PLC控制技術(shù)線上線下混合實踐教程第1章三菱PLC基礎(chǔ)知識.pptx第2章西門子PLC基礎(chǔ)知識.pptx第3章全線下實戰(zhàn)PLC控制系統(tǒng).pptx第4章半虛半實PLC控制系統(tǒng).pptx第5章全虛擬仿真三菱PLC控制系統(tǒng).pptx第6章全虛擬仿真西門子PLC控制系統(tǒng).pptx第7章實驗指導.pptx全套可編輯PPT課件第1章

三菱PLC基礎(chǔ)知識1.5三菱PLC的輸出方式1.6三菱PLC的基本編程指令1.1可編程控制器（PLC）介紹1.2PLC的結(jié)構(gòu)及工作原理1.3三菱PLC的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用特點1.4三菱PLC的編程元件和編程語言1.1可編程控制器（PLC）介紹

可編程邏輯控制器簡稱可編程控制器（ProgrammableLogicController，PLC），是PLC控制系統(tǒng)的核心器件，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專門為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計。

PLC采用可以編制程序的存儲器，用來執(zhí)行存儲邏輯運算、順序規(guī)制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入（I）和輸出（O）接口，控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。1.2PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理PLC的類型繁多，其功能和指令系統(tǒng)不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入/輸出（I/O）接口、電源、外部設(shè)備接口和I/O擴展接口等主要部分組成。1.硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2PLC的工作原理PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于程序存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。

1.3三菱PLC的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用特點1．應(yīng)用領(lǐng)域目前，三菱PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為開關(guān)量的邏輯控制、模擬量控制、運動控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)等方面。（2）配套齊全，功能完善，適用性強（3）易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎（4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造（5）體積小，重量輕，能耗低2．應(yīng)用特點（1）可靠性高，抗干擾能力強1.4三菱PLC的編程元件和編程語言

三菱PLC是采用軟件編制程序來實現(xiàn)控制要求的。編程時要使用到各種編程元件，它們可提供無窮多對動合和動斷觸點。編程元件包括輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能繼電器等。

所謂程序編制，就是用戶根據(jù)控制對象的要求，利用PLC廠家提供的程序編制語言，將一個控制要求描述出來的過程。PLC最常用的編程語言是梯形圖和指令語句表。1.5三菱PLC的輸出方式

三菱FX3UPLC有兩種不同的輸出模式。

一種為DC晶體管集電極輸出結(jié)構(gòu)，當對應(yīng)的輸出端使能時，此輸出端與COM之間等效為開關(guān)通路，不使能時，輸出端為高阻狀態(tài)。

另一種為繼電器輸出結(jié)構(gòu)，同一組內(nèi)的繼電器的一端全部連在一起，作為COM端，另一端為輸出端。1.6三菱PLC的基本編程指令

2．LDI指令，取反指令，用于動斷觸點邏輯運算開始，即動斷觸點與梯形圖左母線連接。3．OUT指令OUT指令稱為“輸出指令”或“驅(qū)動指令”，用于輸出邏輯運算結(jié)果，也就是根據(jù)邏輯運算結(jié)果去驅(qū)動一個指定的線圈。1．LD指令，取指令，用于動合觸點邏輯運算開始，即動合觸點與梯形圖左母線連接。4．AND指令A(yù)ND指令稱為“與指令”，用于使繼電器的動合觸點與其他繼電器的觸點串聯(lián)。5．ANI指令A(yù)NI指令稱為“與非指令”，用于使繼電器的動斷觸點與其他繼電器的觸點串聯(lián)。7.ORI指令，或非指令，用于使繼電器的動斷觸點與其他繼電器的觸點并聯(lián)。8.NOP指令，空操作指令，無任何操作元件。6.OR指令，或指令，用于使繼電器的動合觸點與其他繼電器的觸點并聯(lián)。9.END指令，結(jié)束指令，無操作元件，表示程序結(jié)束。謝謝大家

PLC控制技術(shù)線上線下混合實踐教程第2章

西門子PLC基礎(chǔ)知識2.5定時器指令2.6計數(shù)器指令2.1西門子PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及特點2.2西門子PLC簡介2.3指令組成2.4位邏輯指令2.1西門子PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及特點

西門子PLC是性價比最高的PLC之一，在國內(nèi)外的鋼鐵、電力、石油化工、汽車制造、煙草、機械加工、環(huán)保、交通運輸和建材、文化娛樂和電子產(chǎn)品制造等很多領(lǐng)域都有其應(yīng)用。

西門子PLC采用先進的生產(chǎn)工藝及超大規(guī)模集成電路，其產(chǎn)品具有非常簡單的編程方法，且功能強大、性價比高、維護工作量小、可靠性強、能耗低以及抗干擾能力大幅提升、系統(tǒng)的設(shè)計安裝調(diào)試簡便等特點。

