可编程课程设计

1、实验平台软、硬件系统说明THPLC-A型控制实验平台是以S7-200控制器为控制核心，配以两块实验板TS1、TS2和电源模块。TS1实验板有三个实验区，分别为交通灯实验区、旋转运动实验区、直线运动实验区。TS2实验板上有两个实验区和两个辅助信号实验区，分别为输料线实验区和混料罐实验区；现场电器操作辅助信号实验区、常用辅助信号实验区。电源模块给S7-200控制器和两块实验板供电。在实验时，首先要给S7-200控制器和两块实验板供电。具体操作如下：实验板上的输入元件的公共端要接到24V电源的负极上（24VG），PLC上的输入信号的公共端（COM）要接到24V电源的正极上（+24V）；实验板上的输出

2、元件的公共端要接到5V电源的负极上（5VG），PLC上的输出信号的公共端（COM）要接到5V电源的正极上（+5V）。操作时，要注意板上的输入和输出信号器件，因电压和电路不同，尽量不要接错，以避免器件损坏。实验平台各控制器件和被控器件均靠导线连接，在连接前，要测试导线的好坏。硬件系统还需要软件的支持，此系统软件执行环境是在计算机的支持下，运行MicroWinV3.2软件，输入实验所需程序，编译后输入PLC控制器，方能完成设计的控制功能。可编程控制器的概述可编程序控制器，英文称Programmable Logical Controller，简称PLC。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系

3、统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的复杂接线、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，

4、只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。一、可编程控制器的基本结构 可编程控制器主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成（如下图所示）。1、CPU模块CPU模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微处理器（CPU）和存储器组成。它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如编程器、电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序

5、，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。2、I/O模块I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟输入信号。 可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器， 可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。3、电源可编程序控

6、制器一般使用220V交流电源。可编程序控制器内部的直流稳压电源为各模块内的元件提供直流电压。4、编程器 编程器是PLC的外部编程设备，用户可通过编程器输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。也可以通过专用的编程电缆线将PLC与电脑联接起来，并利用编程软件进行电脑编程和监控。5、输入/输出扩展单元I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。6、外部设备接口此接口可将编程器、打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。二、可编程控制器的工作原理可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。在运

7、行状态，可编程序控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP工作状态。除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可编程序控制器还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段（如图所示）在内部处理阶段，可编程序控制器检查CPU，模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。在通信服务阶段，可编程序控制器与别的带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。在输入处理阶段，可编程序控制器把所有外

8、部输入电路的接通/断开（ON/OFF）状态读入输入映像寄存器。在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。在输出处理阶段，CPU将输出映像寄存器的通/断状态传送到输出锁存器。三、可编程控制器的编程语言概述现代的可编程控制器一般备有多种编程语言，供用户使用。IEC1131-3可编程序控制器编程语言的国际标准详细的说明了下述可编程控制器编程语言：1） 顺序功能图2） 梯形图3） 功能块图4） 指令表5） 结构文本 其中梯形图是使用得最多的可编程控制器图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电路图很

9、相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制，主要特点如下：1）可编程控制器梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器（即硬件继电器），而是在软件中使用的编程元件。每一编程元件与可编程序控制器存储器中元件映像寄存器的一个存储单元相对应。2）梯形图两侧的垂直公共线称为公共母线（BUS bar）。在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路的分析方法，可以想象左右两侧母线之间有一个左正右负的直流电源电压，当图中的触点接通时，有一个假想的“概念电流”或“能流（Power flow

10、）从左到右流动，这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。3）根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左到右的顺序进行的。4）梯形图中的线圈和其他输出指令应放在最右边。5）梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次地使用。 四、可编程控制器的编程步骤（1）确定被控系统必须完成的动作及完成这些动作的顺序。（2）分配输入输出设备，即确定哪些外围设备是送信号到PLC，哪些是外围设备是接收来自PLC信号的。并将PLC的输入、输出口与之对应进行分配。（3）设计PLC程序画出梯形图。梯形图体现了按照正

11、确的顺序所要求的全部功能及其相互关系。（4）实现用计算机对PLC的梯形图直接编程。（5）对程序进行调试（模拟和现场）。（6）保存已完成的程序。 显然，在建立一个PLC控制系统时，必须首先把系统的需要的输入、输出数量确定下来，然后按需要确定各种控制动作的顺序和各个控制装置彼此之间的相互关系。确定控制上的相互关系之后，就可进行编程的第二步分配输入输出设备，在分配了PLC的输入输出点、内部辅助继电器、定时器、计数器之后，就可以设计PLC程序画出梯形图。在画梯形图时要注意每个从左边母线开始的逻辑行必须终止于一个继电器线圈或定时器、计数器，与实际的电路图不一样。梯形图画好后，使用编程软件直接把梯形图输入

