电工
实○践○训○练
实验报告
班级： 姓名：
○
（二）○
第四章 可编程控制技术实践训练
本教材选选用三菱公司的FX系列作实践训练用PLC，通过对对其基本单元的学习，掌握PLC各部分的功能及其基本操作，通过应用实例的学习，掌握PLC的基本编程方法及调试技巧，达到能处理一些实际问题的水平。
实训一
FX系列编程软件的使用
1.1.概述
FXGPWIN编程软件供对FX0S，FX0N，FX2和FX2N系列三菱可编程控制器编程以及监控科编程控制器中各软元件的实时状态。
1.进入FXGPWIN的编程环境
安装好FXGPWIN编程软件后，双击文件中FXGPWIN小图标，即可进入编程环境，如图4-1-1所示。
图4-1-1 FXGPWIN编程环境界面
2.可编程控制器程序下载
可编程控制器程序下载的方法是：首先必须正确连接好编程电缆，打开图4-1-2中的“PLC”菜单。
4-1-3 端口设置菜单窗口界面
再打开PLC菜单下的“端口设置”子菜单如图4-1-3所示，选择正确的串行口后再按确认键。
选择好串行口后，打开“PLC”菜单下的“程序读入”子菜单，即可进入如图4-1-4所示的界面。正确选择可编程控制器型号，按确认键后等待几分钟，可编程控制器中的程序即下载到计算机中，实验台所配的PLC为FX1N，选择FX2N即可。
图4-1-4 PLC型号选择界面
3.PLC程序的打开
首先打开“文件”菜单下的“打开”子菜单界面如图4-1-5所示。选择正确的文件和PLC型号后，按确认键，就可打开文件。
图4-1-5 文件打开界面
4.编制新的程序
首先打开“文件”菜单下的“新文件”子菜单，然后选择PLC型号，就可进入程序编制环境，如图4-1-6所示。
图4-1-6 编制程序界面
5.设置页面和打印
打开“文件”菜单下的“页面设置”子菜单即可进行编程页面设置。打开“文件”菜单下的“打印机设置”子菜单，即可进行打印设置。
6.退出主程序
打开“文件”菜单下的“退出”子菜单或按右上角的X按钮，即可退出主程序。
7.帮助文件的使用
打开“帮助”菜单下的“索引”子菜单，寻找所需帮助的目录名，如图4-1-7所示，双击目录即可进入帮助文件的内容。“帮助”菜单下的“如何使用帮助”告诉你如何使用此帮助文件。
图4-1-7帮助文件界面
1.2.程序编制
1.编制语言的选择
FXGPWEIN软件提供三种编程语言，分别是：梯形图、语句表和功能逻辑图（SFC）。打开“视图”菜单，如图4-1-8所示。选择对应的编程语言。
图4-1-8 编制语言选择界面
2.采用梯形图编写程序
（1）按以上步骤选择梯形图编程语言。选择“视图”菜单下的“工具栏”，“状态栏”，“功能图”子菜单，如图4-1-9所示。
（2）梯形图中对软元件的选择既可通过以上“功能键”和“功能图”子菜单完成，也可以用“工具”菜单完成。工具菜单如图4-1-10所示。菜单下的“出点”子菜单提供对输入各元件的选用，“线圈”和“功能”子菜单提供了对各输出继电器、中间继电器、时间继电器和计数器等软元件删除连接线、“全部清除”子菜单用于清除所有编程内容。
图4-1-9 “视图”菜单界面
图4-1-10 工具栏菜单界面
（3）“编辑”菜单含有如图4-1-11所示的内容。“剪切”、“撤销键入”、“粘贴”、“复制”和“删除”子菜单操作和普通软件一样，这里不作介绍。其余各子菜单是对各连接线、软元件等的操作。
（4）编程语言的转换
当梯形图程序编写后，通过视图菜单下梯形图、指令表和SFC（功能逻辑图）子菜单进行三种编程语言的转换。
图4-1-11 “编辑”菜单界面
1.3.程序的检查
双击“选项”菜单下的“程序检查子菜单”，就进入了程序检查环境，如图4-1-12所示。有三个单选项，“语法错误检查”检查软元件号有无错误，“双线圈检查”检查输出软元件，“电路错误检查”检查各回路有无错误，都可以通过图4-1-12下面的显示窗口显示有无错误信息。
图4-1-12 “程序检查”子菜单界面
1.4.程序的上载和下载