2.2西門子PLC簡介

西門子PLC集微電子技術(shù)、計算機技術(shù)及通信技術(shù)等的最新成果于一體，深受廣大技術(shù)人員的歡迎。

現(xiàn)有PLC的產(chǎn)品種類有LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、S7-1500等。S7-200PLC是超小型PLC，可提供4個不同的基本型號與8種CPU供選擇使用，能實現(xiàn)復雜的控制功能。S7-300PLC是模塊化小型PLC，能夠滿足中等性能要求的應(yīng)用。S7-400PLC屬于大型PLC，具有強大的控制功能和強大的運算能力，可完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。

2.3指令組成

指令是能執(zhí)行的一種基本操作的描述，是程序的基本單元。用戶程序是由若干條順序排列的指令構(gòu)成的，對應(yīng)語句表（STL）和梯形圖（LAD）兩種編程語言。1.語句表指令

一條語句表指令由一個操作碼和一個操作數(shù)組成。例如，O

I1.2是一條位邏輯操作指令，其中，“O”是操作碼，它表示執(zhí)行“或”操作；“I1.2”是操作數(shù)，它指出這是對輸入繼電器I1.2進行的操作。2梯形圖指令

梯形圖指令用圖形元素表示PLC要完成的操作。

在LAD中，其操作碼是用圖文表示的，該圖文形象地表明了CPU做什么，操作數(shù)的表示方法基本上和語句表指令相同。2.4位邏輯指令

位邏輯指令處理兩個數(shù)字：“1”和“0”，這兩個數(shù)字構(gòu)成二進制數(shù)字系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

數(shù)字“1”和“0”稱為二進制數(shù)字或二進制位，可代表輸入觸點的閉合和斷開，或者輸出線圈的通電和斷電。位邏輯指令的功能就是采集輸入/輸出信號狀態(tài)（1或者0），并根據(jù)布爾邏輯對它們進行組合運算，再將邏輯運算結(jié)果（1或者0）存儲在狀態(tài)字寄存器的RLO位上或輸出線圈位上，如位存儲器M或輸出映像存儲器Q等。

觸點、線圈及中間輸出指令示例邏輯與指令示例邏輯或指令示例與嵌套指令的用法示例置位和復位指令的用法示例2.5定時器指令

定時器相當于繼電接觸器電路中的時間繼電器，用于產(chǎn)生時間序列，以實現(xiàn)等待、監(jiān)控、測量時間間隔等。

在S7-300/400PLC的CPU存儲器中，為定時器保留有存儲區(qū)，該存儲區(qū)為每個定時器保留一個16位定時器字和一個二進制的定時器位。定時器字用來存放它當前的定時值，定時器觸點的狀態(tài)由定時器位的狀態(tài)來決定。用定時器地址（T和定時器號，如T3）來存取它的定時值和定時器位。帶位操作數(shù)的指令存取定時器位，帶字操作的指令存取定時器的定時值。

對于LAD，定時器的操作分為S5定時器方塊圖指令和定時器線圈指令。

S5定時器方塊圖指令包括脈沖定時器、擴展脈沖定時器、延時接通定時器、保持型延時接通定時器和延時斷開定時器。

定時器線圈指令包括——（SP）（脈沖定時器輸出線圈）、——（SE）（擴展脈沖定時器輸出線圈）、——（SD）（延時接通定時器輸出線圈）、——（SS）（保持型延時接通定時器輸出線圈）和——（SF）（延時斷開定時器輸出線圈）。2.6計數(shù)器指令

在生產(chǎn)過程中，常常要對現(xiàn)場發(fā)生動作的次數(shù)進行記錄并據(jù)此發(fā)出控制命令，如要計算車庫內(nèi)停車的數(shù)量、生產(chǎn)車間內(nèi)生產(chǎn)的工件的數(shù)量等，計數(shù)器就是為了完成這一功能而開發(fā)的。

綜上所述，無論是加法計數(shù)器還是減法計數(shù)器，只要當前計數(shù)值等于0，則計數(shù)器輸出為0；若當前計數(shù)值大于0，則計數(shù)器輸出為1，復位時計數(shù)器清0，其輸出為0。（1）加法計數(shù)器

置計數(shù)初值時，計數(shù)器輸出不動作，輸出為0，在當前計數(shù)值大于0時，其輸出為1。而實際上，加法計數(shù)器工作時，計數(shù)值一般都大于0，輸出一般都為1，不變化。此時可查看當前剩余計數(shù)值，然后將其和預(yù)想的值做比較，如果相等，則執(zhí)行對應(yīng)的操作，以此來實現(xiàn)“計數(shù)到”。（2）減法計數(shù)器

先把設(shè)定的計數(shù)初值送入計數(shù)器字中，計數(shù)器輸出會立即從0到1產(chǎn)生一個正跳變。在當前計數(shù)值大于0時，計數(shù)器輸出為1；當減計數(shù)減到0，即當前計數(shù)值等于0時，計數(shù)器輸出從1變?yōu)?，產(chǎn)生一個下降沿。再用下降沿檢測指令，實現(xiàn)計數(shù)器的“計數(shù)到”，也可以用計數(shù)器的常閉觸點和裝計數(shù)值的允許信號的常開觸點串聯(lián)來實現(xiàn)計數(shù)器的“計數(shù)到”。

