电气控制与可编程控制器实验指导书新.docx
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电气控制与可编程控制器实验指导书新
《电气控制与可编程序控制器》
实验指导书
物理与电子信息工程学院
自动化系
《电气控制与PLC控制器》实验教学指导书
课程名称：
《电气控制与PLC控制器》
课程编号：
ZB10111
课程性质：
必修
课程属性：
专业课
学时：
10学时
学分：
4学分
适用专业：
自动化、机电、电子等
一、简介及基本要求
本课程实验环节是理论教学的深化和补充，具有较强的实践性，是自动化、机电一体化等专业的必修课程。
它包含基础性实验，综合设计性实验和研究性实验，培养学生独立分析和解题的能力和创新能力，严肃认真的科学作风和具有一定工程设计的能力。
二、实验方式与基本要求
本课程实验共有5个全部上机操作，其中前4个为验证性的，后1个为综合性的实验，通过课程实验要求学生掌握PLC编程方式，如：
STL编程方式，起保停编程方式，以转换为中心的编程方式，并且能应用PLC解决生产过程中的实际问题，做到理论联系实际，培养学生具有一定工程设计的能力。
三、实验前的准备
实验前要明确实验目的、要求、内容、步骤及注意事项，复习有关理论知识，熟悉实验电路，按要求完成预习报告。
进入实验室后，应首先检查实验设备、电器、仪器及仪表是否齐全完好。
熟悉它们的性能和正确使用方法。
四、实验报告:
实验报告应包含以下几项内容：
（1）实验名称、专业、姓名、同组者姓名、实验台号、实验日期。
（2）实验目的.
（3）实验电路图。
（4）实验设备。
（5）对实验结果进行分析讨论并回答实验指导书所提出的问题。
五、FX-20P-E简易编程器的使用方法
FX-20P-E型编程器面板上有一个16×4个字符的液晶显示器，它的下面共有35个键，最上面一行和最右边一列为11个功能键，其余的24个键为指令键和数字键。
1、功能键
11个功能键在编程时的功能：
RD/WR：
读出/写入键；
INS/DEL：
插入/删除键
MNT/TEST：
监视/测试键。
以上三个键都是双功能键，以RD/WR键为例，按第一下选择读出方式；按第二下选择写入方式，按第三下又回到读出方式，编程器当时的工作状态显示在液晶屏的左上角。
GO键为执行键，用于对指令的确认和执行命令，在键入某指令后，再按GO键，编程器就是将该指令写入可编程控制器的用户存储器中，该键还用来选择工作方式。
CLEAR：
键为清除键，在未按GO键之前，按下CLEAR键，刚刚键入的操作码或操作数被清除。
另外，该键还用来清除屏幕上的错误内容或恢复原来的画面。
SP键为空格键，输入多参数的指令时，用来指定操作数或常数。
在监视工作方式下，若要监视位编程元件，先按下SP键，再送该编程元件的元件号。
STEP键为步序键，如果需要显示某步的指令，先按STEP键，再送步序号。
↑、↓键为光标键，使光标“►”上移或下移。
HELP为帮助键，在编制用户程序时，如果对某条功能指令的编程代码不清楚，按下FNC键后按HELP键，屏幕上会显示特殊功能指令的分类菜单，再按下相应的数字键，就会显示出该类指令的全部编程代码。
在监视方式下按HELP键，可以使字编程元件内的数据在十进制和十六进制之间进行切换。
OTHER键为“其他”键，无论什么时候按下，立即进入工作方式的选择。
2、指令键、元件符号键和数字键
它们都双功能键，键的上面是指令助词符，下面是元件符号或数字，上、下档功能自动切换，下面的元件符号Z/V、K/H、和P/I交替起作用，反复按键时，相互切换。
3、液晶屏显示器
在编程时，液晶显示器显示屏可显示4行，每行16个字符，第一行第一列的字符代表编程器工作方式。
