可编程序控制器实验指导书.doc

可编程序控制器实验指导书

李克修 编写

江南大学机械工程学院机电系

二○○三年三月

目录

实验一 SM系列PLC编程软件操作练习………………3
实验二 交通信号灯控制………………………………7
实验三 冲头及搬运机械手的控制……………………9
实验四 传送带的自动控制……………………………10
实验五 自动装卸线的控制……………………………11
实验六 电梯控制程序…………………………………12
DirectSOFT编程软件基本操作指南……………………14

实验一 SM系列PLC编程软件操作练习

一、 实验目的

通过实验了解和熟悉SM系列PLC的外部结构和外部接线方法，熟练掌握DirectSOFT编程软件的使用方法。通过对一些简单程序的编写和运行，进一步熟悉SM系列PLC的指令系统和编程方法。

二、 实验设备

1、SM-24R可编程序控制器一台。
2、Pentium级微型电子计算机一台。
3、RS-232通讯电缆一根。
4、开关量输入电路板（可模拟按钮、光电开关和行程开关等）一块。

三、 实验内容

1、硬件连接
先将开关量输入电路板的输出线连接到PLC的输入端，所有开关均处于“OFF”状态；再将通讯电缆的一端连接PLC，另一端连接微机的COM1（或COM2）口，然后打开微机和PLC的电源。
2、运行DirectSOFT编程软件
方法见《DirectSOFT基本操作指南》。
3、 编辑梯形图
运用DirectSOFT编程软件绘制图一、图二的梯形图，并进行编辑修改和编译调试。
4、 运行PLC
进入PLC的运行状态，根据图一、图二的原理操作开关量输入电路板上的开关，观察输出指示灯的状态。
6、查看指令程序。

四、预习要求

仔细阅读实验指导书和DirectSOFT基本操作指南，复习教材中的有关部分的内容。

五、 实验报告要求

画出输入、输出信号的状态关系表，写出梯形图的指令程序。

六、 开关输入电路板与PLC输入端的接线表

SA1
SA2
SA3
SA4
SA5
SA6
SA7
SA8
SB1
SB2
SB3
SB4
SB5
SB6
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
I10
I11
I12
I13
I14
I15

七、 梯形图及编制要求
1、 闪烁电路
本电路为定时器的练习。改变T0、T1的设定值，可以改变Q0的输出宽度和频率。

图一

2、 彩灯控制
本电路为移位寄存器的练习。由M200—M207组成8位环行移位寄存器，M200—M207通过Q2—Q11控制8路彩灯。外接开关I1—I7给移位寄存器中的各位置初值，以选择不同的彩灯花样。T0与常闭触点串联组成一个时钟脉冲发生器，周期为设定值。由于PLC的移位寄存器只能右移，所以采用外接开关I0和跳步指令改变M200—M207和Q2—Q11的连接关系，则可以控制彩灯的移动方向。
梯形图见图二。

图二
实验二 交通信号灯控制

一、 实验目的
根据控制要求，掌握PLC的编程方法和调试方法，使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程，并掌握PLC定时器、计数器的使用方法。

二、 实验设备
同实验一。

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；当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。具体指标是：①南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，否则应同时关闭信号系统并立即报警。②南北红灯亮并维持25S。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，并维持20S。到20S时，东西绿灯闪亮，闪亮3S后熄灭，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2S。到2S时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。与此同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。③东西红灯维持30S。南北绿灯亮维持25S，然后闪亮3S再熄灭。同时南北黄灯亮，维持2S后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。④周而复始。
根据控制要求，画出的信号灯状态波形图见图三。

图三

四、 输入输出接线
图四是PLC交通信号灯I/O端子连接图。
I10
N
L
220V
0V
SB1
Q2
Q10
Q7
Q6
COM
Q5
Q4
Q3

图四
五、控制程序
交通灯控制梯形图程序可有多种，学生根据控制要求和I/O端子可自行编制。

六、实验报告
1、画出经过调试运行后的梯形图，并加上必要的注释。
2、写出指令表程序。

实验三 冲头及搬运机械手的控制

一、实验目的
根据控制要求，编制一个PLC在工业生产中进行顺序控制的应用实例，学习掌握PLC顺序控制程序的设计方法。

二、实验设备
同实验一。

三、控制要求
冲头及搬运机械手的运动示意图如图六所示。其操作是机械手在左边（初始位置）将工件夹紧，从左边搬到右边工作台，冲头下行后上行，机械手左行，机械手松开，返还初始状态。机械手通常位于原点。图五中，1ST为机械手左限位开关，2ST为机械手右限位开关，3ST为冲头下限位开关，4ST为冲头上限位开关。各限位开关提供的信号是相应步之间的转换条件。用外接按钮开关模拟各限位开关提供的信号。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ñ4ST
夹紧 右行 Ñ2ST 　 下行¯　　　　­上行　
Ñ3ST　　　　　
机械手 　　　　　　　　　

