX Developer軟件三菱公司開發的 GX Developer編程軟件，對編輯和控制自己的應用程序提供了良好的編程環境。為了能快捷高效地開發你的應用程序，GX Developer軟件提供了三種程序編輯器，GX Developer軟件還提供了在線幫助系統，以便獲

14、取所需要的信息。2.1 GX Developer的安裝1、未安裝過本軟件的系統中安裝時請先安裝SETUP.EXE。雙擊SETUP.EXE按照頁面提示單擊:下一步-安裝即可。2、按照頁面提示完成安裝，重新啟動計算機即可使用。GX Developer的基本使用方法與一般基于Windows操作系統的軟件類似，在這里只介紹一些用戶常用的幾點對PLC操作的用法.軟件的使用:雙擊桌面的快捷鍵 或者從開始里面進入 * 首先創建新工程如圖所示：* 選擇PLC類型，出現如圖所示：* 點擊確定，出現如圖所示，點擊“是” * 保存工程，填寫工程名，如123進入編程界面如圖所示，即可編程注意：在使用定時器、計數器時T

15、0 K10之間要用空格隔開編程過程中要將梯形圖轉換，或按快捷鍵F4鍵,如圖:轉換完畢，打開PLC的電源，將程序寫入PLC過程中出現如圖所示的情況。單擊在線，改變傳輸設置中的參數如圖所示：雙擊串行，改變COM端口和波特率的參數改變完參數再進行寫入選擇程序、參數后單擊執行在是否執行中PLC寫入中點擊“是”PLC開始寫入：寫入完畢后，可直接觀察PLC的運行結果，或者在監視里看PLC的運行結果監視如圖：前面學習了硬件軟件的基本知識，下面通過一個實例來加深對PLC硬軟件的認識。自主項目 三相異步電動機正反轉硬件控制一、實訓目的了解用PLC控制代替傳統接線控制的方法，編制程序控制電機的聯鎖正反轉。電機的聯

16、鎖正反轉原理電路圖：二、實訓控制說明：PLC外部接線圖如下：啟動：按啟動按鈕SB1，X0的動合觸點閉合，Y3線圈得電，M0的動合觸點也閉合，延時0.1S后Y0的線圈得電，電機作星形連接啟動，此時電機正轉；按啟動按鈕SB2，X1的動合觸點閉合，Y3線圈得電，M1的動合觸點也閉合，延時0.1s后Y0的線圈得電，電機作星形連接啟動，此時電機反轉。在電機正轉時反轉按鈕SB2是不起作用的，只有當按下停止按鈕SB3時電機才停止工作；在電機反轉時正轉按鈕SB1是不起作用的，只有當按下停止按鈕SB3時電機才停止工作。三.實訓面板：四.實訓內容及步驟1、輸入輸出接線輸入SB1SB2SB3輸出KM1KM2KM4X

17、0X1X2Y0Y1Y3主機模塊的COM接主機模塊輸入端的COM和輸出段的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5。主機模塊的24+、COM分別接在實驗單元的V+，COM。2、打開主機電源將程序下載到主機中。3、啟動并運行程序觀察實驗現象。三相異步電動機正反轉軟件控制一、實訓目的：1）了解GX Developer軟件2）安裝并使用GX Developer軟件3）應用GX Developer軟件編寫三相異步電動機正反轉控制程序二、實驗說明 啟動：按啟動按鈕SB1，X0的動合觸點閉合，Y3線圈得電，即接觸器KM4的線圈得電，0.1S后Y0線圈得電，即接觸器KM1的線圈得電，電動機作星形連接啟