12、计算机并下载到PLC进行模拟调试，修改下载直至符合控制要求。这便是程序设计的整个过程。可编程控制器基本指令简介基本指令如表所示：名 称助记符目 标 元 件说 明取指令LDX、Y、M、S、T、C常开接点逻辑运算起始取反指令LDIX、Y、M、S、T、C常闭接点逻辑运算起始线圈驱动指令OUTY、M、S、T、C驱动线圈的输出与指令ANDX、Y、M、S、T、C单个常开接点的串联与非指令ANIX、Y、M、S、T、C单个常闭接点的串联或指令ORX、Y、M、S、T、C单个常开接点的并联或非指令ORIX、Y、M、S、T、C单个常闭接点的并联或块指令ORB无串联电路块的并联连接与块指令ANB无并联电路块的串联连接

13、主控指令MCY、M公共串联接点的连接主控复位指令MCRY、MMC的复位置位指令SETY、M、S使动作保持复位指令RSTY、M、S、D、V、Z、T、C使操作保持复位上升沿产生脉冲指令PLSY、M输入信号上升沿产生脉冲输出下降沿产生脉冲指令PLFY、M输入信号下降沿产生脉冲输出空操作指令NOP无使步序作空操作程序结束指令END无程序结束GX Developer软件的使用及编程规则一、GX Developer软件的使用方法GX Developer编程软件为用户开发，编辑和控制自己的应用程序提供了良好的编程环境。为了能快捷高效地开发你的应用程序，GX Developer软件提供了三种程序编辑器，GX

14、Developer软件还提供了在线帮助系统，以便获取所需要的信息。本实验装置使用的编程软件是GX Developer7.0版本，在做实验前，首先将该软件根据软件安装的提示安装到计算机上，然后用编程线将计算机和实验装置连接到一起。（一）系统需求GX Developer既可以在PC机上运行，也可以在MITSUBISHI公司的编程器上运行。PC机或编程器的最小配置如下：Windows95、Windows98、Windows2000、Windows Me或者Windows NT4.0以上。（二）软件的使用GX Developer的安装：1、未安装过本软件的系统中安装时请先安装F:GX7.0-CSW7D

15、5C-GPPW-CLSW7D5C-GPPW-CQSS_SupportEnvMEL/SETUP.EXE。双击SETUP按照页面提示单击“下一步”安装即可。2、安装完成后再双击F:GX7.0-CSW7D5C-GPPW-CLSW7D5C-GPPW-CQSS_Support/SETUP.EXE按照页面提示完成安装，重新启动计算机即可使用。3、GX Developer的使用：GX Developer的基本使用方法与一般基于Windows操作系统的软件类似，在这里只介绍一些用户常用的几点对PLC操作的用法：（1）工程菜单在软件菜单里的工程菜单下选择改变PLC类型即根据要求改变PLC类型。1）在读取其他格式

16、的文件选项下可以将FXGP_WIN-C编写的程序转话成GX工程。2）在写入其他格式的文件选项下可以将用本软件在编写的程序工程转化为FX工程。（2）在线菜单（1）在传输设置中可以改变计算机与PLC通信的参数。2）选择PLC读取、PLC写入、PLC效验可以对PLC进行程序上传、下载、比较操作。3）选择不同的数据可对不同的文件进行操作。4）选择监视选项可以去对PLC状态实行实时监视。5） 选择调试选项可以完成对PLC的软元件测试，强制输入输出和程序执行模式变化等操作。二、编程规则1）外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等器件的接点可多次重复使用，无需用复杂的程序结构来减少接点的使用次数。

17、2）梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在右边。接点不能放在线圈的右边，在继电器控制的原理图中，热继电器的接点可以加在线圈的右边，而PLC的梯形图是不允许的。3）线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以通过一个没有使用的内部继电器的常闭接点或者特殊内部继电器的常开接点来连接。4）同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线圈输出。双线圈输出容易引起误操作，应尽量避免线圈重复使用。5）梯形图程序必须符合顺序执行的原则，即从左到右，从上到下地执行，如不符合顺序执行的电路就不能直接编程。6）在梯形图中串联接点使用的次数是没有限制，可无限次地使用。7）两个或两个以上的线圈可以并联输出。定时/计数器应用在

18、基本指令的编程练习实验区完成本实验。一、实验目的掌握定时器、计数器的正确编程方法，并学会定时器和计数器扩展方法。二、编制梯形图并写出实验程序定时器、计数器及其扩展的参考梯形图见图21与图22。1、定时器的认识实验定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用。其控制作用同一般继电器。实验参考程序，梯形图参考图21步序指 令器件号说 明0LDX001输入1OUTT0延时5秒2K503LDT04OUTY000延时时间到，输出5END程序结束2、定时器扩展实验由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围。如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来