松开　　　　　　Ñ1ST 左行

图五 冲头与搬运机械手运动示意图

四、实验要求
1、画出控制系统的顺序功能图。
2、画出PLC与外接元件接线图。
3、设计梯形图并调试运行。

实验四 传送带的自动控制

一、实验目的
通过传送带的自动控制，熟悉和掌握在自动生产流水线中PLC控制程序的设计方法。

二、实验设备
同实验一。

三、控制要求
图六所示为由三段组成的金属板传送带，电动机1、2、3分别用于驱动三段传送带，传感器（接近开关）1、2、3用来检测金属板的位置。

图六

当金属板正在传送带上传送时，其位置由一个接近开关检测，接近开关安放在两段传送带相邻的地方，一旦金属板进入接近开关的检测范围时，定时器开始计时，在达到整定时间时，上一个传送带电动机便停止运行。即只有载有金属板的传送带在运行，而未载有金属板的传送带则停止运行。这样就可以节省能源。
试用PLC实现上述要求的自动控制。
提示：可用拨键开关模拟传感器信号。

四、实验要求
1、画出控制系统的顺序功能图。
2、画出PLC与外接元件接线图。
3、设计梯形图并调试运行。

实验五 自动装卸线的控制
一、实验目的
设计一条用PLC控制的自动装卸线。学习掌握PLC在自动化设备中的应用方法。

二、实验设备
同实验一。

三、控制要求
自动线结构示意图如图七所示。电动机M1驱动装料机加料，电动机M2驱动料车升降，电动机M3驱动卸料机卸料。

图七

装卸线的操作过程是：
1、 料车在原位，显示原位状态，按启动按钮，自动线开始工作；
2、 加料定时5S，加料结束；
3、 延时1S，料车上升；
4、 上升到位，自动停止移动；
5、 延时1S，料车自动卸料；
6、 卸料10S，料车复位并下降；
7、 下降到原位，料车自动停止移动。
要求：能实现单周期装卸及连续循环操作。
提示：可用拨键开关模拟传感器（限位开关）信号。
四、实验要求
1、画出控制系统的顺序功能图。
2、画出PLC与外接元件接线图。
3、设计梯形图并调试运行。

实验六 电梯控制程序

一、实验目的

以三层楼电梯采用轿厢外按钮方式为例，学习采用PLC实现电梯自动控制的基本方法。进一步熟悉PLC的I/O连接；熟悉三层楼电梯采用轿厢外按钮控制的编程方法。

二、实验设备
同实验一。

三、实验内容和步骤
（一） 熟悉采用轿厢外按钮控制的电梯工作原理及控制要求
电梯由安装在各楼层厅门口的呼叫按钮进行操纵，其操纵内容为呼叫电梯、运行方向和停靠楼层。图八是三层楼工作示意图。电梯上、下由一台电动机驱动；电动机正转，驱动电梯上升；电动机反转，驱动电梯下降。每层楼设有呼叫按钮SB1—SB3，呼叫指示灯HL1—HL3（可用PLC中的输入指示灯代替）和到位行程开关SQ1—SQ3(用SA1-SA3代替)。

图八

电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向呼叫均无效。响应呼叫时，呼叫指示灯亮。三层电梯轿厢外按钮控制的动作要求如表一所示。

（二）PLC I/O与电梯设备对应编号
PLC I/O与电梯设备对应关系如表二。

（三）PLC接线
按钮SB1—SB3、行程开关SQ1—SQ3分别和PLC的I10—I12与I0—I2连接好；输出端可不接输出设备，而用输出指示灯的状态来模拟输出设备的状态。