18、動。每按動SB1一次，電機運轉一次。五、梯形圖參考程序實訓報告 1. 能夠熟練地掌握PLC硬件安裝，并寫出硬件系統的安裝順序；2. 寫出每一部件的安裝規范。3. 能夠熟練地掌握軟件的使用，學會運用軟件去編寫簡單的PLC程序，并寫入軟件當中去。項目三 三人搶答器3.1 基礎知識1. 輔助繼電器輔助繼電器是用軟件實現的，它們不能接收外部的輸入信號，也不能直接驅動外部負載，是一種內部的狀態標志，相當于繼電器控制系統中的中向繼電器。（1）通用輔助繼電器 FX系列PLC的通用輔助繼電器沒有斷電保功能。在FX系列PIC中，除了輸入繼電器和輸出繼電器的元件號采用八進制外，其他編程元件的元件號均采用十進制。如

19、果在PLC運行時電源突然中斷，輸出繼電器和通用輔助繼電器將全部變為OFF。若電源再次接通，除了因外部輸入信號而變為ON的以外，其余的仍將保持為OFF狀態。PLCFX1SFX1NFX2N/FX2NC通用輔助繼電器384（M0383）384（M0383）500（M0499）電池后備/鎖存輔助繼電器128（M384511）1152（M3841535）2752（M5003071）總計512153630722特殊輔助繼電器 特殊輔助繼電器共256點，它們用來表示PLC的某些狀態，提供時鐘脈沖和標志(如進位、借位標志)，設定PLC的運行方式，或者用于步進順控、禁止中斷、設定計數器是加計數還是減計數等。特殊

20、輔助繼電器分為兩類： (1)觸點利用型由PLC的系統程序來驅動觸點利用型特殊輔助繼電器的線圈，在用戶程序中直接使用其觸點，但是不能出現它們的線圈，下面是幾個例子：M8000(運行監視)：當PLC執行用戶程序時，M8000為ON；停止執行時，M8000為OFF M8002(初始化脈沖)：M8002僅在M8000由OFF變為ON狀態的一個掃描周期內為ON(見圖3-8)，可以用M8002的常開觸點來使有斷電保持功能的元件初始化復位或給它們置初始值。M801 lM8014分別是10ms，100ms，ls和1min時鐘脈沖。M8005(鋰電池電壓降低)：電池電壓下降至規定值時變為ON，可以用它的觸點驅動

21、輸出繼電器和外部指示燈，提醒工作人員更換鋰電池。(2)線圈驅動型 由用戶程序驅動其線圈，使PLC執行特定的操作，用戶并不使用它們的觸點。例如：M8030的線圈“通電”后，“電池電壓降低”發光二極管熄滅； M8033的線圈“通電”時，PLC進入STOP狀態后，所有輸出繼電器的狀態保持不變；M8034的線圈“通電”時，禁止所有的輸出； M8039的線圈“通電”時，PLC以D8039中指定的掃描時間工作。3. 電池后備/鎖存輔助繼電器某些控制系統要求記憶電源中斷瞬時的狀態，重新通電后再現其狀態，電池后備/鎖存輔助繼電器可以用于這種場合。在電源中斷時用鋰電池保持RAM中的映像寄存器的內容，或將它們保存

22、在EEPROM中。它們只是在PLC重新通電后的第一個掃描周期傈持斷電瞬時的狀態。為了利用它們的斷電記憶功能，可以采用有記憶功能的電路。設圖37中X0和X1分別是起動按鈕和停止按鈕，M500通過Y0控制外部的電動機，如果電源中斷時M500為1狀態，因為電路的記憶作用，重新通電后M500將保持為l狀態，使Y0繼續為ON，電動機重新開始運行。3.2常用觸點組合形式有：常開觸點：通電閉合，無自鎖。 常閉觸點：通電斷開，無自鎖。串聯邏輯與 并聯邏輯或 自鎖： 互鎖：要讓一個人搶答成功后，另外兩個人搶答無效。需要用優先設計。例：三人搶答優先電路 一、實驗目的1.熟悉PLC裝置，FX系列可編程控制器的外部接