19、扩充设定值的范围。实验参考程序，梯形图参考图22步序指 令器件号说 明0LDX001输入1OUTT0延时5秒2K503LDT04OUTT1延时3秒5K306LDT17OUTY000延时时间到，输出8END程序结束3、计数器认识实验计数器及其扩展的梯形图，参考图23和图24三菱FXOS系列的内部计数器分为16位二进制加法计数器和32位增计数/减计数器两种。其中的16位二进制加法计数器，其设定值在K1K32767范围内有效。实验参考程序，梯形图参考图23步序指令器件号说明步序指令器件号说明0LDX001输入6LDT01ANIT07OUTC0计数20次2OUTT0延时10秒8K203K1009LDC

20、04LDX000输入10OUTY000计数满，输出5RSTC0计数器复位11END程序结束这是一个由定时器T0和计数器C0组成的组合电路。T0形成一个设定值为10秒的自复位定时器，当X0接通，T0线圈得电，经延时10秒，T0的常闭接点断开，T0定时器断开复位，待下一次扫描时，T0的常闭接点才闭合，T0线圈又重新得电。即T0接点每接通一次，每次接通时间为一个扫描周期。计数器对这个脉冲信号进行计数，计数到20次，C0常开接点闭合，使Y0线圈接通。从X0接通到Y0有输出，延时时间为定时器和计数器设定值的乘积：T总=T0×C0=10×20=200S。计时器指令1）通电延时控制OFF

21、ONON2秒输入 输出2）断电延时控制ONOFFONOFF2秒输入 输出3）通电断电延时控制ONOFFONOFF2秒2秒输入 输出4）闪光报警控制ONOFFONOFF1秒2秒输入 输出4、计数器的扩展实验计数器的扩展与定时器扩展的方法类似。实验参考程序，梯形图参考24。步序指令器件号说明0LDX001输入1ANIT02OUTT0延时1秒3K104LDC05ORX0026RSTC0计数器C0复位7LDTO8OUTC0计数20次9K2010LDX002输入11RSTC1计数器C1复位12LDC013OUTC1计数3次14K315LDC116OUTY000计数满，输出17END程序结束总的计数值C总

22、=C0×C1=20×3×1=60电梯控制实验一、实验目的1、通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试方法。2、进一步熟悉PLC的I/O连接。3、熟悉五层楼电梯采用轿厢外按钮控制的编程方法。二、控制要求电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内容为电梯运行方向。电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1S5，用以选择需停靠的楼层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示、L4为四层指示、L5为五层指示，SQ1SQ5为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在一层，在三层轿厢

23、外呼叫时，必须按三层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到三层），按三层下降呼叫按钮无效；反之，若电梯停在四层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层下降呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从四层运行到三层），按三层上升呼叫按钮无效，依次类推。输入/输出的分配如下：（一）输入：名 称输入点序号名 称输入点0五层内选按钮S5X0007三层下呼按钮D3X0071四层内选按钮S4X0018二层下呼按钮D2X0102三层内选按钮S3X0029一层上呼按钮U1X0113二层内选按钮S2X00310二层上呼按钮U2X0124一层内选按钮S1X00411三层上呼按钮U3X0135五层下呼按钮D5X00512四层上呼按钮U

24、4X0146四层下呼按钮D4X00613一层行程开关SQ1X01514二层行程开关SQ2X01616四层行程开关SQ4X02015三层行程开关SQ3X01717五层行程开关SQ5X021（二）输出：序号名 称输入点序号名 称输入点0五层指示L5Y00010二层内选指示SL2Y0121四层指示L4Y00111一层内选指示SL1Y0132三层指示L3Y00212一层上呼指示UP1Y0143二层指示L2Y00313二层上呼指示UP2Y0154一层指示L1Y00414三层上呼指示UP3Y0165轿厢下降指示DOWNY00515四层上呼指示UP4Y0176轿厢上升指示UPY00616二层下呼指示DN2Y

25、0207五层内选指示SL5Y00717三层下呼指示DN3Y0218四层内选指示SL4Y01018四层下呼指示DN4Y0229三层内选指示SL3Y01119五层下呼指示DN5Y023三、电梯控制系统的模拟实验面板图：下图框中的SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5分别接主机的输入点X15、X16、X17、X20、X21；S1、S2、S3、S4、S5分别接主机的输入点X4、X3、X2、X1、X0；D5、D4、D3、D2、U1、U2、U3、U4分别接主机的输入点X5、X6、X7、X10、X11、X12、X13、X14；L1、L2、L3、L4、L5分别接主机的输出点Y4、Y3、Y2、Y1、Y0；DOWN、UP分别接主机的输出点Y5、Y6；SL1、SL2、SL3、SL4、SL5分别接主机的输出点Y13、Y12、Y11、Y10、Y007；UP1、UP2、UP3、UP4、DN2、DN3、DN4、DN5分别接主机的输出点Y14、Y15、Y16、Y17、Y20、Y21、Y22、Y23。大家根据以上要求，自行设计电梯控制。