第 8章 PLC控制系统的实验与实训本章要求
– 本章介绍的 PLC控制系统实验都是比较经典的,而实训的内容则是采用自行开发的
ATMEL89C2051仿真 PLC电路板,读者通过自己动手装接仿真电路板,完成 PLC的实验和实训课题,培养他们设计 PLC控制系统的综合分析和实际应用能力 。
8.1 PLC控制系统实验
8.1.0 PLC控制实验所需的软、硬件
1.硬件要求
( 1)三菱 FX1S- 20MT晶体管输出 PLC一台。
( 2)通用微机一台,市售的微机均能满足要求。 PLC与微机用
SC- 09电缆线相连,连接方法见,6.3.2 MEDOC软件的使用”

( 3)实验仪一台。 PLC控制系统实验可以在实验板上进行,将一些常用器件,如各类按钮开关、发光二极管,直流小电机,
步进电机、七段码 LED显示器以及所需的接插件等预先装在实验板上,再通过电缆线与 PLC相连。
2.软件要求
( 1)采用 DOS平台的,应在微机上装好 MEDOC,并作好相应的通讯设置,详见 6.3节中三菱 MEDOC通信软件的使用内容。
( 2)采用 Windows平台的,应在微机上装好 FXGP软件,并作好相应的通讯设置,详见 6.4节中三菱 FXGP通信软件的使用内容。
8.1 PLC控制系统实验图
4.1
动力头
1
的状态编程
8.1.1实验 1双灯闪烁实验,熟悉 PLC控制系统实验步骤
3.实验须知
( 1)如果采用 DOS平台下的 MEDOC编程,请先仔细阅读例 6.1,熟练掌握用 MEDOC编辑梯形图和指令表,
以及 MEDOC与 PLC间的通信方法。
( 2)如果采用 Windows平台下的 FXGP编程,请先仔细阅读 6.4.3节,熟练掌握用 FXGP编辑梯形图、指令表和
SFC图,熟练掌握 FXGP与 PLC间的读入和写出方法。
8.1.1实验 1双灯闪烁实验,熟悉 PLC控制系统实验步骤
1.功能要求
( 1)当接上电源,并按下按钮 X000后,两个彩灯即交替闪烁。
( 2)两彩灯交替闪烁间隔为 0.1S。
8.1.1 实验 1双灯闪烁实验 1
2.输入 / 输出端口设置双灯闪烁 PLC控制的 I/O端口分配如表 8.1所示。
3.梯形图双灯闪烁 PLC控制的梯形图如图 8.2( a)所示。
4.指令表双灯闪烁 PLC控制的指令表如图 8.2( b)所示。
5.接线图
8.1.1 实验 1双灯闪烁实验 2
8.1.1 实验 1双灯闪烁实验 3
双灯闪烁 PLC控制的接线图如图 8.3所示 。
8.1.2 实验 2 电机点动与长动 PLC控制 1
图 8.4为点动、长动继电器控制电路。 SB1为点动按钮
,按下 SB1后,KM线圈得电,驱动电机运行;释放
SB1,电机即停转。 SB2为长动按钮,按下 SB2后,KA
线圈得电,其常开吸合,下一个 KA常开起自保作用,
上一个 KA常开使 KM线圈得电,驱动电机运行。 SB3为停止按钮,按下 SB3电机停转。请改用 PLC来控制。
8.1.2 实验 2 电机点动与长动 PLC控制 2
1.功能要求
( 1)当接上电源,电机不动作。
( 2)按下 SB1后,电机能点动运行。
( 3)按下 SB2后,电机作长动运行。
( 4)按下 SB3后,电机即停转。
2.输入 / 输出端口设置电机点动与长动 PLC控制的 I/O端口分配如表 8.2所示。
8.1.2 实验 2 电机点动与长动 PLC控制 3
3.梯形图电机点动与长动 PLC控制的梯形图如图 8.5( a)所示。
4.指令表电机点动与长动 PLC控制的指令表如图 8.5( b)所示。
8.1.2 实验 2 电机点动与长动 PLC控制 4
5.接线图电机点动与长动 PLC控制的接线图如图 8.6所示。
8.1.3 实验 3 两台电机顺序控制 PLC系统 1
1.功能要求
( 1) 当接上电源时,电机不动作。按下 SB2后,泵电机 M1动作,再按 SB4,主电机 M2才会动作。
( 2)未按 SB2,而先按 SB4,主电机 M2将不会动作。
( 3)按 SB3后,只有主电机 M2停止;而按 SB1后,
M1,M2两电机将会同时停止。
( 4)按 FR后,两电机 M1和 M2均因过载保护而停止。
8.1.3 实验 3 两台电机顺序控制 PLC系统 2
2.输入 / 输出端口设置两台电机顺序控制的 I/O端口分配如表 8.3所示。
3.梯形图两台电机顺序控制 PLC控制梯形图如图 8.8( a)所示。
8.1.3 实验 3 两台电机顺序控制 PLC系统 3
4.指令表两台电机顺序控制 PLC控制指令表如图 8.8( b)所示。
8.1.3 实验 3 两台电机顺序控制 PLC系统 4