其中R为读出用户程序；W为写入用户程序；I为将编制的程序插入光标“►”所指的指令之前；D为删除“►”所指的指令；M为表示编程器处于监视工作状态，可以监视位编程元件的ON/OFF状态、字编程元件内的数据，以及对基本逻辑指令的通断状态进行监视。
T表示编程器处于测试工作状态，可以对位编程元件的状态以及定时器和计数器的线圈状态强制按通或强制关断，也可以对字编程元件内的数据进行修改。
第3到第6列为指令步序号，第7列为空格，第8列到第11列为指令助记符，第12列为操作数。
编程器工作方式选择与用户程序存储器初始化
1、编程器上电后，其液晶屏幕上显示闪烁符号“■”指明编程器目前所处的工作方式，用↑、↓键将“■”移动到选中的方式上，然后再按“GO”键，就进入所选定的编程方式。
在联机方式下，用户可用编程器直接对可编程序控制器的用户程序存储器进行读/写操作，在执行写操作时，若可编程控制器内没有安装EEPROM存储卡盒，程序写入可编程序控制器的RAM存储器内，反之则写入EEPROM内，此时，EEPROM存储器的写保护开关必须处于“OFF”的位置。
按下OTHER键，进入选择工作方式，闪烁的符号“■”表示编程器所选的工作方式，按↑、↓键，“■”上移或下移，移到所需位置上，再按“GO”键，就进入选定的工作方式。
在联机编程方式下，可供选择的工作方式共有7种：
（1）OFFLINEMODE（脱机方式）：
进入脱机编程方式。
（2）PROGRAMCHECK：
程序检查，若没有错误，显示“NOERROR”（没有错误）；若有错，显示出错指令的步序号及出错代码。
（3）DATATRANSFER：
数据传送，若可编程序控制内装有存储器卡盒，在可编程序控制器的RAM和外装的存储器之间进行程序和参数的传送。
反之则显示“NOMEMCASSETTE”（没有存储器卡盒），不进行传送。
（4）PARAMETER：
对可编程序控制器的用户程序存储器容量进行设置，还可以对各种具有断电保持功能的编程元件的范围以及文件寄存器的数量进行设置。
（5）XYM．．ON．CONV．：
修改X、Y、M的元件号。
（6）BUZZERLEVEL：
蜂呜器的音量调节。
（7）LATCHCLEAR：
复位有断电保持功能的元件。
对文件寄存器的复位与它使用的存储器类别有关，只能对RAM和写保护开关处于OFF位置的EEPROM中的文件寄存器复位。
2、用户程序存储器初始化
在写入程序之前，一般需要将存储器中原有的内容全部清除，先按RD/WR键，使编程器处于W工作方式，按着按以下顺序按键：
NOP→A→GO→GO
指令的读出
1、根据步序号读出指令
先按RD/WR键，使编程器处于R工作方式，如果要读出步序号为100的指令，按下列顺序操作：
STEP→1→0→0→GO
若还需要显示该指令之前或之后的其他指令，可以按↑、↓键或GO。
按↑、↓键可显示上一条或下一条指令，按GO键可显示下四条指令。
2、根据指令读出
（1）如要读出指令LDX10，先按RD/WR键，使编程器处于R工作方式，然后按下列顺序操作：
LD→X→1→0→GO
（2）读出数据传送指令（D）MOV（P）D0D4。
MOV指令的功能指令代码为12，先按RD/WR键，使编程器处于R工作方式，然后按下列顺序操作：
FUN→D→1→2→P→GO
按GO键后屏幕上显示出指定的指令和步序号。
按着再按功能键GO，屏幕上显示出下一条相同的指令及其步序号。
如果用户程序中没有该指令，在屏幕的最后一行显示“NOTFOUND”（未找到）。
按↑、↓键可读出上一条或下一条指令，按CLEAR键，屏幕显示原先的内容。
（3）根据指针查找所在的步序号
在R工作方式下读出10号指针的操作步骤如下：
P→1→0→GO
屏幕上将显示指针P10及其步序号。
读出中断程序用的指针时，按了P键后应按I键。