程序的上载指的是把PLC的程序读入到计算机的FXGPWIN程序操作环境中，程序的下载指的是把已经编写的程序写入到PLC中。当编写的程序有错误时，下载的过程中CPU—E指示灯将闪烁。上载和下载的操作通过“PLC”菜单的“传送”子菜单。“传送”子菜单有三项内容：“读入”，“写出”，“核对”。当药上载PLC程序时，正确选择好串行口和连接号编程电缆后，按“读入”键即可。当要把程序下载到PLC中时，按“写出”键即可。写完程序后“核对”键将起作用，用于确认要下载的程序和PLC的程序是否一致。
1.5.软元件的监控和强制执行
在FXGPWIN操作环境中，可以监控各种软元件的状态和强制执行输出等功能。这些功能主要在“监控/测试”菜单中完成，其界面如图4-1-13所示。
图4-1-13 “监控/测试”菜单界面
1.可编程控制器的强行运行和强制停止
打开“PLC”菜单下“遥控运行/停止”子菜单，出现子菜单界面如图4-1-14所示。选择“运行”单选框后，按“确认”键，可编程控制器被强制停止。
图4-1-14 “运行/中止”菜单界面
2.软元件监控
软元件的状态、数据可以再FXGPWIN编程环境中监控起来。例如Y软元件工作在“ON”状态,则在监控环境中以绿色高亮方框，并且闪烁表示；若工作在“OFF”状态，则无任何显示。数据寄存器D中的数据也可在监控环境中表示出来，可以带正负号。
打开“监控/测试”菜单下的“进入元件监控”子菜单，选择好所要监控软元件，即可进入如图4-1-15所示监控各软元件。若计算机没有和编程控制器通讯，则无法反映监控元件的状态，则见识通讯错误。
图4-1-15 监控软元件功能界面
3.Y输出软元件强制执行
为了调试、维修设备等工作的方便，FXGPWIN程序还提供了强制执行Y输出状态的功能。打开“监控/测试”菜单下的“强制Y输出”子菜单，即可进入图16所示的监控环境。
选择好Y软元件，就可对其强制执行，并在左下角方框中显示其状态，可编程控制器对应的Y软元件灯将根据选择状态亮或者灭。
图4-1-16 强制执行Y输出界面
4.其他软元件的强制执行
各输入等软元件的状态也可通过FXGPWIN程序设定，打开“监控/测试”菜单下的“强制 ON/OFF”子菜单，即可进入此强制执行环境设定软元件的工作状态。
选择X2软元件，并置SET状态，按确认键，可编程控制器的X2软元件指示灯亮。如图17所示。
图4-1-17 输入元件置位界面
1.6.其他菜单及目录的使用
可编程控制器的数据寄存器的读出和写入
在“PLC”菜单下的“寄存器数据传送”子菜单有三项内容：“读入”、“写出”、“核对”。按“写出”键，即可将程序中相应的数据寄存器内容写入课编程控制器中。“核对”键是确认内容是否一致。
“选项菜单”的使用
“选项”菜单的内容如图18所示。
图4-1-18 “选项”菜单界面
（1） 可编程控制器EPROM的处理
打开“EPROM传送”子菜单有三项内容：“读入”，“写出”和“核对”。按“读入”键，即可从可编程的程序写入可编程控制器中。“核对”键用于验证编写的程序和EPROM众的内容是否一致。
（2） 双击“选项”菜单下的“字体”子菜单，即可设置字体式样、大小等有关内容，如图4-1-19所示。
（3） “窗口”菜单的使用
双击“窗口”菜单下的“视图顺牌”子菜单，就可层铺编程环境。双击“窗口水平排列”子菜单，就可水平铺设编程环境。双击“窗口垂直排列”子菜单，就可垂直铺设编程环境。
图4-1-19 字体式样、大小设置界面
实验心得与体会
本次实验主要是了解了编程软件的基本操作，为之后的实验打下了良好的基础。
实训二 可编程序控制器认识及编程器操作
一、实训目的
（1） 了解PLC面板上各部分的功能。 （2） 掌握手持编程器各键的功能。 （3） 掌握指令输入的基本操作。 （4） 掌握程序的修改，监视操作。
二、实训设备
1.SX-608B电工实训考核设备一台。 2.ZD-PLC实训挂箱一个。
三、实训原理
1.PLC基本单元面板介绍
FX系列PLC基本单元面板基本相似，一般都有输入、输出接线端子，输入、输出LED显示，有电源、运行、电池及程序出错，CPU出错显示，还有连接编程器、扩展模块、特殊模块及储存卡盒等插座。 2.编程器介绍