計數(shù)器的三種指令形式:謝謝大家

PLC控制技術(shù)線上線下混合實踐教程第3章全線下實戰(zhàn)PLC控制系統(tǒng)3.1三菱FX系列PLC編程軟件GXWorks2的使用3.2三菱PLC線下實戰(zhàn)硬件介紹3.1三菱FX系列PLC編程軟件GXWorks2的使用

FX系列PLC編程軟件GXWorks2的基本使用方法與一般基于Windows操作系統(tǒng)的軟件類似。

全線下實戰(zhàn)PLC控制系統(tǒng)指PLC（這里以三菱PLC為例）是實體的，它的輸入和輸出設(shè)備也是實體的。選擇“PLC讀取”、“PLC寫入”選項，可以分別對PLC進行程序下載、上傳操作。“工程”菜單：可以選擇“新建”或“打開”工程文件?！霸诰€”菜單：工程新建成功之后，可在程序編輯界面中編輯梯形圖。程序編輯界面：3.2三菱PLC線下實戰(zhàn)硬件介紹本教材使用的可編程控制器實驗裝置是HRPL30A型網(wǎng)絡(luò)型可編程控制器高級實驗裝置。數(shù)碼管實驗?zāi)K：自動配料裝車實驗?zāi)K:四節(jié)傳送帶實驗?zāi)K：水塔水位控制實驗?zāi)K:裝配流水線控制和十字路口交通燈實驗?zāi)K：變頻器：三相異步電機:材料分揀機:推料閥1推料閥2光電傳感器電感傳感器電容傳感器傳送帶電機料槽1料槽2機械臂裝置:謝謝大家

PLC控制技術(shù)線上線下混合實踐教程第4章半虛半實PLC控制系統(tǒng)4.1概述4.2實體PLC-觸摸屏控制系統(tǒng)4.3實體PLC-PC機控制系統(tǒng)4.1概述

全線下實戰(zhàn)形式做實驗的缺點：

在實驗室中，采用全線下實戰(zhàn)形式做實驗，就需要提供被控對象、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器及主令元件等，并且這種方式的實驗教學現(xiàn)場設(shè)備一經(jīng)制作完成就是固定的，學生無法任意組合，不利于對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。加之全線下實戰(zhàn)形式的設(shè)備成本高、體積大、容易損壞，因而不適合全部應(yīng)用于實驗教學中。

虛擬實驗的優(yōu)勢：

針對目前大部分高校PLC實踐教學中受經(jīng)費、場地等條件的限制問題，有必要采用PLC虛擬仿真的實踐方式。虛擬仿真被控對象的應(yīng)用，能夠解決目前實驗室面臨的資金無法大量投入等難題；完善控制系統(tǒng)設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，改進PLC實踐教學的模式，能夠使設(shè)計的系統(tǒng)更加接近實際的復雜工業(yè)控制系統(tǒng)。同時，仿真界面生動、形象，可以激發(fā)學生的學習興趣，因此，虛擬仿真形式是全線下實戰(zhàn)形式很好的補充方式。半虛半實形式的PLC控制系統(tǒng)框圖：PLC虛擬仿真的實踐形式：PLC虛擬仿真的實踐形式分為半虛半實和全虛擬仿真兩種形式，本章介紹半虛半實形式。

在半虛半實形式的PLC控制系統(tǒng)中，PLC是線下實體，而PLC的被控對象、執(zhí)行機構(gòu)等輸入和輸出設(shè)備都是虛擬的。

這些虛擬設(shè)備可以在觸摸屏或上位機（PC機）上虛擬仿真。4.2實體PLC-觸摸屏控制系統(tǒng)1．觸摸屏觸摸屏是一種新型的電子設(shè)備，主要由液晶顯示屏和觸摸板兩部分組成，可以通過手指觸摸屏幕上的圖標、按鈕等來實現(xiàn)操作。PC機和觸摸屏的連接：觸摸屏與PLC實體的通信連接：2．觸摸屏的虛擬仿真軟件GTDesigner3創(chuàng)建工程：之后再對GOT機種、連接的PLC類型等進行設(shè)置。GTDesigner3的窗口：GTDesigner3的窗口主要由標題欄、菜單欄、工具欄、編輯器頁、畫面編輯器、狀態(tài)欄等構(gòu)成。4.3實體PLC-PC機控制系統(tǒng)

半虛半實形式的PLC控制系統(tǒng)中，PLC的虛擬輸入設(shè)備和輸出設(shè)備也可以在PC機上使用組態(tài)軟件MCGS虛擬仿真，實現(xiàn)實驗室中無法全線下實現(xiàn)的功能。MCGS由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運行環(huán)境”兩部分組成：半虛半實形式的PLC控制系統(tǒng)中，PLC的虛擬輸入設(shè)備和輸出設(shè)備也可以在PC機上使用組態(tài)軟件MCGS虛擬仿真，實現(xiàn)實驗室中無法全線下實現(xiàn)的功能。MCGS由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運行環(huán)境”兩部分組成：MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、控制流程編寫、工程報表編制等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為.mcg的工程文件（又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫），其與MCGS運行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。MCGS工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略5部分構(gòu)成。MCGS組態(tài)設(shè)計過程：（1）工程項目系統(tǒng)分析（2）搭建工程框架（3）設(shè)計菜單基本體系（4）制作動畫顯示畫面（5）編寫控制程序（6）完善菜單按鈕功能（7）編寫程序調(diào)試工程（8）連接設(shè)備驅(qū)動程序（9）工程完工綜合測試謝謝大家

