PLC实验指导书(詹昌义)

实验一 GPP软件简介

一、实验目的：

1. 熟悉三菱GX-Developer编程软件安装。

2. 熟悉三菱GX-Developer编程软件的使用方法。 3. 熟悉PLC程序写入和读出的方法。 二、实验要求：

1. 熟悉三菱GX-Developer编程软件的使用。 2. 学会PLC程序调试的基本步骤及方法。 三、实验器材：

1. 个人PC机 1台 2. 三菱GX-Developer编程软件光盘 1张 四、实验步骤：

1. 安装三菱GX-Developer编程软件。

2. 三菱GX-Developer编程软件的使用说明。 3. 熟悉PLC程序写入和读出的方法。 五、实验内容

一、基本概况

SW3D5-GPPW-E是三菱电气公司开发的用于可编程控制器的编程软件,可在Windows 3.1及Windows 95下运行，适用于IBM PC/AT (兼容)其CPU为i486SX或更高，内存需 8兆或更高(推荐16兆以上)。该程序可在串行系统中可与可编程控制器进行通讯,文件传送,操作监控以及各种测试功能。

在GPP软件中,你可通过线路符号,助记符来创建顺控指令程序,建立注释数据及设置寄存器数据，并可将其存储为文件,用打印机打印。

在PLC与PC之间必须有接口单元及缆线。 接口单元：

FX-232AWC型RS-232C/RS-422转换器(便携式). FX-232AW型RS-232C/RS-422转换器(内置式)

缆线：FX-422CAB型RS-422 缆线 [用于 FX1, FX2, FX2C型可编程控制器, 0.3米]；

FX-422CAB-150 型 RS-422 缆线 [用于 FX1, FX2, FX2C型可编程控制器, 1.5米。 二、用三菱GX-Developer编程软件GPP编写梯形图

GPP软件使用起来灵活、简单、方便，我们把它安装在程序中，使用时只要进入程序，选中MELSEC Applications → 在WINDOWS下运行的GPP ,打开工程，选中新建，出现如下图1画面，先在PLC系列中选出你所使用的程控器的CPU系列，如在我们的实验中，选用的是FX系列，所以选FXCPU，PLC类型是指选机器的型号，我们实验用FX2N系列，所以选中FX2N（C），确定后出现如图2画面，在画面上我们清楚地看到，最左边是根母线，兰色框表示现在可写入区域，上方有菜单，你只要任意点击其中的元件，就可得到你所要的线圈、触点等。

图

1

图 2

如果你要在某处输入X000，只要把兰色光标移动到你所需要写的地方，然后在菜单上选中 ┫┣ 触点，出现如下图3画面：

图3

再输入X000，即可完成写入X000。

如要输入一个定时器,先选中线圈，再输入一些数据，数据的输入标准在第三章中已提过，图4显示了其操作过程。

图 4

对于计数器，因为它有时要用到两个输入端，所以在操作上既要输入线圈部分，又要输入复位部分，其操作过程如图5、6所示。

图 5

注意，在图5中的箭头所示部分，它选中的是应用指令，而不是线圈。

图 6

计数器的使用方法及计数范围在前章中已讲过，同学们可自己查阅。图7是一个简单的计数器显示形式。

图 7

通过上面的举例，同学们就明白了，如果你需要画梯形图中的其他一些线、输出触点、定时器、计时器、辅助继电器等，在菜单上都能方便地找到，再输入元件编号即可。在图7的上方还有其它的一些功能菜单,如果你把光标指向菜单上的某处，在屏幕的左下角就会显示其功能，或者打开菜单上的“帮助”，你可找到一些快捷键列表、特殊继电器/寄存器等信息，同学们可自己边学习边练习。

三、用三菱GX-Developer编程软件GPP编写顺序功能图。

顺序功能图（Sequeential Function Chart）是一种新颖的、按照工艺流程图进行编程的图形编程语言。这是一种IEC标准推荐的首选编程语言，近年来在PLC编程中已经得到了普及和推广，

SFC编程的优点：

1、在程序中可以很直观地看到设备的动作顺序。比较容易读懂程序，因为程序按照设备的动作顺序进行编写，规律性较强。

2、在设备故障时能够很容易的查找出故障所处在的位置。 3、不需要复杂的互锁电路，更容易设计和维护系统。 SFC的结构：

步＋转换条件＋有向连接+机器工序的各个运行动作＝SFC。

SFC程序的运行从初始步开始，每次转换条件成立时执行下一步、在遇到END步时结束向下运行。

下面以例题介绍在三菱PLC编程软件GX Developer中怎编制SFC顺序功能图。

PLC上电后Y0、Y1以一秒钟为周期交替闪烁。本例的梯

(A) (B)

