1、第8章 PLC控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn),本章要求 本章介紹的PLC控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)都是比較經(jīng)典的，而實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容則是采用自行開發(fā)的ATMEL89C2051仿真PLC電路板，讀者通過自己動(dòng)手裝接仿真電路板，完成PLC的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)課題，培養(yǎng)他們?cè)O(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的綜合分析和實(shí)際應(yīng)用能力。,8.1 PLC控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),8.1.0 PLC控制實(shí)驗(yàn)所需的軟、硬件 1硬件要求 （1）三菱FX1S20MT晶體管輸出PLC一臺(tái)。 （2）通用微機(jī)一臺(tái)，市售的微機(jī)均能滿足要求。PLC與微機(jī)用SC09電纜線相連，連接方法見“6.3.2 MEDOC軟件的使用”。 （3）實(shí)驗(yàn)儀一臺(tái)。PLC控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)可以在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行，將一些常

2、用器件，如各類按鈕開關(guān)、發(fā)光二極管，直流小電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)、七段碼LED顯示器以及所需的接插件等預(yù)先裝在實(shí)驗(yàn)板上，再通過電纜線與PLC相連。 2軟件要求 （1）采用DOS平臺(tái)的，應(yīng)在微機(jī)上裝好MEDOC，并作好相應(yīng)的通訊設(shè)置，詳見6.3節(jié)中三菱MEDOC通信軟件的使用內(nèi)容。 （2）采用Windows平臺(tái)的，應(yīng)在微機(jī)上裝好FXGP軟件，并作好相應(yīng)的通訊設(shè)置，詳見6.4節(jié)中三菱FXGP通信軟件的使用內(nèi)容。,8.1 PLC控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),圖4.1 動(dòng)力頭1的狀態(tài)編程,8.1.1實(shí)驗(yàn)1雙燈閃爍實(shí)驗(yàn)，熟悉PLC控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)步驟,3實(shí)驗(yàn)須知 （1）如果采用DOS平臺(tái)下的MEDOC編程，請(qǐng)先仔細(xì)閱讀例6.1，熟

3、練掌握用MEDOC編輯梯形圖和指令表，以及MEDOC與PLC間的通信方法。 （2）如果采用Windows平臺(tái)下的FXGP編程，請(qǐng)先仔細(xì)閱讀6.4.3節(jié)，熟練掌握用FXGP編輯梯形圖、指令表和SFC圖，熟練掌握FXGP與PLC間的讀入和寫出方法。 8.1.1實(shí)驗(yàn)1雙燈閃爍實(shí)驗(yàn)，熟悉PLC控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)步驟 1功能要求 （1）當(dāng)接上電源，并按下按鈕X000后，兩個(gè)彩燈即交替閃爍。 （2）兩彩燈交替閃爍間隔為0.1S。,8.1.1 實(shí)驗(yàn)1雙燈閃爍實(shí)驗(yàn) 1,2輸入/ 輸出端口設(shè)置 雙燈閃爍PLC控制的I/O端口分配如表8.1所示。 3梯形圖 雙燈閃爍PLC控制的梯形圖如圖8.2（a）所示。 4指令表 雙

4、燈閃爍PLC控制的指令表如圖8.2（b）所示。 5接線圖,8.1.1 實(shí)驗(yàn)1雙燈閃爍實(shí)驗(yàn) 2,8.1.1 實(shí)驗(yàn)1雙燈閃爍實(shí)驗(yàn) 3,雙燈閃爍PLC控制的接線圖如圖8.3所示。,8.1.2 實(shí)驗(yàn)2 電機(jī)點(diǎn)動(dòng)與長動(dòng)PLC控制 1,圖8.4為點(diǎn)動(dòng)、長動(dòng)繼電器控制電路。SB1為點(diǎn)動(dòng)按鈕，按下SB1后，KM線圈得電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；釋放SB1，電機(jī)即停轉(zhuǎn)。SB2為長動(dòng)按鈕，按下SB2后，KA線圈得電，其常開吸合，下一個(gè)KA常開起自保作用，上一個(gè)KA常開使KM線圈得電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。SB3為停止按鈕，按下SB3電機(jī)停轉(zhuǎn)。請(qǐng)改用PLC來控制。,8.1.2 實(shí)驗(yàn)2 電機(jī)點(diǎn)動(dòng)與長動(dòng)PLC控制 2,1功能要求 （1）

