《可编程控制器》

实验指导书

编者：李自成

修订时间：20##年9月

电气信息学院电气工程教研室

实验课程类别：课程内实验

实验课程性质：必修

适用专业：自动化

适用课程：《可编程控制器》、《电气控制与PLC》

实验用PLC机型：欧姆龙CPM1A和CPM2A

开课院、系及教研室：电气信息学院电气工程教研室

编者：李自成

修订时间：20##年9月

PLC硬件的连接和软件的使用

1． PLC实验系统硬件的组成和线路的连接

整个实验系统由PLC系统和实验区组成。

PLC系统包括OMRON型PLC主机CPM1A一台、适配器CPM1-CIFO1一个、串口线一根（包括9芯针、孔接头各一个）。

实验区包括开关量输入区、混料实验区、交通灯实验区、电机控制实验区和电梯（直线）实验区等，每个实验区有不同的输入按键、指示灯和相应的插孔。

另外，实验面板上还有一排输入端子排DIGITAL INPUT 00~23、公共端子接实验箱的1M、2M、3M、4M； 输出端子排DIGITAL OUTPUT 00~15，公共端子接实验箱的1L、2L； 另有插接线若干。

开关量信号单元介绍：

输入信号分为不带自锁按键和带自锁按键，各有8个，共16个，按键按下时是高电平还是低电平由公共端决定，不带自锁按钮的公共端是COMS1，带自锁按键的公共端是COMS2。

输出信号是2组输出指示灯和一个蜂鸣器声音信号，其中一组指示灯的信号是低电平点亮，标示为LED1-LED4，另一组指示灯的信号是高电平点亮，标示为LED5-LED8。

声音信号的接口标示为BEEP，接通低电平信号时蜂鸣器响。

具体线路的连接如下：

（1）       电源开关下的两根线为220V电源线，与PLC主机的L1和L2相连。

（2）       PLC输入端的0CH（0通道）00~11端子分别与实验面板上端子排的INPUT00~11相连，1CH（1通道）00~05端子分别与实验面板上端子排的INPUT12~17相连。

（3）       PLC输出端的10CH（输出0通道）00~07端子分别与实验面板上端子排的OUTPUT00~07相连，11CH（1通道）00~03端子分别与实验面板上端子排的OUTPUT10~13相连。

（4）       需要联机调试或下载程序时将适配器与PLC主机相连接，用串口线将适配器与电脑的任意一串口相连接。

2．PLC编程软件的简要介绍

在工程工作区内，用户可以实现对以下项目的查看与操作：

        符号：可编程控制器所使用的所有全局和本地符号。

        I/O表：与可编程控制器相连的所有机架和主框的输入输出。

        设定：所有有关可编程控制器的设置。

        内存：内存的数据值。

        扩展指令：扩展指令的赋值。

       梯形图界面

切换到助记符界面

输出窗口中包括：

编译：显示程序编译时的错误和警告。

寻找：显示查找操作的结果。

传输：显示与可编程控制器之间的传输过程。

观察窗口用来在线显示给定地址中的数据值，是程序调试时的好帮手。实用中用户一般应该先在离线状态下产生程序，编译无误后再切换到在线状态。梯形图程序输入时主要利用相应的工具按钮或"插入"菜单中的相应项选择放置各器件，除了常用的线圈和接点外，其他指令要使用"新PLC指令"按钮来实现，各器件间用"新水平线"和"新垂直线"根据其逻辑关系来连接。

3.熟练使用PLC梯形图和逻辑语句表编程软件

任意编写一程序，能够熟练的进行编辑、保存、调入，能够在梯形图和逻辑语句表两者间进行切换，最后将程序下载到PLC中并运行，检查实验结果，要求能够对较熟练掌握PLC软件的使用。

4.实验报告要求：进入实验室之前要有预习报告，包括每个实验的目的，控制要求，具体的PLC梯形图或指令表。实验过程中对写入的程序及其结果进行记载，分析PLC输入输出工作的原理，能够结合实验上的接线画出PLC的实际输入、输出电路（按键和指示灯的回路），实验完成后要进行实验现象分析，并提交完整的实验报告。