(C)

图8 闪烁信号（A梯形图 B指令表 C SFC程序）

下面我们开始对图8(c)所示的SFC程序进行一下总体认识一个完整的SFC程序包括初始状

态、方向线、转移条件和转移方向组成（如图8（c））。在SFC程序中初始状态必须是有效的，所以要有启动初始状态的条件，本例中梯形图的第一行表示启动初始步，在SFC程序中启动初始步要用梯形图，现在开始具体的程序输入。

启动GX Develop编程软件，单击“工程”菜单，点击创建新工程菜单项或点击新建工程按钮（如图9）。

图9 GX Develop编程软件窗口

弹出创建新工程对话框（如图10）。我们主要是讲述三菱系列PLC，所以在PLC系列下拉列表框中选择FXCPU，PLC类型下拉列表框中选择FX2N（C），在程序类型项中选择SFC，在工程设置项中设置好工程名和保存路径之后点击确定按钮。

图10 新工程创建

弹出块列表窗口（图11）。

图11 块列表窗口

双击第零块或其它块，弹出块信息设置对话框（如图12）。

图12 块信息设置对话框

在块标题文本框中可以填入相应的块标题（也可以不填），在块类型中选择梯形图块，为什么选择梯形图块，我们不是在编辑SFC程序吗？原因是在SFC程序中初始状态必须是激活的，而我们激活的方法是利用一段梯形图程序，而且这一段梯形图程序必须是放在SFC程序的开头部分，在以后的SFC编程中，初始状态的激活都是利用一段梯形图程序，放在SFC程序的第一部分（也即第一块），点击执行按钮弹出梯形图编辑窗口（如图13），在右边梯形图编辑窗口中输入启动初始状态的梯形图，本例中我们利用PLC的一个辅助继电器M8002的上电脉冲使初始状态生效。在梯形图编辑窗口中单击第零行输入初始化梯形图如（图13）所示，输入完成单击“变换”菜单选择“变换”项或按F4快捷键，完成梯形图的变换。

A

B

图13 梯形图编辑窗口

图14 梯形图输入完毕窗口

注意：如果想使用其他方式启动初始状态，只需要改动上图中的启动脉冲M8002即可，如果有多种方式启动初始化进行触点的并联即可。需要说明的是在每一个SFC程序中至少有一个初始状态，且初始状态必须在SFC程序的最前面。在SFC程序的编制过程中每一个状态中的梯形图编制完成后必须进行变换，才能进行下一步工作，否则弹出出错信息。

以上完成了程序的第一块（梯形图块），双击工程数据列表窗口中的“程序”“MAIN”\返回块列表窗口（图11）。双击第一块，在弹出的块信息设置对话框中块类型选择SFC（如图15），在块标题中可以填入相应的标题或什么也不填，点击执行按钮，弹出SFC程序编辑窗口（如图16）。在SFC程序编辑窗口中光标变成空心矩形。

图15 块信息设置

图16 SFC程序编辑窗口

说明：在SFC程序中每一个状态或转移条件都是以SFC符号的形式出现在程序中，每一种SFC符号都对应有图标和图标号。下面我们输入使状态发生转移的条件，在SFC程序编辑窗口将光标移到第一个转移条件符号处（如上图标注）。在右侧梯形图编辑窗口输入使状态转移的梯形图。细心的读者从图中可以看出，T0触点驱动的不是线圈，而是TRAN符号，意思是表示转移（Transfer），在SFC程序中所有的转移用TRAN表示，不可以用SET ＋ S□ 语句表示， 这一点请注意。在这里梯形图的编辑不再赘述，编辑完一个条件后按F4快捷键转换，转换后梯形图由原来的灰色变成亮白色，再看SFC程序编辑窗口中1前面的问号（？）不见了。下面我们输入下一个工步，在左侧的SFC程序编辑窗口中把光标下移到方向线底端，按工具栏中的工具按钮或单击F5快捷键弹出步输入设置对话框（如图17）。

图17 SFC符号输入

输入图标号后点击确定，这时光标将自动向下移动，此时我们看到步图标号前面有一个问号（？），这表示对此步我们还没有进行梯形图编辑同样右边的梯形图编辑窗口是灰色的不可编辑状态（如图18）。