5、當(dāng)接上電源，電機(jī)不動(dòng)作。 （2）按下SB1后，電機(jī)能點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。 （3）按下SB2后，電機(jī)作長動(dòng)運(yùn)行。 （4）按下SB3后，電機(jī)即停轉(zhuǎn)。 2輸入/ 輸出端口設(shè)置 電機(jī)點(diǎn)動(dòng)與長動(dòng)PLC控制的I/O端口分配如表8.2所示。,8.1.2 實(shí)驗(yàn)2 電機(jī)點(diǎn)動(dòng)與長動(dòng)PLC控制 3,3梯形圖 電機(jī)點(diǎn)動(dòng)與長動(dòng)PLC控制的梯形圖如圖8.5（a）所示。 4指令表 電機(jī)點(diǎn)動(dòng)與長動(dòng)PLC控制的指令表如圖8.5（b）所示。,8.1.2 實(shí)驗(yàn)2 電機(jī)點(diǎn)動(dòng)與長動(dòng)PLC控制 4,5接線圖 電機(jī)點(diǎn)動(dòng)與長動(dòng)PLC控制的接線圖如圖8.6所示。,8.1.3 實(shí)驗(yàn)3 兩臺(tái)電機(jī)順序控制PLC系統(tǒng) 1,1功能要求 （1） 當(dāng)接上電源時(shí)，電機(jī)

6、不動(dòng)作。按下SB2后，泵電機(jī)M1動(dòng)作，再按SB4，主電機(jī)M2才會(huì)動(dòng)作。 （2）未按SB2，而先按SB4，主電機(jī)M2將不會(huì)動(dòng)作。 （3）按SB3后，只有主電機(jī)M2停止；而按SB1后，M1，M2兩電機(jī)將會(huì)同時(shí)停止。 （4）按FR后，兩電機(jī)M1和M2均因過載保護(hù)而停止。,8.1.3 實(shí)驗(yàn)3 兩臺(tái)電機(jī)順序控制PLC系統(tǒng) 2,2輸入/ 輸出端口設(shè)置 兩臺(tái)電機(jī)順序控制的I/O端口分配如表8.3所示。 3梯形圖 兩臺(tái)電機(jī)順序控制PLC控制梯形圖如圖8.8（a）所示。,8.1.3 實(shí)驗(yàn)3 兩臺(tái)電機(jī)順序控制PLC系統(tǒng) 3,4指令表 兩臺(tái)電機(jī)順序控制PLC控制指令表如圖8.8（b）所示。,8.1.3 實(shí)驗(yàn)3 兩臺(tái)

7、電機(jī)順序控制PLC系統(tǒng) 4,5接線圖 兩臺(tái)電機(jī)順序控制PLC控制接線圖如圖8.9所示。,8.1.4 實(shí)驗(yàn)4直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制PLC 系統(tǒng),本實(shí)驗(yàn)可參照“例3.18設(shè)計(jì)一個(gè)用FX1S20MT的輸出端子直接驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)”。,8.1.5 實(shí)驗(yàn)5籠型異步電機(jī)Y/降壓起動(dòng)控制PLC系統(tǒng),按下SB2后，主觸點(diǎn)KM1和KM3閉合，而主觸點(diǎn)KM2是斷開的，電機(jī)作Y型起動(dòng)。20秒后主觸點(diǎn)KM3斷開，主觸點(diǎn)KM1和KM2閉合，電機(jī)切換為型連接作連續(xù)運(yùn)行。SB1為停止按鈕。請(qǐng)改用PLC來控制。,8.1.5 實(shí)驗(yàn)5籠型異步電機(jī)Y/降壓起動(dòng)控制PLC系統(tǒng) 2,1功能要求 （1）當(dāng)接上電源時(shí)，電機(jī)M不動(dòng)作

8、。 （2）當(dāng)按下SB2后，電機(jī)M作星形降壓起動(dòng)。 （3）延時(shí)20秒后，電機(jī)M以三角形連接作全壓運(yùn)行。 （4）熱繼電器觸點(diǎn)FR動(dòng)作，電機(jī)M因過載保護(hù)而停止 2輸入/ 輸出端口設(shè)置 電機(jī)Y/降壓起動(dòng)PLC控制I/O端口分配如表8.4所示。,8.1.5 實(shí)驗(yàn)5籠型異步電機(jī)Y/降壓起動(dòng)控制PLC系統(tǒng) 3,3梯形圖 如圖8.11（a）。,8.1.5 實(shí)驗(yàn)5籠型異步電機(jī)Y/降壓起動(dòng)控制PLC系統(tǒng) 4,4指令表如圖8.11（b）所示。 5接線圖 電機(jī)Y/降壓起動(dòng)PLC控制的接線圖如圖8.12所示。,8.1.6 實(shí)驗(yàn)6交通燈控制PLC系統(tǒng),1功能要求 （1）設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)和停止開關(guān)X010。 （2）當(dāng)合上X01