23、線方法2.用PLC構成三人搶答器控制系統二控制要求1）搶答器同時供三名選手或三個代表隊比賽，分別用三個按鈕x0 x2表示。2）設置一個系統清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。3）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如10秒）。當主持人啟動"開始"鍵后，定時器開始定時10秒，10秒內搶答。4）參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效。5）搶答按鈕X0、X1、X2；主持人控制啟動按鈕X10和復位按鈕X11；當選手犯規時指示燈Y3、Y4、Y5亮；若搶答成功指示燈Y0、Y1、Y2亮；Y6為搶答定時燈。四、 參考梯形圖：五、實訓報告： 編寫設計說明書，內容包括

24、： （1） 設計過程和有關說明。 （2）基于PLC的搶答器電氣控制系統電路圖。 （3） 電器元器件的選擇和有關計算。 項目四：人行道按鈕控制交通燈4.1 基礎知識 1.定時器交通信號燈在設定時間段內的亮與滅，需要用定時器來實現。PLC內有幾百個定時器，其功能相當于繼電控制系統中的時間繼電器。定時器是根據時鐘脈沖的累積計時的。時鐘脈沖有1ms、10ms、100ms三種，當所計時間到達設定值時，其輸出觸點動作。PLC中的定時器相當于繼電器系統中的時間繼電器。它有一個設定值寄存器(一個字長)、一個當前值寄存器(一個字長)和一個用來儲存其輸出觸點狀態的映像寄存器(占二進制的一位)，這三個存儲單元使用同

25、一個元件號。FX系列PLC的定時器分為通用定時器和積算定時器。常數K可以作為定時器的設定值，也可以用數據寄存器(D)的內容來設置定時器。例如外部數字開關輸入的數據可以存入數據寄存器，作為定時器的設定值。通常使用有電池后備的數據寄存器，這樣在斷電時不會丟失數據。 1通用定時器 各系列的定時器個數和元件編號如表所示。100ms定時器的定時范圍為0.13276.7s，10ms定時器的定時范圍為0.01327.67s。FX1S的特殊輔助繼電器M8028為1狀態時，T32T62(31點)被定義為10ms定時器。圖中X0的常開觸點接通時，T200的當前值計數器從0開始，對10ms時鐘脈沖進行累加計數。當前

26、值等于設定值414時，定時器的常開觸點接通，常閉觸點斷開，即T200的輸出觸點在其線圈被驅動10ms×414=4.14s后動作。X0的常開觸點斷開后，定時器被復位，它的常開觸點斷開，常閉觸點接通，當前值恢復為0。如果需要在定時器的線圈“通電”時就動作的瞬動觸點，可以在定時器線圈兩端并聯一個輔助繼電器的線圈，并使用它的觸點。通用定時器沒有保持功能，在輸入電路斷開或停電時被復位。FX系列的定時器只能提供其線圈“通電”后延遲動作的觸點，如果需要在輸入信號變為OFF之后的延遲動作，可以使用圖31l所示的電路。2積算定時器 100ms積算定時器T250T255的定時范圍為0.13276.7s。

27、X1的常開觸點接通時(見圖312)，T250的當前值計數器對100ms時鐘脈沖進行累加計數。X1的常開觸點斷開或停電時停止定時，當前值保持不變。X1的常開觸點再次接通或重新上電時繼續定時，累計時間(t1+t2)為1055×100ms=105.5s時，T250的觸點動作。因為積算定時器的線圈斷電時不會復位，需要用X2的常開觸點使T250強制復位。3使用定時器的注意事項如果在子程序或中斷程序中使用T192T199和T246T249，在執行END指令時修改定時器的當前值。當定時器的當前值等于設定值時，其輸出觸點在執行定時器線圈指令或END指令時動作。如果不是使用上述的定時器，在特殊情況下，