实验一：电机正、反转控制

一、实验目的：

1．  熟悉编程软件及编程方法。

2．  熟悉并掌握基本逻辑指令的使用。

3．  掌握用PLC代替继电器接触器来控制电机的方法。

二、实验学时：3学时

三、实验内容与要求：

1．  利用电机控制模块实现异步电机正反转控制。

2．  利用电机控制模块实现异步电机的Y-△启动控制。

3．  正转、反转转换时不需要先停止再启动。

4．  自动实现Y-△转换

5．  防止正/反转接触器同时闭合。

四、实验步骤：

1．  根据实验内容要求分配输入/输出元件（按钮、开关、接触器、只是灯灯）。

2．  检查（必要时完成）接线、确认输入/输出元件对应的PLC内部地址。

3．  编制梯形图。

4．  程序调试。

五、实验报告要求：

1．  写出输入/输出元件编号及I/O分配表

2．  梯形图程序（或语句表清单）

3．  观察到的实验现象

4．  实验中发现的问题、错误、故障和解决方法

实验二：交通信号灯的控制

一、实验目的：

1．  巩固所学的PLC知识，进一步掌握梯形图知识。

2．  利用所学PLC知识进行简单编程，解决工程实际问题。

3．  了解PLC控制的特点。

二、实验学时：3学时

三、实验内容：

1．  PLC实验箱上有专门的交通灯控制模块，所要实现的功能如下：

按启动按钮后，南北绿灯亮，东西红灯亮，南北车辆可以通行；

10秒钟后，南北绿灯闪烁，东西红灯亮，南北车辆通行警告；

2秒钟后，南北黄灯亮，东西红灯亮，南北车辆禁止通行；

2秒钟后，南北红灯亮，东西绿灯亮，东西车辆可以通行

8秒钟后，东西绿灯闪烁，南北红灯亮，东西车辆通行警告；

2秒钟后，东西黄灯亮，南北红灯亮，东西车辆禁止通行

2秒钟后，东西红灯亮，南北绿灯亮；南北车辆可以通行；

周而复始，重复执行，直到按下停止按钮，所有指示灯都熄灭。

2．  根据控制要求，先画出各个灯亮灭的时序图。

3．  根据时序图编制梯形图程序。

4．  将梯形图程序下载到PLC中，根据程序要求，连接各个输出继电器到各个灯的控制端。

5．  实验报告要求：写出I/O分配表、梯形图程序、语句表清单；启动以后观察实验现象，做好记载，分析时序图，写出完整的实验报告。

实验三：混料罐液位控制

一、实验目的：

1．  熟悉PLC编程原理及方法。

2．  掌握液位控制的技巧。

3．  了解传感器原理及使用方法。

二、实验学时：3学时

三、实验内容：

1．  实验箱上有专门的混料实验区，使用PLC数字量输入、输出控制混料罐液位。

2．  编程要求：进入PLC程序，先开进料泵1，低液位传感器报警时，出料泵关，进料泵1开；中液位传感器报警时，进料泵1关，进料泵2开；高液位传感器报警时，进料泵2关，混料泵开；3秒后，关混料泵，出料泵开。

3．  输入、输出量：三个输入量分别接高液位传感器HL1、中液位传感器HL2、低液位传感器HL3；四个输出量为HL5表示进料泵A、HL6表示进料泵B、HL7表示出料泵、HL4表示混料搅拌电机。

4．  实验报告要求：写出I/O分配表、梯形图程序、语句表清单；仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障和解决方法。

