PLC課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)2012

1、 PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)可編程控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)東華大學(xué)信息學(xué)院自動(dòng)化系2012.11第 1 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí) 驗(yàn) 一Automation Studio 的使用和基本程序編程及調(diào)試一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握 Automation Studio 的基本使用技巧和方法2、 熟悉 Automation Studio 的基本命令3、 學(xué)會(huì)和掌握 Automation Studio 程序的調(diào)試方法二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC 機(jī)一臺(tái)，裝有 Automation Studio 編程軟件；貝加萊 PLC-2003 一臺(tái)；各 PC 機(jī)與 PLC-2

2、003通過(guò) RS232 電纜連接進(jìn)行通信。詳見(jiàn)附錄 A。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容熟悉并練習(xí) Automation Studio 的使用，用選定的編程語(yǔ)言編制、調(diào)試控制程序。Automation Studio 是貝加萊公司為其自動(dòng)化控制設(shè)備 PLC 開(kāi)發(fā)的一種可使用多種編程語(yǔ)言的 PLC 開(kāi)發(fā)環(huán)境，如附錄 B 所示。1PLC硬件配置：根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)裝置，使用 Automation Studio 對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行配置。配置方法見(jiàn)本指導(dǎo)書(shū)附錄 B。2實(shí)驗(yàn)程序 1：試用課堂上的梯形圖（LAD）實(shí)例，觀察程序運(yùn)行結(jié)果，從中理解 LAD第 2 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的編程方法。3實(shí)

3、驗(yàn)程序 2：試用課堂上的 Automation Basic 實(shí)例，觀察程序運(yùn)行結(jié)果，從中理解Automation Basic 的編程方法。四. 思考題1 在 Automation Studio 中為什么要對(duì) PLC 系統(tǒng)硬件進(jìn)行配置？2 為什么要為用戶編制的控制程序命名？3 為用戶程序選擇循環(huán)周期的原則是什么？4 Automation Studio 為用戶提供多種編程語(yǔ)言有什么好處？第 3 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí) 驗(yàn) 二基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：系統(tǒng)輸入輸出控制一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 熟悉和掌握梯形圖（LAD）的基本使用技巧和方法2 熟悉和掌握 Automation Basi

4、c 的基本使用技巧和方法3 學(xué)會(huì)和掌握 Automation Studio 程序的調(diào)試方法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC 機(jī)一臺(tái)，裝有 Automation Studio 編程軟件；貝加萊 PLC-2003 一臺(tái)；各 PC 機(jī)與 PLC-2003通過(guò) RS232 電纜連接進(jìn)行通信。詳見(jiàn)附錄 A。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容熟悉并練習(xí)梯形圖（LAD）和 Automation Basic 的基本使用技巧和方法。Automation Basic 是貝加萊公司為其自動(dòng)化控制設(shè)備 PLC 開(kāi)發(fā)的一種文本型高級(jí)編程語(yǔ)言，如附錄 B 所示。1PLC硬件配置：根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)裝置，使用 Automation Studio 對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行配置。

5、配置方法見(jiàn)本指導(dǎo)書(shū)附錄 B。2實(shí)驗(yàn)程序 1：使用 LAD 和 Automation Basic編程語(yǔ)言，編制一段小控制程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：利用實(shí)驗(yàn)裝置上的第一個(gè)模擬量旋鈕（電位器），來(lái)控制模擬量輸出，當(dāng)旋轉(zhuǎn)該電位器時(shí)，第一個(gè)模擬量輸出隨之變化，旋鈕逆時(shí)針旋到底時(shí)第 4 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)（模擬量輸入為最小值 0），要求模擬量輸出為 0（光柱無(wú)顯示），當(dāng)旋鈕順時(shí)針旋到底時(shí)（模擬量輸入為最大值32767），要求模擬量輸出為最大值（光柱全顯示）；同時(shí)，第二個(gè)模擬量輸出的狀態(tài)正好與第一個(gè)模擬量輸出相反。3實(shí)驗(yàn)程序 2：使用 LAD 和 Automation B

6、asic 編程語(yǔ)言，編制一段小控制程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：利用實(shí)驗(yàn)裝置上的兩個(gè)開(kāi)關(guān)，來(lái)控制模擬量輸出，當(dāng)接通（合上）其中一個(gè)開(kāi)關(guān)（另一個(gè)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)）時(shí)，第一個(gè)模擬量輸出從0 開(kāi)始隨時(shí)間逐漸增大，達(dá)到其最大值后，再?gòu)? 開(kāi)始，周而復(fù)始；當(dāng)接通（合上）另一個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)，第一個(gè)模擬量輸出從0 開(kāi)始隨時(shí)間逐漸增大，達(dá)到其最大值后，再?gòu)?0 開(kāi)始，同時(shí)，第二個(gè)模擬量輸出從其最大值開(kāi)始隨時(shí)間逐漸減小，達(dá)到 0 后，再?gòu)钠渥畲笾甸_(kāi)始，周而復(fù)始。四、思考題1 在 LAD 中模擬量輸入的最大值和最小值是多少？2 在 LAD 中如何實(shí)現(xiàn)模擬量的賦值？3 實(shí)驗(yàn)中，模擬量輸出指示（LED 光條）旁的指示燈正常時(shí)應(yīng)為綠色，