图18 没编辑的步

下面我们对工步进行梯形图编程，将光标移到步符号处（在步符号处单击），此时再看右边的窗口边场合可编辑状态，在右侧的梯形图编辑窗口中输入梯形图，此处的梯形图是指程序运行到此工步时要驱动哪些输出线圈，本例中我们要求工步20驱动输出线圈Y0以及T0线圈，程序（如图19）。用相同的方法把控制系统的一个周期编辑完后，最后要求系统能周期性的工作，所以在SFC程序中要有返回原点的符号。在SFC程序中用（JUMP）加目标号进行返回操作（如图19所示）。输入方法是把光标移到方向线的最下端按F8快捷键或者点击按钮，在弹出的对话框中填入跳转的目的步号单击确定按钮（如图19）。

图19 跳转符号输入

如果在程序中有选择分支也要用JUMP+“标号”来表示，此用法在后续的课程中有介绍，在此我们只是编写了单序列的SFC功能图（如图20）。

当输入完跳转符号后，在SFC编辑窗口中中我们可以看到有跳转返回的步符号的方框中多了一个小黑点儿，这说明此工步是跳转返回的目标步，这为我们阅读SFC程序也提供了方便。

所有的SFC程序编辑完后，我们点击变换按钮

进行SFC程序的变换（编译）如果

在变换时弹出块信息设置对话框不用理会点击执行按钮即可，变换后的程序我们就可以进行仿真实验或写入PLC进行调试了。如果想观看SFC程序对应的顺序控制梯形图我们可以这样做：点击工程\编辑数据\改变程序类型，进行数据改变（如图21）。

图20 完整的SFC程序

图21 数据变换

改变后我们可以看到由SFC程序变换成的梯形图程序（如图22）。

图22 转化后的梯形图

小结：以上介绍了单序列的SFC程序的编制方法，通过学习我们基本了解了SFC程序中状态符号的输入方法。在SFC程序中仍然需要进行梯形图的设计，SFC程序中所有的状态转移用TRAN表示。这一点一定要注意区别，当你明白了TRAN的用法后，你就会觉得SFC程序的设计是如此的简单。

四、软件仿真

在编程软件的菜单工具栏下点击按键，在LADDER LOGIC TEST TOOL对话框下选择“菜单起动”单击继电器内存监视，选择需要模拟仿真的软元件，双击某个软元件，该元件为ON（元件的颜色编程黄色），再次双击该元件，其状态变为OFF，我们可以通过程序中的元件是否能够变蓝，看元件是否得电。

五、传输、调试

当你写完梯形图，最后写上END语句后，必须进行程序转换，转换功能键有两种，在下图23的箭头所示位置。

图23

在程序的转换过程中，如果程序有错，它会显示，也可通过菜单“工具”，查询程序的正确性。

只有当梯形图转换完毕后，才能进行程序的传送,传送前，必须将FX2N面板上的开关拨向STOP状态，再打开“在线”菜单，进行传送设置，如下图24所示：

图

24

图25

根据图示，你必须确定你的PLC与计算机的连接是通过COM1口还是COM2口连接，在实验中我们已统一将RS-232线连在了计算机的COM1口，你在操作上只要进行设置选择。写完梯形图后，在菜单上还是选择“在线”，选中“写入PLC（W）”，就出现如图25。

从图上可看出，在执行读取及写入前必须先选中MAIN、PLC参数，否则，不能执行对程序的读取、写入，然后点击“开始执行”即可。

六、实验报告：本次实验为实训台操作实验，根据实训内容以及操作过程写出实验报告。

实验二 基本逻辑指令编程应用实验

一、实验目的：

1. 掌握基本逻辑指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI的使用方法。 2. 掌握使用基本逻辑指令实现简单系统的编程、调试方法。 3. 学会用PLC改造继电器典型电路的方法。 二、实验要求：

1. 熟悉三菱GX-Developer 编程软件的使用方法。 2. 熟悉三菱FX2N PLC的基本位设备：X、Y、M。

3. 熟悉三菱基本逻辑指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI的使用方法。 4. 熟悉典型继电器电路的工作原理。