实验四：电梯控制

一、实验目的：

1．  利用PLC分析和解决较复杂的工程实际问题。

2．  掌握电梯控制的技巧。

二、实验学时：5学时

三、实验内容：

1．  使用PLC数字量输入、输出控制电梯的升降，电梯门的开关。

2．  编程要求：接到请求信号，电梯关门，停到相应的楼层，开门。

3．  输入输出需要用到以下量：

输入量17个：电梯实验启动信号、传感器输出CG4（第四层到达信号）、传感器输出CG3（第三层到达信号）、传感器输出CG2（第二层到达信号）、传感器输出CG1（第一层到达信号）、第四层请求下信号S4、第三层请求下信号S5、第三层请求上信号S6、第二层请求下信号S7、第二层请求上信号S8、第一层请求上信号S9、到第四层请求信号S10、到第三层请求信号S11、到第二层请求信号S12、到第一层请求信号S13、开门信号S3、关门信号S2，1M接+24V。

输出量12个：第四层到达指示灯DD4、第三层到达指示灯DD3、第二层到达指示灯DD2、第一层到达指示灯DD1、第四层请求下指示灯QQ1、第三层请求下指示灯QQ2、第三层请求上指示灯QQ3、第二层请求下指示灯QQ4、第二层请求上指示灯QQ5、第一层请求上指示灯QQ6、到第四层指示灯DX1、到第三层指示灯DX2、到第二层指示灯DX3、到第一层指示灯DX4。电梯开门指示灯KM，电梯关门指示灯QT。1L和2L均接GND。

4．  实验报告要求：写出I/O分配表、梯形图程序、语句表清单；仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障和解决方法。

第二篇：02-可编程控制器(PLC)实验指导书

可编程控制器（PLC）实验指导书

江彦娥

实验一 PLC软硬件介绍

    硬件部分主要了解TVT-90A箱式PLC学习机的基本配置及其机构、基本工作原理，掌握输入输出接口及各种指示灯的连接方法。

软件部分主要学会使用FPWIN GR软件的安装、程序输入、编辑、下载与上传、参数设置、打印等功能。

实验二 基本指令编程方法及训练

    学会逻辑指令、定时指令、计数指令的输入方法；初步掌握如何应用逻辑指令、定时指令、计数指令来解决实际程序设计问题。

1．逻辑指令

任务1：程序输入练习（见指导书P17）；（略）

任务2：根据时序图（见指导书P17）编写程序。

2．定时指令

任务1：利用TM指令编程，产生连续方波信号输出，其周期设为3s，占空比为2：1。

任务2：根据时序图（见指导书P18）采用TM指令进行编程。

3．计数指令

任务1：采用CT指令实现上述定时指令任务2的加工工序要求；

任务2：用一个按钮开关控制三个灯，按钮按一下1灯亮，再按三下2灯亮，再按三下3灯亮，再按一下全灭，如此反复。

任务3：用可逆计数指令实现图示时序图（见指导书P17）的控制过程。（根据学生知识掌握水平可增删）。

解1：

解2：

解3：

实验三 高级指令编程方法及训练

    学会基本及高级传送指令、移位、算术运算指令的输入方法；初步掌握如何应用传送指令、移位、算术运算指令来解决实际程序设计问题。

1．      传送指令

任务1：用传送指令实现当按钮X1按下时，将“1949，10，1”这组数据分别送入DT0~DT2中，当X0按下时又可全清且清零优先。

任务2：用传送指令实现输入开关对输出灯亮多少的控制：

        X7=OFF时  Xn=ON：输出端n个灯亮，其余灭；

        X7=ON时  Xn=ON：输出端n个灯灭，其余亮。

2．      数据移位指令

任务1：利用移位指令使输出的8个灯从左到右以s速度依次亮；当灯全亮后再从左到右依次灭。如此反复运行。

任务2：利用左右移位指令，使一个亮灯以0.2s的速度自左向右移动，到达最右侧后，再自右向左返回最左侧，如此反复。X2=ON时移位开始，X22=OFF时，清零。（根据学生知识掌握水平可增删）