2、写入功能指令
按RD/WR键，使编程器处于W工作状态，将光标“►”移动到指定的步序号位置，然后按“FUN”键，按着按该功能指令的指令代码对应的数字键，然后按SP键，再按相应的操作数键，如果操作数下止一个，每次键入操作数之前，先按一下SP键，键入所有操作数后，再按GO键，该指令就被写入可编程序控制器的存储器内。
如果操作数为双字，按“FNC”键后，再按“D”；如果仅当其控制电路由“断开”到“闭合”（上升沿）时才执行该功能指令的操作（脉冲执行），在键入其编程代码的数字键后，接着再按P键。
如要写入数据传送指令（D）MOV（P）D0D4，操作步骤如下：
FUN→D→1→2→P→SP→D→0→SP→D→4→GO
如写入中断用的指针，按了P键后按I键。
程序的修改
1、修改指定的步序号的指令
将100步原有的指令改写为OUTTOK15。
按步序号读出原指令后，按RD/WR键，使编程器处于W工作状态，然后按下列操作步骤：
OUT→T→0→SP→K→1→5→GO
如果要修改功能指令中的操作数，读出该指令后，将光标“►”移到欲修改的操作数所在的行，然后修改该行的参数。
2、指令的插入
如果要在某条指令之前插入一条指令，按照前述指令读出的方法，先将某条指令显示在屏幕上，此时，“►”指向该指令，然后按INS/DEL键，使编程器处于I（插入）工作方式，接着按照指令写入的方法，将该指令写入，按GO键后写入的指令插在原指令之前，后面的指令依次向后推移。
如要在200步之前插入指令ANDX4，在I工作方式下首先读出200步的指令，然后按以下顺序按键：
INS→AND→X→4→GO
3、指令的删除
（1）单条指令或单个指针的删除
如果需要将某条指令或某个指针删除，按照指令读出的方法，先将该指令或指针显示在屏幕上，此时，“►”指向该指令。
然后按INS/DEL键，使编程器处于D（删除）工作方式，接着按功能键GO，该指令或指针就被删除。
（2）将用户程序中间的NOP指令全部删除
按INS/DEL键，使编程器处于D（删除）工作方式，依次按NOP和GO键，执行完毕后，用户程序中间的NOP指令全部删除。
（3）删除指定范围内的程序
按INS/DEL键，使编程器处于D（删除）工作方式，按下列操作步骤依次按相应的键，该范围内的程序就被删除。
STEP→起始步序号→SP→STEP→终止步序号→GO
对可编程控制器编程元件与基本逻辑运算指令通/断状态的监视
1、对位编程元件的监视
FX2N有多个变址寄存器Z、V，应送它们的元件号。
如监视辅助继电器M153的状态，先按MNT/TEST键，使编程器处于M（测试）工作方式，然后按下列的操作步骤：
SP→M→1→5→3→GO
屏幕上就会显示出M153的状态，如果在编程元件的左侧有字符“■”，表示该编程元件处于ON状态，如果没有，表示它处于OFF状态，最多可监视8个元件。
按↑、↓键，可以监视前面或后面元件的状态。
2、监视16位字编程元件（D、Z、V）内的数据
以监视数据寄存器D0内的数据为例，首先按MNT/TEST键，使编程器处于M工作方式，接按下面的顺序按键：
SP→D→0→GO
屏幕上会显示数据寄存器D0内的数据。
再按功能键↓，依次显示D1、D2、D3内的数据。
此时显示的数据均以十进制数表示。
若要以十六进制数表示，可按功能键HELP，重复按功能键HELP，显示的数据在十进制数和十六进制数之间切换。
3、监视32位字编程元件（D、Z、V）内的数据
以监视由数据寄存器D0和D1组成的32位数据寄存器内的数据为例，按MNT/TEST键，使编程器处于M工作方式，接着按下面的顺序按键：
SP→D→D→0→GO
屏幕上就会显示出由数据寄存器D0和D1组成的32位数据寄存器内的数据。
