液压机PLC综合实验指导书之一2.docx
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液压机PLC综合实验指导书之一2
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材料成形过程综合实验
指导书之一
PLC软件编程
液压机PLC控制程序编制与调试
编写人:
朱春东
2012年5月
1.实验1:
OMROM(PLC)软件编程与调试1
1.1PLC简介1
1.1.1PIC的定义1
1.1.2PLC的分类1
1.1.3PLC的特点2
1.1.4欧姆龙PLC的简介3
1.2PLC控制与继电器控制比较3
1.2.1继电器正转控制线路3
1.2.2PLC正转控制线路4
1.3PLC的工作原理5
1.3.1PLC的工作方式5
1.3.2PLC执行用户程序的过程5
1.4编程语言6
1.5CX-Programmer编程软件的使用7
1.5.1 软件的安装与启动7
1.5.2新工程的建立与保存7
1.5.3程序的编写8
1.5.4程序的编译10
1.5.5程序的传送11
1.5.6程序的在线监视12
1.6PLC应用系统开发全过程12
1.7基本指令及应用15
1.7.1编程规则与技巧15
1.7.2累积定时器TTIM17
1.7.3计数器CNT指令18
1.7.4喷泉控制19
1.8练习及作业题22
1.8.1交通信号灯控制22
1.8.2多级传送带控制22
1.8.3车库自动门控制23
2.实验2:
液压机成形过程PLC控制程序编制与调试24
2.1注意事项25
2.2差动回路25
2.2.1实验目的25
2.2.2实验设备及工具25
2.2.3实验原理与步骤26
2.3多级调压回路27
2.3.1实验目的27
2.3.2实验设备及工具27
2.3.3实验原理与步骤27
2.4多缸顺序控制回路29
2.4.1实验目的29
2.4.2实验设备及工具29
2.4.3实验原理与步骤29
2.4.4思考30
1.实验1:
OMROM(PLC)软件编程与调试
1.1PLC简介
1.1.1PIC的定义
PLC是英文ProgrammableLogicController的缩写,意为可编程序逻辑控制器。
世界上第一台PLC于1969年由美国数字设备公司(DEC)研制成功。
随着技术的发展,PLC的功能大大增强,不仅限于逻辑控制,因此美国电气制造商协会(NEMA)于1980年对它进行重命名,称为可编程控制器(ProgrammableContro11er),简称PC,但由于PC容易和个人计算机的英文缩写PC(PeronalComputer)混淆,故人们仍习惯将PLC当作可编程控制器的缩写。
由于PLC一直在发展中,至今尚未对其下最后的定义。
国际电工委员会(1EC)对PLC最新定义为:
PLC是一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程.PLC及其有关的外围设备都应按易子与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
1.1.2PLC的分类
PLC的种类很多,下面按结构形式、控制规模和实现功能对PLC进行分类。
1.按结构形式分类
按硬件的结构形式不同,PLC可分为整体式和模块式。
整体式PLC又称箱式PLC,图1-1所示是一种常见的整体式PLC,其外形像一个长方形的箱体,这种PLC的CPU、存储器、I/0接口等都安装在一个箱体内。
整体式PLC的结构简单、体积小、价格低。
小型PLC一般采用整体式结构。
图1—1整体式PLC图1—2模块式PLC
模块式PLC又称组合式PLC,其外形如图1-2所示,它有一个总线基板,基板上有很多总线插槽,其中由CPU、存储器和电源构成的一个模块,模块式组装灵活,可通过增减模块来组成不同规模的系统,安装维修方便,但价格较贵。
大、中型PLC一般采用模块式结构。
2.按功能分类
根据PLC的功能强弱不同,可将PLC分为低档、中档、高档三类。
(1)低档PLC
它具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能,有些还有少量模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。
低档PLC主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
(2)中档PLC
它除具有低档PLC的功能外,还具有较强的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、
数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能,有些还增设有中断控制、PID控制等功能。
中档PLC适用于比较复杂控制系统。
(3)高档PLC
它除了具有中档机的功能外,还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。
高档PLC具有很强的通信联网功能,一般用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现了厂控制自动化。
1.1.3PLC的特点
PLC是一种专为工业应用而设计的控制器,它主要有以下特点.