3．      算术运算指令

任务1：分别用BIN算术运算指令和BCD算术运算指令完成下式的计算：

（1）BIN算术运算指令

（2）BCD算术运算指令

实验四 电机控制实验/八段码显示实验

    掌握电机控制、八段码实验板的接线方法，弄清楚电机控制、八段码实验板的控制原理，并完成相应的程序设计任务。

1．电机控制实验

任务1：利用电机控制实验板编程实现电动机的Y/⊿启动控制；

任务2：利用电机控制实验板编程实现电动机的正反转和Y/⊿启动控制。

2．八段码显示实验

任务1：将指导书P23中四组抢答器的PLC程序输入PLC进行调试，并领会的程序设计思路与方法；

解：另一种设计方法：

任务2：在任务1的基础上完成五组抢答器的程序设计。

实验五 数值运算实验/天塔之光实验

    掌握八段码显示实验板、天塔之光实验板的接线方法，弄清楚八段码、天塔之光实验板的控制原理，并学会利用八段码显示实验板完成相应的数值运算程序设计任务，利用天塔之光实验板完成相应的流水灯控制程序设计任务。

1．      数值运算实验

任务1：将指导书P24中两位BCD代码相加的PLC程序输入PLC进行调试，并领会的程序

设计思路与方法；（略）

任务2：完成一位BCD码减一位BCD码的运算，显示运算结果，有借位则小数点亮；

任务3：完成一位BCD码乘一位BCD码的运算，循环显示运算结果，小数点亮的表示个位，无小数点的表示十位；

任务4：完成一位BCD码除一位BCD码的运算，循环显示运算结果，小数点亮的表示商，无小数点的表示余数。

2．      天塔之光实验

任务1：用PLC控制灯光闪烁：L1、L4、L7亮，1s后灭，接着L2、L5、L8亮，1s后灭，接着L3、L6亮，1s后灭，接着L1、L4、L7亮，1s后灭……，如此反复。

任务2：用PLC控制灯光闪烁：L1亮2s后灭，接着L2、L3、L4亮2s后灭，接着L6、L7、L8亮2s后灭，接着L1亮2s后灭……，如此反复。

实验六 交通信号灯控制实验/水塔水位自动控制实验

    掌握交通信号灯控制、水塔水位自动控制实验板的接线方法，弄清楚交通信号灯控制、水塔水位自动控制实验板的控制原理，并完成相应的程序设计任务。

1．交通信号灯控制

任务1：将指导书P26中交通信号灯中指的PLC程序输入PLC进行调试，并领会的程序

设计思路与方法；

另一种解法：

任务2：根据任务1的设计思路，将绿灯亮的时间从主机板上的拨码器高两位输入，而绿灯闪烁和黄灯亮的时间皆为2s。（本题适合于基础较好的同学）

2．      水塔水位自动控制实验

任务1：根据下述控制要求完成程序设计：

        当水池水位低于水位界（S4=ON）时，电磁阀Y打开进水。当水位高于水池高水位界（S3=ON），阀Y关闭。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低位界时，S2为ON，电机M运转，开始抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时，电机M停止。

任务2：根据下述控制要求完成程序设计：

        当水池水位低于低水位界（S4=ON）时，电磁阀Y打开进水定时器开始定时，2s后，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀Y关闭。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低位界时，S2为ON，电机M运转，开始抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时，电机M停止。

实验七 自控成型机实验/自控轧钢机实验（根据学时数、学生掌握知识情况可增删）

    掌握自控成型机实验、自控轧钢机实验板的接线方法，弄清楚自控成型机实验/自控轧钢机实验板的控制原理，并完成相应的程序设计任务。

1．自控成型机实验

任务1：根据下述控制要求完成程序设计：

（1）初始状态：当原料放入成型机时，各液缸为初始状态：Y1=Y2=Y4=OFF，Y3=ON。S1=S3=S5=OFF，S2=S4=S6=ON。

（2）启动运行：当按下启动键，系统动作要求如下：

1）Y2=ON，上面液压缸的活塞B向下运动，便使S4=OFF。

2）当该液压缸活塞下降到终点时，S3=ON，此时，启动左液压缸，A的活塞向右运动，右液压缸C活塞向左运动，Y1=Y4=ON时，Y3=OFF，S2=S6=OFF。

3）当A缸活塞运动到终点时，S1=ON，并且C缸活塞也到终点，S5=ON时，原料已成型，各液压缸开始退回到原位。首先，A，C缸返回，Y1=Y4=OFF，Y3=ON，使S1=S5=OFF。