5.接线图两台电机顺序控制 PLC控制接线图如图 8.9所示。
8.1.4 实验 4直流电机正反转控制 PLC 系统本实验可参照“例 3.18设计一个用 FX1S- 20MT的输出端子直接驱动直流电动机正反转控制系统”。
8.1.5 实验 5笼型异步电机 Y/△ 降压起动控制 PLC系统按下 SB2后,主触点 KM1和 KM3闭合,而主触点 KM2
是断开的,电机作 Y型起动。 20秒后主触点 KM3断开,
主触点 KM1和 KM2闭合,电机切换为△型连接作连续运行。 SB1为停止按钮。请改用 PLC来控制。
8.1.5 实验 5笼型异步电机 Y/△ 降压起动控制 PLC系统 2
1.功能要求
( 1)当接上电源时,电机 M不动作。
( 2)当按下 SB2后,电机 M作星形降压起动。
( 3)延时 20秒后,电机 M以三角形连接作全压运行。
( 4)热继电器触点 FR动作,电机 M因过载保护而停止
2.输入 / 输出端口设置电机 Y/△ 降压起动 PLC控制 I/O端口分配如表 8.4所示。
8.1.5 实验 5笼型异步电机 Y/△ 降压起动控制 PLC系统 3
3.梯形图 如图 8.11( a)。
8.1.5 实验 5笼型异步电机 Y/△ 降压起动控制 PLC系统 4
4.指令表 如图 8.11( b)所示。
5.接线图电机 Y/△ 降压起动 PLC控制的接线图如图 8.12所示。
8.1.6 实验 6交通灯控制 PLC系统
1.功能要求
( 1)设置一个启动和停止开关 X010。
( 2)当合上 X010时,南北红灯与东西绿灯同时亮。南北红灯亮将维持 18s;而东西绿灯亮先维持 12s,接着绿灯闪烁,亮暗间隔各为 0.5s,闪烁 3次后熄灭;变为东西黄灯亮,并维持 3s后熄灭,同时南北红灯也熄灭

( 3)此后,变为东西红灯亮,南北绿灯亮。东西红灯亮将维持 18s;而南北绿灯亮先维持 12s,接着绿灯闪烁,亮暗间隔各为 0.5s,闪烁 3次后熄灭;变为南北黄灯亮,并维持 3s后熄灭。同时东西红灯也熄灭。
( 4)此后,恢复为南北红灯亮与东西绿灯同时亮,如此周而复始的循环。
8.1.6 实验 6交通灯控制 PLC系统 2
2.输入 / 输出端口设置交通灯控制的 I/O端口分配如表 8.5所示。
8.1.6 实验 6交通灯控制 PLC系统 3
3.梯形图 如图 8.13( a)所示。
图 8.13( a)交通灯 PLC控制梯形图
8.1.6 实验 6交通灯控制 PLC系统 4
4.指令表 如图 8.13( b) 。
图 8.13( b)交通灯 PLC控制 指令表
8.1.6 实验 6交通灯控制 PLC系统 5
5.接线图交通灯 PLC控制系统的接线图如图 8.14所示。
8.1.7 实验 7 广告牌 PLC控制系统本实验可参照,例 4.9流水行云 ―― 设计一个广告牌控制的 PLC系统,广告牌以三个广告字彩灯组成,,要求用步进顺控指令和 SFC语言来设计。
8.1.8 实验 8 七段码 LED显示器 PLC控制系统
1.功能要求
( 1)设置一个启动和停止开关 X010。
( 2)接上电源,并按下启动按钮 X010后,LED显示器逐个显示十六进制数码 0~ F,每个数码被点亮的持续时间均为 0.1s。
( 3) LED显示器各段排列见图 5.119,相应的七段码的译码见表 5.72,请使用功能指令 MOV来编程。
8.1.8 实验 8 七段码 LED显示器 PLC控制系统 2
8.1.8 实验 8 七段码 LED显示器 PLC控制系统 3
2.输入 / 输出端口设置七段码 LED显示器 PLC控制的 I/O端口分配如表 8.6。
8.1.8 实验 8 七段码 LED显示器 PLC控制系统 4
3.梯形图 如图 8.15所示
4.指令表 从略。
图 8.15七段码 LED显示器 PLC控制梯形图
8.1.8 实验 8 七段码 LED显示器 PLC控制系统 4b
图 8.15七段码 LED显示器 PLC控制梯形图续
8.1.8 实验 8 七段码 LED显示器 PLC控制系统 5
5.接线图如图 8.16所示,PLC采用 FX1S- 20MT,用输出端 Y000
~ Y006直接驱动 LED的引脚 a~ g。
8.2 PLC控制系统实训
8.2.1 实训 1 用 ATMEL89C2051仿真 PLC的电路板制作
1.实训内容
FZPLC型仿真 PLC电路板的制作。
2.实训要求
( 1)仔细阅读第 1章的,1.2.2 用 ATMEL89C2051仿真 PLC的硬件电路”内容。
( 2)请按图 1.12制作相应的印刷线路板。学过