28、定時器的工作可能不正常。如果1ms定時器用于中斷程序和子程序，在它的當前值達到設定值后，其觸點在執行該定時器的第一條線圈指令時動作。4定時器的定時精度定時器的精度與程序的安排有關，如果定時器的觸點在線圈之前，精度將會降低。平均誤差約為1.5倍掃描周期。最小定時誤差為輸入濾波器時間減去定時器的分辨率，1ms，10ms和100ms定時器的分辨率分別為1ms，10ms和100ms。 如果定時器的觸點在線圈之后，最大定時誤差為2倍掃描周期加上輸入濾波器時間。如果定時器的觸點在線圈之前，最大定時誤差為3倍掃描周期加上輸入濾波器時間。FX系列PLC的定時器分為非積算定時器和積算定時器：非積算定時器FX1N

29、和FX2N型PLC內有100ms非積算定時器200點（T0T199），時間設定值為0.13276.7s。10 ms非積算定時器46點（T200T245），時間設定值為0.01327.67s。注意：非積算定時器沒有失電記憶功能。積算定時器FX1N和FX2N型PLC內有1ms積算定時器4點（T246T249），時間設定值為0.00132.767s；100 ms積算定時器6點（T250T255），時間設定值為0.13276.7s。4.2定時時間設定值K的計算方法： 用定時器T200來定時，時鐘脈沖位10ms。 設定值K= 定時時間 ÷ 10ms 如圖： 定時時間為1.23s K=1.23&

30、#247;0.01=1234.3 計數器 PLC所用的計數器分為內部計數器和高速計數器， 計數器對PLC的內部映像寄存器（X、Y、M、S）提供的信號計數，計數脈沖達到設定值時，它的常開觸電閉合，或者常閉觸電斷開。表3-6 計數器PLCFX2N 與FX2NC 系列個數編號設定值范圍16位通用計數器100C0C9913276716位電池后備/鎖存計數器100C100C19913276732位通用雙向計數器20C200C219- 2147483648+214748364732位電池后備/鎖存雙向計數器15C220C234- 2147483648+2147483647使用舉例： 16位加計數器的設定值

31、為132767。圖中X10的常開觸電接通以后，C0被復位，它對應的位存儲單元被置00，它的常開觸點斷開，常閉觸點接通，同時其計數當前值被置為0。X11用來提供計數輸入信號，當計數器的復位輸入電路斷開，計數輸入電路由斷開變為接通（即計數脈沖的上升沿）時，計數器當前值加1。在5個計數脈沖之后，C0的當前值等于設定值5，其常開觸電閉合，常閉觸點斷開。 控制要求：1.按下啟動按鈕PB1，交通燈按下述要求運行；按上停止按鈕PB2，交通燈則停止運行。 2.當有人過馬路時，按下按鈕X0（X1），15秒后公路交通燈黃燈（Y1）亮，Y1亮10秒后滅，5秒后人行道綠燈（Y4）亮，人通過馬路。10秒后Y4閃爍4.5

32、秒后，人行道紅燈（Y3）亮。以次過程循環。 3. 輸入輸出分配公路交通燈紅黃綠人行道按鈕Y0Y1Y2人行道交通燈紅綠X0X1Y3Y4示意圖：4.4分析時序圖根據各輸出在不同時間段內的亮滅情況，可以做出如下的時序圖： 輸出的亮滅情況是一定的，可以把輸出分為不同時間段，采用不同定時器來控制，畫出它們的時序圖，可以看到：定時器與輸出之間存在著一定的邏輯關系。如圖中綠色線所示：可以得出：輸出Y2的時序圖可以用已知T0的時序圖取反得到。同理，Y0、Y1、Y3、Y4的時序圖都可以用已知定時器的時序圖得到。參考梯形圖一、實訓目的：1. 學習定時器，計數器的有關知識。2. 掌握定時器，計數器的編程方法。二、實

