PLC实验指导说明

中国计量学院机电工程学院

实验1 与或非逻辑功能实验

在MF21模拟实验挂箱中基本指令的编程练习实验区完成本实验。 一、实验目的

1．熟悉PLC装置

2．熟悉PLC及实验系统的操作 3．掌握与、或、非逻辑功能的编程方法 二、实验原理

调用PLC基本指令，可以实现“与”“或”“非”逻辑功能

四、实验步骤

通过专用电缆连接PC与PLC主机。打开编程软件，逐条输入程序，检查无误并把其下载到PLC主机后，将主机上的STOP/RUN按钮拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。 拨动输入开关X10、X11，观察输出指示灯Y1、Y2、Y3、Y4是否符合与、或、非逻辑的正确结果。 五、梯形图参考程序

参考图1-1

六、实验报告

分析描述工作原理，得出逻辑表达式

七、思考题

1、PLC的工作特点是什么？

2、两个触点串联时逻辑是何关系？两个触点并联时逻辑是何关系？

实验2定时器/计数器功能实验

在MF21模拟实验挂箱中基本指令的编程练习实验区完成本实验。 1.定时器的认识实验

（1）实验目的

认识定时器，掌握针对定时器的正确编程方法 （2）实验原理

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。 （3）梯形图参考程序 参考图2-1 2．定时器扩展实验

（1）实验目的

掌握定时器的扩展及其编程方法 （2）实验原理

由于PLC的定时器都有一定的定时范围围。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的串联组合来扩充设定值的范围。 （3）梯形图参考程序

参考图2-2

3．计数器认识实验

（1）实验目的

认识计数器，掌握针对计数器的正确编程方法 （2） 实验原理

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K1～K32767范围内有效。

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1秒的自复位定时器，当X10接通，T0线圈得电，经延时1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10次，C0常开接点闭合，使Y0线圈接通。从X10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=1×10=10S。

（3）梯形图参考程序 参考图2-3。

4.计数器的扩展实验

（1） 实验目的

掌握计数器的扩展及其编程方法 （2） 实验原理

由于PLC的计数器都有一定的定时范围。如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个计数器的串联组合来扩充设定值的范围。

此实验中，总的计数值C总=C0×C1=20×3×1=60S （3） 梯形图参考程序 参考2-4。

5.实验报告

分析说明工作原理 6. 思考题

1）PLC的定时器相当于什么物理继电器？ 2）PLC定时器、计数器的工作原理是什么？ 3) 哪些因素造成PLC定时器定时有误差？

实验3 三人表决器及四路抢答器设计

一、 实验目的

1. 熟悉三菱编程软件的使用，掌握程序的运行和状态的监控； 2. 掌握基本逻辑控制指令的编程（与、或、非）； 3. 利用（与、或、非）设计三人表决器及四路抢答器。

二、实验仪器与设备

1. 计算机 一台；

2. FX2N-64MR型PLC 一台； 3. 通信传输线 一个； 4. 专用电源线 一根； 5. 连接线 若干；

三、实验内容

1. “三人表决器”

“三人表决器”的逻辑功能是：表决结果与多数人意见相同。设X0、X1、X2为三个人（输入逻辑变量），赞成为1，不赞成为0；Y0为表决结果（输出逻辑变量），多数赞成Y0为1，否则，Y0为0。 由真值表可写出逻辑表达式Y0=X0*X1+X0*X2+X1*X2

要实现这个逻辑功能，如果用“集成逻辑门”，则可选用三个两输入“与门”和一个三输入“或门”来实现。但是，这里不是用“集成逻辑门”，而是用“PLC程序”来实现。

PLC指令： LD X10 AND X11 LD X10 AND X12 ORB

LD X11 AND X12 ORB OUT Y10 END

2.