(1)可靠性高,抗干扰能力强
为了适应工业应用要求,PLC从硬件和软件方面采用了大量的技术措施,以便能在恶劣环境下长时间可靠运行,现在大多数PLC的平均无故障运行时间可达几十万小时。
(2)通用性强,控制程序可变,使用方便
PLC可利用齐全的各种硬件装置来组成各种控制系统,用户不必自己再设计和制作硬件装置。
用户在硬件确定以后,在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下,无需大量改变PLC的硬件设备,只需更改程序就可以满足要求。
(3)功能强,适应范围广
现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能,还具有数字量和模拟量的I/0、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能,既可控制一台生产机械、一条生产线,又可控制一个生产过程。
(4)编程简单,易用易学
目前大多数PLC采用梯形图编程方式,梯形图语言的编程元件符号和表达方式与继电器控制电路原理图非常接近,这样使大多数工厂企业电气技术人员非常容易接受和掌握。
(5)系统设计、调试和维修方便
PLC用软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,使控制柜的设计安装接线工作量大为减少。
另外,PLC的用户程序可以通过计算机在实验室仿真调试,减少了现场的调试工作量。
此外,由于PLC结构模块化及很强的自我诊断能力,维修也极为方便。
1.1.4欧姆龙PLC的简介
日本欧姆龙公司是世界著名PLC生产厂商之一,欧姆龙公司的PLC小型机与其他日本品牌的小型机一样非常有特色,某些欧美中大型机能实现的控制功能,用欧姆龙小型机就可以实现。
欧姆龙公司PLC产品分为大、中和小型机,大、中型机采用模块式结构,小型机采用整体式结构。
小型机:
我国早期使用较多的欧姻功副哩PLC主要有CPMlA、CPM2A系列,其性价比高、社会拥有量大,现在已逐渐被功自哽为强大的升级产品CPIH、CPIL系列小型PLC取代。
中型机:
欧姆龙中型PLC主要有C200H、C200Hn、CQlM、CJlM、CJl和CJ2系列等,C200Hct是C200H的升级产品,有品种齐全的通信模块,CJ系列PLC结构紧凑、功能强大,是近年来较畅销的机型。
大型机:
欧姆龙大型PLC主要有CV、CVMl、CVMlD、大、中型机的代表,尽管CSl是中型机C200H。
的后续机型故归为大型机。
CSl和CSlD系列,CSl是但在大型机场合也可胜任,
1.2PLC控制与继电器控制比较
PLC控制是在继电器控制基础上发展起来的,为了让读者能初步了解PLC控制方式,本节以电动机正转控制为例对两种控制系统进行比较。
1.2.1继电器正转控制线路
图1-3所示是一种常见的继电器正转控制线路,可以对电动机进行正转和停转控制,右图为主电路,左图为控制电路。
电路原理说明如下:
按下启动按钮SBl,接触器KM线圈得电,主电路中的KM主触点闭合,电动机得电运转,与此同时,控制电路中的KM常开自锁触点也闭合,锁定KM线圈得电(即SBl断开后KM线圈仍可得电)
按下停止按钮SB2,接触器KM线圈失电,KM主触点断开,电动机失电停转KM常开自锁触点也断开,解除自锁(即SB2闭合后KM线圈无法得电)。
图1-3继电器正转控制线路
1.2.2PLC正转控制线路
图1-4所示是PLC正转控制线路,它可以实现图1-3所示的继电器正转控制线路相同的功能。
PLC正转控制线路也可分作主电路和控制电路两部分,PLC与外接的I/O部件构成控制电路,PLC主电路与继电器控制主电路相同。