目前，使用的编程工具有两种。一种是便携式编程器（建成手持式编程器）。另一种是使用电脑通过软件编程。FX系列使用的编程器有FX-10P和FX-20P两类，这两类编程器的使用方法基本相同，所不同的是FX-10P的液晶显示屏有二行，而FX-20P有四行，编程器能对程序进行读入、读出、插入、删除、修改，还能检查程序，对PLC的操作状况进行监视。 （1） LCD显示屏
FX-10PE便携式编程器的LED显示屏显示二行，他能把编程式与编程过程中的操作状态、助记符、软元件、常数、参数等同时在显示器里显示出来，在用指令监控功能时，能够显示指令对应的线圈或出点的通断状态。 （2） 操作键
1） 功能键
共有三个功能键六种操作状态，如果第一次按选择的是左上方的功能，那么再按一次选择键，则是右下方的功能。
R读功能键，按此键，使之显示R，表示编程器进入程序读出的状态。
WR写功能键，按此键，使之显示W，表示编程器进入程序写入的状态。
INS插入功能键，按此键，使之显示1，表示编程器进入程序插入的状态。
DEL删除功能键，按此键，使之显示D，表示编程器进入程序删除的状态。
MNT监视功能键，按此键，使之显示M，表示编程器进入程序监视的状态。
TEST测试功能键，按此键，使之显示T，表示编程器进入程序测试的状态。 2） OTHEP其他键，在任何状态下按该键，将显示方式项目选择画面。
3） CLEAR清除键，取消按GO键以前（即确认前）的输入，清除错误信息，回复到原来画面。
4） HELP帮助键，显示应用指令一览表，监视功能，进行十进制和十六进制的切换时，起帮助作用。
5） SP空格键，在输入制定元件号与指定常数之间，要要用空格键，如OUT TO K100。 6） STEP步序键，按此键课设定提示符。 7） ↑↓光标键，移动光标及提示符。
8） 其余的均为指令，软元件符号，数字键，一共有24个，每个键的上部为指令助记符，下部为软元件符号及数字，上、下两部的功能有对应于键的操作，通常为自动切换，下部符号中，Z/V、K/H、P/I是交替作用的（反复按键时，互相切换）。 3.编程器与PLC主机的连接
编程器一般都不带电源，要通过FX-20P-CAB或CABO型电缆与PLC主机连接，由PLC供
电，连接步骤为：
连接前先断开PLC电源，打开PLC上的编程器连接插座盖板，把编程器所带电缆插入到PLC的连接插座上，注意插入的方向。
接通PLC电源编程器显示屏显示“SELECT FUNCTION FX[2KFXRAM]”等字样，然后按选择功能键，编程器就进入操作状态。 4.FX-10P编程器的操作
在操作编程器之前，必须将编程器与主机相连接，给主机送上电源。然后将PLC的RUN/STOP开关达到STOP这一边（RUN为运行状态），即进入编程状态，可以开始操作。
（1）清除原程序
清除元程序简称清零，清零后，用户存储器的继电器全部处于断开状态，计数器和定时器等全部被复位，显示屏上显示成批 NOP，其操作方法有如下两种：
1）在写入状态下清零（按RD/WR键，使之显示“W”），又称为NOP成批写入。
2）在删除状态下清零（按INS/DEL，使之显示“D”。
（2）写入程序
写入程序时，必须在STOP转台下，按RD/WR键，观察指示灯的变化情况。
1）只有助记符指令的写入，2)带软元件指令的写入。3）带参数指令的写入。 4)指针的写入。5）应用指令写入。
（3）修改程序
修改程序必须在STOP状态下，按RD/WR，使之显示“W”，然后按下列步骤进行修改：
（4）插入程序 （5）删除程序 （6）读出检查 （7） 程序的监视
按PLC的输入、输出连接号导线，将PLC的RUN/STOP开关置RUN，则可进行监视，监视的目的是看程序是否按梯形逻辑关系工作。其操作步骤为：按MNT/TEST，使之显示“M”，然后，移动光标，如果满足给定定条件（即元件接通）。则元件符号前应有一块黑方块▉，否则表示断开，然后，与梯形图的逻辑关系比较，从而判断是否有误。 实验心得与体会