9、0時(shí)，南北紅燈與東西綠燈同時(shí)亮。南北紅燈亮將維持18s；而東西綠燈亮先維持12s，接著綠燈閃爍，亮暗間隔各為0.5s，閃爍3次后熄滅；變?yōu)闁|西黃燈亮，并維持3s后熄滅，同時(shí)南北紅燈也熄滅。 （3）此后，變?yōu)闁|西紅燈亮，南北綠燈亮。東西紅燈亮將維持18s；而南北綠燈亮先維持12s，接著綠燈閃爍，亮暗間隔各為0.5s，閃爍3次后熄滅；變?yōu)槟媳秉S燈亮，并維持3s后熄滅。同時(shí)東西紅燈也熄滅。 （4）此后，恢復(fù)為南北紅燈亮與東西綠燈同時(shí)亮，如此周而復(fù)始的循環(huán)。,8.1.6 實(shí)驗(yàn)6交通燈控制PLC系統(tǒng) 2,2輸入/ 輸出端口設(shè)置 交通燈控制的I/O端口分配如表8.5所示。,8.1.6 實(shí)驗(yàn)6交通燈控制PL

10、C系統(tǒng) 3,3梯形圖如圖8.13（a）所示。,圖8.13（a）交通燈PLC控制梯形圖,8.1.6 實(shí)驗(yàn)6交通燈控制PLC系統(tǒng) 4,4指令表如圖8.13（b）。,圖8.13（b）交通燈PLC控制指令表,8.1.6 實(shí)驗(yàn)6交通燈控制PLC系統(tǒng) 5,5接線圖 交通燈PLC控制系統(tǒng)的接線圖如圖8.14所示。,8.1.7 實(shí)驗(yàn)7 廣告牌PLC控制系統(tǒng),本實(shí)驗(yàn)可參照“例4.9流水行云設(shè)計(jì)一個(gè)廣告牌控制的PLC系統(tǒng)，廣告牌以三個(gè)廣告字彩燈組成”，要求用步進(jìn)順控指令和SFC語言來設(shè)計(jì)。,8.1.8 實(shí)驗(yàn)8 七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng),1功能要求 （1）設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)和停止開關(guān)X010。 （2）接上電源，并

11、按下啟動(dòng)按鈕X010后，LED顯示器逐個(gè)顯示十六進(jìn)制數(shù)碼0F，每個(gè)數(shù)碼被點(diǎn)亮的持續(xù)時(shí)間均為0.1s。 （3）LED顯示器各段排列見圖5.119，相應(yīng)的七段碼的譯碼見表5.72，請(qǐng)使用功能指令MOV來編程。,8.1.8 實(shí)驗(yàn)8 七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng)2,8.1.8 實(shí)驗(yàn)8 七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng) 3,2輸入/ 輸出端口設(shè)置 七段碼LED顯示器PLC控制的I/O端口分配如表8.6。,8.1.8 實(shí)驗(yàn)8 七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng) 4,3梯形圖如圖8.15所示 4指令表從略。,圖8.15七段碼LED顯示器PLC控制梯形圖,8.1.8 實(shí)驗(yàn)8 七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng)

12、 4b,圖8.15七段碼LED顯示器PLC控制梯形圖續(xù),8.1.8 實(shí)驗(yàn)8 七段碼LED顯示器PLC控制系統(tǒng) 5,5接線圖 如圖8.16所示，PLC采用FX1S20MT，用輸出端Y000Y006直接驅(qū)動(dòng)LED的引腳ag。,8.2 PLC控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn),8.2.1 實(shí)訓(xùn)1 用ATMEL89C2051仿真PLC的電路板制作 1實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 FZPLC型仿真PLC電路板的制作。 2實(shí)訓(xùn)要求 （1）仔細(xì)閱讀第1章的“1.2.2用ATMEL89C2051仿真PLC的硬件電路”內(nèi)容。 （2）請(qǐng)按圖1.12制作相應(yīng)的印刷線路板。學(xué)過Protel99SE的學(xué)員可以按圖1.12的電原理圖，制作印刷線路板，圖8.17即