图1—4PLC正转控制线路
在组建PLC控制系统时,先要进行硬件连接,再编写控制程序。
PLC正转控制线路的硬件接线如图1-4所示,PLC输入端子连接SBl(启动)、SB2(停止)按钮和电源,输出端子连接接触器线圈KM和电源。
PLC硬件连接完成后,再在计算机中使用PLC编程软件编写图示的梯形图程序,然后通过计算机与PLC之间的连接线将程序写入PLC。
PLC软、硬件准备好后就可以操作运行。
操作运行过程说明如下:
按下启动按钮SBl,24V电源、SBl与PLC的0.00、COM端子之间的内部电路构成回路,有电流流过0.00、COM端子间的内部电路,PLC内部程序运行,运行结果使PLC的100.00、COM端子之间的内部电路导通,接触界线圈KM得电,主电路中的KM主触点闭合,电动机运转;松开SBI后,内部程序维持100.00、COM端子之间的内部电路导通,让KM线圈继续得电(自锁)。
按下停止按钮SB2,PLC的0.01、COM端子之间的内部电路与24V电源、SB2构成回路,有电流流过o.01、COM端子间的内部电路,PLC内部程序运行,运行结果使PLC的100.00、COM端子之间的内部电路断开,接触器线圈KM失电,主电路中的KM主触点断开,电动机停转;松开SB2后,内部程序让100.00、COM端子之间的内部电路维持断开状态。
1.3PLC的工作原理
1.3.1PLC的工作方式
PLC运行程序时,会按顺序依次逐条执行存储锚中的程序指令,当执行完最后的指令后,并不会马上停止,而是又重头开始再次执行存储器中的程序,如此周而复始,PLC的这种工作方式称为循环扫描方式.
PLC通电后,首先进行系统初始化,将内部电路恢复到起始状态,然后进行自我诊断,检测内部电路是否正常,以确保系统能正常运行,诊断结束后对通信接口进行扫描,若接有外围设备(简称外设)则与之通信。
通信接口无外设或通信完成后,系统开始进行输入采样,检测输入设备(开关、按钮等)的状态,然后根据输入采样结果依次执行用户程序,程序运行结束后对输出进行刷新,即输出程序运行时产生的控制信号。
以上过程完成后,系统又返回,重新开始自我诊断,以后不断重新上述过程。
PLC有两个工作状态:
RUN(运行)状态和STOP(停止)图2-5PLC的工作过程状态。
当PLC工作在RUN状态时,系统会完整执行图2-5所示过程;当PLC工作在STOP状态时,系统不执行用户程序。
PLC正常工作时应处于RUN状态,而在编制和修改程序时,应让PLC处于STOP状态。
PLC的两种工作状态可通过面板上的开关切换。
1.3.2PLC执行用户程序的过程
PLC的用户程序执行过程很复杂,下面以PLC正转控制线路为例进行说明。
图1-5所示是PLC正转控制线路,为了便于说明,图中画出了PLC内部等效图。
图1-5PLC执行用户程序的过程说明图
PLC内部等效图中的0.00、0.01、0.02称为输入继电器,它由线圈和触点两部分组成,由于线圈与触点都是等效而来,故又称为软线圈和软触点,100.00称为输出继电器,它也包括线圈和触点,与输出端子100.00连接的常开触点由继电器触点、场应管或晶闸管等效而来,称为硬触点。
PLC内部中间部分为用户程序(梯形图程序),程序形式与继电器控制电路相似,两端相当于电源线,中间为触点和线圈。
PLC执行用户程序的过程说明如下:
当按下启动按钮SBl时,输入继电器0.00线圈得电,它使用户程序中的0.00常开触点闭合,由于程序中的0.01、0.02均为常闭触点,故输出继电器100.00线圈得电,该线圈得电一方面使用户程序中的100.00常开自锁触点闭合,锁定100.00线圈的供电,另一方面使输出端子100.00连接的内部常开触点闭合,接触罪KM线圈得电,主电路中的KM主触点闭合,电动机得电运转。