（四）编制梯形图
根据以上要求编制梯形图。

表一 三层电梯轿厢外按钮控制的动作要求
序号
输入
输出
原停楼层
呼叫楼层
运动方向
结果
1
1
3
升
上升到3层停
2
2
3
升
上升到3层停
3
3
3
停
呼叫无效
4
1
2
升
上升到2层停
5
2
2
停
呼叫无效
6
3
2
降
下降到2层停
7
1
1
停
呼叫无效
8
2
1
降
下降到1层停
9
3
1
降
下降到1层停
10
1
2、3
升
先升到2层暂停2S后，再升到3层停
11
2
先1后3
降
下降到1层停
12
2
先3后1
升
上升到3层停
13
3
1、2
降
先降到2层暂停2S后，再到1层停
14
任意
任意
任意
各楼层间运行时间小于10S

表二 PLC I/O与电梯设备对应关系如表二
电梯输入设备
PLC输入编号
电梯输出设备
PLC输出编号
SB1
I10
HL1
Q2
SB2
I11
HL2
Q3
SB3
I12
HL3
Q4
SQ1
I0
KM1
Q10
SQ2
I1
KM2
Q11
SQ3
I2
KM1、KM2为上升、下降用接触器

（五）运行程序
例如接通SQ1即I0接通，表示电梯原停楼层为1，按一下SB3，即I12接通一下，表示呼叫楼层3，则Q2接通，表示3层呼叫指示灯亮；Q10接通，表示电梯上升。
断开SQ1，即I0断开，表示电梯已离开1层。接通SQ3即I2接通，表示电梯已达到3层，则Q2断开，表示3层呼叫指示灯熄灭，同时Q10断开，表示电梯上升停止。
仿照上述方法，顺序调试其它的动作。

四、实验报告
1、 根据梯形图控制原理分析，给每个逻辑行的功能加上注释。
2、 按照调试的顺序列表说明运行的结果（写出输出的状态）。
DirectSOFT基本操作指南
说明：
本指南用于掌握DirectSOFT编程软件的基本操作方法，如需学习和掌握其他操作功能可用Word 打开DirectSOFT目录下的Book..doc文件查看。DirectSOFT编程软件操作流程图。启动
DirectSOFT
建立工程文件
编辑梯形图
输入元件代号
画连线
开始编辑
Ctrl + E
编译梯形图
F8
调试运行
通过吗？
将程序存入
PLC调试运行
结束

一、 运行DirectSOFT软件
在Windows98任务栏中单击“开始”→“程序”→“DirectSOFT”→“DirectSOFT 2.3”，或双击图标进入DirectSOFT的桌面窗口，见图一。

图一 DirectSOFT启动菜单

DirectSOFT桌面窗口有四个选项：Applets（建立工程）、 Utilities（浏览版本）、 Documents （工程文档）和Links（连接）。
1、Documents （工程文档）
选择工程文档，可直接双击Documents （工程文档）下面的工程文件，或双击“open Documents… ”则显示对话框，选择已有的工程文件。

2、连接
设置新的连接和显示已有的连接，若手动设置新的连接，则进入设置对话框，见图三。

图二 连接设置对话框

一般在使用时，计算机的串行口与PLC已用通讯电缆相连接，当进入DirectSOFT时软件会自动进行连接和通讯设置。

3、版本浏览器
浏览关于DirectSOFT的有关信息。

4、建立工程
双击Applets中的DSP2新建工程，首先在New Project中输入新的工程名，然后在Family中选择PLC的厂家产品系列和型号，见图三。

图三
对于光洋的SM-24R型PLC来说选Koyo Kostac S-Series中的SZ-3或SZ-4，
按“确定”进入梯形图编辑界面，见图四。

图四 梯形图编辑界面
二、梯形图的编辑
1、启用编辑模式
在菜单栏中选择“Edit”→“Edit Mode”，这时界面上显示“梯形图编辑工具板”，见图五。

图五 编辑模式及工具板
梯形图编辑工具板：
梯形图编辑工具板如前面图示，具有以下按钮：
热键F2，建立或编辑一个常开触点。
热键F3（或/），建立或编辑一个常闭(NOT)触点。
热键CTRL + F2, 建立或编辑一个常开直接输入触点。
热键CTRL + F3, 建立或编辑一个常闭(NOT)直接输入触点。
热键=，建立或编辑一个比较等于触点。
热键！，建立或编辑一个比较不等于触点。
热键＞，建立或编辑一个比较大于或等于常开触点。
热键＜，建立或编辑一个比较小于（不大于等于）常开触点。
热键F4，建立或编辑触点。
热键F5，建立或编辑线圈。
热键F7，建立或编辑BOX类指令。
热键F9，功能存储器注释等的编辑。
热键CTRL + W，画到输出位置的线。
热键CTRL + Shift + W，画到级指令的线。