本次实验主要通过观察实际器件大致对PLC面板上各部分的功能有了初步的了解，关于通过阅读有关PDF资料学会了如何操作手持编程器，以及手持编程器上各键的功能。同时也了解掌握如何编程、监视等基本操作，为下面的实验操作打下了良好的基础。基本达到了实验目的的要求。
实训三 简单逻辑指令的应用
1.单台电动机起动停止控制
1） 控制要求
按下启动按钮SB1，电动起启动运行，按下停止按钮SB2，电动机停止运行。 2） 输入、输出I/O分配
SB1:X0
SB2:X1
接触器：Y0 3）梯形图设计方案
一种方法是将按启动钮X0和停止按钮X1串联，并在启动钮X0两端并上自保触电，然后接输出线圈Y0。另一种方法是用SET、RST指令，用启动按钮X0、停止按钮X
1、使输出复位，如图3-2-8所示。
注：在方法1的梯形图中，用X1的动断点；而在方法2中，用X1的动合点，注意两者在外部输入接线的区别。具体实验时按方法1操作。
3-2-8 梯形图
2.单台电动机的两地控制
1）控制要求 按下地点1的起动按钮SB1或地点2的起动按钮SB2均可起动电机；按下地点1的停止按钮SB3或地点2的停止按钮SB4均可停止电机运行。
2）输入、输出I/O分配 SB1:XO SB2:X1 SB3:X2 SB4:X3 接触器：YO 3）梯形图方案设计 该题可有三种设计方案，其中有两种方案同例1的思路相似，其梯形图见图3-2-9。第三种方案是用主控指令编程，用两个停止按钮X
2、X3的动断点来控制主控指令MC，用两个起动按钮X0、X1的东合点控制输出线圈Y0，其梯形图如图3-2-9所示。
3-2-9 梯形图
3.单台电动机正反转控制
1）控制要求
按下正转启动按钮SB1电动机正转启动运行，按下反转启动按钮SB2电动机反转启动运行，按下停止按钮SB，电动机停止运行；电动机正转启动运行时，按反转启动按钮SB2不起作用，电动机反转启动运行时，按正转启动按钮SB1不起作用。 2）输入、输出I/O分配
SB1:X0
SB2：X1
SB:X2 3）梯形图方案设计
可以套用例2的设计思路，用类似的三种方法编程，如图3-2-10所示。实际接线中，为保证安全和工作可靠，正转接触器、反转接触器彼此一定要加机械联锁。
4.定时器的应用
（1） 得电延时（见图3-2-12） （2） 失电延时（见图3-2-13）
说明：当X0为ON时，其常开触点闭合，Y0接通并自保；当X0断开时，定时器开始得电延时，当X0断开的时间达到设定时间时，Y0才由ON变为OFF，实现失电延时。
3-2-12 得电延时梯形图
3-2-13 失电延时梯形图
5.振荡电路
振荡电路可以产生特定的通断时序脉冲，它应用在脉冲信号源或闪光报警电路中。 （1） 应用定时器组成的振荡电路一（见图3-2-15）
说明：改变T0/T1的参数值，可以调整Y0输出脉冲宽度。
（2） 应用定时器组成的振荡电路二（见图3-2-16）
（3） 应用M8013时钟脉冲（见图3-2-17） M8013为1s的时钟脉冲，所以Y0输出脉冲宽度也是0.5s。
3-2-15 振荡电路梯形图
实验心得与体会
本次实验进行了实际编程，并通过写入程序对模拟接触器进行了实验，得到了正确的结果，了解了关于振荡电路、电动机正反转控制中相关操作。通过实验建立了对PLC控制的基本认识，熟悉了PLC面板上部分插孔的功能，掌握了手持编程器各键的功能，同时也熟悉了指令输入的基本操作和步骤。在根据实验线路图进行操作的时候，可以发现每一个元件都
有对应的图形，只要清楚分析和仔细选择就能顺利进行实验。在操作过程中，若步骤出现错误，程序也将自动提醒。更加大大降低了实验的难度。本次实验进行了实际编程，并通过写入程序对模拟接触器进行了实验，得到了正确的结果，虽然PLC实验也是根据电路图接线，接线图也不复杂，但是操作步骤与以往做过的实验有很大的区别，接线和操作的注意事项很多，较为复杂。
实训四 电动机Y/Δ起动控制
一、实训目的
（1） 熟悉用PLC基本逻辑指令编程