若要以十六进制表示，可用功能键HELP来切换。
4、对定时器和16位计数器的监视
以监视定时器C99的运行情况为例，首先按MNT/TEST键，使编程器处于M工作方式，接着按下面的顺序操作：
SP→C→9→9→GO
在显示屏上，C99后的K×××表示C99的当前计数值，显示屏上第四行显示的数据K×××是C99的设定值。
显示屏第四行中的字母P表示C99输出触点的状态，当其右侧显示“■”时，表示其常开触点闭合，反之则表示其常开触点断开。
第四行中的字母R表示C99复位电路的状态，当其右侧显示“■”时，表示其复位电路闭合，其复位位为ON状态，反之则表示其复位电路断开，复位位为OFF状态。
5、对32位计数器的监视
以监视32位计数器C200的运行情况为例，首先按MNT/TEST键，使编程器处于M工作方式，按着按下面的顺序操作：
SP→C→2→0→0→GO
6、通/断检查（Continuitycheck）
在监视状态下，根据步序号或指令读出指令，可监视指令中元件触点的通/断和线圈的状态。
在M工作方式下，按以下顺序按键：
STEP→1→2→6→GO
屏幕上显示的内容根据各行是否显示“■”，来判断触点和线圈的状态。
但对定时器和计数器来说，若OUTT或OUTC指令所在行显示“■”，仅表示定时器或计数器分别处于定时或计数工作状态（其线圈。
“通电”），并不表示其输出常开触点接通。
7、活动状态的监视
用指令或编程元件的测试功能使M8047（STL监视有效）为ON，先按MNT/TEST键，使编程器处于M工件方式，再按STL键和GO键，可以监视最多8点为ON的状态（S），它们的元件号从大到小的顺序排列。
对编程元件的测试
１、位编程元件强制ON/OFF
先按MNT/TEST键，使编程器处于M工作方式，然后按照监视位编程元件的操作步骤，显示出需要强制ON/OFF的那个位编程元件，接着再按MNT/TEST键，使编程器处于T工作方式，确认“►”指向需要强制接通或断开的编程元件以后，按一下SET键，即强制该位编程元件ON，按一下SET键，即强制该编程元件OFF。
强制ON/OFF的时间与可编程序控制器的运行方式有关，也与位编程元件的类型有关。
一般来说，当可编程序控制器处于STOP状态时，按一下SET键，除了输入继电器X接通的时间仅一个扫描周期外，其他位编程元件的“ON”状态一直持续到按下RST键为止。
但是，当可编程序控制器处于RUN状态时，除了输入继电器X的执行情况与在STOP状态的一样外，其他位编程元件的执行情况还与梯形图的逻辑运算结果有关。
如，设扫描用户程序的结果使输出继电器Y0为ON，按RST键只能使Y0为OFF的时间维持一个扫描周期，反之，设扫描用户程序的结果使继电器Y0OFF，按SET键只能使Y0为ON的时间维持一个扫描周期。
2、修改T、C、D、Z、V的当前值
在M方式下，按照监视字编程元件的操作步骤，显示出需要修改的那个字编程元件，再按MNT/TEST键，使编程器处于T工作方式，将定时器T5的当前值修改为K20的操作如下：
监视T5→TEST→SP→K→2→0→GO
常数K为十进制数设定，H为十六进制设定，若要输入十六进制数，按了K键后还应按H键。
3、修改定时器和计数器的设定值
先按下MNT/TEST键，使编程器处于M工作方式，然后按照前述监视定时器和计数器的操作步骤，显示出待监视的定时器和计数器指令后，再按TEST键，使编程器处于T工作方式，将定时器T2的设定值修改为K414的操作为：
监视T2→TEST→SP→SP→K→4→1→4→GO
第一次按SP键后，提示符“►”出现在当前值前面，这时可以修改其当前值，第二次按SP键后，提示符“►”出现在设定值前面，这时可以修改其设定值，键入新的设定值后按GO键，设定值修改完毕。
