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1、可编程控制器原理及应用实验指导书适用专业：电气、课程代码：8401620总学时：40总学分:2.5编写单位：测控技术与仪器系 编写人：郑萍余建华审核人:审批人:批准时间:2011 年 5月 20日目录实验一十字路口交通灯（带强通控制）单、双流程控制实验（实验代码1） 2实验二16只彩灯的12种追灯花样控制实验（实验代码2） 6实验三 基于MCGS的PLC上位监控系统设计实验（实验代码3） 9实验四 创新性、自创性、综合性实验（实验代码4） 14附录1：实验平台介绍 16附录2：成绩考核办法 17附录3：推荐教材、参考书 18附录4：说明 18实验一 十字路口交通灯（带强通控制）单、双流程控制实
2、验一、实验目的和任务1、通过熟悉编程软件及可编程控制器输入模拟装置的面板上各部分的作用，初步掌握可编程控 制器从编程到运行的全过程操作。了解和掌握计数器、定时器的使用方法、STL指令编程方 法，并通过十字路口交通灯控制（带强通控制）的程序设计、编辑与运行，熟练掌握基于 STL 指令的顺序控制程序的设计方法，初步掌握模块化的编程思想，并进一步提高运用多种方法 进行程序设计、分析和调试的能力。2、完成带强制通行的十字路口交通灯控制程序设计及调试。二、实验内容1、验证性实验内容1）十字路口交通灯控制的单流程基本编程设计；2）十字路口交通灯控制的双流程基本编程设计（并行分支与汇合）；3）细心体会和掌握
3、STL指令编制顺序控制程序的方法和优越性。2、设计性实验内容1）设计带强制通行的十字路口交通灯控制；2）总结用 STL 指令编制顺序控制程序的优越性，单流程和双流程编制的特点，理解编程方法的 多样性，优化自己的编程思想。三、实验仪器、设备及材料提供三菱 FX2N 可编程控制器、模拟板、计算机（见附录1）。四、 实验原理根据十字路口交通灯控制系统结构流程分析I/O信号：输入I信号：启动X5,停止X6；输出O信号：南北绿灯Y0,南北黄灯Y1,南北红灯Y2，东西绿灯Y4,东西黄灯Y5，东西红 灯Y6,画出PLC的I/O接线图，根据I/O地址就可以进行编程设计。在设计之前画出控制波形图和状 态转移图,
4、在此基础上就可有序地编写梯形图。1）十字路口交通灯波形如图 1.1 所示：启动X5南北绿灯Y0南北黄灯Y1nnn南北红灯Y2JW东西绿灯Y4东西黄灯Y5东西红灯Y6_2Sr1os*snL3S图1.1十字路口交通灯波形图VN DNG2）基于 PLC 控制的十字路口交通灯控制模拟接线图如图1.2 所示：图1.2基于PLC控制的十字路口交通灯控制模拟接线图LNUR灯红西东 灯黄西东 灯绿西东 灯红北南 灯黄北南 灯绿北南OfXXYYYYYYCPLC (FX2-32MR)3）十字路口交通灯控制的单流程状态转移图如图1.3 所示：M8002RSTC0启动-X51- RST C1清零计数器S23S20T0
5、S21-C0T2S22T3Cy6 K50Cy6讲YDk5TQk5-HCDK3CY6)CYT) K20东西红灯南北绿灯东西红灯南北绿灯闪三次后 转移 东西红灯南北黄灯RSTT4S24-C1T6S25T7CY4)GDK50Cl?)CYDT产Q5mCX2) K20东西绿灯南北红灯南北红灯东西绿灯闪三次后转移东西黄灯南北红灯RST ClRST C0图1.3单流程状态转移图3) 十字路口交通灯控制的双流程状态转移图如图1.4 所示：tHzX6 ，M1 启动M8002 申内X5 M10 S20CyoI 南北绿灯S30 TO*S21T2 一 T1S22TO /K50K5 南北绿灯闪CcoI K3T4S31-
6、T5aS32CO-COT2S23T3S24T2 , K5y)RST IC0lC.T3-) K20 南北红灯T7 -T6-C1 S33-C1T7S34东西红灯_T4 一丿 k1ooY4) 东西绿灯(.TV* 1 2 3 4 5 K50.T6.) K5CyV东西绿灯闪C1J K3 (T7K5Cy5：) 东西黄灯RSTjCl(.虺 J K20五、六、2、设计性实验步骤1）设计带强制通行的十字路口交通灯控制：东西、南北强制通行。要求如下： 在正常的十字路口交通灯控制运行时，如果东西强制通行开关接通，则进入强制通行状态。此时 东西绿灯常亮，而南北红灯常亮；东西强制通行结束后，东西强制通行开关关闭，恢复正
7、常运行。此 时应从南北绿灯亮、东西红灯亮开始循环工作。南北强制通行情况与东西强制通行相似，其运行状态相反。2）硬件设计：在图1.2 上添加强制通行开关，并标出其输入地址；3）软件设计：仔细思考，尽可能以优化的方式进行编程设计；4）编程操作：将所设计的梯形图程序下载到可编程控制器；5）运行调试：完成对十字路口交通灯控制程序的调试。七、实验报告要求1、验证性实验报告要求1）设计图 1.3 或图 1.4 的梯形图；2）写出调试过程及调试方法。2、设计性实验报告要求1）硬件设计：在图1.2 上添加强制通行开关，并标出其输入地址；2）软件设计：仔细思考，尽可能以优化的方式进行设计设计。画出所设计的带强制