5.在理论上分析运行结果，预先写出程序的调试步骤。 三、实验器材：

1. 安装有三菱GX-Developer编程软件的个人PC机 1台 2. THPLFSL-2型可编程控制器综合实训装置 1套 四、实验步骤：

1. 在PC机启动三菱GX-Developer 编程软件，新建工程，进入编程环境。

2. 根据实验内容，在GX-Developer编程环境下编制梯形图程序，转换后模拟仿真调试。

3. 将程序写入到 PLC中运行、调试并修改。 五、实验内容：

1. 走廊灯两地控制程序（基础题）

(1) 控制要求：走廊灯两地控制即楼上开关、楼下开关均能控制走廊灯的亮灭。 (2) 输入/输出信号定义：

输入：X0—楼上开关（非自复式开关） 输出：Y0—走廊灯

X1—楼下开关（非自复式开关）

(3) 参考程序（梯形图），如图：

(4) 程序分析：（略） (5) 思考：

① 上机运行以上程序，写出运行结果。

② 编程实现走廊灯三地控制：走廊东侧开关、走廊中间开关、走廊西侧开关均能控制走廊灯的亮灭。

2. 电动机的点动＋连动程序（基础题） (1) 系统控制要求：

① 电动机的点动控制：按下点动启动按钮，电动机启动运行；松开点动启动按钮， 电动机停止运行。

② 电动机的连动控制：按下连动启动按钮，电动机启动运行；松开连动启动按钮，

电动机仍然继续运行；只有当按下停止按钮时，电动机才停止运行。

③ 保护：系统中有失压、欠压保护，过载保护。

④ PLC的带载能力有限，不可以直接驱动电动机，而是通过中间继电器 KA控制接触器线圈再控制电动机，要求绘制PLC的电气原理图。

(2) 输入/输出信号定义：

输入：X0—点动控制按钮 输出：Y0—电动机运行

X1—连动控制按钮 X2—停车按钮 X3—FR过载保护 (3) PLC电气原理图绘制：

① 主电路：从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同，见下图。

② 控制电路：PLC到中间继电器 KA到接触器线圈电路，取代继电器电路中的控制电路，见下图。

(4) 参考程序（梯形图）如图所示：

(5) 程序分析： （略）

3. 电动机正、反转控制程序（基础题）

(1) 控制要求： 电动机能正/反转、停车；正/反转可任意切换；有自锁、互锁环节。 (2) 输入/输出信号定义：

输入：X0—正转启动按钮 输出：Y0—电动机正转 X1—反转启动按钮 Y1—电动机反转

X2—停车按钮 X3—FR过载保护 (3) PLC电气原理图绘制

① 主电路：从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同见左下图。

② 控制电路：PLC到中间继电器 KA到接触器线圈电路，取代继电器电路中的控制电路，在硬件图上有互锁环节，见右下图。

(4) 参考程序（梯形图）见下图：

4. 将继电器控制系统改为PLC控制系统。

(1) 控制要求：将下图的继电器控制系统改为 PLC 控制系统。

(2) 电路工作原理：

该电路是一个顺序启动，顺序停车的电路。启动顺序：电动机 M1 启动→电动机 M2启动 ，停车顺序：电动机M2停车→电动机 M1停车

① 电动机M1:

启动：压下启动按钮SB2→接触器KM1 线圈通电，其常开触点闭合→电动机 M1 运行，同时KM1形成自锁，为接触器KM2线圈通电做好准备。

停车：电动机 M2 没有启动，压下停止按钮 SB1→接触器 KM1 线圈断电，其常开触点断开→电动机M1停止运行，同时 KM1 自锁解除。

② 电动机M2:

启动：电动机M1已启动→压下启动按钮 SB4→接触器 KM2 线圈通电，其常开触点合→电动机M2运行，同时KM2形成自锁。

停车：压下停止按钮 SB3→接触器 KM2 线圈断电，其常开触点断开→电动机 M2 停止运行，同时KM2 自锁解除。

③ 保护环节：

电动机 M1 与 M2 均设有过载保护 FR1、FR2，任意一台电动机过载，两台电动机均停止运行。主电路上还设有短路保护。

(3) 输入/输出信号定义：

输入：X0—M1启动按钮SB2 输出：Y0—电动机 M1 运行 X1—M1停车按钮SB1 Y1—电动机 M2运行

X2—M2启动按钮SB4 X3—M2停车按钮SB3 X4—M1过载保护FR1 X5—M2过载保护FR2 (4) PLC电气原理图绘制

① 主电路：从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同。

② 控制电路：PLC 到中间继电器 KA 到接触器 KM 线圈电路，取代继电器电路中的控制电路，见下图。

(5) 参考程序（梯形图）见下图：

六、实验报告：本次实验为实训台操作实验，根据实训内容以及操作过程写出实验报告。

实验三 定时器、计数器指令编程实验

一、实验目的：

1.熟悉三菱GX-Developer 编程软件中定时器、计数器指令的使用方法。 3.学会用定时器、计数器指令实现简单控制系统的编程。 4.掌握定时器、计数器波形的画法和含义。 二、实验器材：