7、但為什么有時(shí)會(huì)出現(xiàn)紅色？如何才能使該指示燈始終保持綠色？4 LAD 語(yǔ)言中的數(shù)據(jù)類(lèi)型之間如何進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換？第 5 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)附錄 A 實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)介東華大學(xué)信息學(xué)院“貝加萊公司與東華大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”中貝加萊公司的大、中、小型 PLC 共有 42 套，其中：大型機(jī) 2010 系列共 2 套，中型機(jī)2005 系列共有 4 套，小型機(jī) 2003 系列共有 36 套。這 42 套 PLC 按照工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架分為三層網(wǎng)絡(luò)：36 套 2003 分為兩組，每組與 2 套 2005 用現(xiàn)場(chǎng)總線CAN 相互連接（模擬工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)）；4

8、套 2005 分成 2 組，每組與 1 套 2010 用現(xiàn)場(chǎng)總線 Profibus_DP 相互連接；兩套 2010 及 1 臺(tái)工控操作站之間用工業(yè) Ethernet 相互連接，整個(gè)系統(tǒng)安置在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖 A-2 所示。原則上學(xué)生實(shí)驗(yàn)都在 2003 系列 PLC 上進(jìn)行，每臺(tái) 2003 PLC 旁都配有 1 臺(tái)PC 機(jī)作為該 PLC 的編程及監(jiān)控設(shè)備（內(nèi)裝各種所需軟件）。每臺(tái) 2003 PLC 旁還都配置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置：16 個(gè)扭子開(kāi)關(guān)、2 個(gè)電位器（用于模擬量的輸入）和2 個(gè)LED 光柱（用于模擬量的輸出顯示）。每臺(tái)2003 PLC 上均配置了 CPU 模塊、數(shù)字/模

9、擬量混合輸入輸出模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊，見(jiàn)圖A-1。在每臺(tái) PC 機(jī)中已裝有 Windows XP 操作系統(tǒng)，以及實(shí)驗(yàn)所需的貝加萊 PLC的編程軟件 Automation Studio，用于對(duì) PLC 系統(tǒng)的配置及編程和調(diào)試。各臺(tái) PC機(jī)分別與各自對(duì)應(yīng)的 PLC 之間通過(guò) RS232 接口相連接。圖 A-1 單套 2003 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第 6 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)EthernetProfibus_DPCAN圖 A-2 工業(yè)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖第 7 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)附錄B Automation Stu

10、dio 環(huán)境及其操作一、 Automation Studio 簡(jiǎn)介Automation Studio 是奧地利貝加萊公司推出的，基于Windows 平臺(tái)上的，支持用戶開(kāi)發(fā)貝加萊 PLC 應(yīng)用程序的軟件包。Automation Studio 集系統(tǒng)配置、程序編制/編譯、調(diào)試/診斷為一體，使用戶開(kāi)發(fā)、輸入、調(diào)試和修改應(yīng)用控制程序都極為方便。Automation Studio提供的 PLC 編程語(yǔ)言非常豐富，有梯形圖 LAD，指令表 IL和高級(jí)編程語(yǔ)言：結(jié)構(gòu)文本ST，順序功能圖SFC，Automation Basic，ANSI C 等，用戶可選擇一種語(yǔ)言編程，必要時(shí)，也可混合使用幾種語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程。

11、二、 Automation Studio 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Automation Studio 的操作界面包含標(biāo)題欄、菜單條、工具欄、硬件配置窗體、軟件配置窗體、信息窗口和狀態(tài)行等，如下圖所示。圖 B-1 Automation Studio 桌面第 8 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)圖中窗體分為三個(gè)部分。左半部分是工程項(xiàng)目中用到的所有硬件的總覽，是關(guān)于硬件的配置。當(dāng)選定左邊窗口中的一個(gè)模塊時(shí)，右邊窗口中就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的硬件模塊信息與參數(shù)配置。界面的下方是輸出顯示窗口及狀態(tài)欄。在運(yùn)行程序后，該窗口可以給出關(guān)于程序的一些輸出、調(diào)試、查找信息。狀態(tài)欄給出的是幫助、串口、在線/離

12、線及控制器的類(lèi)型、操作系統(tǒng)版本的相關(guān)信息。三、 Automation Studio 工程項(xiàng)目的建立及系統(tǒng)配置通過(guò)點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)桌面上的Automation Studio 圖標(biāo)或從“開(kāi)始”菜單欄中選擇“B&R Automation Studio”可以直接進(jìn)入Automation Studio 環(huán)境。第一次使用時(shí)將出現(xiàn)如下的畫(huà)面：圖 B-2 第一次進(jìn)入畫(huà)面點(diǎn)擊菜單“Files”中的“New ”進(jìn)入新建項(xiàng)目的畫(huà)面：第 9 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)圖 B-3 新建項(xiàng)目在此用戶可為項(xiàng)目命名。按“確認(rèn)”后，將進(jìn)入 PLC 的 CPU 模塊選擇窗口：圖 B-4 CPU 模塊的