13、為對(duì)應(yīng)圖1.12電原理圖的印刷板示例。也可采用市售的通用印刷線路板，這時(shí)需要作相應(yīng)的挑線。 （3）按圖1.12的電原理圖在印刷線路板上裝接所用到,8.2.1實(shí)訓(xùn)1 用ATMEL89C2051仿真PLC電路板制作 2,圖8.17 對(duì)應(yīng)圖1.12電原理圖的印刷板,8.2.1實(shí)訓(xùn)1 用ATMEL89C2051仿真PLC電路板制作 3,的元器件，要求線路焊接正確，元器件布局合理，特別要去除短路故障。全部焊接調(diào)試好后樣機(jī)如圖8.18。,圖8.18 采用通用印刷板的樣機(jī),8.2.1實(shí)訓(xùn)1 用ATMEL89C2051仿真PLC電路板制作 4,（4）明確FZPLC型仿真PLC電路板與被仿真PLC的輸入/輸出端

14、口之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表8.7所示。,8.2.2實(shí)訓(xùn)2 用ATMEL89C2051仿真PLC電路板做實(shí)驗(yàn)3,1實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)3用AT89C2051控制的兩臺(tái)電機(jī)順序控制PLC系統(tǒng) 2功能要求同實(shí)驗(yàn)3。 3輸入/ 輸出端口設(shè)置如表8.8所示。,8.2.2實(shí)訓(xùn)2 用仿真PLC電路板做實(shí)驗(yàn)32,1實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)3用AT89C2051控制的兩臺(tái)電機(jī)順序控制PLC系統(tǒng) 2功能要求同實(shí)驗(yàn)3。 3輸入/ 輸出端口設(shè)置如表8.8所示。,8.2.2實(shí)訓(xùn)2 用仿真PLC電路板做實(shí)驗(yàn)33,4梯形圖 在圖8.8（a）兩臺(tái)電機(jī)順序控制的梯形圖中，按照表8.8 中的I/O端口分配的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行替換，得到的梯形圖如圖8.19

15、所示。,8.2.2實(shí)訓(xùn)2 用仿真PLC電路板做實(shí)驗(yàn)34,5指令表 把梯形圖轉(zhuǎn)化為51匯編指令，可以89C2051的布爾代數(shù)指令, 特別是位操作的邏輯指令，來替換梯形圖中的對(duì)應(yīng)的基本邏輯指令。實(shí)驗(yàn)中常用到的可以替換指令，用表8.9列出。,8.2.2實(shí)訓(xùn)2 用仿真PLC電路板做實(shí)驗(yàn)35,從表8.9知道，可以用ANL C，BIT指令來代替AND指令，可以用ORL C，BIT指令來代替OR指令，可以用MOV指令來代替LD、OUT指令，可以用跳轉(zhuǎn)指令LJMP/AJMP來模擬PLC循環(huán)掃描，等等。這樣，就可以用等效替換的方法將梯形圖轉(zhuǎn)化為51匯編指令了。替換方法是：串聯(lián)使用與指令，并聯(lián)使用或指令。如圖8.

16、19中的第一個(gè)梯級(jí)就可以按此轉(zhuǎn)換為51匯編指令： MOVC, P3.2 ORLC, P1.0 ANLC, /P3.4 ANLC, /P3.7 MOVP1.0, C,8.2.2實(shí)訓(xùn)2 用仿真PLC電路板做實(shí)驗(yàn)36,完整匯編源程序：,8.2.2實(shí)訓(xùn)2 用仿真PLC電路板做實(shí)驗(yàn)37,6接線圖 FZPLC仿真板上已焊上了本實(shí)驗(yàn)要用到輸入按鈕和輸出LED，所以無需接線圖。 7Atmel 89C2051芯片的固化 此項(xiàng)工作可由教師完成。也可以使用MCS51系列仿真器軟件，如萬利的MedWin，將上述匯編源程序進(jìn)行編輯、編譯，直至最后輸出Intel HEX文件。將此十六進(jìn)制文件的內(nèi)容用編程器，如煒煌的WH2

17、00B，寫入到89C2051中。將固化好的89C2051芯片插入其FZPLC仿真板的座子上，就可以進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)了。,8.2.3實(shí)訓(xùn)3用仿真PLC電路板做實(shí)驗(yàn) 51,1實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)5籠型異步電機(jī)Y/降壓起動(dòng)控制PLC系統(tǒng)。 2功能要求同實(shí)驗(yàn)5。 3輸入/ 輸出端口設(shè)置如表8.10所示。,8.2.3實(shí)訓(xùn)3用仿真PLC電路板做實(shí)驗(yàn) 52,4梯形圖在圖8.11（a）梯形圖中，按照表8.10 中的I/O端口分配的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行替換，得到的梯形圖如圖8.20所示。,8.2.3實(shí)訓(xùn)3用仿真PLC電路板做實(shí)驗(yàn) 53,5指令表 完整匯編源程序如下：,8.2.3實(shí)訓(xùn)3用仿真PLC電路板做實(shí)驗(yàn) 54,8.2.3實(shí)訓(xùn)3用