北邮机械PLC实验报告

单片机原理及PLC控制实验报告

余瑾 姚燕

专业：机械工程及自动化

班级： 姓名：

学号：

北京邮电大学机电工程实验教学中心

2011/12/2

实验设备介绍

一. 实验设备组成及使用方法

实验设备的主要部件为400×300平方毫米的实验板, 表面采用PVC材料

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及制作工艺,并印制有形象直观的彩色工业现场模拟图。实验板正面装有接线用的台阶插座、按钮、开关以及声光显示和运动机构等器件。背面为单面印刷电路板,装有实验所需的电气元件。实验板装在高级航空铝箱底座内,可编程序控制器则装在高级航空铝箱上盖内。根据可编程序控制器的高度,改变铝箱上盖深度或适当增加长度，将这两部分同装在一个机箱内,便于保管和使用。

实验板布局由电源区、输入输出端子区、实验区、辅助输入输出信号区等几部分组成。

实验时用配备好的电源线接通电源,用扁平线电缆连接好可编程序控制器与实验板的输入与输出端口,根据实验内容,选择好所需的输入、输出元件信号台阶插座,用高级自锁紧接插线引入到输入、输出端子区上,即可完成电路的连接工作。打开实验板电源开关,接通可编程序控制器电源,输入并运行程序,观察执行情况,看是否满足工艺要求,直到通过为止,达到学习的目的。

操作时注意区别实验板上的输入和输出信号,因电压和电路不同,尽量不要接错。

二. 电源区

电源区在实验板的左上方。实验设备使用交流220V电源,并转换为直流5V电

源和直流24V电源。直流5V电源,将作为实验板上的声光显示和执行元件 (如微电机、继电器、发光二级管、数码管、蜂鸣器等元件)的供电电源,亦称之为可编程序控制器输出信号的负载电源。直流24V电源将作为可编程序控制器输入信号电源。

大多数小型可编程序控制器自身已提供直流24V电源作为输入信号电源,但考虑实验中的误操作造成电源短路进行维修的麻烦,所以对于这类机型,还应使用实验设备提供的直流24V电源。因此,可编程序控制器上所提供的直流24V电源的端子不得再进行接线。

直流24V电源还将作为使用直流工作电源的可编程序控制器机型的工作电源,如C20H、CPM1A-××CDR-D机型。对于可编程序控制器的工作电源为交流220V、50Hz,如C20P、CPM1A-××CDR-A、FX0S、S7-200等机型,这类机型使用单独的电源线接入市电即可,与实验设备无联系。

有些小型可编程序控制器的输入信号或输出信号电源为交流220V,这类机型因实验不安全,故不适合与本实验设备直接连接。

三. 输入输出端子区

输入、输出端子区在实验板的左侧,由长方型DC3插座和与I/O点编号对应的

自锁紧台阶插座构成。长方型DC3插座与I/O点台阶插座之间接线已在线路板下面连好。通过扁平线电缆,将可编程序控制器的输入和输出端子,全部引入到实验设备的电源和I/O点台阶插座上。

电缆线冷压端子的分布是为了更换机型时接线方便而统筹考虑的。如果用户机型已确定,为了避免误接或短路电路,可舍去多余端子。公共端子较多的需用导线相互连接。

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冷压端子与可编程序控制器端子相连接时,应参考下面接线原理图及表1、表2接线。

1. 输入端子接线原理图

可编程序控制器输入端子端 ↓(工作电源端子)↓ ┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬──┬──┬

│ 0│ 1│ 2│ 3│ 4│ 5│ 6│ 7│ 8│ 9│10│11│COM │+ -│ └┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴─┬┴─┬┘ │黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄 │红 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │扁平电缆线│ │ │ │ (1)│

◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃ │ ○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃ ┴ ＋ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ┯ － AC220 └─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴──┴─ 输入信号公共端 实验设备端 实验箱内提供 V电源 的24V电源↑ 注： （1）端红线接C20P、C20H、CPM1A等机型输入公共端子COM上。

2. 输出端子接线原理图 实验设备端 实验箱内负载用 直流5V电源 负载公共端 － ＋

┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬○ ○ ┌┴┐┌┴┐┌┴┐┌┴┐┌┴┐┌┴┐┌┴┐┌┴┐ │ └┬┘└┬┘└┬┘└┬┘└┬┘└┬┘└┬┘└┬┘ │ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ │ │ │ │ 扁平电缆线 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │黄 │黄 │黄 │黄 │黄 │黄 │黄 │黄 │红 ┌─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┐ │ ＋│ - │ 0 │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │ 7 │COM │ └──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘ (工作电源端子) 可编程序控制器输出端子

四. 实验区

实验区共有五部分: 十字路口交通信号灯实验区、旋转控制实验区、直线控制实验区、输料线控制实验区、混料罐控制实验区。在各实验区内除能完成任务书中给出的基本实验和应用实验外,还可利用其资源开设出许多其它内容的实验。

1、交通信号灯实验区

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该实验区在实验板的上方。面板上示意十字路口交通信号灯, 由三色发光

二极管形象显示。信号灯分东西和南北两组, 在印刷线路板上同组的相同颜色的信号灯相互并联。将5V电源的正极接至发光二极管台阶插座,对应的一组发光二极管就会发光。实验时, 将这些插座连接至可编程序控制器的输出端子上(这些端子与直流5V正极连接), 信号灯的工作状态就受控于可编程序控制器的程序,显示其控制功能。 2、旋转控制实验区

该实验区在实验板的上方。主要由圆盘驱动电机、传动机构、旋转盘、光电开关元件等组成。电机采用三极管构成的调速电路和正反转控制电路,调速范围较宽。有级调速分高、低两挡,其调速端子在圆盘旋转区,使用时需与正转或反转端子配合连接。低速可由带锁电位器调节。