PLC控制技術(shù)線上線下混合實踐教程第5章

全虛擬仿真三菱PLC控制系統(tǒng)5.1全虛擬仿真三菱PLC控制系統(tǒng)概述5.2虛擬三菱PLC與組態(tài)軟件MCGS的通信5.1全虛擬仿真三菱PLC控制系統(tǒng)概述

全虛擬仿真PLC控制系統(tǒng)的意義：

在實驗室中，由于受到經(jīng)費、場地等條件的限制，采用全線下實戰(zhàn)形式實現(xiàn)復雜的PLC控制系統(tǒng)顯得很困難。半虛半實形式的實踐雖然可以將被控對象、執(zhí)行機構(gòu)等在觸摸屏或PC機上虛擬實現(xiàn)，在很大程度上解決了上述問題，但因為需要PLC實體，沒法完全實現(xiàn)在網(wǎng)上遠程做實驗。為了完全開放PLC的實驗，不受任何時間、地點的限制，需要開發(fā)全虛擬仿真形式的PLC控制系統(tǒng)。

與半虛半實系統(tǒng)相比，在全虛擬仿真PLC控制系統(tǒng)中，虛擬的PLC和組態(tài)軟件MCGS之間需要虛擬的中間橋梁模塊。

5.2虛擬三菱PLC與組態(tài)軟件MCGS的通信組態(tài)軟件MCGS與虛擬三菱PLC之間的通信需要用到MXOPC作為中間橋梁。MXOPC是三菱OPC服務(wù)軟件，適用于三菱全系列PLC和MCGS的連接。為實現(xiàn)這種通信，需要在PC機上安裝好以下3個軟件：MXOPC、MCGS、GXWorks2。虛擬三菱PLC與MCGS的通信可以細分為以下兩部分：虛擬PLC與MXOPC的通信、MXOPC與MCGS的通信。虛擬PLC與MXOPC的通信：在GXWorks2中確認好所需要通信的對象打開MXOPC，完成參數(shù)設(shè)置新建MXDEVICE將需要進行通信的對象添加到MXDEVICE中在創(chuàng)建好的MXDEVICE的下拉菜單中選擇NewDataTag新建數(shù)據(jù)通道。MXOPC與MCGS的通信：在

MXOPC開啟狀態(tài)下，打開MCGS并新建工程，在“實時數(shù)據(jù)庫”中添加各數(shù)據(jù)對象。添加OPC設(shè)備，綁定OPC服務(wù)器。將通道添加到OPC設(shè)備中將通道與數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的對象相連接，將對應(yīng)的數(shù)據(jù)對象填寫到“連接對象”中。謝謝大家

PLC控制技術(shù)線上線下混合實踐教程第6章全虛擬仿真西門子PLC控制系統(tǒng)6.1概述

6.2建立全虛擬仿真西門子PLC控制系統(tǒng)虛擬西門子PLC與組態(tài)軟件MCGS之間的通信：

虛擬西門子PLC與組態(tài)軟件MCGS之間的通信通過S7-PLCSIMAdvancedV3.0來實現(xiàn)，S7-PLCSIMAdvancedV3.0是西門子公司推出的一款高性能仿真器，其顯著特點是可以實現(xiàn)仿真通信功能。西門子PLC仿真軟件TIAPortalV16將梯形圖下載到S7-PLCSIMAdvancedV3.0創(chuàng)建的PLC虛擬機中；PLC虛擬機與MCGS通過TCP/IP協(xié)議，用以太網(wǎng)建立聯(lián)系，相互傳遞信號；PLC仿真軟件在線模式下可以接收虛擬機各通道的狀態(tài)并顯示；由于連接是建立在TCP/IP協(xié)議之上的，通信過程穩(wěn)定且延時很小，這也是西門子PLC相較于三菱PLC的一大優(yōu)勢。6.1概述6.2建立全虛擬仿真西門子PLC控制系統(tǒng)1.梯形圖設(shè)計及參數(shù)設(shè)置打開西門子PLC仿真軟件TIAPortalV16，進行參數(shù)設(shè)置；設(shè)置完成后，在

“項目樹”中打開

“PLC-1[CPU1511-1PN]”→“程序塊”→“Main[OB1]”選項，出現(xiàn)編輯界面，即可開始編寫西門子梯形圖。梯形圖編寫界面：2．虛擬西門子PLC與組態(tài)軟件MCGS的通信連接創(chuàng)建PLC虛擬機，在StartVirtualS7-1500PLC欄中填寫相關(guān)參數(shù)，進行參數(shù)設(shè)置。啟動PLC虛擬機。再在PLC仿真軟件TIAPortalV16中，下載到設(shè)備。若找到剛才創(chuàng)建好的PLC虛擬機，則表示連接成功。連接成功后，就可以將梯形圖下載到PLC虛擬機中，則可以在線仿真調(diào)試。仿真界面：3．在MCGS中搭建相應(yīng)的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，并進行參數(shù)設(shè)置首先添加“Siemens_1200”設(shè)備查看該虛擬網(wǎng)卡的IP地址等信息然后將前面查詢的虛擬網(wǎng)卡的IP地址填入其中，“遠端IP地址”設(shè)置為PLC虛擬機的IP地址，“TCP/IP通信延時”設(shè)置為50。查看該虛擬網(wǎng)卡的IP地址等信息在MCGS中搭建相應(yīng)的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備設(shè)置數(shù)據(jù)對象值和動畫組態(tài)屬性例如，MCGS中搭建的十字路口交通燈系統(tǒng)界面：謝謝大家

