第 8 章 PLC 应用实践

1. 第8章PLC应用实践

2. 第8章 可编程序控制器应用实践 • 掌握PLC技术的关键在于动手实践，因此本章从PLC应用实践指导的角度出发，主要介绍PLC编程器的使用、实验、工程实践以及施工设计等内容。

3. 第8章 可编程序控制器应用实践 • 8.1 PLC编程器与编程软件的使用 • 8.2 PLC实验（梯形图的设计与调试） • 8.3 PLC综合实践（控制系统硬件与软件的设计与调试） • 8.4 PLC控制系统的施工设计

4. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.1 FX-20P-E简易编程器的使用 1）概述 • FX-20P-E简易编程器（Handy Programming Panel，简称HPP）适用于FX系列PLC，也可以通过转换器FX-20P-E-FKIT用于F系列PLC。 • FX-20P-E编程器有联机（Online）和脱机（Offline）两种操作方式。 • （1）联机方式 编程器对PLC的用户程序存储器进行直接操作、存取的方法。在写入程序时，若PLC内未装EEPROM存储器，程序写入PLC内部RAM，若PLC内装有EEPROM存储器，程序写入该存储器。 • （2）脱机方式 脱机方式是对HPP内部存储器的存取方式。编制的程序先写入HPP内部的RAM，再成批地传送到PLC的存储器中，也可以在HPP和ROM写入器之间进行程序传送。

5. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.1 FX-20P-E简易编程器的使用 2）HPP的组成与操作面板 • HPP的组成 • HPP由液晶显示屏（16字符ⅹ4行，带后照明）、ROM写入器等模块接口、安装存储器卡盒的接口，以及专用的键盘（功能键、指令键、软元件符号键、数字键）。 • HPP配有FX-20P-CAB电缆（适用于FX2系列PLC）或FX-20P-CABO电缆（适用于FX0系列PLC），用来与PLC连接；还有系统的存储卡，用来存放系统软件（在系统软件修改版本时更换）；其它如ROM写入器模块、PLC存储器卡盒等均为选用件。

6. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.1 FX-20P-E简易编程器的使用 2）HPP的组成与操作面板 • HPP的操作面板

7. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.1 FX-20P-E简易编程器的使用 3）HPP的操作过程 • HPP的操作过程主要包括：操作准备、方式选择、编程、监视与测试等。

8. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.1 FX-20P-E简易编程器的使用 4）编程操作 • 以下分别说明在联机方式下，程序读出、写入、插入、删除等操作方法。在联机方式下，是直接对PLC内部的用户程序存储器进行操作，所以编程结束后，不必再向PLC传送。在编程操作时，HPP显示屏上显示的画面如图8-3所示。按功能键或[OTHER]键，可切换到其他功能或项目单。

9. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.1 FX-20P-E简易编程器的使用 5）监视/测试操作 • 使用HPP可以对位编程元件的状态和字编程元件内的数据进行监视和测试。 • 监视功能可监视和确认联机方式下PLC编程元件的动作和控制状态，包括对编程元件的监视和对基本逻辑运算指令通/断状态的监视。 • 测试功能是由HPP对PLC的位元件的触点和线圈进行强制ON/OFF以及常数的修改，包括修改T、C、D、Z、V的当前值和T、C的设定值，文件寄存器的写入等内容。

10. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.1 FX-20P-E简易编程器的使用 6）脱机（OFFLINE）编程操作 • 脱机方式下编制的程序存放编程器（HPP）的RAM中，联机方式输入的程序存放在PLC的RAM中，HPP内部RAM中的程序不变。HPP 的RAM中程序可成批地传送到PLC的RAM，也可成批地传送到装在PLC上的存储器卡盒。往ROM写入器的传送，在脱机方式下进行。 • HPP的RAM采用超级电容器作断电保护，充电1小时，可保持3天以上。因此，可将在实验室里脱机生成的装在HPP 的RAM中程序，传送给安装在现场的PLC。

11. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.1 FX-20P-E简易编程器的使用 7）其它操作 • 工作方式的切换 • 程序传送 • MODULE功能

12. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.2 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的使用 1）概述 • SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的功能 SWOPC-FXGP/WIN-C是应用于FX系列PLC的编程软件，可在Windows下运行。在该软件中，可通过梯形图、指令表及SFC符号来编写PLC程序，建立注释数据及设置寄存器数据等。创建的程序可在串行系统中与PLC进行通讯、文件传送、操作监控以及完成各种测试功能。也可将其存储为文件，用打印机打印出来。

13. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.2 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的使用 1）概述 • 编程系统的构成与配置 SWOPC-FXGP/WIN-C主要由以下部分构成：系统操作软件（用两张1.44MB的3.5英寸软盘装载）、操作手册、软件登记卡、接口单元及电缆线（任选）。

14. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.2 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的使用 1）概述 • SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的运行 • 安装好软件后，在计算机桌面上自动行成FXGP/WIN-C的图标，用鼠标双击该图标，可打开编程软件。执行菜单中[文件]-[退出]，将退出编程软件。 • 执行菜单中[文件]-[新建]，可创建一个新的用户程序，在弹出的窗口中选择PLC的型号后单击[确认]，此时计算机屏幕的显示如图8-25所示。[文件]菜单中的其它命令与Windows软件的操作相似，不再说明。

15. 8.1 PLC编程器与编程软件的使用8.1.2 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的使用 1）概述 • SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的运行

16. 8.2 PLC实验8.2.1 编程器练习及定时器、计数器应用实验 1）实验目的 • 通过实验了解和熟悉PLC的结构和外部接线方法； • 了解和熟悉简易编程器或编程软件的使用方法； • 掌握简单程序的写入、编辑、监视和模拟运行的方法，熟悉PLC的基本指令，掌握定时器、计数器的工作原理。

17. 8.2 PLC实验8.2.1 编程器练习及定时器、计数器应用实验 2）实验装置 • FX系列PLC1台； • FX-20P-E简易编程器1只或装有编程软件的计算机1台（附连接电缆）； • 开关量输入电路板1块。

18. 8.2 PLC实验8.2.1 编程器练习及定时器、计数器应用实验 3）实验内容 • PLC外部接线 PLC外部接线图如图8-28所示，用开关量输入电路板上的按钮或开关信号作为PLC的输入，PLC输出可不接，直接通过在PLC输出指示灯上观察输出情况。

19. 8.2 PLC实验8.2.1 编程器练习及定时器、计数器应用实验 3）实验内容 • 程序的写入、检查及修改 用编程器或计算机写入图8-29a对应的梯形图或指令表程序，写入后从第0步开始逐条检查程序；如发现错误，显示出错误指令后再写入正确的指令。

20. 8.2 PLC实验8.2.1 编程器练习及定时器、计数器应用实验 3）实验内容 • 程序模拟调试 写入的程序经检查无错误后，断开实验板上的全部输入开关，将“RUN”开关拨到RUN位置，写入的程序开始运行，同时“RUN”的LED灯亮。 • 按照表8-1所示操作X0-X2对应的钮子开关，通过PLC上的LED观察Y0和Y1的状态，并填入表中。表中表示开关接通后马上断开（模拟按钮的操作），0、1分别表示开关断开和接通。

21. 8.2 PLC实验8.2.1 编程器练习及定时器、计数器应用实验 3）实验内容 • 指令的读出、删除、插入和修改 将“RUN”开关拨到“STOP”位置，将图8-29a的梯形图程序改为如图8-29b所示的梯形图程序

22. 8.2 PLC实验8.2.1 编程器练习及定时器、计数器应用实验 3）实验内容 • 清除已运行的程序，然后写入图8-30所示的定时器、计数器程序，检查无误后进行运行，并用编程器或计算机完成以下监视工作： • 1）改变X0和X1的状态，监视M10和M11的状态。 • 2）用X1控制T1的线圈，监视T1的当前值和触点的变化情况。 • 3）在下述情况下监视C1的当前值、触点和复位电路的变化情况：先接通X2对应的开关，并用X3对应的开关给C1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8个计数脉冲；最后重新接通X2对应的开关，记录上述各步观测到的现象。

23. 8.2 PLC实验8.2.1 编程器练习及定时器、计数器应用实验 4）实验报告内容 • 整理出模拟运行各程序及监视操作时所观察到的现象。 • 分析定时器T1、计数器C1的工作原理及相应触点动作的时序。

24. 8.2 PLC实验8.2.2 编程器的使用及主控指令的应用实验 1）实验目的 • 通过实验熟悉堆栈指令与主控指令的应用； • 进一步熟悉编程器或编程软件的编辑与调试。

25. 8.2 PLC实验8.2.2 编程器的使用及主控指令的应用实验 2）实验内容和步骤 • 程序输入 • 程序模拟调试 • 修改程序并调试

26. 8.2 PLC实验8.2.2 编程器的使用及主控指令的应用实验 3）实验报告内容 • 写出实验观察的结果并分析； • 总结主控指令、置位指令、定时器和计数器的功能和特点

27. 8.2 PLC实验8.2.3 彩灯控制程序的编程实验 1）实验目的 • 进一步熟悉FX系列PLC的基本指令和功能指令； • 进一步熟悉PLC的程序设计和调试方法。

