PLC的实验讲义

可编程序控制器实验讲义

郭福力

前 言

《可编程序控制器原理及应用》课程，是一门实践性很强的技术课程，它要求有较强的编程及操作能力，根据教学要求，我们特编写此“可编程序控制器实验指导书”，与理论课程配套使用。

三菱FX2N、FX0N可编程序控制器的功能比较强大，可分为基本指令、步进梯形指令、应用指令。学生应该先学习这些指令的有关知识，再经过实验训练掌握PLC基本编程技能和操作方法，为今后从事自动控制领域的相关工作打下扎实的基础。SWOPC-FXGP/WIN是和三菱MELSEC-F系列PLC配套的可编程序控制器编程软件包。是在WINDOWS平台上操作的，用来对PLC进行编程和调试。FXGP的功能比较多，其基本功能，可以保证实验者进行PLC程序初步开发工作。

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目 录

一. 实验设备配置 3 二. 设备介绍 3 三. FXGP编程软件的应用 6 四. 设置编辑文件的路径 7 五. 编辑文件的正确进入及存取 7 六. 文件程序编辑 8 七. 设置通讯口参数 11 八. FXGP与PLC之间的程序传送 12 九. 程序的运行与调试 13 实验一.基本指令实验 15 实验二.功能指令实验 16 实验三.A/D D/A模块实验 20 实验四.综合设计实验 26

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一. 实验设备配置

1．可编程序控制器（PLC）三菱FX2N—48MR （FX0N—40MR） 1台 2．通讯电缆 SC—09 1根 3．微机 586以上、WIN95或98、ROM-16M 1台 4．编程软件包 FXGP/WIN—C 1套

二．设备介绍

1．PLC 三菱（MITSUBISHI）FX2N—48MR

该可编程序控制器是由电源+CPU＋输入输出+程序存储器（RAM）的单元型可编程序控制器。其主机称为基本单元，为主机备有可扩展其输入输出点的“扩展单元（电源+I/O）”和“扩展模块（I/O）”，此外，还可连接扩展设备,用于特殊控制。

2. 设备连接

首先将通讯电缆（SC—09）的9芯型插头插入微机的串行口插座（以下假定为端口2，此工作由实验室完成），再将通讯电缆的圆形插头插入编程插座，最后将220V交流电源线接上，打开开关即可工作。

3．安装FXGP-WIN-C编程软件

将存有MELSEC-F/ FX系统编程软件的软盘插入软驱，在WINDOWS条件下起动安装进入MELSEC-F/ FX系统，选择FXGP-WIN-C文件双击鼠标左键，出现如下界面〈图（1）〉方可进入编程。

图（1）

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三．FXGP-WIN-C编程软件的应用

1. FXGP-WIN-C编程软件的界面介绍见图（2）

a b c d h

LLKJHHHH e KK f g 图（2）

界面包含： a当前编程文件名,例如标题栏中的文件名untit101

b菜单: 文件（F）、 编辑（E）、 工具（T）、 PLC、 遥控（R）、 监控/测试（M）等等。

c快捷功能键:保存、 打印、剪切、 转换、元件名查、 指令查、 触点/线圈查、 刷新等等。

d当前编程工作区:编辑用指令（梯形图）形式表示的程序。 e当前编程方式:梯形图。 f状态栏: 梯形图。 g快捷指令: F5常开、F6常闭、F7输入元件、 F8输入指令等等。

h功能图: 常开、常闭、输入元件、输入指令等等。 菜单操作：

FXGP-WIN-C（以下统一用简称FXGP）的各种操作主要靠菜单来选择，当文件处于编辑状态时，用鼠标点击想要选择的菜单项，如果该菜单项还有子菜单，鼠标下移，根据要求选择子菜单项，如果该菜单项没有下级子菜单，则该菜单项就是一个操作命令，单击即执行命令。

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四、设置编辑文件的路径

首先应该设置文件路径，所有用户文件都在该路径下存取。

假设D：\\PLC*设置为文件存取路径。 操作步骤：

首先打开Windows界面进入“我的电脑”，选中D盘，新建一个文件夹，取名为[PLC1]确认，然后进入FXGP编程软件。

五、编辑文件的正确进入及存取

正确路径确定后，可以开始进入编程﹑存取状态。

1、 假设首次程序设计：首先打开FXGP编程软件，点击〈文件〉子菜单〈新文件〉或点击常用工具栏 弹出[PLC类型设置]对话框，供选择机型。本实验指导书提供的为FXON、FX2N二种机型，实验使用时，根据实际确定机型，若FX2N即选中FX2N，然后[确认]，就可马上进入编辑程序状态。注意这时编程软件会自动生成一个〈SWOPC-FXGP/WIN-C-UNTIT***〉文件名，在这个文件名下可编辑程序。