PLC控制技術(shù)線上線下混合實踐教程第7章實驗指導7.1全線下實戰(zhàn)篇

7.2半虛半實篇7.3全虛擬仿真篇

全線下實戰(zhàn)篇的PLC型號可以使用三菱PLC，也可以使用西門子PLC，這里以三菱PLC為例介紹。7.1全線下實戰(zhàn)篇實驗1與、或、非邏輯運算實驗實驗任務(wù)和要求：（1）與功能：當K0、K1按鈕都置為1時，L0燈亮，否則燈滅。（2）或功能：當K0、K1按鈕任意一個或兩個都置為1時，L1燈亮，否則燈滅。（3）非功能：當K0按鈕置為1時，L2燈亮；置為0時，L2燈滅。（4）異或功能：當K0、K1按鈕置數(shù)不同時，L3燈亮，否則燈滅。（5）同或功能：當K0、K1按鈕置數(shù)相同時，L4燈亮，否則燈滅。實驗?zāi)K：實驗2定時器/計數(shù)器實驗實驗任務(wù)和要求：設(shè)置開關(guān)K0用于啟動實驗裝置，K0打開時，應(yīng)實現(xiàn)下述3個功能；當K0未打開時，PLC應(yīng)停止輸出。（1）計數(shù)功能：使用計數(shù)器模塊，按下按鈕S0輸入脈沖，當按下按鈕次數(shù)達到設(shè)定次數(shù)后，燈L0亮進行提示；按下重置按鈕S1后，將計數(shù)次數(shù)清零，并重置燈L0的狀態(tài)。（2）計時功能：使用定時器模塊，使燈L1在3s后亮；按下重置按鈕S2后，將燈L1的狀態(tài)重置并重新開始計時。（3）閃爍功能：使用定時器模塊，使燈L2按照1s亮、1s暗的順序循環(huán)輸出。實驗?zāi)K：實驗3八段數(shù)碼管顯示實驗任務(wù)和要求：（1）撥通K1啟動開關(guān)，LED數(shù)碼管依次循環(huán)顯示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。（2）斷開K1啟動開關(guān)，停止顯示。實驗?zāi)K：實驗4天塔之光實驗任務(wù)和要求：（1）撥通SD啟動開關(guān)，啟動運行。（2）啟動后，系統(tǒng)會按以下規(guī)律顯示：L1→L1、L2→L1、L3→L1、L4→L1、L2→L1、L2、L3、L4→L1、L8→L1、L7→L1、L6→L1、L5→L1、L8→L1、L5、L6、L7、L8→L1→L1、L2、L3、L4→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8→L1……如此循環(huán)，周而復始。（3）斷開SD啟動開關(guān)，停止顯示。實驗?zāi)K：實驗5十字路口交通信號燈控制實驗任務(wù)和要求：（1）撥通SD啟動開關(guān)，啟動運行十字路口交通信號燈系統(tǒng)。（2）十字路口交通信號燈系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當啟動開關(guān)斷開時，所有交通信號燈都熄滅；南北紅燈亮維持25s，在南北紅燈亮的同時，東西綠燈也亮，并維持20s；到20s時，東西綠燈閃爍，3s后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2s。到2s時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮，東西紅燈亮維持30s。南北綠燈亮維持20s，然后閃亮3s后熄滅。同時南北黃燈亮，維持2s后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。如此循環(huán)，周而復始。（3）斷開SD開關(guān)，十字路口交通信號燈系統(tǒng)停止運行。實驗?zāi)K：實驗6水塔水位自動控制實驗任務(wù)和要求：（1）S1表示水塔的水位上限，S2表示水塔的水位下限，S3表示水池的水位上限，S4表示水池的水位下限。M1為抽水電機，Y為水閥。（2）當水池水位低于水池水位下限時（S4為ON表示），水閥Y打開進水（Y為ON），定時器開始定時，4s后，如果S4還不為OFF，那么水閥Y指示燈閃爍，表示水閥Y沒有進水，出現(xiàn)故障，S3為ON后，水閥Y關(guān)閉（Y為OFF）。當S4為OFF時，且水塔水位低于水塔下限時，S2為ON，電機M運轉(zhuǎn)抽水。當水塔水位高于水塔水位上限時，電機M停止。實驗?zāi)K：實驗7自動配料裝車控制實驗任務(wù)和要求：（1）系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況并能夠自動對貨車進行配料，當貨車裝滿時，自動配料裝車控制系統(tǒng)能自動關(guān)閉。（2）初始狀態(tài)：紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許貨車開進裝料。