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1、前 言本实验指导书是根据求是公司开发研制并生产的QSPLC系列可编程控制模拟实验装置的相关实验内容而编写的，适用于三菱PLC。由于QSPLC系列不同型号的实验装置的结构和面板设计均不相同，因而实验项目也有所区别。本实验指导书在编写时，考虑到通用性，包含实验项目较多，但各高校根据自身的具体情况而采购的实验装置所能完成的实验项目会有所增减。本实验指导书的内容仅供老师参考，若任课教师对实验有特殊要求，可自行编写程序。本实验指导书在使用中一定有很多疏漏及错误，恳请各位老师批评指正。 浙江求是科教设备有限公司 2010年5月目录1第一章 可编程控制器简介 .12第二章 基本指令简介.43第三章 可编程控
2、制器梯形图设计规则.74实验一 喷泉的模拟控制 .85. 实验二 数码显示的模拟控制. 106实验三 舞台灯光的模拟控制.147实验四 天塔之光的模拟控制.178实验五 交通灯的模拟控制.209实验六 四节传送带的模拟控制 .2310实验七 轧钢机的模拟控制.2811实验八 邮件分拣的模拟控制 .3012实验九 装配流水线的模拟控制 .3513实验十 液体混合的模拟控制 .3914实验十一 机械手的模拟控制 .4115实验十二 三层电梯的模拟控制.4416实验十三 四层电梯的模拟控制.4917实验十四 Y/换接起动的模拟控制 .6118实验十五 五相步进电机的模拟控制 .6219实验十六 三相
3、步进电机的模拟控制 .6420实验十七 水塔水位的模拟控制.6921实验十八 温度的检测和控制 .7122实验十九 流量压力的模拟控制 .7323实验二十 温度液化的模拟控制 .76第一章 可编程控制器简介一、PLC的结构及各部分的作用可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构。通常由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几个部分组成。1中央处理单元（CPU）CPU作为整个PLC的核心，起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总
4、线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一些：从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。2存储器（RAM、ROM）存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。掉电时，可有效地保持存储的信息。EPROM
5、、EEPROM都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。3输入输出单元（I/O单元） I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。 4电源 PLC电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电。5编程器 编程器是PLC的最重要外围设备。利用编程器将用户程序送入P
6、LC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态。除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。二、PLC的工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、
7、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。1输入处理输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。 2程序执行根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。遇到程序跳转指令，根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象
8、寄存器读出对应映象寄存器，根据用户程序进行逻辑运算，存入有关器件寄存器中。对每个器件来说，器件映象寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。 3输出处理 程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。三、PLC编程语言1梯形图编程语言梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，它是在电器控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变来的，形象、直观、实用。梯形图的设计应注意以下三点：（一）梯形图按从左到右、从上到下的顺序排列。每一逻辑行起始于左母线，然后是
9、触点的串、并联接，最后是线圈与右母线相联。（二）梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。 （三）输入继电器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出继电器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出继电器的触点可供内部编程使用。2语句表编程语言指令语句表示一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式