13、選擇第 10 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)貝加萊的 PCC-2000 中有三個(gè)系列：2003、2005和 2010 系列，用戶必須首先在此選擇自己所使用的 CPU 型號(hào)（根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的 2003 CPU 上所標(biāo)明的型號(hào)），“確認(rèn)”后，就將進(jìn)入圖 1 所示的畫(huà)面。根據(jù)各自實(shí)驗(yàn)臺(tái)上 PLC 的硬件，按順序依次將所有的硬件都配置好。然后按下工具欄中的圖標(biāo)，將剛才配置的硬件信息下載到 PCC 2003 中去。用鼠標(biāo)點(diǎn)中 CPU 的型號(hào)，右邊窗口中所顯示的是 CPU 中的軟件模塊信息。將鼠標(biāo)放在該窗口，然后按右鍵，選擇“Insert Object”，添加用戶控制程序，就進(jìn)

14、入如下畫(huà)面：圖 B-5 添加用戶程序在此可為該程序模塊命名，并選擇所用的編程語(yǔ)言以及該程序的運(yùn)行循環(huán)周期。“確認(rèn)”后即進(jìn)入相應(yīng)的編程環(huán)境。第 11 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)圖 B-6 Automation Basic 編程環(huán)境四、 Automation Basic 編程語(yǔ)言的基本命令1 基本概念A(yù)utomation Basic 是一種以文本為基礎(chǔ)的高級(jí)編程語(yǔ)言，語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)符合IEC1131-3 的標(biāo)準(zhǔn)。Automation Basic 的命令系列不僅使自動(dòng)化任務(wù)簡(jiǎn)單化，也使程序易于閱讀，這樣 PLC 的編程效率在許多情況下遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 LAD（梯形圖）和 IL（

15、語(yǔ)句表）的編程語(yǔ)言。 數(shù)據(jù)類(lèi)型在 Automation Studio 中編程語(yǔ)言所支持的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類(lèi)型有：表B-1 存儲(chǔ)數(shù)值類(lèi)型名稱(chēng)BOOLDINT位寬10 132- 2147483648 2147483648第 12 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)INTSINT模擬量信號(hào)UDINTUINTUSINTREAL32- 3.4*10 3.4*103838表 B-2 存儲(chǔ)文本和日期時(shí)間格式類(lèi) 型 名 稱(chēng)數(shù) 值 范 圍2 32767 個(gè)字符0 4294967295 毫秒從 1970 年開(kāi)始應(yīng)用STRINGTIME文本、字符串時(shí)間DATE_AND_TIME8日期 變量聲明在

16、Automation Studio的程序中，要定義出每個(gè)觸點(diǎn)的變量名，而且要使用變量聲明表來(lái)申明變量名與硬件（輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)器）之間的關(guān)系。（如下表中定義了兩個(gè)變量 Display 和 Src）表 B-3 變量聲明表變量名稱(chēng)DisplaySrc數(shù)據(jù)類(lèi)型USINT屬性注 釋memorymemoryUSINTglobal2 基本命令A(yù)utomation Basic 編程的命令系列包括：數(shù)學(xué)命令、比較命令、邏輯命令、第 13 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)“IF THEN”命令、“LOOP”命令、機(jī)器狀態(tài)“SELECT”命令、“CASE”命令以及其它命令。 數(shù)學(xué)命

17、令在Automation Basic中，各數(shù)學(xué)命令應(yīng)用時(shí)應(yīng)放在兩個(gè)操作數(shù)之間，與通常的使用方法一樣。 = ，賦值 + ，加法 - ，減法 * ，乘法 / ，除法 mod ， 取模 比較命令 = ，等于 ，不等于 , 大于 =, 大于等于 , 小于 =, 小于等于 邏輯命令 NOT , 非 AND , 與 OR , 或 XOR , 異或 “IF THEN”命令 簡(jiǎn)單的 if 語(yǔ)句（if 與 then 必須在同一行中）第 14 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)if 條件描述then條件滿足時(shí)執(zhí)行的操作endif if else 語(yǔ)句if 條件描述then條件滿足時(shí)執(zhí)行的

18、操作else條件不滿足時(shí)執(zhí)行的操作endif “case”命令：這是多分支選擇語(yǔ)句。case 表達(dá)式 ofaction n0.n1:條件滿足時(shí)執(zhí)行的操作 Aendactionaction n2.n3:條件滿足時(shí)執(zhí)行的操作 Bendactionaction constant:條件滿足時(shí)執(zhí)行的操作 Cendactionelseaction:以上條件均不滿足時(shí)執(zhí)行的操作 Dendactionendcase “LOOP”循環(huán)命令第 15 頁(yè) ， 共 17 頁(yè) PLC 控制器原理與實(shí)踐課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 增量計(jì)數(shù)循環(huán)語(yǔ)句loop PV = 表達(dá)式 1 to 表達(dá)式 2 do操作語(yǔ)句endloop 減量計(jì)數(shù)循環(huán)語(yǔ)句loop PV = 表達(dá)式 1 downto 表達(dá)式