料斗出料口D2關(guān)閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進料閥開啟進料（D4亮）。當S1置為ON（料斗中的物料已滿）時，停止進料（D4滅）。電機M1、M2、M3和M4均為OFF。（3）裝車控制：在裝車過程中，當貨車開進裝車位置時，限位開關(guān)SQ1置為ON，紅燈L2亮，綠燈L1滅；同時啟動電機M4，經(jīng)過2s后，啟動M3，再經(jīng)2s后啟動M2，經(jīng)過2s最后啟動M1，然后經(jīng)過2s后才打開出料閥（D2亮），物料經(jīng)料斗出料。（4）當貨車裝滿時，限位開關(guān)SQ2為ON，料斗關(guān)閉，2s后M1停止，M2在M1停止2s后停止，M3在M2停止2s后停止，M4在M3停止2s后最后停止。同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明貨車可以開走。實驗?zāi)K：實驗8四節(jié)傳送帶控制實驗任務(wù)和要求：（1）總體控制要求：系統(tǒng)由傳動電機M1、M2、M3、M4和故障設(shè)置開關(guān)A、B、C、D組成，完成物料的運送、故障停止等功能。（2）閉合“啟動”開關(guān)，首先啟動最末一節(jié)傳送帶（電機M4），每經(jīng)過1s延時，依次啟動一節(jié)傳送帶（電機M3、M2、M1）。（3）當某節(jié)傳送帶發(fā)生故障時，該傳送帶及其前面的傳送帶立即停止，而該傳送帶以后的傳送帶待運完貨物后方可停止。例如M2存在故障，則M1、M2立即停止，經(jīng)過1s延時后，M3停止，再過1s，M4停止。（4）排除故障，打開“啟動”開關(guān)，系統(tǒng)重新啟動。（5）關(guān)閉“啟動”開關(guān)，先停止最前一節(jié)傳送帶（電機M1），待料運送完畢后再依次停止M2、M3及M4。實驗?zāi)K：實驗9裝配流水線控制實驗任務(wù)和要求：（1）實驗中用二極管做工位指示。（2）工件從輸送工位D開始向右運行，在這個過程中，工件分別在A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）3個工位完成3種裝配操作，經(jīng)最后一個工位后送入倉庫。（3）接通“啟動”開關(guān)，系統(tǒng)開始工作，工作流程（D→A→E→B→F→C→G→H）結(jié)束后，自動功能停止。需要再次啟動系統(tǒng)運行，只要接通“啟動”開關(guān)即可。（4）按下“復位”鍵，系統(tǒng)復位至起始工作狀態(tài)。（5）按下“移位”鍵，系統(tǒng)進入單步移位工作狀態(tài)，每按一次，工件前進一個工位。實驗?zāi)K：實驗10PLC控制變頻器-電機系統(tǒng)實驗任務(wù)和要求：（1）正確設(shè)置變頻器輸出的額定頻率、額定電壓、額定電流、額定功率、額定轉(zhuǎn)速。（2）通過操作面板控制電機啟動/停止、正/反轉(zhuǎn)。按下S1按鈕，電機正轉(zhuǎn)啟動；按下S2按鈕，電機反轉(zhuǎn)。（3）運用操作面板改變電機啟動的點動運行頻率和加/減速時間。變頻器與電機接線圖：變頻器與PLC輸出接線圖：實驗11材料分揀控制實驗任務(wù)和要求：（1）總體控制要求：系統(tǒng)由傳動電機M1、M2、M3、M4和故障設(shè)置開關(guān)A、B、C、D組成，完成物料的運送、故障停止等功能。（2）閉合“啟動”開關(guān)，首先啟動最末一節(jié)傳送帶（電機M4），每經(jīng)過1s延時，依次啟動一節(jié)傳送帶（電機M3、M2、M1）。（3）當某節(jié)傳送帶發(fā)生故障時，該傳送帶及其前面的傳送帶立即停止，而該傳送帶以后的傳送帶待運完貨物后方可停止。例如M2存在故障，則M1、M2立即停止，經(jīng)過1s延時后，M3停止，再過1s，M4停止。（4）排除故障，打開“啟動”開關(guān)，系統(tǒng)重新啟動。（5）關(guān)閉“啟動”開關(guān)，先停止最前一節(jié)傳送帶（電機M1），待料運送完畢后再依次停止M2、M3及M4。實驗?zāi)K：實驗12機械臂綜合控制系統(tǒng)實驗任務(wù)和要求：（1）機械臂的手動控制：設(shè)計不同的功能按鈕，實現(xiàn)手動操控機械臂以完成位移、伸縮和抓取功能。（2）機械臂的自動控制：依次判斷料倉中工件的材料，并進行分類。推料裝置將料倉中的工件推至傳送帶上，將工件傳送至傳送帶末端，傳送過程中經(jīng)過質(zhì)檢傳感器，根據(jù)傳送末端傳感器判斷工件是否到達傳送帶末端，當工件到達傳送帶末端時，啟動機械臂抓取工件，并根據(jù)質(zhì)檢傳感器的檢測結(jié)果，將工件分類放置。實驗裝置：