将T7存放设定值的数据寄存器的元件号修改为D125的键操作如下：
监视T7→TEST→SP→SP→D→1→2→5→GO
另一种修改方法是先对OUTT7（以修改T7的设定值为例）指令作通/断检查，然后按功能键↓使“►”指向设定值所在的行，按着再按MNT/TEST键，使编程器处于T工作方式，键入新的设定值，最后按GO键，便完成了设定值的修改。
将100步的OUTT7指令的设定值修改为K225的操作：
监视100步的指令→↓→TEST→K→2→2→5→GO
六、实验目的和实验内容
实验一简易编程器的使用
实验目的
通过实验了解和熟悉FX系列PLC的结构和外部接线方法，了解和熟悉FX-20P-E简易编程器的使用方法。
通过对一些简单程序的写入和模拟运行，熟悉FX系列PLC的指令，了解写入和编辑程序的方法，以及用简易编程器对PLC的运行进行监视的方法。
实验装置
1．FX系列PLC实验系统1台
2．FX-20P-E简易编程器1只
3．开关量输入电路板1块
4．实验内容已配备成套的实验装置，供实验使用。
实验内容
1．程序的写入、检查和修改按图1接线，将编程器接到PLC上，并将PLC上的RUN开关拨到STOP位置，接通PLC电源。
选择联机编程方式，按RD/WR键，使编程器处于W（写入）工作方式，接着按以下顺序按键：
NOP→A→GO→GO
用户程序存储器中的内容被全部清除。
写入图2对应的指令表程序，写入后从第0步开始逐条检查程序，如果发现错误，显示出错误的指令后再写入正确的指令。
2．模拟运行程序
写入和程序经检查无误后，断开输入板上的全部输入开关，RUN开关拨到RUN位置，用户程序开始运行，“RUN”LED亮。
按表1操作X0～X2对应的钮子开关，通过可编程序控制器上的LED观察Y0和Y1的状态，并填入表1中。
表中的脉冲波形表示开关接通后马上断开（模拟按钮操作），0，1分别表示开关断开和接通。
3．指令的读出、删除、插入
把RUN开关拨到STOP位置。
将图2（a）对应的指令表程序改为图2（b）对应的指令表程序，按下列步骤进行操作：
（1）删除指令ANDX2和OUTY2。
（2）在ANIX1之前插入ANIX3。
（3）将ORY0改为ORY2，
将OUTY0改为OUTY2。
完成以上操作后，检查修改后的程序是否与
图2（b）一致，如果发现错误则改正之。
运行修改
后的程序，检查程序是否能完成修改后的功能，
检查的步骤由实验者拟定。
4.清除已写入的程序，然后写入图3对应的
指令表程序，检查无误后运行该程序，并用编程
器完成以下监视工作：
（1）改变X0和X1的状态，监视M0和M1的状态。
（2）用X1控制T0的线圈，监视T0的当前值和触
点的变化情况。
（3）在以下情况下监视C0的当前值、触点和复位电
路的变化情况：
首先接通X2对应的开关，并用X3
对应的开关给C0提供计数脉冲；然后断开X2对应的开关，用X3对应的开关发出7个计数脉冲；最后重新接通X2对应的开关，记录上述各步观察到的现象。
操作说明
一、图1实验
1、程序编写
LDX0
ORY0
ANIX1
MPS
OUTY0
MPP
ANDX2
OUTY2
END
2、接线表1
输入变量
输入开关
输入端口
输出变量
负载
输出端口
X0
PO1
000
Y0
ZJ1
000
X1
PO2
001
Y2
ZJ2
002
X2
PO3
002
3、操作
（1）编程时PLC上的状态开关掷向“STOP”（开关右拨）；
（2）编程器初始化，先按RD/WR，使编程器处于“W”工作方式，按着按
NOP→A→GO→GO；
（3）按编程表输入程序；
（4）按接线表1在实验系统上联接导线；
（5）PLC运行，状态开关掷向“RUN”（开关左拨），RUN指示灯亮；
（6）如果程序出错，PLC上“ERROR”指示灯（红色）闪烁；