2、键盘编辑梯形图的方法：
1）触点的编辑
（1）在触点黑色光标中（图六）键入I2、M3、Q4、SP0等触点代号，进入助记符编辑器（图七）。
（2）在助记符编辑器中用“/ ”键切换常开或常闭触点。
（3）按Enter键确认，按Esc键取消。

图六 开始编辑

图七 使用助记符编辑器进行编辑

2） 输出元件的编辑
（1） 在输出位置黑色光标中键入相关的助记符时（如OUT、TMR、CNT、SR、MLS、MLR、PD等），同时会进入助记符选择器（图八、图十一）。
（2） 按Enter键确认，又进入助记符编辑器（图九、图十二），再键入相关元件的代号和K值（如M0、Q2、T1和K5、C0和K188等）。
（3） 按Enter键确认（图十、图十三），按Esc键取消，按Tab键切换输入框。

图八 助记符选择器

图九 助记符编辑器

图十 使用助记符编辑器进行编辑好的线圈

图十一 定时器的编辑之一

图十二 定时器的编辑之二

3） 结束程序
（1）在输出位置黑色光标中键入End 结束指令，按Enter键确认。
（2）再按Enter键确认。

4）将程序从计算机内存写入磁盘。
“File”→“Write Program” →“to Disk”
工具条按钮：
热键：SHIFT + F12

5）将程序从计算机内存写入PLC（必须与PLC通讯成功后进行）
“File”→“Write Program”→“ to PLC”
工具条按钮：
热键：SHIFT + F9

图十三 编辑好的定时器

3、画连线
向右画线
热键：CTRL + Right
向左画线
热键：CTRL + Left
向上画线
热键：CTRL + Up
向下画线
热键：CTRL + Down

4、删除
删除右列
热键：CTRL + SHIFT + Right
删除当前光标所在位置的助记符或连接，光标右移。
删除左列
热键：CTRL + SHIFT + Left
光标左移，然后删除新光标所在位置的助记符或连接。
删除上列
热键：CTRL + SHIFT + Up
删除垂直连接，光标移到前行。
删除下列
热键：CTRL + SHIFT + Down
删除垂直连接，光标移到下行。
删除回路（块）
热键：DELETE
如果选择了回路（块），这个功能可以从程序里删除选择的回路块。
如果没有选择回路（块），这个功能将从回路里删除光标位置的指令（例如，触点，线圈，块指令。）。

5、插入回路/行/列：
热键：INSERT

图十四
插入回路（Rung）
用插入回路功能，在当前光标所在回路的前(Before)或后(After)面都可以插入更多的空行回路。

插入行 (Row)
用插入行功能，在当前回路中，当前光标所在行的前或后面都可以插入更多的空行。插入行功能可以建立梯形图的并行分支，或增加输出回路。垂直连接可以使新插入的行并联起来。

插入列 (Column)
用插入列功能，在当前回路中，当前光标所在列的前或后面都可以插入更多的空列。例如在原回路的某个触点前插入新的触点。水平连接可以使新插入的列和原来的回路串联起来。
如果需要插入1个以上的回路，行或列，在“How Many？（多少个？）”框里输入数量。
另：在当前光标所在行的前面插入新行，也可以将光标移到该行的开始处（靠近电源母线），并按ENTER键。
另：在当前光标所在行的后面插入新行，也可以将光标移到该行的除靠近电源母线的列以外的任意位置，并按ENTER键。或者直接按CTRL + ENTER。

取消插入操作并退出。
执行插入操作并退出。
6、梯形图编译
（1）选择菜单“Edit”→“Accept” (F8)
（2）同时生成指令表程序，在菜单“View”→ “Mnemonic View”中查看。