半虛半實形式的PLC控制系統(tǒng)中，PLC是線下實體，而PLC的被控對象、執(zhí)行機構(gòu)等輸入和輸出設(shè)備都是虛擬的，這些虛擬設(shè)備可以在觸摸屏上用GTDesigner3軟件虛擬仿真，也可以在PC機上用MCGS虛擬仿真。7.2半虛半實篇

實驗13四人搶答器實驗任務(wù)和要求：實驗?zāi)K與參考示意圖：（1）當主持人按下“開始”按鈕，同時亮起“開始”提示燈，選手方可開始搶答。（2）四人中任意一人率先按下按鈕，其對應(yīng)的提示燈亮起，且其他三人再按下按鈕無效（提示燈不亮）。（3）主持人按下“復位”按鈕，“超時”提示燈滅，進入下一輪搶答。（4）如果在按下“開始”按鈕后的4s內(nèi)沒有人按下按鈕，則“超時”指示燈亮，需要按下“復位”按鈕才能進入下一輪搶答。（5）設(shè)計四人搶答器界面，完成搶答功能代碼。實驗14全自動多模式豆?jié){機實驗任務(wù)和要求：實驗?zāi)K與參考示意圖：（1）堅果類：加熱，正轉(zhuǎn)打漿5s，反轉(zhuǎn)打漿5s，過程一共持續(xù)2次，再加熱熬制20s。（2）豆類：加熱，正轉(zhuǎn)打漿8s，反轉(zhuǎn)打漿8s，過程一共持續(xù)2次，再加熱熬制20s。（3）谷物：加熱，正轉(zhuǎn)打漿10s，反轉(zhuǎn)打漿10s，過程一共持續(xù)2次，再加熱熬制20s。實驗15全自動洗碗機實驗任務(wù)和要求：實驗?zāi)K與參考示意圖：（1）按下“開始”鍵啟動洗碗機。（2）按下“洗滌”鍵，選擇進水多或進水少開始進水。按下“水少”鍵，L0燈亮3s后熄滅；按下“水多”鍵，L1燈亮5s后熄滅。（3）指示燈熄滅后，開始選擇洗滌強度：輕柔、標準、強力，3種強度通過變頻器分別以18Hz、36Hz、50Hz的頻率進行控制，并開始清洗。（4）電機正、反轉(zhuǎn)（各10s）兩次后停止洗滌，按“停止”鍵結(jié)束洗碗機的工作。實驗16工業(yè)混合攪拌系統(tǒng)實驗任務(wù)和要求：實驗?zāi)K與參考示意圖：SL1、SL2、SL3為液面?zhèn)鞲衅?，液體A、B閥門與混合液體閥門由電磁閥YV1、YV2、YV3控制，M為攪拌電機，控制要求如下。（1）初始狀態(tài)：系統(tǒng)投入運行時，液體A、B閥門關(guān)閉，混合液閥門打開20s，將容器放空后關(guān)閉。（2）啟動操作：按下啟動按鈕SB1，系統(tǒng)就開始按下列約定的規(guī)律操作：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(guān)閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面到達SL1時，關(guān)閉液體B閥門，攪拌電機開始攪動。攪拌電機工作6s后停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當液面下降到SL3時，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，再過2s后，容器放空，混合液體閥門關(guān)閉，開始下一個周期。（3）停止操作：按下“停止”按鈕SB2后，在當前的混合液體操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)上）。實驗17病床緊急呼叫系統(tǒng)實驗任務(wù)和要求：實驗?zāi)K與參考示意圖：（1）共有3個病房，一號房、二號房有三個床位，三號房有兩個床位。每個病床的床頭均有“呼叫”按鈕及“重置”按鈕，以利于病人不適時緊急呼叫。（2）每一層樓設(shè)有一個護士站，每個護士站均有該層樓病人緊急呼叫與處理完畢的“重置”按鈕。（3）每個病床的床頭均有一個緊急指示燈，一旦病人按下床頭的“呼叫”按鈕且未在5s內(nèi)按下“重置”按鈕，該病床床頭的緊急指示燈動作且病房門口的緊急指示燈閃爍，同時同層護士站顯示病房緊急呼叫并閃爍指示燈。（4）一旦護士看見護士站的緊急指示燈閃爍后，須先按下“重置”按鈕以取消閃爍情況，再依病房緊急呼叫順序處理病房緊急事故，若事故處理妥當后，病房門口的緊急指示燈和病床床頭的緊急指示燈方能被重置。實驗18水塔水位控制系統(tǒng)實驗任務(wù)和要求：實驗?zāi)K與參考示意圖：（1）通過進水閥、出水閥、電機M控制，來實現(xiàn)水塔水位維持在S1到S2之間，且水池水位維持在S3到S4之間，指示燈L1表示水池水位低于水池水位下限，指示燈L2表示水池水位高于水池水位上限，指示燈L3表示水塔水位低于水塔水位下限，指示燈L4表示水塔水位高于水塔水位上限。（2）當水池水位低于水池水位下限時（通過按下S4，L4亮起模擬上述情況），進水閥打開進水定時器開始定時4s后自動關(guān)閉。（3）當水池水位高于水池水位上限時（通過按下S3，L3亮起模擬上述情況），進水閥關(guān)閉，電機運轉(zhuǎn)3s自動關(guān)閉。（4）當水塔水位高于水塔水位上限時（通過按下S2，L2亮起模擬上述情況），電機停止運轉(zhuǎn)，出水閥打開。（5）當水塔水位低于水塔水位下限時（通過按下S1，L1亮起模擬上述情況），電機開始運轉(zhuǎn)3s自動關(guān)閉，出水閥關(guān)閉。（6）當出水閥發(fā)生故障，停止電機，關(guān)閉進水閥；當進水閥發(fā)生故障，關(guān)閉出水閥和電機。實驗19PID閉環(huán)電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)實驗任務(wù)和要求：實驗?zāi)K與參考示意圖：（1）使用變頻器對電機進行直接驅(qū)動和控制。（2）利用PLC輸出控制量（模擬量）到變頻器，進而控制電機。（3）使用編碼器對電機的轉(zhuǎn)速進行精確的采集，并使用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將轉(zhuǎn)速輸入PLC中。（4）在PLC中寫入PID控制的算法，實現(xiàn)對于電機轉(zhuǎn)速的精確控制。（5）利用觸摸屏輸入目標轉(zhuǎn)速、PID的各項參數(shù)，實時監(jiān)視電機的狀態(tài)，并畫出電機轉(zhuǎn)速的動態(tài)曲線圖。（6）建立一個簡單的無PID控制的普通閉環(huán)，觀察輸入、輸出，對比PID控制，觀察PID閉環(huán)控制相對于普通閉環(huán)控制的優(yōu)勢。