“四路抢答器”

设智力测验时分四个组，每一组前面放一个按钮，当某一组先按下按钮时，其对应的指示灯亮，此时其它按钮均失效。这样，当主持人按下开始按键之后，先按下按钮的那一组，就抢到了“答题权”。这就是“四路智力抢答器”的“抢答”功能。

“四路智力抢答器”的关键是：四路信号优先择一，拒绝其余。

I/O分配：输入X20、X21、X22、X23--四个抢答按钮，输入X26、X27—主持人开始及复位指令；输出Y20、Y21、Y22、Y23--四盏抢答指示灯，输出Y24、Y25、Y26、Y27--四盏抢答错误指示灯（主持人没有开始之前按下）

四、实验要求

1．按照控制要求进行接线；

2．根据控制要求编写梯形图程序，将程序写入PLC；

3．记录并分析程序执行过程，观察运行结果是否符合预定要求； 运用在线监控功能调试程序，排除故障，对元件动作进行监控。 4. 改变输入端子开关的状态，观察并记录输出，填入数据表中。

五、思考题：

如果抢答器要求按下按钮之后再松开后先得到抢答权的指示灯一直亮，直到主持人按下复位键（x27）才能取消，程序应该怎样编写？请画出梯形图。

实验4 彩灯控制

一、实验目的

1、理解彩灯的控制过程；

2、掌握PLC的在线编程方法和程序调试方法； 3、熟悉PLC的实际工作过程。 二、实验装置及设备

1、计算机 一台； 2、FX2N型PLC 一台； 3、通信传输线 一根； 4、彩灯实验装置一套； 5、连接线 若干； 三、实验内容

1．彩灯控制系统的组成：

当手按下按钮时，能显示“彩灯控制器”的控制效果，即红灯亮1秒转绿灯亮1秒，再转黄灯亮1秒，然后三灯全亮1秒，最后三灯全灭1秒，就这样循环往复，周而复始，循环周期为5秒。

I/O分配：起动—X10，停止—X11， Y10--红灯，Y11--绿灯，Y12--黄灯。 2． 控制系统的电路接线图：

实验图中，红、绿、黄灯R、G、Y分别接主机的输出点Y10、Y11、Y12；启动按钮接主机的输入端X10，停止按钮接主机的输入端X11。 3．系统的控制要求：

红灯亮1秒→绿灯亮1秒→黄灯亮1秒→三灯全亮1秒→三灯全灭1秒 ↑＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿↓

就这样循环往复，周而复始，循环周期为5秒。改变定时器T的设定值K，可改变各步延时的时间和循环周期。

四、实验要求

1．按照控制电路图进行接线；

2．根据控制要求编写梯形图程序，将程序写入PLC；

3．记录并分析程序执行过程，观察运行结果是否符合预定要求； 运用在线监控功能调试程序，排除故障，对元件动作进行监控。

4．试着将此彩灯控制程序改为用步进指令编程实现，对控制过程进行分析，写出状态转移图及对应的步进顺控程序，下载调试运行。 五、思考题

分析在彩灯控制程序中，如果希望启动按钮每按下一次彩灯就转到下一个状态，则此时程序如何修改？试着编写并进行分析说明。

实验5交通信号灯控制

在MF22模拟实验挂箱中十字路口交通灯模拟控制实验区完成本实验。 一、 实验目的

熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。

二、十字路口交通灯控制实验面板图：

实验面板图中，甲模拟东西向车辆行驶状况；乙模拟南北向车辆行驶状况。东西南北四组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯。 三、控制要求

信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。

南北红灯亮维持25秒。东西绿灯亮维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。

东西红灯亮维持25秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。

五、工作过程

当启动开关SD合上时，X000触点接通，Y002得电，南北红灯亮；同时Y002的动合触点闭合，Y003线圈得电，东西绿灯亮。1秒后，T12的动合触点闭合，Y007线圈得电，模拟东西向行驶车的灯亮。维持到20秒，T6