（7）按下PO1键，X0为ON，Y0为“1”（有输出），并自锁，观察ZJ1灯亮；
（8）按下PO2键，X1的常闭点开，Y0为“0”（没有输出），观察ZJ1灯灭；
（9）PO2复位，按PO1，再按PO3，Y2为“1”，ZJ2灯亮，但Y2没有自锁，处于点动状态。
二、图2实验
1、程序编写
LDX0
ORY2
ANIX3
ANIX1
OUTY2
END
2、接线表2
输入变量
输入开关
输入端口
输出变量
负载
输出端口
X0
PO1
000
Y2
ZJ1
000
X1
PO2
001
X3
PO3
002
3、操作
（1）编程时PLC上的状态开关掷向“STOP”（开关右拨）；
（2）编程器初始化，先按RD/WR，使编程器处于“W”工作方式，按着按
NOP→A→GO→GO；
（3）按编程表输入程序；
（4）按接线表2在实验系统上联接导线；
（5）PLC运行，状态开关掷向“RUN”（开关左拨），RUN指示灯亮；
（6）如果程序出错，PLC上“ERROR”指示灯（红色）闪烁；
（7）按下PO1键，X0为ON，Y2为“1”（有输出），并自锁，观察ZJ1灯亮；
（8）按下PO2或PO3键，X1或X3的常闭点断开，Y2为“0”（没有输出），观察ZJ1灯灭；
三、图3实验
1、程序编写
2、接线表3
输入变量
输入开关
输入端口
输出变量
负载
输出端口
X0
PO1
000
Y1
ZJ1
000
X1
PO2
001
X2
PO3
002
X3
PO4
003
3、操作
（1）编程时PLC上的状态开关掷向“STOP”（开关右拨）；
（2）编程器初始化，先按RD/WR，使编程器处于“W”工作方式，按着按
NOP→A→GO→GO；
（3）按编程表输入程序；
（4）按接线表3在实验系统上联接导线；
（5）PLC运行，状态开关掷向“RUN”（开关左拨），RUN指示灯亮；
（6）如果程序出错，PLC上“ERROR”指示灯（红色）闪烁；
（7）按下PO1键，X0为“1”，M0为“1”，Y1为”1”，ZJ1灯亮，松开PO1，ZJ1灯灭；
（8）按下PO2键，T0为“1”，延时3秒，M1为“1”，Y1为“1”，ZJ1灯亮，松开PO2，ZJ1灯灭；
（9）OP4按5次，发出5个计数脉冲，C0为“1”，Y1为“1”，ZJ1灯亮，按PO3，X2为“1”，C0复位，Y1为“0”，ZJ1灯灭。
附1.预习要求
仔细阅读实验指导书，复习教材中有关部分的内容，写出各梯形图对应的指令表程序。
附2.实验报告要求
整理出模拟运行各程序及监视操作时观察到的各种现象。
实验二自动往返的小车控制程序的编程实验
实验目的
1．进一步熟悉FX系列可编程序控制器的指令。
2．用经验设计法编制简单的梯形图程序。
3．进一步掌握编程器的使用方法和调试程序的方法。
实验内容
1．自动往返的小车控制程序实验
将图1所示自动往返的小车控制程序写入可编程序控制器，检查无误后开始运行程序。
用按钮开关模拟起动、停止按钮信号和限位开关信号，通过观察与Y0-Y2对应的LED，检查小车的工作情况。
按以下步骤检查程序是否正确：
（1）用接在X0的按钮开关模拟右行起动按钮信号，即将开关接通后马上断开，观察控制右行的输出继电器Y0是否ON。
（2）用接在X4的按钮开关模拟右限位开关信号，即将开关接通后马上断开，观察控制右行的输出继电器Y0是否OFF，控制左行的输出继电器Y1是否ON。
（3）用接在X3的按钮开关模拟左限位开关信号，即将开关接通后马上断开，观察控制左行的输出继电器Y1是否OFF，控制右行的输出继电器Y0是否ON。
（4）重复第
（2）步和第（3）步。
（5）用接在X2的按钮开关模拟停
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