8、通行的十字路 口交通灯控制梯形图；3）说明编程思想及编程过程；4）说明运行调试步骤及调试过程，如何证明所设计的系统可完成十字路口交通灯的强制通行控制。3、总结与思考总结用 STL 指令编制顺序控制程序的优越性，单流程和双流程编制的特点，理解编程方法的多样 性，优化自己的编程思想。八、实验注意事项注意输出控制灯的闪烁频率为 0.5S。九、思考题1、用STL指令编制顺序控制程序有什麽的优越性？2、单流程和双流程各自的特点是什么？3、为什么仿真调试与实际连接PLC调试时情况有所不同？实验二 16彩灯的 12种追灯花样控制程序设计一、实验目的和任务每条功能指令相当于一个子程序，基本逻辑指令与功能指令的
9、结合运用，使所编程序变化无穷， 以适应各种场合。本次实验要求掌握MOV、ZRST、ROR、ROL、SFTL、SFTR等功能指令的用法并 能灵活运用之，最终初步了解功能指令在程序设计中的作用，并通过16 彩灯的 12种追灯花样控制程 序的编制，提高程序设计能力，牢固掌握编程方法。二、实验内容1、基本实验内容1）采用功能指令实现16彩灯的12种花样手动切换控制，通过以下控制完成： 彩灯的移位位数控制 彩灯的移位速度控制 彩灯的移位方向控制 彩灯的三种初态控制2）完成其监控与调试；3）细心体会和掌握各功能指令的用法。2、设计性实验内容1）要求设计任意三种彩灯追灯花样的自动循环程序设计，既当启动按钮按
10、下后，三种追灯花样的自 动循环程序表演，直至停止信号到来；2）要求用一个按钮实现整个程序的通、断控制，可参考图2.1；3）将设计的任意三种彩灯追灯花样的自动循环程序在可编程控制器上成功演示。三、实验仪器、设备及材料提供三菱 FX2N 可编程控制器、模拟板、计算机（见附录1）。四、实验原理根据16彩灯的控制要求分析I/O信号：输入I信号：启动/停止乒乓开关接入X7； X10为左移控制，XII为右移控制，X15、X16、X17为每次移动的灯数目选择开关;输出O信号：16彩灯输出Y0Y17首先画出16彩灯的硬件输入、输出接线图，如图2.2所示NURWV4Z DNGNLXXXXXX YYYM YYYM
11、PLC (FX2-32MR)CC图2.216彩灯接线图画出PLC的I/O接线图后，根据I/O地址进行编程设计。16彩灯的12种花样手动切换控制如图2.3 所示：图2.316彩灯接线图五、主要技术重点、难点PLC 编程的模块化设计和调试。六、实验步骤先做验证性实验，掌握调试技术，再完成设计性实验。1、基本实验内容与实验步骤1）16 彩灯的硬件输入、输出接线图如图2.2 所示；2）编程操作：图2.3 进行编程练习，文件的编辑、转换、拷贝、传送等操作；3）运行操作：对图2.3编好的序进行运行操作，完成16 彩灯的12种花样手动切换控制；4）监控与调试：将编好的程序传送到可编程控制器中运行，并利用上位
12、机监控该程序的运行， 观察可编程控制器的输出指示灯，与监控情况进行比较，观察彩灯花样变化效果。2、设计性实验步骤1）在16彩灯的12种花样手动切换控制基础上，设计任意三种彩灯追灯花样的自动循环程序设计 首先设计其控制梯形图；2）要求用一个按钮实现整个程序的通、断控制，可参考图2.1；3）要求将编好的程序传送到可编程控制器中运行，并利用上位机监控该程序的运行，通过观察可 编程控制器的输入输出指示灯，与监控情况进行比较，进行程序的调试练习并逐步修改；4）设计的任意三种彩灯追灯花样的自动循环程序在可编程控制器上成功演示，特别注意程序的可 扩展性。七、实验报告要求1、基本实验报告要求1）说明如何实现以
13、下控制：彩灯的移位位数控制彩灯的移位速度控制彩灯的移位方向控制彩灯的三种初态控制2）说明调试过程。2、设计性实验报告要求1）设计性实验要求实现任意三种彩灯追灯花样的自动循环并可采用单按钮进行启停控制，画出所 设计项目的硬件PLC输入输出接线图；2）画出所设计项目的控制梯形图；3）说明调试过程。八、实验注意事项注意程序的可扩展性。九、思考题1、16 彩灯的追灯花样自动循环控制的程序编制，它和程序控制的彩色喷泉在控制原理上相同吗？2、如何实现程序的模块化和可扩展性？3、体会编程方法的多样性和工程应用的可实现性。实验三 基于上位机组态软件的综合性设计实验一、实验目的和任务了解和掌握上位机组态软件的基本操作与用法，能根据控制项目要求设计合适的监控界面，掌握 变量的链接、数据的通信与交换方式，通过对MCGS工控组态软件的应用，要求学生了解计算机技术 和网络技术为工业自动化开辟的广阔发展空间、当今工控领域内系统的基本构成以及如何组建优质高 效的监控系