的动合触点接通，与该触点串联的T22动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，T7的动断触点断开，Y003线圈失电，东西绿灯灭；此时T7的动合触点闭合、T10的动断触点断开，Y004线圈得电，东西黄灯亮，Y007线圈失电，模拟东西向行驶车的灯灭。再过2秒后，T5的动断触点断开，Y004线圈失电，东西黄灯灭；此时起动累计时间达25秒，T0的动断触点断开，Y002线圈失电，南北红灯灭，T0的动合触点闭合，Y005线圈得电，东西红灯亮，Y005的动合触点闭合，Y000线圈得电，南北绿灯亮。1秒后，T13的动合触点闭合，Y006线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。又经过25秒，即起动累计时间为50秒时，T1动合触点闭合，与该触点串联的T22的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁3秒，T2动断触点断开，Y000线圈失电，南北绿灯灭；此时T2的动合触点闭合、T11的动断触点断开，Y001线圈得电，南北黄灯亮，Y006线圈失电，模拟南北向行驶车的灯灭。维持2秒后，T3动断触点断开，Y001线圈失电，南北黄灯灭。这时起动累计时间达5秒钟，T4的动断触点断开，T0复位，Y003线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。

上述是一个工作过程，然后再周而复始地进行。

六、思考题

1．假设南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮，信号系统应立即自动关闭并报警，如何实现？

2．用步进指令实现上述控制要求，写出相应的状态转移图。

七、实验报告要求：

1． 实验目的：本次实验主要达到的要求和目的。 2． 实验设备：本次实验的主要设备。

3． 实验程序：写出实验程序，对程序做必要的说明。

4． 实验结果：写出运行结果，并分析是否已经实现控制要求，做思考题。 5． 心得体会：本次实验中遇到的问题、解决方法以及收获。

实验6 水塔水位控制的模拟实验

一、实验目的

用PLC构成水塔水位自动控制系统。

二、水塔水位控制的实验面板图

面板中S1表示水塔的水位上限，S2 表示水塔水位下限，S3表示水池水位 上限，S4表示水池水位下限，M1为抽 水电机，Y为水阀。

图4-9 水塔水位控制的实验面板图

三、控制要求

当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，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（Y为OFF）。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。 四、实验内容

1．根据控制要求确定编程元件的地址。

2．根据上述控制要求编写PLC程序，程序运行并调试。

五、思考题

1．如何调节阀Y闪烁的时间？

2．定时器的复位和计数器的复位有什么区别？

六、实验报告要求：

1． 实验目的：本次实验主要达到的要求和目的。 2． 实验设备：本次实验的主要设备。

3． 实验程序：写出实验程序，对程序做必要的说明。

4． 实验结果：写出运行结果，并分析是否与控制要求一致，做思考题。

5． 心得体会：本次实验中遇到的问题、解决方法以及收获。

实验7 机械手动作的模拟实验

一、实验目的

了解并掌握步进指令在顺序控制中的应用及其编程方法。

二、实验原理

步进指令又称步进顺控指令，它主要用于对较复杂的顺序控制程序进行编程。步进指令有两条：STL指令和RET指令。STL为步进开始指令，其意义为激活某个状态，在梯形图上体现为从主母线上引出的状态接点。STL指令有建立子母线的功能，以使该状态的所有操作均在子母线上进行。步进接点没有常闭触点，只有常开触点。步进接点在使用时，需要使用SET指令将其置位。RET为步进结束指令，其使步进顺控程序执行完毕时，非状态程序的操作在主母线上完成，防止出现逻辑错误。状态转移程序的结尾必须使用RET指令。

三、机械手动作的模拟实验面板图

图4-6 机械手动作的模拟实验面板图

此面板中的启动、停止用动断按钮来实现，限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。

四、控制要求

图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：

五、实验内容

1．分配确定状态元件以及编程元件的地址，写出状态转移图。

2．根据状态转移图编写相应的梯形图或者指令表，并输入到PLC中，程序运行并调试。

六、思考题

1．说明状态编程思想的特点和适用场合。

2．三菱FX系列PLC有多少状态器S？它们的使用是否有要求？

七、实验报告要求：

1． 实验目的：本次实验主要达到的要求和目的。 2． 实验设备：本次实验的主要设备。

3． 实验程序：写出实验程序，对程序做必要的说明。

4． 实验结果：写出运行结果，并分析是否与控制要求一致，做思考题。 5． 心得体会：本次实验中遇到的问题、解决方法以及收获。