7、语句视图（Mnemonic View）
打开菜单“View”→“Mnemonic View”，以指令助记符的形式显示程序视图，见图十五。

图十五

三、PLC的连接与运行
1、连接设置
选择菜单“PLC”→“Connect”→进入Select对话框，按Select （选择）按钮→在Online/Offline对话框中“选择“Use Disk”按钮，即使用磁盘上的程序。
注意：绝对不能选择“Use PLC”按钮，否则被PLC中程序覆盖而不能恢复。
2、将程序写入PLC
选择菜单“File”→ “Write Program”→“to PLC”，或按Shift + F9”, 将程序写入PLC。
3、PLC的工作模式选择
选择菜单“PLC”→“PLC Modes”，进入对话框，工作模式有3个选项：
运行（Run）
编辑程序（Program）
测试（Test）
选择Run时，PLC进入运行状态，Program在编程状态。
4、运行调试
根据实验要求和实验方法进行操作与调试，若需要修改程序将PLC的工作模式设定为编辑程序（Program），进入梯形图编辑器进行修改，然后再执行上面2、3、项运行程序，直至程序正确为止。

四、操作实例

以实验一的闪烁电路为例说明操作步骤：
1、在黑框中键入IO，按Enter键。

2、在黑框中键入T1，用“/”键选择常闭触点，按Enter键。

3、在输出位置键入TMR，按Enter键。

4、键入T0，用Tab键切换输入框，再键入K20，按Enter键。

5、黑框光标移到第二行起点，键入T0，按Enter键。在输出位置键入TMR，按Enter键。再键入T1和K30，按Enter键。

6、黑框在T1的位置上，按Ctrl + ↓ 键，向下画线。
7、键入OUT，按Enter键，再键入Q0，按Enter键。

8、在第三行的输出位置键入END，按Enter键，再按Enter键。

9、编辑好的梯形图如下所视：

10、按F8进行编译。
11、将程序写入磁盘（保存）。
12、将程序写入PLC进行调试和运行，如有问题重新按Ctrl + E 键进行编辑和修改。
具体操作见 三、PLC的连接与运行的相关内容。

五、常用PLC的指令对照表

型
号
名
称

F1系列
SM系列
SR系列
取
LD（X、Y、M、T、C、S）
LD（I、Q、M、T、C、S）
STR（定义号）
取反
LDI
LDN
STR NOT
线圈驱动
OUT
OUT
OUT
与
AND
AND
AND
与反
ANDI
ANDN
AND NOT
或
OR
OR
OR
或反
ORI
ORN
OR NOT
块或
ORB
ORLD
OR STR
块与
ANB
ANDLD
AND STR
复位
RST
RST
RST
移位
SFT
SR
SR
定时器
T
TMR
TMR
计数器
C
CNT
CNT
微分脉冲
PLS
PD
374
线圈置位
S
SET
SET
线圈复位
R
RST
RST
主控
MC
MLS
MCS
主控复位
MCR
MLR
MCR
条件跳步
CJP
JMP(级转移指令)
---
跳步结束
EJP
---
---
空操作
NOP
NOP
NOP
结束
END
END
END

六、SM系列功能存储器一览表

存储器名称
程序中作为点使用
作为寄存器使用
最大实
装点数
符号
存储器名称
范围
点数
范围
字数
I
输入线圈
SM-16：I000-I077
64
R40400-R40403
4
10
SM-24：I000-I077
64
R40400-R40403
4
14
Q
输出线圈
SM-16：Q000-Q077
64
R40500-R40503
4
6
SM-24：Q000-Q077
64
R40500-R40503
4
10
SP
特殊线圈
SP000-SP117
80
R41200-R41204
5

SP540-SP617
48
R41226-R41230
3

M
内部线圈
M000-M377
256
R40600-R40617
16

S
级
S000-S377
256
R41000-R41017
16

T
定时器
T000-T077
64
R41100-R41103
4

C
计数器
C000-C077
64
R41141-R41143
4

R
定时器经过值

R000-R077
64

计数器经过值

R1000-R1077
64

数据寄存器

R2000-R3777
1024

FlashROM

R4000-R4277
192

特殊寄存器

R7620-R7777
112
禁用

七、特殊功能继电器
SP0 初始复位
SP3 1分钟脉冲
SP4 1秒钟脉冲
SP5 100ms脉冲
SP6 50ms脉冲
SP7 扫描时钟脉冲

参考资料：《SM-16/24用户手册》

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