33、訓任務：1. 根據時序圖編寫人行道按鈕交通燈的程序。2. 調試程序至無誤。 三、實訓步驟：1. 啟動編程軟件創建項目。2. 進行硬件組態。3. 輸入輸出點分配。4. 調試。四、實訓報告：1. 寫出創建項目的過程。2. 寫出人行道按鈕交通燈的具體要求。3. 寫出輸出與定時器之間的邏輯關系。4. 寫出輸入輸出分配表和程序。拓展 十字交通燈控制一、實驗目的熟練使用基本指令，根據控制要求，掌握PLC的編程方法和程序調試方法，了解使用PLC解決一個實際問題。二、控制要求信號燈受一個啟動開關控制，當啟動開關接通時，信號燈系統開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當啟動開關斷開時，所有信號燈都熄滅；南北紅燈

34、亮維持25秒，在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持20秒；到20秒時，東西綠燈閃亮，閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2秒。到2秒時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時，南北紅燈熄滅，綠燈亮,東西紅燈亮維持30秒。南北綠燈亮維持20秒，然后閃亮3秒后熄滅。同時南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。周而復始。三、實驗面板圖 四、實驗步驟1.輸入輸出接線。輸入SD輸出RYG輸出RYGX0南北Y2Y1Y0東西Y5Y4Y32.打開主機電源將程序下載到主機中。3.啟動并運行程序觀察實驗現象。五、實訓報告1.根據要求寫出梯形圖項目五 雙液混合基礎知識一、基本指令1.PLS

35、與PLF指令PLS(Pulse)：上升沿微分輸出指令。PLF：下降沿微分輸出指令。 PLS和PLF指令只能用于輸出繼電器和輔助繼電器(不包括特殊輔助繼電器)。見下圖中的M0僅在X0的常開觸點由斷開變為接通(即X0的上升沿)時的一個掃描周期內為ON，M1僅在X0的常開觸點由接通變為斷開(即X0的下降沿)時的_個掃描周期內為ON。當PLC從RUN到STOP，然后又由STOP進入RUN狀態時，其輸入信號仍然為ON，PLS M0指令將輸出一個脈沖。然而，如果用電池后備(鎖存)的輔助繼電器代替M0，其PLS指令在這種情況下不會輸出脈沖。2.SET與RST指令SET：置位指令，使操作保持ON的指令。RST

36、：復位指令，使操作保持OFF的指令。SET指令可用于Y，M和S，RST指令可用于復位Y，M，S，T，C，或將字元件D，V和Z清零。如果右圖中X0的常開觸點接通，Y0變為ON并保持該狀態，即使X0的常開觸點斷開，它也仍然保持ON狀態。當X1的常開觸點閉合時，Y0變為OFF并保持該狀態，即使X1的常開觸點斷開，它也仍然保持OFF狀態對同一編程元件，可多次使用SET和RST指令，最后一次執行的指令將決定當前的狀態。RST指令可將數據寄存器D、變址寄存器Z租V的內容清零，RST指令還用來復位積算定時器T246T255和計數器。SET、RST指令的功能與數字電路中RS觸發器的功能相似，SET與RST指令

37、之間可以插入別的程序。如果它們之間沒有別的程序，最后的指令有效。下圖中0的常開觸點接通時，積算定時器T246復位，X3的常開觸點接通時，計數器C200復位，它們的當前值被清0，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。在任何情況下，RST指令都優先執行。計數器處于復位狀態時，輸入的計數脈沖不起作用。如果不希望計數器和積算定時器具有斷電保持功能，可以在用戶程序開始運行時用初始化脈沖M8002將它們復位二.順序控制法用經驗設計法設計梯形圖時，沒有一套固定的方法和步驟可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，對于不同的控制系統，沒有一種通用的容易掌握的設計方法，分析起來非常困難，并且很容易遺漏一些應該考慮的問題。所以又