28. 8.2 PLC实验8.2.3 彩灯控制程序的编程实验 2）实验内容 • 控制要求 如图8-32所示为16位循环移位彩灯控制的梯形图程序

29. 8.2 PLC实验8.2.3 彩灯控制程序的编程实验 2）实验内容 • 程序调试 将图8-32所示的程序写入PLC，检查无误后开始运行。通过观测与Y0-Y17对应的LED，检查彩灯的工作情况。按以下步骤操作，检查程序是否正确： • 观察移位寄存器的循环移位功能是否正常，初始值是否与设定值相同； • 改变初始值设定开关X0-X16的状态，断开开关X20，然后将它接通，观察是否在X20接通时，移位寄存器按新的初始值运行，其初始值是否符合新的设定值； • 改变T0的设定值年，观察移位速率是否变化； • 改变X21的状态，观察能否改变移位的方向。

30. 8.2 PLC实验8.2.3 彩灯控制程序的编程实验 3）预习要求 • 仔细阅读实验指导书，了解移位寄存器的工作原理。 • 写出如图8-32所示梯形图对应的指令表程序。 4）实验报告要求 • 写出本程序的调试步骤和观察结果。 • 自己用相关指令重新设计一个彩灯控制程序。并上机调试、观测实验结果。

31. 8.2 PLC实验8.2.4 正反转和Y-Δ减压起动程序的设计与调试 1）实验目的 • 熟悉PLC的I/O接线； • 熟悉简单梯形图程序的设计及运行调试方法。 2）实验内容与步骤 • 三相异步电动机正、反转控制 画出三相异步电动机正反转控制的PLC I/O接线图；编写三相异步电动机正、反转控制程序，并将程序写入PLC；根据I/O接线图接线；进行程序调试，使结果符合控制要求

32. 8.2 PLC实验8.2.4 正反转和Y-Δ减压起动程序的设计与调试 2）实验内容与步骤 • 三相异步电动机Y-Δ降压起动控制 画出三相异步电动机Y-Δ降压起动控制的PLC I/O接线图；编写三相异步电动机Y-Δ降压起动控制程序，并将程序写入PLC；根据I/O接线图接线，进行程序调试，使结果符合控制要求。

33. 8.2 PLC实验8.2.4 正反转和Y-Δ减压起动程序的设计与调试 3）实验要求 • 预习三相异步电动机正反转控制和Y-Δ降压起动控制的基本原理与控制要求 • 验报告中应该有调试前与调试后的程序以及输入/输出状态的时序图。

34. 8.2 PLC实验8.2.5 抢答器程序的设计与调试 1）实验目的 • 熟悉所用PLC的编程指令； • 练习独立编写PLC梯形图程序的方法； • 掌握编程器或编程软件的使用方法。

35. 8.2 PLC实验8.2.5 抢答器程序的设计与调试 2）实验内容与步骤 • 简单抢答器的程序设计与调试 参加智力竞赛的A、B、C三人的桌上各有一个抢答按钮，分别为SB1、SB2和SB3，用三盏灯HL1~HL3显示他们的抢答信号。当主持人接通抢答允许开关Q后，抢答开始。最先按下按钮的抢答者对应的灯亮，与此同时应禁止另外两个抢答者，指示灯在主持人断开开关Q后熄灭。 • 各外部输入/输出设备与PLC I/O端子的对应关系的如表8-2所示。

36. 8.2 PLC实验8.2.5 抢答器程序的设计与调试 2）实验内容与步骤 • 复杂抢答器的程序设计与调试 抢答者分为三组，儿童组2人，他们的控制按钮为SB11和SB12，其中任何一个按钮被按下，灯HL1都亮；学生组1人，用按钮SB2控制灯HL2；教授组2人，当他们同时按下按钮SB31和SB32时灯HL3才会亮。主持人按下复位按钮SB4，亮的灯全部熄灭；在主持人接通开关Q的10秒内，如果参赛者按下按钮，电磁开关接通，使彩球摇动，Q后停止摇动。 • 输入/输出对应关系如表8-3所示。

37. 8.2 PLC实验8.2.6 冲床顺序控制程序的设计与调试实验 1）实验目的 • 掌握顺序控制程序设计中功能表图的设计方法； • 进一步掌握PLC顺序控制程序的设计与调试方法。

38. 8.2 PLC实验8.2.6 冲床顺序控制程序的设计与调试实验 2）实验内容与要求 • 冲床控制系统运动示意图如图8-33所示。在初始状态时，机械手在最左边，X0接通；冲头在最上面，X3接通；机械手松开（Y0）断开。按下起动按钮X4，Y0接通，工件被夹紧并保持，2秒钟后，Y1接通，机械手右行并碰到行程开关X1，以后将顺序完成以下动作：冲头下行、冲头上行、机械手左行、机械手松开，系统最后返回初始状态。各限位开关提供的信号是相应步之间的转换条件。