10、，但比汇编语言易懂易学。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。第二章 基本指令简介基本指令如表所示名 称助记符目 标 元 件说 明取指令LDX、Y、M、S、T、C常开接点逻辑运算起始取反指令LDIX、Y、M、S、T、C常闭接点逻辑运算起始线圈驱动指令OUTY、M、S、T、C驱动线圈的输出与指令ANDX、Y、M、S、T、C单个常开接点的串联与非指令ANIX、Y、M、S、T、C单个常闭接点的串联或指令ORX、Y、M、S、T、C单个常开接点的并联或非指令ORIX、Y、M、S、T、C单个常闭接点的并联或块指令ORB无串联电路块的并联连接与块指令ANB无并联电路块的串联连接主控指令MCY
11、、M公共串联接点的连接主控复位指令MCRY、MMC的复位置位指令SETY、M、S使动作保持复位指令RSTY、M、S、D、V、Z、T、C使保持复位上升沿产生脉冲指令PLSY、M输入信号上升沿产生脉冲输出下降沿产生脉冲指令PLFY、M输入信号下降沿产生脉冲输出空操作指令NOP无使步序作空操作程序结束指令END无程序结束一、线圈驱动指令LD、LDI、OUTLD，取指令。表示一个与输入母线相连的常开接点指令，即常开接点逻辑运算起始。LDI，取反指令。表示一个与输入母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。OUT，线圈驱动指令，也叫输出指令。LD、LDI两条指令的目标元件是X、Y、M、S、T、C，
12、用于将接点接到母线上。也可以与ANB指令、ORB指令配合使用，在分支起点也可使用。OUT是驱动线圈的输出指令，它的目标元件是Y、M、S、T、C。对输入继电器X不能使用。OUT指令可以连续使用多次。LD、LDI是一个程序步指令，这里的一个程序步即是一个字。OUT是多程序步指令，要视目标元件而定。OUT指令的目标元件是定时器T和计数器C时，必须设置常数K。二、接点串联指令AND、ANIAND，与指令。用于单个常开接点的串联。ANI，与非指令。用于单个常闭接点的串联。AND与ANI都是一个程序步指令，它们串联接点的个数没有限制，也就是说这两条指令可以多次重复使用。OUT指令后，通过接点对其它线图使用
13、OUT指令称为纵接输出或连续输出，连续输出如果顺序不错可以多次重复。三、接点并联指令OR、ORIOR，或指令。用于单个常开接点的并联。ORI，或非指令。用于单个常闭接点的并联。OR与ORI指令都是一个程序步指令，它们的目标元件是X、Y、M、S、T、C。这两条指令都是并联一个接点。需要两个以上接点串联连接电路块的并联连接时，要用ORB指令。四、串联电路块的并联连接指令ORB两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结果用ORB指令。ORB指令与ANB指令均为无目标元件指令，而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步。ORB有时也简称或块指
14、令。ORB指令的使用方法有两种：一种是在要并联的每个串联电路块后加ORB指令；另一种是集中使用ORB指令。对于前者分散使用ORB指令时，并联电路块的个数没有限制，但对于后者集中使用ORB指令时，这种电路块并联的个数不能超过8个。五、并联电路的串联连接指令ANB两个或两个以上的接点并联的电路称为并联电路块。分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ANB指令。分支的起点用LD、LDI指令，并联电路快结束后，使用ANB指令与前面电路串联。ANB指令也简称与块指令，ANB也是无操作目标元件，是一个程序步指令。六、主控及主控复位指令MC、MCRMC为主控指令，用于公共串联接点的连接，MCR叫主控复位
15、指令，即MC的复位指令。在编程时，经常遇到多个线圈同时受一个或一组接点控制。如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的接点，将多占用存储单元，应用主控指令可以解决这一问题。使用主控指令的接点称为主控接点，它在梯形图中与一般的接点垂直。它们是与母线相连的常开接点，是控制一组电路的总开关。MC指令是3程序步，MCR指令是2程序步，两条指令的操作目标元件是Y、M，但不允许使用特殊辅助继电器M。与主控接点相连的接点必须用LD或LDI指令。使用MC指令后，母线移到主控接点的后面，MCR使母线回都原来的位置。在MC指令内再使用MC指令时嵌套级N的编号（07）顺序增大，返回时用MCR指令，从大的嵌套级开始解除。
16、七、置位与复位指令SET、RSTSET为置位指令，使动作保持；RST为复位指令，使操作保持复位。SET指令的操作目标元件为Y、M、S。RST指令的操作目标元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。这两条指令是13个程序步。用RST指令可以对定时器、计数器、数据寄存器、变址寄存器的内容清零。八、脉冲输出指令PLS、PLFPLS指令在输入信号上升沿产生脉冲输出，而PLF在输入信号下降沿产生脉冲输出，这两条指令都是2程序步，它们的目标元件是Y和M，但特殊辅助继电器不能作目标元件。使用PLS指令，元件Y、M仅在驱动输入接通后的一个扫描周期内动作。而使用PLF指令，元件Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期
17、内动作。九、空操作指令NOP NOP指令是一条无动作、无目标元件的一程序步指令。空操作指令是该步序作空操作。用NOP指令替代已写入指令，可以改变电路。在程序中加入NOP指令，在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。十、程序结束指令END END是一条无目标元件的1程序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，若在程序最后写入END指令，则END以后的程序步就不再执行，直接进行输出处理。在程序调试过程中，按端插入END指令，可以顺序扩大对各程序段的检查。采用END指令将程序划分为若干段，在确认处理前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。第三章 可编程控制器梯形图设计规则1触点