38、有了一種簡便方法就是順序控制。所謂順序控制，就是按照生產工藝預先規定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據內部狀態和時間的順序，在生產過程中各個執行機構自動地有秩序地進行操作。使用順序控制設計法首先根據系統的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據順序功能圖畫出梯形圖。有的PLC編程軟件為用戶提供了順序功能圖（SFC）語言，在編程軟件中生成順序功能圖后便完成了編程工作。順序控制設計法是一種先進的設計方法，很容易被初學者接受，對于有經驗的工程師，也會提高設計的效率，程序的調試、修改和閱讀也很方便。三順序功能圖（Sequential function chart,簡稱為SFC）是描述控制系統的控制過程、功

39、能和特性的一種圖形，也是設計PLC的順序控制程序的有力工具。 如下小車左右運行順序功能圖順序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術，它是一通用的技術語言，可以進一步設計和不同專業的人員之間進行技術交流之用。使系統由當前步進入下一步的信號彈稱為轉換條件，轉換條件可以是外部的輸入信號，如按鈕、指令開關、限位開關的接通/斷開等；也可以是PLC內部產生的信號，如定時器、計數器常開觸點的接通等，轉換條件還可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。如圖5-1中 “X1”順序控制設計法用轉換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制PLC的各輸出繼電器。四、順序功

40、能圖的基本結構1.單序列單序列由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅有一個轉換，每一個轉換的后面只有一個步。如下圖a2.選擇序列選擇序列的開始稱為分支，轉換符號只能標在水平連線之下。如果步5是活動步，并且轉換h=1，將發生由步5步8的進展。如果步5是活動步，并且k=1，將發生由步5步10的進展。如果將優先選擇h對應的序列，一般只允許同時選擇一個序列，即選擇序列中的各序列是互相排斥的，其中的任何兩個序列都不會同時執行。如下圖b3.并行序列并行序列的開始稱為分支，當轉換的實現導致幾個序列同時激活時，這些序列稱為并行序列。當步3是活動步，并且轉換條件e=1，4和6這兩步同時變為活動步，同時步3變為

41、不活動步。為了強調轉換的同步實現，水平連線用雙線表示。步4，6被同時激活后，每個序列中活動步的進展將是獨立的。在表示同步的水平雙線之上，只允許有一個轉換符號。并行序列用來表示系統的幾個同時工作的獨立部分的工作情況。在每一個分支點，最多允許8條支路，每條支路的步數不受限制。如下圖c五、 步與動作1.步驟順序控制設計法最基本的思想就是將系統的一個工作周期的劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步（Step）。步是根據輸出量的狀態變化來劃分的，在任何一步之內，各輸出量的ON/OFF狀態不變，但是相鄰兩步輸出量總的狀態是不同的，步的這種劃分方法使代表各步的編程元件的狀態與各輸出量的狀態是之間有著極為

42、簡單的邏輯關系。1.初始步與系統的初始狀態相對應的步稱為初始步，初始狀態一般是系統等待起動命令的相對靜止的狀態。初始步用雙線方框表示，每一個順序功能圖至少應該有一個初始步。2.活動步當系統正處于某一步所在的階段時，該步處于活動狀態，稱該步為“活動步”。步處于活動狀態時，相應的動作被執行：處于不活動狀態時，相應的非存儲型動作被停止執行。送料小車開始停在左側限位開關X2處。如圖：按下起動按鈕X0，X2變為ON，打開貯料斗的閘門，開始裝料，同時用定時器T0定時，10s后關閉貯料斗的閘門，Y0變為ON，開始右行，碰到限位開關X1后停下來卸料（Y3為ON），同時用定時器T1定時；5s后Y1變為ON，開始

43、左行，碰到限位開關X2后返回初始狀態，停止運行。步是用編程元件輔助繼電器M和順序控制狀態繼電器S來代表。1.特殊輔助繼電器 特殊輔助繼電器共256點，它們用來表示PLC的某些狀態，提供時鐘脈沖和標志(如進位、借位標志)，設定PLC的運行方式，或者用于步進順控、禁止中斷、設定計數器是加計數還是減計數等。特殊輔助繼電器分為兩類： (1)觸點利用型由PLC的系統程序來驅動觸點利用型特殊輔助繼電器的線圈，在用戶程序中直接使用其觸點，但是不能出現它們的線圈，下面是幾個例子：M8000(運M800行監視)：當PLC執行用戶程序時，M8000為ON；停止執行時，0為OFF見上圖。 M8002(初始化脈沖)：