4）当A，C缸返回到初始位置，S2=S6=ON时，B液压缸返回，Y2=OFF，使S3=OFF。

5）当B缸返回到初始位置，S4=ON时，系统回到初始状态，，延时10s，取出成品，放入原料后，开始下一工件的加工。

任务2：根据下述控制要求完成程序设计：

（1）初始状态：当原料放入成型机时，各液缸为初始状态：Y1=Y2=Y4=OFF，Y3=ON。

（2）启动运行状态：当按下启动键，系统动作要求如下：

1）Y2=ON，上面液压缸的活塞B向下运动，便使S4=OFF。

2）当该液压缸活塞下降到终点时，S3=ON，此时，启动左液压缸，A的活塞向右运动，右液压缸C活塞向左运动，Y1=Y4=ON时，Y3=OFF，S2=S6=OFF。

3）当A缸活塞运动到终点时，S1=ON，并且C缸活塞也到终点，S5=ON时，原料已成型，各液压缸开始退回到原位。首先，A，C缸返回，Y1=Y4=OFF，Y3=ON，使S1=S5=OFF。

4）当A，C缸返回到初始位置，S2=S6=ON时，B液压缸返回，Y2=OFF，使S3=OFF。

5）B缸返回到初始位置，S4=ON时，系统回到初始状态，，延时10s，取出成品。

6）此时，计一个成品数，然后，放入原料后，开始下一工件的加工。

（3）停止操作：按一下停止按钮后，在当前的工件加工完毕后，回到初始状态并停止运行。

2．自控轧钢机实验

任务1：根据下述控制要求完成程序设计：当启动按钮按下，电动机M1、M2运行，传送钢板，检测传送带上有无钢板的传感器S1有信号（为ON），表征有钢板，则电动机M3正转，S1的信号消失（为OFF），检测传送带上钢板到位的传感器S2有信号（为ON），表征钢板到位，电磁阀Y1动作，电动机M3反转，S2的信号消失。接着S1有信号，电动机M3正转……，重复经过三次反复循环，S2有信号后，则停机一段时间（10s），取出成品后，继续运行。当按下停车按钮后则停机，需重新启动。

实验八 多种液体自动混合实验（根据学时数、学生掌握知识情况可增删）

    掌握多种液体自动混合实验板的接线方法，弄清楚多种液体自动混合控制实验板的控制原理，并完成相应的程序设计任务。

任务1：根据下述控制要求完成程序设计：

  （1）初始状态：容器是空的，各个阀门皆关闭，Y1、Y2、Y3均为OFF，传感器L1、L2、L3均为OFF，电动机M为OFF，加热器H为OFF。

  （2）起动操作：按下起动按钮，开始下列操作：

1）Y1=Y2=ON，液体A和B同时注入容器，液面上升；当液面达到L2处时，L2=ON，使Y1=Y2=OFF，Y3=ON，即关闭Y1和Y2阀门，打开液体C阀门Y3。

2）当液面达到L1处时，Y3=OFF，M=ON，即关闭阀门Y3，电动机M启动开始搅拌。

3）经10s搅匀后，M=OFF，停止搅拌，H=ON，加热器开始加热。

4）当混合液温度达到某一指定值时，T=ON，H=OFF，停止加热，使电磁阀Y4=ON，开始放出混合液体。

5）当液面下降到L3时，L3从ON到OFF，再经过5s，容器放空，使Y4=OFF，开始下一个周期。

（3）停止操作：按下停车按钮，在当前的混合工作处理完毕后（当前周期循环到底），才能停止操作（停在初始位置上）。