2、 文件完成编辑后进行保存:点击〈文件〉子菜单〈另存为〉，弹出[File Save As]对话框，在“文件名” 中能见到自动生成的〈SWOPC-FXGP/WIN-C-UNTIT***〉 文件名，这是编辑文件用的通用名，在保存文件时可以使用，但我们建议一般不使用此类文件名，以避免出错。而在“文件名”框中输入一个带有（保存文件类型）特征的文件名。

保存文件类型特征有三个： 1） Win Files(*.pmw)； 2） Dos Files(*.pmc)； 3） All Files(*.*)。

一般类型选第一种，例：先擦去自动生成的“文件名”，然后在“文件名”框中输入（ABC.pmw）、（555.pmw）、（新潮.pmw）等等。有了文件名，单击“确定”键，弹出“另存为”对话框，在“文件题头名”框中输入一个自己认可的名字，单击“确定”键，完成文件保存。

注：如果点击工具栏中“保存”按键只是在同名下保存文件。

3、 打开已经存在的文件:首先点击编程软件FXGP-WIN-C，在主菜单〈文件〉下选中〈打开〉弹出[File Open]对话框，选择正确的驱动器、文件类型和文件名，单击“确定”键即可进入以前编辑的程序。

六、文件程序编辑

当正确进入FXGP编程系统后，文件程序的编辑可用二种编辑状态形式：

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1）指令表编辑 2）梯形图编辑

1、 指令表编辑程序

“指令表”编辑状态，可以让你用指令表形式编辑一般程序。 现在以输入下面一段程序为例：

Step Instruction I/0 0 LD X000 1 OUT Y000

2 END

操作步骤 解释

1）点击菜单〈文件〉中的〈新文件〉或〈打开〉选择PLC类型设置，FXON或FX2N后确认，弹出“指令表”（注：如果不是指令表，可从菜单“视图”内选择“指令表”）

2）键入“LD”[空格] （也可以键入“F5”） 键入“X000”，[回车]

3）键入“OUT”[空格] （可以健入“F9”） 键入“Y000”，[回车]

4）键入“END”，[回车]

建立新文件，进入“指

令编辑”状态，进入输入状态，光标处于指令区，步序号由系统自动填入

输入第一条指令

（快捷方式输入指令） 输入第一条指令元件号，光标自动进入第二条指令

输入第二条指令

（快捷方式输入指令） 输入第二条指令元件号，光标自动进入第三条指令

输入结束指令，无元件号，光标下

注：程序结束前必须输入结束指令（END）

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“指令表”程序编辑结束后，应该进行程序检查，FXGP能提供自检，单击[选项]下拉子菜单，选中[程序检查]弹出[程序检查]对话框，根据提示，可以检查是否有语法错误，电路错误以及双线圈检验。检查无误可以进行下一步的操作〈传送〉、〈运行〉

2、 “梯形图”编辑程序

梯形图编辑状态，可以让你用梯形图形式编辑程序。 现在以输入下面一段梯形图为例：

操作步骤 解释

1）点击菜单〈文件〉中的〈新文件〉或〈打开〉选建立新文件，进入“梯择PLC类型设置，FXON或FX2N后确认，弹出“梯形形图编辑” 状态，进入图”（注：如果不是梯形图，可从菜单“视图”内选输入状态，光标处于元择“梯形图”） 件输入位置。 2）首先将小光标移到左边母线最上端处 确定状态元件输入位置3）按“F5”或点击右边的功能图中的常开，弹出 “输入元件”对话框

4）键入“X000”[回车]

5）按“F6”或点击功能图中的常闭，弹出“输入 元件”对话框

6）键入“X001”[回车]

输入一个元件“常开”触点

输入元件的符号“X000”输入一个元件“常闭”触点

输入元件的符号“X001”

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7）按“F7”或点击功能图中的输出线圈 输入一个输出线圈

8）键入“Y000”[回车] 输入线圈符号“Y000”

9)点击功能图中带有连结线的常开，弹出“输入 输入一个并联的常开触元件”对话框 点

10)键入“Y000”[回车] 输入一个线圈的辅助常 开的符号“Y000”11)按“F8”或点击功能图中的“功能”元件 “—[ ]—”,弹出“输入元件”对话框

输入一个“功能元件”