44、M8002僅在M8000由OFF變為ON狀態的一個掃描周期內為ON(見圖5-4)，可以用M8002的常開觸點來使有斷電保持功能的元件初始化復位或給它們置初始值。M801 lM8014分別是10ms，100ms，ls和1min時鐘脈沖。M8005(鋰電池電壓降低)：電池電壓下降至規定值時變為ON，可以用它的觸點驅動輸出繼電器和外部指示燈，提醒工作人員更換鋰電池。2.狀態繼電器(S)狀態繼電器是用于編制順序控制程序的一種編程元件(狀態標志)，它與后面介紹的STL指令(步進梯形指令)一起使用。通用狀態繼電器沒有斷電保持功能。在使用IST(初始化狀態功能)指令時，其中的S0S9供初始狀態使用。電池后備

45、/鎖存狀態繼電器在斷電時用帶鋰電池的RAM或EEPROM來保存其ON/OFF狀態。 狀態繼電器使用舉例某機械手先后有下降、夾緊等動作，其順序功能圖如圖3.9所示。如果起動信號X0為ON，則狀態繼電器S20被置位(變為ON)，控制下降的電磁閥Y0動作。下限位開關Xl為ON時，狀態繼電器S21被置位，控制夾緊的電磁閥Y1動作。隨著動作的轉移，前一狀態繼電器自動變為OFF狀態。不對狀態繼電器使用步進梯形指令時，可以把它們當作普通輔助繼電器(M)使用。六.用STL指令的編程方法1 . STL指令步進梯形指令（Step Ladder Instructoin）簡稱為STL指令，FX系列PLC還有一條使ST

46、L指令復位的RET指令。利用這兩條指令，可以很方便地編制順序控制梯形圖程序。順序功能圖中的每一步對應一小階段程序，每一步與其他完全隔離開的。使用者根據他的要求將這些程序段按一定的順序組合在一起，就可以完全控制任務。這種編程方法可以節約編程的時間，并能減少編程錯誤。用FX系列PLC的狀態繼電器編制順序控制程序時，一般應與STL指令一起使用。S0S9用于初始步，S10S19用于自動返回原點。使用STL指令的狀態繼電器的常開觸點稱為STL觸點，它是一種“胖”觸點，從上圖可以看出順序功能圖與梯形圖之間的對應關系，STL觸點驅動的電路塊具有三個功能即對負載的驅動處理、指定轉換條件和指定轉換目標。STL觸

47、點一般是與左側母線相連的常開觸點,當某一步為活動步時,對應的STL觸點接通,它右邊的電路被處理,直到下一步被激活。系統的初始步應使用初始狀態繼電器S0S9，它們應放在順序功能圖的最上面，在由STOP狀態切換到RUN狀態時，可用此時只ON一個掃描周期的初始化脈沖M8002來將初始狀態繼電器置為ON，為以后步的活動狀態的轉換作好準備。需要從一步返回初始步時，應對初始狀態繼電器使用OUT指令。2. 步進指令的編程方法下面通過實例說明步進指令的編程方法圖中旋轉工作臺用凸輪和限位開關來實現運動控制。在初始狀態時左限位開關X3為ON，按下起動按鈕X0，Y0變為ON，電機驅動工作臺沿順時針正轉，轉到右限位開