当按下停止按钮SB2时,输入继电器0.01线圈得电,它使用户程序中的0.01常闭触点断开,输出继电器100.00线圈失电,用户程序中的100.00常开自锁触点断开,解除自锁,另外与输出端子100.00连接的内部常开触点也断开,接触器KM线圈失电,KM主触点断开,电动机失电停转。
若电动机在运行过程中电流过大,热继电器FR动作,FR触点闭合,输入继电器0.02线圈得电,它使用户程序中的0.02常闭触点断开,输出继电器100.00线圈失电,与输出端子100.00连接的内部常开触点断开,接触器KM线圈失电,KM主触点闭合,电动机失电停转,从而避免电动机长时间过流运行。
1.4编程语言
PLC是一种由软件驱动的控制设备,PLC软件由系统程序和用户程序组成。
系统程序由PLC制造厂商设计编制,并写入PLC内部的ROM存储区,用户无法修改。
用户程序是由用户根据控制需要编制的程序,再写入PLC。
写一篇相同内容的文章,既可以采用中文,也可以采用英文,还可以使用法文。
同样地,编制PLC用户程序也可以使用多种语言。
PLC常用的编程语言主要有梯形图语言和语句表语言,其中梯形图语言最为常用。
梯形图采用类似传统继电器控制线路的符号来编程.用梯形图编制的程序具有形象直观、实用的特点,因此这种编程语言成为电气工程人员应用最广泛的PLC的编程语言。
下面对相同功能的继电器控制线路与梯形图程序进行比较,具体如图1-6所示。
图1—6继电器控制线路与梯形图程序的比较
图1-6(a)所示为继电器控制线路。
当SBl闭合时,继电器KA0线圈得电,KA0自锁触点闭合,锁定KA0线圈得电;当SB2断开时,KA0线圈失电,KA0自锁触点断开,解除锁定;当SB3闭合时,继电器KAl线圈得电。
图1-6(b)所示为梯形图程序。
当常开触点0.01(图中的“1:
”由编程软件自动生成)闭合时,左母线产生的能流(可理解为电流)经0.01和常闭触点0.02流经输出继电器100.00线圈到达右母线(欧姆龙PLC梯形图程序可省去右母线),100.00线圈得电,100.00自锁触点闭合,锁定100.00线圈得电;当常闭触点0.02断开时,100.00线圈失电,100.00自锁触点断开,解除锁定;当常开触点0.03闭合时,继电器100.01线圈得电。
不难看出,两种图的表达方式很相似,不过梯形图使用的继电器是由软件来实现的,使用和修改灵活方便;而继电器控制线路采用硬接线,修改比较麻烦
1.5CX-Programmer编程软件的使用
要让PLC实现控制功能,须编写控制程序,并将程序写入PLC。
编程方式有手持编程器编程和计算机编程软件编程,不同厂家生产的PLC通常需要配套的编程器或编程软件进行编程。
由于手持编程器操作不便,采用CX-Programmer软件编程。
CX-Programmer软件版本升级较快,本节以CX-Programmer7.3版本为例进行说明,这是一个较新的版本,其他版本的使用与它基本相似。
在购买CPlH系列PLC时会配有该软件光盘,读者可登录易天教学网(www.eTVl00.com)了解该软件有关获取和安装信息。
1.5.1 软件的安装与启动
打开CX-Programmer7.3文件夹,该文件夹中有两个文件,CX-Programmer7.3软件的:
所有安装文件被压缩封装在CXP730_CHI.EXE文件中,双击该文件,弹出图4-3所示的对话框,从中选择解压文件的存放位置。
单击计算机桌面左下角“开始”,可启动CX-Programmer软件。
1.5.2新工程的建立与保存
建立新工程的步骤如下:
执行菜单命令“文件→新建”出现如图所示1-7a,在设备名称栏中输入工程文件名,在设备类型栏中选择所对应PLC机型,再单点右方的“设定”按钮,弹出图1-7(b)所示的对话框,在CPU类型项中选择“X”,其他保持默认值,确定后返回图4-8(a)对话框。
由于计算机与PLC之间采用USB电缆连接,故网络类型项中选择“USB'’,确定后即新建了一个工程,如图1-7(c)所示。
为了减少编程时突然断电造成的损失,新建工程后应马上将工程文件保存下来。
执行菜单命令“文件+保存”,在出现的对话框中选择文件的保存位置,将工程文件保存下来。
图1-7 建立新工程
1.5.3程序的编写
下面以编写图1-8所示的梯形图为例来说明程序的编写方法。
图1-8待编写的梯形图
(1)输入常开触点
单击工具栏上的“
”按钮,鼠标旁出现并跟随着一个常开触点符号,将符号移到放置处单击,弹出图1-9(a)所示的“新接点”对话框,在该对话框输入触点的编号“0.00'’后单击确定,也可直接回车,会弹出图1-9(b)所示的“编辑注释”对话框,输入触点注释文字“启动”,回车后即在软件的编程区输入一个编号为“I:
0.00'’的常开触点,同时光标自动后移,如图1-9(c)所示,其中“I:
”部分为系统自动增加。
c
图1-9输入常开触点
(2)输入常闭触点
单击工具栏上的“
”按钮,“新的常闭接点”对话框,输入触点的编号“0.01",回车后即输入一个编号为“I:
0.01'’的常闭触点。
(3)输入线圈
单击工具栏上的“
”按钮,弹出图1-10(a)所示的“新线圈”对话框,输入触点的编号“100.00",回车后出现编辑注释对话框,这里不填写注释,回车后即输入一个编号为“Q:
100.00'’的线圈,如图1-10(b)所示。
图1-10输入线圈
(4)输入并联触点
当光标处于线圈右方时,回车后光标会另起一行,并处于行首位置。
单击工具栏上的“
”按钮,弹出图1-11(a)所示的“新触点或”对话框,输入触点的编号“100.00",回车后出现“编辑注释”对话框,这里不填写注释,回车后即输入一个编号为“Q:
100.00'’的常开并联触点,如图1-11(b)所示。
图1-11输入并联触点
(5)输入分支线
将光标定位在需连接分支线处,使用工具栏上的“
”键也可画出下分支线,画出右向分支。
(6)输入定时器指令
单击工具栏上的“
”按钮,弹出图1-12(a)所示的“编辑指令”对话框,输入指令“TIM0000#300",两次回车后即输入一个定时器指令,如图1-12(b)所示,注释文字为系统自动生成。
图1-12输入定时器指令
1.5.4程序的编译
PLC是无法识别梯形图程序的,因此在将梯形图程序传送给PLC前需要先进行编译,即将梯形图程序翻译成PLC可接受的二进制代码。
另外,利用编译功能还可以检查程序有无语法错误。
编译程序的操作方法是:
单击工具栏上的“
”按钮,或操作快捷键“Ctrl+F7”,软件即开始对编写的程序进行编译,编译完成后在输出窗口会显示编译信息,如图1-13所示。
如果程序有错误,输出窗口将出现错误提示,双击该提示,光标自动会移到程序的出错位置。
图1-13 编译程序
1.5.5程序的传送
程序的传送包括将编写好的程序传送至PLC和将PLC中的程序传送到编程计算机上。
(1)连接PLC和编程计算机
要传送程序,应先将编程计算机与PLC连接起来。
CPlH系列PLC与编程计算机通常
采用USB端口连接。
(2)进入在线工作方式
编程计算机与PLC硬件连接完成后,还要在CX-Programmer软件中建立两者的连接。
单击工具栏上的“