12)键入“END”[回车] 输入结束符号

注：程序结束前必须输入结束指令（END）

“梯形图”程序编辑结束后，应该进行程序检查， FXGP能提供自检，单击[选项]下拉子菜单，选中[程序检查]弹出[程序检查]对话框，根据提示可以检查是否有语法错误，电路错误以及双线圈检验。进行下一步<转换>、<传送>、<运行>。

注意：“梯形图”编辑程序必须经过“转换”成指令表格式才能被PLC认可运行。但有时输入的梯形图无法将其转换为指令格式。

梯形图 转换成 指令表 格式的操作用鼠标点击快捷功能键: 转换 或者点击工具栏的下拉菜单〈转换〉

梯形图 和 指令表 编程比较：梯形图编程比较简单、明了，接近电路图，所以一般PLC程序都用梯形图来编辑，然后，转换成指令表，下载运行。

七、设置通讯口参数

在FXGP中将程序编辑完成后和PLC通讯前，应设置通讯口的参数。如果只是编辑程序，不和PLC通讯，可以不做此步。

设置通讯口参数，分二个步骤： 1、PLC串行口设置

点击菜单“PLC”的子菜单“串行口设置（D8120）[e]”，弹出下列对话框：

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检查是否一致，如果不对，马上修正完[确认]返回菜单做下一步。（注：串行口设置一般已由厂方设置完成）。

2、PLC的端口设置

点击菜单“PLC”的子菜单“端口设置[e]”弹出下列对话框：

根据PLC与PC连接的端口号，选择COM1～COM4中的一个，完成[确认]返回菜单。注：PLC的端口设置也可以在编程前进行。

八、FXGP与PLC之间的程序传送

在FXGP中把程序编辑好之后，要把程序下传到PLC中去。程序只有在PLC中才能运行；也可以把PLC中的程序上传到FXGP中来，在FXGP和PLC之间进行程序传送之前，应该先用电缆连接好PC-FXGP和PLC。 1、把FXGP中的程序下传到PLC中去

若FXGP中的程序用 指令表 编辑即可直接传送，如果用 梯形图 编辑的则要求转换成指令表才能传送，因为PLC只识别指令。

点击菜单“PLC”的二级子菜单“传送”→“写出”：弹出对话框，有二个选择〈所有范围〉、〈范围设置〉 选择： 1）所有范围

即状态栏中显示的“程序步”（FX2N-8000、FX0N-2000）会全部写入

PLC，时间比较长。（此功能可以用来刷新PLC的内存）

2）范围设置

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先确定“程序步”的“起始步”和“终止步”的步长，然后把确定的步长指令写入PLC，时间相对比较短。

程序步的长短都在状态栏中明确显示。(见图（4）界面下方) 在“状态栏”会出现“程序步”（或“已用步”）写入（或插入）FX2N等字符。选择完[确认]，如果这时PLC处于“RUN”状态，通讯不能进行，屏幕会出现“PLC正在运行，无法写入”的文字说明提示，这时应该先将PLC的“RUN 、STOP”的开关拨到“STOP”或点击菜单“PLC”的[遥控运行/停止[0] ]（遥控只能用于FX2N型PLC），然后才能进行通讯。进入PLC程序写入过程，这时屏幕会出现闪烁着的“写入Please wait a moment”等提示符。

“写入结束” 后自动“核对”，核对正确才能运行。 注意这时的“核对”只是核对程序是否写入了PLC，对电路的正确与否由PLC判定，与通讯无关。

若“通讯错误” 提示符出现，可能有两个问题要检查。

第一， 在状态检查中看“PLC类型”是否正确，例：运行机型是FX2N，但设置的是FXON，就要更改成FX2N。

第二， PLC的“端口设置”是否正确即COM口。

排除了二个问题后，重新“写入”直到“核对”完成表示程序已输送到PLC中。

2、把PLC中的程序上传到FXGP中

若要把PLC中的程序读回FXGP，首先要设置好通讯端口，点击“PLC”子菜单“读入”弹出[PLC类型设置]对话框，选择PLC类型,[确认]读入开始。结束后状态栏中显示程序步数。这时在FXGP中可以阅读PLC中的运行程序。

注意：FXGP和PLC之间的程序传送，有可能原程序会被当前程序覆盖，假如不想覆盖原有程序，应该注意文件名的设置。

九、程序的运行与调试

1、程序运行

当程序写入PLC后就可以在PLC中运行了。先将PLC处于RUN状态（可用手

拨PLC的“RUN/STOP” 开关到“RUN”档,FXON 、FX2N都适合，也可用遥控使 PLC 处于 “RUN” 状态，这只适合FX2N型），再通过实验系统的输入开关给 PLC输入给定信号，观察PLC输出指示灯，验证是否符合编辑程序的电路逻辑关系，如果有问题还可以通过FXGP提供的调试工具来确定问题，解决问题。