39. 8.2 PLC实验8.2.6 冲床顺序控制程序的设计与调试实验 • 3）预习要求 • 复习教材中有关功能表图和顺序控制程序的编程； • 仔细阅读本实验指导书； • 根据冲床的工作过程和控制要求画出系统的功能表图，设计出相应的梯形图。 • 4）实验报告要求 • 写出程序调试过程中出现的故障现象、原因、排除方法及调试结果 • 整理出调试后满足要求的功能表图和带注释的梯形图； • 总结顺序控制程序的设计和调试方法； • 画出PLC的I/O接线图。

40. 8.2 PLC实验8.2.7 复杂顺序控制系统程序的编制与调试 1）实验目的 • 通过设计和调试复杂的顺序控制系统程序，熟悉复杂的顺序控制程序的设计和调试方法。 • 通过设计复杂的顺序控制系统的功能表图，熟悉和掌握选择序列的编程方法。 • 掌握复杂顺序控制程序的调试方法。

41. 8.2 PLC实验8.2.7 复杂顺序控制系统程序的编制与调试 2）实验内容 • 控制要求 某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔，操作人员放好工件后，按下起动按钮X0，Y0变为ON，工件被夹紧，夹紧后压力继电器X1为ON，Y1和Y3使两个钻头同时开始工作，钻到由限位开关X2和X4设定的深度时，Y2和Y4使两个钻头同时上行，升到由限位开关X3和X5设定的起始位置时停止上行。两个都到位后，Y5使工件旋转600，旋转到位时，X6为ON，同时设定值为3的计数器C0的当前值加1，旋转结束后，又开始钻第二对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，Y6使工件松开，松开到位时，限位开关X7为ON，系统返回初始状态。

42. 8.2 PLC实验8.2.7 复杂顺序控制系统程序的编制与调试 2）实验内容 • 系统的功能表图如图8-34所示。

43. 8.2 PLC实验8.2.7 复杂顺序控制系统程序的编制与调试 • 程序的编制与调试 根据以上要求设计出相应的梯形图，将梯形图写入PLC，检查无误后开始调试。调试时应注意以下问题： • 检查旋转到位但是未到设定的循环次数时，系统是否能返回步M2和步M5。 • 检查经过设定的循环次数后，系统是否能转换到步M9和返回初始步M0。 • 检查选择序列的每一条支路的运行情况是否符合功能表图的要求。 • 注意并行序列中的步M2和M5是否同时变为活动步，步M4和M7是否同时变为不活动步。

44. 8.2 PLC实验8.2.8 具有多种工作方式控制系统的编程与调试 1）实验目的 • 掌握具有多种工作方式的控制系统的PLC程序设计方法。 • 熟练掌握具有多种工作方式的控制系统程序的调试方法。

45. 8.2 PLC实验8.2.8 具有多种工作方式控制系统的编程与调试 2）实验内容 • 程序调试 将第六章第五节机械手控制系统的各部分梯形图输入PLC，逐条进行检查和核对，确认无误后开始调试。调试时应注意以下问题： • 程序设计与调试 采用STL指令的编程方式重新编写梯形图程序并加以调试。

46. 8.3 PLC工程实践 8.3.1 PLC在三面铣组合机床控制系统中的应用 1）实践目的 • 进一步巩固本课程所学知识； • 掌握一般生产机械PLC控制系统的设计与调试方法； • 掌握一般生产机械电气线路的施工设计； • 培养查阅图书资料、工具书的能力； • 培养工程绘图、书写技术报告的能力。

47. 8.3 PLC工程实践 8.3.1 PLC在三面铣组合机床控制系统中的应用 2）三面铣组合机床概述 • 三面铣组合机床是用来对Z512W型台式钻床主轴箱的Ф80、Ф90孔端面及定位面进行铣销加工的一种自动加工设备。如图8-35所示为加工工件的示意图。

48. 8.3 PLC工程实践 8.3.1 PLC在三面铣组合机床控制系统中的应用 • 加工过程

49. 8.3 PLC工程实践 8.3.1 PLC在三面铣组合机床控制系统中的应用 • 液压系统

50. 8.3 PLC工程实践 8.3.1 PLC在三面铣组合机床控制系统中的应用 • 主要电器参数 电机、滑台、电磁阀参数如下： • 左、右2铣削头电动机：JO2-41-4，4.0kw，1440转/分，380V，8.4A； • 立、右1铣削头电动机：JO2-32-4，3.0kw，1430转/分，380V，6.5A； • 液压泵电动机：JO2-22-4，1.5kw，1410转/分，380V，3.49A； • 电磁阀：二位二通阀 Z22 DO-25，直流24V，0.6A，14.4W；二位四通阀 Z 24 DW-25，直流24V，0.6A，14.4W；二位二通阀 Z 22 DO-25，直流24V，0.6A，14.4W。