1. 安装有三菱GX-Developer编程软件的个人PC机 1台 2. THPLFSL-2型可编程控制器综合实训装置 1套 三、实验要求：

1. 熟悉三菱GX-Developer 编程软件的使用方法。 2. 熟悉三菱FX2N PLC的基本位设备：X、Y、M、T、C。 3. 熟悉时间继电器典型电路的工作原理。

4. 预习本次实验内容，在理论上分析运行结果，预先写出程序的调试步骤。 四、实验步骤：

1.在PC 机启动三菱GX-Developer 编程软件，新建工程，进入编程环境。

2.根据实验内容，在GX-Developer编程环境下输入梯形图程序，运行调试并修改。 五、实验内容：

1. 通电延时控制程序(基础题)

(1) 控制要求：编制输入/输出信号波形图如下的程序。

(2) 参考程序（梯形图）如图：

(3) 程序分析：

当X0 接通，定时器T0 线圈通电，T0 开始延时；当2 秒延时时间到后，T0 的常开 触点闭合使得Y0接通；断开X0，则T0 线圈断电， T0 常开触点被复位，Y0断开。

2. 断电延时控制程序（较难题）

(1) 控制要求：编制输入/输出信号波形图如下的程序。

(2) 参考程序（梯形图）如下图：

(3) 程序分析：

当X0 接通，Y0 线圈接通并自锁，同时T0线圈断电； 当X0 断开，则T0 线圈通 电，T0 开始延时，延时时间到后，T0 常闭触点断开使得Y0 断开。

(4) 思考：

运行下图所示程序，分析运行结果，根据输入信号的波形画出输出信号的波形图。

3. 方波（2S）发生器控制程序（较难题）

(1) 控制要求：编制输入/输出信号波形图如下的程序。

(2) 参考程序（梯形图）如下：

(3) 程序分析：

当X0 接通，Y0 接通、 T0 线圈通电开始延时，延时时间到后，T0 常闭触点断开使得Y0 断开；T0 常开触点接通，使得T1 线圈通电开始延时，延时时间到后，T1 常闭触点使得T0 线圈断电，T1线圈断开；Y0 接通、 T0线圈通电开始延时， ，产生方波，直到X0 断开，所有输出断开。

4. 按钮记数控制程序（较难题）

(1) 控制要求：按钮X0 按下3 次，信号灯Y0亮；再按下3 次，信号灯灭。 (2) 参考程序（梯形图）如下图：

(3) 程序分析：

X0 每接通一次，C0计数值增加1；当C0 计数值为3时，Y0 接通，并且此后C1 开始对X0 的上升沿进行计数；当C1 计数值为3 时，C0 被复位，C0 的常闭触点也将C1 进行复位，开始下一次的计数。

(4) 思考：

① 上机运行程序，分析运行结果，根据输入信号的波形画出输出信号的波形图。

② 若要求按按钮时长按0.5 秒计一次，而单次按下时，按一下，计一次，程序应作如何修改？

③ 若要求按按钮时采用两个按钮输入，一个按钮按下，计数器的计数值加一次，而另一个按钮按下，计数器的计数值减一次，程序应作如何修改？

5. 长定时控制程序（较难题） (1) 控制要求：

压下启动按钮SB1，长定时器开始定时，此时即使松开启动按钮SB1，器长定时器仍然继续定时；4 小时后，指示灯HL0 亮；此时，只有压下停止按钮SB2，指示灯HL0才会熄灭。

(2) 输入/输出信号定义：

输入：X0—启动按钮SB1 输出：Y0—指示灯

X1—停止按钮SB2

(3) 参考程序（梯形图）如图：

(4) 程序分析：

当X0 接通时，M0 通电并自锁；T0 延时0.5 小时，T0 常开触点接通一个扫描周期，计数器C0 对T0 的上升沿进行计数，同时T0 常闭触点断开一个扫描周期，使T0 复位，实现下一次计时；C0计满8 次即0.8*5＝4 小时后，C0 常开触点控制Y0指示灯亮。当X1 接通时，M0 断电，T0、C0、Y0 均断电。

(5) 思考：

① 上机运行该程序时，将T0 的设定值改为K50，写出运行结果；为什么具体实验时要将T0 的设定值改小？

② T0 的设定值不变，改变C0的设定值，可实现最长多少时间的定时？

六、实验报告：本次实验为实训台操作实验，根据实训内容以及操作过程写出实验报告。 七、教学进度安排

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