Protel99SE的学员可以按图 1.12的电原理图,制作印刷线路板,图 8.17即为对应图 1.12电原理图的印刷板示例
。也可采用市售的通用印刷线路板,这时需要作相应的挑线。
( 3)按图 1.12的电原理图在印刷线路板上装接所用到
8.2.1实训 1 用 ATMEL89C2051仿真 PLC电路板制作 2
图 8.17 对应图 1.12电原理图的印刷板
8.2.1实训 1 用 ATMEL89C2051仿真 PLC电路板制作 3
的元器件,要求线路焊接正确,元器件布局合理,特别要去除短路故障。全部焊接调试好后样机如图 8.18。
图 8.18 采用通用印刷板的样机
8.2.1实训 1 用 ATMEL89C2051仿真 PLC电路板制作 4
( 4)明确 FZPLC型仿真 PLC电路板与被仿真 PLC的输入 /输出端口之间的对应关系,如表 8.7所示。
8.2.2实训 2 用 ATMEL89C2051仿真 PLC电路板做实验 3
1.实训内容实验 3用 AT89C2051控制的两台电机顺序控制 PLC系统
2.功能要求 同实验 3。
3.输入 / 输出端口设置 如表 8.8所示。
8.2.2实训 2 用仿真 PLC电路板做实验 3 2
1.实训内容实验 3用 AT89C2051控制的两台电机顺序控制 PLC系统
2.功能要求 同实验 3。
3.输入 / 输出端口设置 如表 8.8所示。
8.2.2实训 2 用仿真 PLC电路板做实验 3 3
4.梯形图在图 8.8( a)两台电机顺序控制的梯形图中,按照表
8.8 中的 I/O端口分配的对应关系进行替换,得到的梯形图如图 8.19所示。
8.2.2实训 2 用仿真 PLC电路板做实验 3 4
5.指令表把梯形图转化为 51汇编指令,可以 89C2051的布尔代数指令,特别是位操作的逻辑指令,来替换梯形图中的对应的基本逻辑指令。实验中常用到的可以替换指令,
用表 8.9列出。
8.2.2实训 2 用仿真 PLC电路板做实验 3 5
从表 8.9知道,可以用 ANL C,BIT指令来代替 AND指令,可以用 ORL C,BIT指令来代替 OR指令,可以用
MOV指令来代替 LD,OUT指令,可以用跳转指令
LJMP/AJMP来模拟 PLC循环扫描,等等。这样,就可以用等效替换的方法将梯形图转化为 51汇编指令了。
替换方法是:串联使用与指令,并联使用或指令。如图 8.19中的第一个梯级就可以按此转换为 51汇编指令:
MOV C,P3.2
ORL C,P1.0
ANL C,/P3.4
ANL C,/P3.7
MOV P1.0,C
8.2.2实训 2 用仿真 PLC电路板做实验 3 6
完整汇编源程序:
8.2.2实训 2 用仿真 PLC电路板做实验 3 7
6.接线图
FZPLC仿真板上已焊上了本实验要用到输入按钮和输出 LED,所以无需接线图。
7,Atmel 89C2051芯片的固化此项工作可由教师完成。也可以使用 MCS- 51系列仿真器软件,如万利的 MedWin,将上述汇编源程序进行编辑、编译,直至最后输出 Intel HEX文件。将此十六进制文件的内容用编程器,如炜煌的 WH- 200B,写入到 89C2051中。将固化好的 89C2051芯片插入其
FZPLC仿真板的座子上,就可以进行本实验了。
8.2.3实训 3用仿真 PLC电路板做实验 5 1
1.实训内容实验 5笼型异步电机 Y/△ 降压起动控制 PLC系统。
2.功能要求 同实验 5。
3.输入 / 输出端口设置 如表 8.10所示。
8.2.3实训 3用仿真 PLC电路板做实验 5 2
4.梯形图 在图 8.11( a)梯形图中,按照表 8.10 中的
I/O端口分配的对应关系进行替换,得到的梯形图如图
8.20所示。
8.2.3实训 3用仿真 PLC电路板做实验 5 3
5.指令表 完整汇编源程序如下:
8.2.3实训 3用仿真 PLC电路板做实验 5 4
8.2.3实训 3用仿真 PLC电路板做实验 5 5
上述源程序中,加入了按钮的 20ms延迟子程序,是为了消除按钮在按下及松开时的抖动干扰。
8.2.3实训 3用仿真 PLC电路板做实验 5 6
6.接线图本实验只用到 FZPLC仿真板上已有的输入按钮和输出
LED,所以无需接线图。
7,Atmel 89C2051芯片的固化使用 万利的 MedWin将上述汇编源程序进行编辑、编译
,直至最后输出 Intel HEX文件。将此十六进制文件的内容用炜煌的 WH- 200B编程器写入到 89C2051中。将固化好的 89C2051芯片插入其 FZPLC仿真板的座子上,
就可以进行本实验了。