（2） 熟悉接触器的闭合操作，延迟起动的控制。即KM2（星形接触器）先闭合，KM1（主接触器）再闭合，经过3s延时KM2断开，KM3（三角形接触器）闭合，起动期间要有闪光信号，闪光周期为1s。 （3） 了解电路的热保护和停止功能
二、实训设备
1.SX-608B电工实训考核设备一台。 2.ZD-PLC实训挂箱一个。
三、实训原理 （1） 控制要求
1.用PLC基本基本指令编程
2.KM2（星型接触器）先闭合，KM1(主接触器)再闭合，经过3s延时KM2断开，KM3（三角形接触器）闭合，起动期间要有闪光信号，闪光周期为1s。
（2） I/O点分配
停止按钮 ：X0
启动按钮 ： X1
热继电器常开触点 ：X2
KM1 ：Y0
KM2： Y1
KM3
Y2
信号闪烁显示：Y3 （3） 梯形图参考设计方案
方法1：用SET/RST指令编程（见图4-4-1）
图4-4-1
方法一 梯形图
方法2：用主控指令MC/MCR编程（见图4-4-2）
图4-4-2 方法二 梯形图
说明：
1.该程序采用主控指令编程，可读性强，思路简洁，也比较简单。 2.采用M8013的时序脉冲，使得程序简化好理解。
3.由于T0线圈是长期接通的，所以Y1线圈失电后，Y2线圈得电。 方法3：一般编程法
图4-4-3 方法三
梯形图
说明：
1、该程序是根据机电控制系统而设计的，可读性强，也比较简单。
2、时间继电器的说明：T0为Y/Δ起动时间，T2与T3组成1s多谐振荡器。Y3不停闪烁显示。
3、时间继电器T0与T1是软元件，长期通电而不会烧坏线圈和触点。
4、指令输入与模拟调试
按指令输入方法，输入正确的指令后，将运行开关打到STOP，按下启动按钮，这是Y1/Y0亮，3s后Y1熄灭Y2亮，在此期间Y3闪3次，当按停止按钮或热继电器动作，都将全部熄灭。
5、电路连接与动态调试
模拟调试正确以后，按图4-4-4连接电路，然后进行空载调试，空载调试，空载调试时，接触器能按控制要求动作，键启动按钮SB1（X0），KM2(Y1)、KM1(Y0)闭合，3s后KM2断开KM3（Y2）闭合，起动期间指示灯（Y3）闪三次，当按停止按钮SB(X0)或而继电器FR(X2)动作，则KM
1、KM3断开，然后再图4-4-5的主电路连接电动机，进行动态调试。
图4-3-4
PLC控制电路
图4-3-5
Y/Δ起动主电路
四、实训要求
1、通过实训，说明PLC控制的调试过程应注意什么？
程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。所以调试过程中应注意一下几点： （1） 注意清除原有已写入的程序；
（2） 注意硬件和与之对应的软件逻辑关系； （3） 注意元件电压匹配的关系；（试验中24V指示灯与220V电压不匹配） （4） 注意软元件间的逻辑关系；
（5） 注意外部元件接线左进右出原则，以及其他用电安全问题。
2、写出控制要求 控制要求如下：
1） 用PLC基本基本指令编程
2） KM2（星型接触器）先闭合，KM1(主接触器)再闭合，经过3s延时KM2断开，KM3（三角形接触器）闭合，起动期间要有闪光信号，闪光周期为1s。 3） 具有热保护和停止功能。
3、画出PLC I/O端口接线图（如前）
4、列出梯形图（如前）
实验心得与体会
本次实验复习了电动机Y/Δ起动的基本方法和接线，并通过实验掌握了使用PLC编程控制电动机Y/Δ起动的三种方法。实验主要分两个步骤完成：空载调试和接入电动机实验。接电动机线路时相同相用同种颜色线接线可以便于发现错误和快速接线。
此次实验选用的是报告中第三种方法，实验基本成功，达到预期效果。KM2（星型接触器）先闭合，KM1(主接触器)再闭合，经过3s延时KM2断开，KM3（三角形接触器）闭合，起动期间要有闪光信号，闪光周期为1s。实际实验室没用采用信号灯，时间继电器用程序实现。
本实验中我们出了一个比较严重的错误，就是程序上载的时候梯形图没有转换，所以电机不转，因为程序根本就没有写进去。这个问题以后要避免。