例：运行验证程序

编辑、传送、运行下列程序：

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步骤：

1）梯形图方式编辑，然后[转换]成指令表程序。

2）程序[写入]PLC，在[写入]时PLC应处于“STOP”状态。 3）PLC中的程序在运行前应使PLC处于“RUN”状态。

4）输入给定信号，观察输出状态，可以验证程序的正确性。

操作步骤 观察

闭合XOOO断开X001 Y000应该动作 闭合X000闭合X002 Y000应该动作 断开X000 Y000应该不动作 闭合X000、闭合X001、断开X002 Y000应该不动作

Y000这条电路正确 Y000动作10秒后T0定时器触点闭合 Y001应该动作 T0、Y001电路正确

2、程序调试

当程序写入PLC后，按照设计要求可用FXGP来调试PLC程序。如果有问

题，可以通过FXGP提供的调试工具来确定问题所在。调试工具：监控/测试 下面举例（如图（5））说明：

监控/测试包括

* 开始监控 在PLC运行时通过梯形图程序显示各位元件的动作情况：见图（5）。

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图（5）

闭合XOOO断开X001 Y000应该动作 闭合X000闭合X002 Y000应该动作 断开X000 Y000应该不动作 闭合X000、闭合X001、断开X002 Y000应该不动作

Y000这条电路正确 Y000动作10秒后T0定时器触点闭合 Y001应该动作 T0、Y001电路正确

当X000闭合、Y000线圈动作、T0计时到、Y001线圈动作，此时可观察到动作的每个元件位置上出现翠绿色光标，表示元件改变了状态。利用“开始监控”可以实时观察程序运行。

* 进入元件监控 在PLC运行时，监控指定元件单元的动作情况：见图（6）。

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图（6）

当指定元件进入监控（在“进入元件监控”对话框中输入元件号），就可以非常清楚元件改变状态的过程，例如T0定时器，当当前值增加到和设置的一致，状态发生变化。这过程在对话框中能清楚看到。

* 强制Y输出 强制PLC输出端口（Y）输出ON/OFF：见图（7）。

图（7）

如果在程序运行中需要强制某个输出端口（Y）输出ON或OFF，可以在“强制Y输出”的对话框中输入所要强制的“Y”元件号，选择“ON”或“OFF”状态“确认”后，元件保持“强制状态”一个扫描周期，同时图（7）界面也能清楚显示已经执行过的状态。

* 强制ON/OFF 强行设置或重新设置PLC的位元件：“强制ON/OFF”相当于 执行了一次SET/RST指令或是一次数据传递指令。对那些在程序中其线圈已经被驱动的元素，如Y0，强制“ON/OFF” 状态只有一个扫描周期，从PLC的指示灯上并不能看到效果。

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下面通过图（8）和图（9）说明“强制ON/OFF”的功能，选TO元件作强制对象，在图（8）中，可看到在没有选择任何状态（设置/重新设置）条件下，只有当TO的“当前值”与“设置”的值一致时TO触点才能工作。

图（8）

如果选择“ON/OFF”的设置状态，在图（9）中当程序开始运行，TO计时开始，这时只要确认“设置”，计时立刻停止，触点工作（程序中的TO状态被强制改变）。

图（9）

如果选择“ON/OFF”的重新设置状态，当程序开始运行，TO计时开始，这时 只要确认“重新设置”，当前值立刻被刷新，T0恢复起始状态。TO计时重新开始。

调试还可以调用PLC诊断，简单观察诊断结果。

调试结束，关闭“监控/测试”，程序进入运行。注：“开始监控”、“进入

元件监控”是可以进行实时监控元件的动作情况。

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* 改变当前值 改变PLC字元件的当前值：见图（10）。

图（10）

在图（10）中，当“当前值”的值被改动。例如K100改为K58，在程序运行状态下，执行确认，则TO从常数K58开始计时，而不是从零开始计时，这在元件监控对话框中非常清楚地反应出来，同时在改变当前值的对话框的“过程显示”中也能观察到。

改变当前值在程序调试中可用于瞬时观察。

* 改变设置值 改变PLC中计数器或计时器的设置值：见图（11）和图（12）。

在程序运行监控中，如果要改变光标所在位置的计数器或计时器的输出命令状态，只需在“改变设置值”对话框中输入要改变的值，则该计数器或计时器的设置值被改变，输出命令状态亦随之改变。如图（11）中，T0原设置值为“K100”，在“改变设置值”对话框中改为“K10”，並确认，则TO的设置值变为“K10”，如图（12）所示。