48、關X4所在位置時暫停5S（用TO定時），定時時間到時Y1變為ON，工作臺反轉，回到限位開關X3所在的初始位置停止轉動，系統回到初始狀態。使用STL指令應注意以下問題：(1)與STL觸點相連的觸點應使用LD或LDI指令，即LD點移到STL觸點的右側，該點成為臨時母線。最后一個STL電路結束時一定要使用RET指令，否則將出現“程序錯誤”信息，PLC不能執行用戶程序。(2)STL觸點可以直接驅動或通過別的觸點驅動Y，M，S，T等元件的線圈和應用指令。STL觸點右邊不能使用堆棧（MPS）指令。(3)不同的STL觸點可以分別驅動同一編程元件的一個線圈。但是同一元件的線圈不能在可能同時為活動步的STL區內

49、出現，在有并行序列的順序功能圖中，應特別注意這一問題。(4)在步的活動狀態的轉換過程中，相鄰兩步的狀態繼電器會同時ON一個掃描周期，可能會引發瞬間的雙線圈問題。為了避免不能同時接通的兩個輸出（如控制異步電動機正反轉的交流接觸器線圖）同時動作，除了在梯形圖中設置軟件互鎖電路外，還應在PLC外部設置由常閉觸點組成的硬件互鎖電路。 (5)STL指令不能與MC-MCR指令一起使用。在FOR-NEXT結構中、子程序和中斷程序中，不能有STL程序塊，STL程序塊不能出現的FEND指令之后。(6)在轉換條件對應的電路中，不能使用ANB，ORB，MPS，MRD和MPP指令。可用轉換條件對應的復雜電路來驅動輔助

50、繼電器，再用后者的常開觸點來作轉換條件。實訓報告一、控制要求本實驗為兩種液體混合裝置，SL1、SL2、SL3為液面傳感器，液體A、B閥門與混合液閥門由電磁閥YV1、YV2、YV3控制，M為攪勻電機，控制要求如下：初始狀態:裝置投入運行時，液體A、B閥門關閉，混合液閥門打開20秒將容器放空后關閉。啟動操作:按下啟動按鈕SB1，裝置就開始按下列約定的規律操作：混合液體閥打開先將剩余液體放完。液體A閥門打開，液體A流入容器。當液面到達SL2時，SL2接通，關閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面到達SL1時，關閉液體B閥門，攪勻電機開始攪勻。攪勻電機工作6秒后停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體

51、。當液面下降到SL3時，SL3由接通變為斷開，再過2秒后，容器放空，混合液閥門關閉，開始下一周期。停止操作:按下停止按鈕SB2后，在當前的混合液操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態上）。二、實驗面板圖 上圖中， SL1、SL2、SL3為液面傳感器，用鈕子開關來模擬三、實驗內容及步驟1、輸入輸出接線輸入SB1SL1SL2SL3輸出YV1YV2YV3YKMX1X2X3X4Y0Y1Y2Y3主機模塊的COM接主機模塊輸入端的COM和輸出段的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5。主機模塊的24+、COM分別接在實驗單元的V+，COM。2、打開主機電源將程序下載到主機中。3、啟動并運行程序

52、觀察實驗現象。參考程序：四、實訓目的1.熟練使用置位和復位等各條基本指令，通過對工程實例的模擬。2.熟練地掌握PLC的編程和程序調試。五.實訓任務1.在液體混合裝置控制模擬實驗區完成本實驗2. 掌握基本知識。六.實訓步驟：5. 啟動編程軟件創建項目。6. 進行硬件組態。7. 輸入輸出點分配。8. 寫入程序并調試。八.實訓報告：1.寫出創建項目的過程。2.寫出液體混合器控制的具體要求。3.寫出輸入輸出分配表和程序。拓展機械手動作的模擬一、實驗目的用數據移位指令來實現機械手動作的模擬。二、實驗說明本實驗是將工件由A處傳送到B處的機械手，上升/下降和左移/右移的執行用雙線圈二位電磁閥推動氣缸完成。當某個電磁閥線圈通電，就一直保持現有的機械動作，例如一旦下降的電磁閥線圈通電，機械手下降，即使線圈再斷