”按钮,或执行菜单命令“PLC+在线工作”,弹出对话框,询问是否连接PLC,单击“是”后计算机开始与PLC建立通信连接,连接成功后,CX-Programmer软件编程区的背景由白色变为灰色,如果连接失败,会出现通信出错的提示对话框。
(3)下载程序
将计算机中编写的程序传送至PLC的过程称为下载程序。
在下载程序时应保持在线工作方式,下载程序的操作过程是:
执行菜单命令“PLC→传送→到PLC”,弹出“下载选项”对话框,根据需要选择下载内容,如为了减少下载内容,可不选择“注释”,再单击“确定”,如果此时PLC正处于运行或监视状态,会弹出对话框,单击“是”后计算机开始将程序传送给PLC,同时出现下载进度对话框,下载完成后,单击“确定”,PLC会恢复为运行或监视状态,开始运行新程序。
(4)上载程序i
将PLC中的程序传送至计算机的过程称为上载程序。
在上载程序时也应保持在线工作方式,上载程序的操作过程是:
执行菜单命令“PLC→传送→到PLC”,上载程序的后续过程与下载程序基本相同。
1.5.6程序的在线监视
如果想了解程序在PLC中的运行效果,可使用CX-Programmer软件的在线监视功能。
要使用在线监视功能,应让计算机和PLC保持在线工作方式。
在线监视的操作方法如下:
①执行菜单命令“PLC→操作模式→运行”,PLC开始运行程序,PLC上的运行指示灯变亮。
②执行菜单命令“PLC→操作模式→监视”,进入在线监视状态后,程序中的一些元件和连线上出现绿色标记,如图4-28(c)所示,代表这些元件和连线在运行时是导通的。
1.6PLC应用系统开发全过程
PLC应用系统开发流程如图所示。
下面通过开发一个电动机正、反转控制线路为例来说PLc应用系统的开发过程。
(1)明确系统的控制要求
系统要求通过3个按钮分别控制电动机正转、反转和停转,还要求采用热继电器对电动机进行过载保护,另外要求正反转控制连锁。
(2)确定输入/输出设备,并为其分配合适的I/O端子
(3)绘制系统控制线路图
绘制PLC控制电动机正、反转线路图,如图1-14所示。
图1-14PLC控制电动机正、反转线路图
(4)编写PLC控制程序
在计算机中启动CX-Programmer编程软件,选择PLC的型号,并编写图1-15所示的梯形图控制程序。
图1-15电动机正、反转控制梯形图程序
下面对照图1-14所示线路图来说明图1-15所示梯形图程序的工作原理。
(1)正转控制
当按下PLC的0.00端子外接按钮SBI时→该端子对应的内部输入继电器0.00得电→程序中的0.00常开触点闭合→输出继电器100.00线圈得电,它一方面使程序中的100.00
常开自锁触点闭合,锁定100.00线圈供电,另一方面使100.00常闭触点断开,100.01线圈无法得电,此外还使100.00端子内部的硬触点闭合→100.00端子外接的KMl线圈得电,它一方面使100.01端子外接的KMl常闭连锁触点断开,KM2线圈无法得电,另一方面使主电路中的KMl主触点闭合+电动机得电正向运转。
(2)反转控制
当按下0.01端子外接按钮SB2时→该端子对应的内部输入继电器0.01得电→程序中的0.01常开触点闭合→输出继电器100.01线圈得电,它一方面使程序中的100.01常开自
锁触点闭合,锁定100.01线圈供电,另一方面使100.01常闭触点断开,100.00线圈无法得电,还使100.01端子内部的硬触点闭合→100.01端子外接的KM2线圈得电,它一方面使KM2常闭连锁触点断开,KMl线圈无法得电,另一方面使主电路中的KM2主触点闭合→电动机两相供电切换,反向运转。
(3)停转控制
当按下0.02端子外接按钮SB3时→该端子对应的
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