改变设置值在程序调试是比较常用的方法。 注：该功能仅仅在监控线路图时有效。

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图（11）

图（12）

实验一 基本指令的熟悉

一．实验目的：

1． 熟悉FXGP的操作界面

2． 熟悉FXGP菜单的显示和操作方式

3． 初步学习用指令表、梯形图方式编制PLC程序 二．实验内容

1． 设置文件路径为C:\\PLC1 2． 进入FXGP软件

3． 新建一个序程序，指定正确的PLC类型，程序名称[untit101] 4． 用梯形图形式编辑如下几段程序

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5． 通过转换，在指令表形式下阅读程序 6． 程序传送到PLC（观察端口设置）

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7． 用监控/测试调试程序

三．实验报告

1． 记录设置的文件路径（以后所有用户文件都在该路径下存取）。

2． 观察实验现象，认真记录实验中发现的问题错误、故障及解决方法。

实验二 功能指令的熟悉

一、实验目的

1、掌握FX2—64MR可编程控制器的的接线。 2、掌握FX2—64MR可编程控制器的功能指令。

3、掌握FX2—64MR可编程控制器的功能指令程序设计方法。 二、实验内容

1、步进指令STL SET

M8002 Y0

S0 X0 Y1 S20 X2 S21 Y3

X3

SS22 Y4 X4

2、数据的传送 MOV (FNC12)

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3、数据的加、减法指令ADD （FNC 20） SUB （FNC 21）

4、比较指令 CMP （FNC 10）

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5、乘法 MUL （FNC 22） 除法 DIV （FNC 23）

6、加一 INC （FNC 24） 减一 DEC （FNC 25）

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7、左移位 ROL （FNC 31） 右移位 ROR （FNC 30）

8、例题一 计数、显示、比较

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四、思考题

1、分析每一个梯形图的结论。

2、功能指令后加P 有何作用，如去掉P 会有何现象，为什么？五、实验注意事项

1、改接线时一定先断电再接线。

2、通电情况下禁止从可编程主机上拔插编程器。

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实验三 A/D D/A模块

一、实验目的

1、掌握FX—4AD 模块的接线和编程。 2、掌握FX—4DA 模块的接线和编程。

二、实验内容

（一）、确定模块的编号

在FX系列可编程控制器基本单元的右侧，可以连接最多8块特殊功能模块，它们的编号从最靠近基本单元的那一个开始顺次编为0～7号。如图:该配置使用FX2N48点基本单元，连接FX-4AD、FX-4DA、FX-2AD 3块模拟量模块，它们的编号分别为0、1、2号。这3块模块不影响右边2块扩展的编号，但会影响到总的输入输出点数。3块模拟量模块共占用24点，那么基本单元和扩展的总输入输出点数只能有232点。

图 3 -1 （二）、FX—4AD 模块

1. FX-4AD概述

FX-4AD模拟量输入模块是FX系列专用的模拟量输入模块。该模块有4个输入通道（CH），通过输入端子变换，可以任意选择电压或电流输入状态。电压输入时，输入信号范围为DC –10~+ 10V，输入阻抗为200kΩ，分辨率为5mV；电流输入时，输入信号范围为DC -20~+20mA，输入阻抗为250Ω，分辨率为20μA。 FX-4AD将接收的模拟信号转换成12位二进制的数字量，并以补码的形式存于16位数据寄存器中，数值范围是-2048~+ 2047。它的传输速率为15ms/K，综合精度为量程的1％。

FX-4AD的工作电源为DC24V，模拟量与数字量之间采用光电隔离技术，但各通道之间没有隔离。FX-4AD消耗PLC主单元或有源扩展单元5V电源槽30mA的电流。FX-4AD占用基本单元的8个映像表，即在软件上占8个I/O点数，在计

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算PLC的I/O时可以将这8个点作为PLC的输入点来计算。

2. FX-4AD的接线

FX-4AD的接线如图3-2所示，图中模拟输人信号采用双绞屏蔽电缆与FX-4AD连接，电缆应远离电源线或其它可能产生电气干扰的导线。如果输入有电压波动，或在外部接线中有电气干扰，可以接一个0.1μF~0.47μF（25V）的电容。如果是电流输入，应将端子V+和I+连接。FX2N-4AD接地端与PLC主单元接地端连接，如果存在过多的电气干扰，再将外壳地端FG和FX-4AD接地端连接。

图3-2

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