18、的安排梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。2串、并联的处理在有几个串联回路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。3线圈的安排不能将触点画在线圈右边，只能在触点的右边接线圈。4不准双线圈输出如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次，则称为双线圈输出。这时前面的输出无效，只有最后一次才有效，所以不应出现双线圈输出。5重新编排电路如果电路结构比较复杂，可重复使用一些触点画出它的等效电路，然后再进行编程就比较容易。6编程顺序对复杂的程序可先将程序分成几个简单的程序段，每一段从最左边触点开始，由上之下向右
19、进行编程，再把程序逐段连接起来。实验一 喷泉的模拟控制一、实验目的用PLC构成喷泉控制系统二、实验内容1控制要求隔灯闪烁：L1亮0.5秒后灭，接着L2亮0.5秒后灭， 接着L3亮0.5秒后灭，接着L4亮0.5秒后灭，接着L5、L9亮0.5秒后灭，接着L6、L10亮0.5秒后灭，接着L7、L11亮0.5秒后灭，接着L8、L12亮0.5秒后灭，L1亮0.5秒后灭，如此循环下去。2I/O分配输入 输出 图1-1 喷泉控制示意图起动按钮：X0 L1：Y0 L5、L9：Y4停止按钮：X1 L2：Y1 L6、L10：Y5L3：Y2 L7、L11：Y6L4：Y3 L8、L12：Y73按图所示的梯形图输入程序
20、。4调试并运行程序。三、喷泉控制语句表 0LDX00014ANDX00128K142OUTY0041ORM1015OUTM12943LDM1062ANIT016LDM13044OUTY0053ANDX00117ANIM03145LDM1074OUTM1018OUTT13246OUTY0065LDM1019SPK533LDM10147LDM1086OUTT02034OUTY00048OUTY0077SPK521LDT135LDM10249LDIX001822OUTM036OUTY00150FNC 409LDT023LDM037LDM10351M10110ORM10824FNC3538OUTY00
21、252M10811OUTM10025M10039LDM1045312LDX00026M10140OUTY0035413ORM127K841LDM10555END四、喷泉控制梯形图图1-2 喷泉控制梯形图实验二 数码显示的模拟控制一、实验目的用PLC构成数码显示控制系统二、实验内容1控制要求ABCDEFGHABCDEFBCABDEGABCDGBCFGACDFGACDEFGABCABCDEFGABCDFGABC 循环下去2I/O分配 输入 输出起动按钮：X0 A：Y0 E：Y4停止按钮：X1 B：Y1 F：Y5C：Y2 G：Y6D：Y3 H：Y73按图所示的梯形图输入程序。 图2-1 数码显示控制
22、示意图4调试并运行程序。三、数码显示控制语句表0LDX00013SPK3026LDM039ORM1121ORM11427FNC3540ORM1142ANDX00115ANIT128M10041ORM1153OUTM116OUTM1029M10142ORM1164LDM117LDM1030K1843ORM1175LNIM018ORM231K144ORM1186OUTT019OUTM1003245OUTY0007SPK2020LDM1183346LDM102821OUTT23447ORM1099LDT022SPK203548ORM11010OUTM02336LDM10149ORM11111LDM1
23、24ANIT237ORM10950ORM11212OUTT125OUTM238ORM11151ORM11352ORM11669ORM11186ORM115103M10153ORM11770ORM11287ORM117104M11854ORM11871ORM11488ORM11810555OUTY00172ORM11589OUTY00510656LDM10373ORM11790LDM107107END57ORM10974ORM11891ORM11110858ORM11075OUTY00392ORM11210959ORM11276LDM10593ORM11311060ORM11377ORM1099
24、4ORM11411161ORM11478ORM11195ORM11511262ORM11579ORM11596ORM11711363ORM11680ORM11797ORM11811464ORM11781OUTY00498OUTY00611565ORM11882LDM10699LDM10811666OUTY00283ORM109100OUTY00711767LDM10484ORM113101LDIX00111868ORM10985ORM114102FNC40119四、数码显示控制梯形图 图2-2 数码显示控制梯形图图2-2 （续）实验三 舞台灯光的模拟控制一、实验目的用PLC构成舞台灯光控制系统
25、二、实验内容1控制要求L1、L2、L9L1、L5、L8L1、L4、L7L1、L3、L6L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L1、L2、L6L1、L3、L7L1、L4、L8L1、L5、L9L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L1、L2、L9L1、L5、L8 循环下去2I/O分配 输入 输出起动按钮：X0 L1：Y0 L6：Y5停止按钮：X1 L2：Y1 L7：Y6L3：Y2 L8：Y7L4：Y3 L9：Y10L5：Y43按图所示的梯形图输入程序。4调试并运行程序。 图3-1 舞台灯光控制示意图三、舞台灯光控制语句表0LDX0001428M10042ORM1091ORM11