全虛擬仿真篇的PLC及其輸入/輸出設(shè)備都是虛擬的。虛擬PLC可以是三菱PLC，也可以是西門子PLC，虛擬輸入/輸出設(shè)備用MCGS實現(xiàn)。7.3全虛擬仿真篇

實驗20停車場車位控制系統(tǒng)實驗任務(wù)和要求：實驗?zāi)K與參考示意圖：（1）入庫車輛前進時，經(jīng)過傳感器1，此時車位尚未滿的話，閘門向上打開，當達到上限位置時，閘門打開停止，同時車輛進入，經(jīng)過傳感器2，閘門向下關(guān)閉，達到下限位置時，閘門停止關(guān)閉，同時計數(shù)器加1。（2）車輛出庫時，先經(jīng)過傳感器2，閘門向上打開，當達到上限時停止打開，同時車輛出閘門再經(jīng)過傳感器1，閘門向下關(guān)閉，當達到下限位置時，閘門停止動作，計數(shù)器減1。只經(jīng)過一個傳感器，計數(shù)器不計數(shù)。（3）設(shè)停車場容量為8輛車，則車位未滿時“尚有車位”指示燈亮，車位滿時“車位已滿”指示燈亮。（4）若同時有車輛相對入庫和出庫（即入庫車輛經(jīng)過傳感器1，出庫車輛經(jīng)過傳感器2），應(yīng)避免誤計數(shù)。實驗21郵件分揀模擬系統(tǒng)實驗任務(wù)和要求：實驗?zāi)K與參考示意圖：（1）按下“啟動”按鈕，系統(tǒng)開始運行，“啟動指示燈”亮。（2）按下“編碼2”按鈕，“檢測指示燈”亮，當經(jīng)過傳感器2時，按下“傳感器2”按鈕（模擬檢測到物件，其他傳感器失效），傳送帶停止，1s后“郵箱2”指示燈亮，1s后滅，同時傳送帶繼續(xù)運行。（3）按下“其他編碼”按鈕，“檢測指示燈”亮，所有傳感器都失效，經(jīng)過3s后“郵箱4”指示燈亮，1s后滅。（4）按下“停止”按鈕，可以在任意時刻停止系統(tǒng)運行。實驗22

污水處理系統(tǒng)實驗任務(wù)和要求：實驗?zāi)K與參考示意圖：（1）按下“啟動”按鈕，系統(tǒng)開始運行，“啟動”指示燈亮。（2）泵1開始工作，若壓力傳感器1（模擬）發(fā)出提示，則停止泵1工作（若5s未提示，則停止泵1工作，“故障”指示燈亮，停止后單擊“啟動”按鈕，重新啟動系統(tǒng)），經(jīng)過3s后，泵2開始工作。若壓力傳感器2（模擬）發(fā)出提示，則停止泵2工作（若5s未提示，則停止泵2工作，“故障”指示燈亮，停止后單擊“啟動”按鈕，重新啟動系統(tǒng)），同時泵1開始工作，經(jīng)過3s，打開閥1，導出純凈水，3s后關(guān)閉閥1。實驗23全自動洗衣機實驗任務(wù)和要求：實驗?zāi)K與參考示意圖：（1）將水位通過水位選擇開關(guān)設(shè)定在合適的位置（高水位、低水位），按下“啟動”按鈕，開始進水，達到設(shè)定