26、5ANIT129M10143ORM1102ANDX00116OUTM1030K1444ORM1113OUTM117LDM1031K145ORM1124LDM118ORM23246OUTY0005ANIM019OUTM1003347LDM1016OUTT020LDM1143448ORM1067SPK521OUTT23549ORM108822SPK536LDM10150ORM1139LDT02337ORM10251OUTY00110OUTM024ANIT238ORM10352LDM10411LDM125OUTM239ORM10453ORM10612OUTT126LDM040ORM10554ORM1
27、0913SPK1027FNC3541ORM10855ORM11356OUTY00267LDM10478ORM10789M10157LDM10368ORM10779ORM11090M11458ORM10669ORM10880ORM1149159ORM11070ORM11481OUTY0079260ORM11371OUTY00582LDM10193END61OUTY00372LDM10383ORM1079462LDM10273ORM10784ORM1119563ORM10674ORM10985ORM1149664ORM11175ORM11486OUTY0109765ORM11376OUTY0068
28、7LDIX0019866OUTY00477LDM10288FNC4099四、舞台灯光控制梯形图图3-2 （续）图3-2 舞台灯光梯形图实验四 天塔之光的模拟控制一、实验目的用PLC构成天塔之光控制系统二、实验内容1控制要求L12L11L10L8L1L1、L2、L9L1、L5、L8L1、L4、L7L1、L3、L6L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L1、L2、L6L1、L3、L7L1、L4、L8L1、L5、L9L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L12L11L10 循环下去2I/O分配 输入 输出起动按钮：X0 L1：Y0 L7：Y6停止按钮：X1 L2：Y1 L8：Y7
29、L3：Y2 L9：Y10L4：Y3 L10：Y11L5：Y4 L11：Y12L6：Y5 L12：Y133按图所示的梯形图输入程序。4调试并运行程序。 图4-1 天塔之光控制示意图三、天塔之光控制语句表0LDX00013SPK1026LDM039ORM1081ORM11427FNC3540ORM1092ANDX00115ANIT128M10041ORM1103OUTM116OUTM1029M10142ORM1134LDM117LDM1030K1943ORM1145ANIM018ORM231K144ORM1156OUTT019OUTM1003245ORM1167SPK520LDM1193346OR
30、M117821OUTT23447OUTY0009LDT022SPK53548LDM10610OUTM02336LDM10549ORM11111LDM124ANIT237ORM10650ORM11312OUTT125OUTM238ORM10751ORM11852OUTY00165ORM11678LDM10491LDM10253LDM10966ORM11879ORM10792OUTY01254ORM11167OUTY00480ORM11293LDM10155ORM11468LDM10981ORM11594OUTY01356ORM11869ORM11282ORM11995LDIX00157OUTY0
31、0270ORM11383OUTY00796FNC4058LDM10871ORM11984LDM10697M10159ORM11172OUTY00585ORM11298M11960ORM11573LDM10886ORM1169961ORM11874ORM11287ORM11910062OUTY00375ORM11488OUTY010101END63LDM10776ORM11989LDM10310264ORM11177OUTY00690OUTY011103四、天塔之光控制梯形图图4-2 天塔之光控制梯形图实验五 交通灯的模拟控制一、实验目的用PLC构成交通灯控制系统二、实验内容1控制要求起动后，南
32、北红灯亮并维持25s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，1s后，东西车灯即甲亮。到20s时，东西绿灯闪亮，3s后熄灭，在东西绿灯熄灭后东西黄灯亮，同时甲灭。黄灯亮2s后灭东西红灯亮。与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。1s后，南北车灯即乙亮。南北绿灯亮了25s后闪亮，3s后熄灭，同时乙灭，黄灯亮2s后熄灭，南北红灯亮，东西绿灯亮，循环。 2I/O分配输入 输出起动按钮：X0 南北红灯：Y0 东西红灯：Y3停止按钮：X1 南北黄灯：Y1 东西黄灯：Y4南北绿灯：Y2 东西绿灯：Y5南北车灯：Y6 东西车灯：Y73按图所示的梯形图输入程序。 4调试并运行程序。 图5-1 交通灯控制示意图三、交通灯控
33、制语句表0LDX00013ANIT026OUTT139OUTY0001ORM014OUTT627SPK25040LDT02OUTM015SPK2002841OUTY0033LDM01629LDT142LDY0004ANIT417LDT630OUTT243ANIT65OUTT018OUTT731SPK3044LDT66SPK25019SPK303245ANIT772033LDT246ANDT228LDT021LDT734OUTT347ORB9OUTT422OUTT535SPK2048OUTY00510SPK30023SPK203649LDY000112437LDM050ANIT612LDM025LDT038ANIT051LDT652ANIT764ANIT176SPK10