圆形转盘处装有光电开关和孔盘,构成位置检测电路,供旋转计数时使用。 3、直线控制实验区

该实验区在实验板的中间。正面板为电梯控制示意图。主要由按钮、光电开关、发光二极管和直线行走机构及驱动电机等元件组成。电梯楼层数为四层,滑块为模拟轿箱。上方4个按钮为轿箱内选信号, 下方6个按钮为各层厅外呼梯信号, 4个光电开关为楼层位置信号。楼层位置可由数码显示指示。电机速度也分高、低两挡,使用时需与正转或反转端子配合连接。低速可由带锁电位器调节。 4、输料线实验区

该实验区在实验板的右上方。正面板为输料生产线示意图。上料仓底下有背景光显示料位, 下料仓背景光显示料位的有无。下料仓料位的料满和料欠传感器信号由三位双刀手动开关代替。卸料阀皮带等工作状态由发光二极管表示。输料线起动和停止的顺序应以不积压物料和节能等方面予以考虑。输料线的起动和停止信号选用直线区的按钮实现。自动起停时, 拨动手动开关产生模拟的料满或料欠信号,即可模拟实现输料线各级皮带的自动顺序起停。 5、混料罐实验区

该实验区在实验板的右侧。正面板为混料罐设备示意。液体 A和液体 B的输入和输出混合液体C的工作状态以及搅拌机的工作状态均由发光二极管表示。液体的液面高低由可升降的背景光表示, 液体 A或液体 B输入时,料位上升; 混合液体 C输出时,料位下降。液面的高、中、低三个位置信号由三个光电开关产生, 应接至可编程序控制器的输入端。

混料罐的控制方式可分为手动、自动、单周期和连续等控制方式, 信号可选至辅助信号区的方式开关。起动和停止信号可选用直线区的按钮产生。

五、 辅助输入输出信号区

在实验板的下方,共有八个辅助信号区,输入信号为高速脉冲信号、拨码盘信号、方式选择信号、开关信号; 输出信号为声光显示和数码显示。

电位器区是最新增加的辅助信号，一可作为交流异步电动机变频调速器的调速电位器使用，二可与5V电压配合变化出0～5V电压，作为模拟量的输入信号

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使用。电压表可作为模拟量输出显示信号使用。

高速脉冲源产生脉冲信号,频率范围为10-2KHZ,可作为可编程序控制器的高速计数器的输入信号。实验时, 应将高速脉冲信号源区上的＋5V电源端接至电源区＋5V端,给信号源提供工作电源。将PULSE高速脉冲信号端应接至可编程序控制器的高速计数器输入端子上,即可做相应的实验。

数码显示区端子有5个, 数据端子4个分别为8、4、2、1端子,当可编程序控制器输出端给出4位BCD数据并将信号端引至数据端时,数码显示一位十进制数。数码显示区工作电源＋5V端子接至电源区＋5V端。

这些辅助信号信号可加到其它程序中使用,增加其控制功能。例如:用方式开关作为应用实验中的手动、自动操作功能选择信号;用数码显示电梯楼层、转盘位置显示等。

实验设备的使用、维护注意事项:

①认真操作,防止电源短路。特别注意不要将扁平电缆线冷压端子一端的

24V电源的正极端子与负极端子或输入信号红色端子与兰色端子短路。实验板上24V和5V电源有短时短路保护功能。

②直线区应尽量避免滑块在终端停留过长时间。 ③混料区实验板下的丝杠需经常润滑。

设备常见故障和排除措施表

┌──┬─────────┬──┬──┬─────────┬──┐ │序号│ 设 备 常 见 故 障│措施│序号│ 设 备 常 见 故 障│措施│ ├──┼─────────┼──┼──┼─────────┼──┤ │ 1 │ 电源线内部断线 │更换│ 5 │ 皮带老化或较松 │更换│ ├──┼─────────┼──┼──┼─────────┼──┤ │ 2 │ 电源开关接触不良 │更换│ 6 │台阶插座、螺钉松动│拧紧│ ├──┼─────────┼──┼──┼─────────┼──┤ │ 3 │机械部分配合不良 │ │ 7 │ 电子元件损坏 │更换│ ├──┼─────────┼──┼──┼─────────┼──┤ │ 4 │信号灯不亮 │更换│ 8 │ 扁平电缆线断线 │修复│ └──┴─────────┴──┴──┴─────────┴──┘

实验一、基本指令的熟悉

实验内容：①按照OMROND 的技术资料，熟悉基本指令 ②熟悉PLC系统的软硬件环境 ③熟悉实验箱的结构及如何应用

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实验四、 电梯控制实验

一、控制要求: 该实验在直线控制区完成。电梯为四层四站有司机驾驶客梯,轿箱行走由滑块动作示意,开门动作由信号灯指示示意。其它部分参考下面电梯控制逻辑关系和I/O 分配表。

电梯控制逻辑关系如下:

1、行车方向由内选信号决定,顺向优先执行;

2、行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车; 3、 内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除。

4、 内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示,(因 点数不够,只有行车行车方向和楼层位置由信号灯指示);

5、 停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门; 6、 有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车; 7、 无内选时不能自动关门;

8、 行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。

二、I/O分配: ┌────┬───────┬─────────┐ │输入信号│信号元件及作用│元件或端子位置 │ ├────┼───────┼─────────┤ │ 0 │内选1按钮 │直线区 内选1 │ │ 1 │内选2按钮 │直线区 内选2 │ │ 2 │内选3按钮 │直线区 内选3 │ │ 3 │内选4按钮 │直线区 内选4 │ │ 4 │1层上呼梯按钮 │直线区 呼梯按钮 │ │ 5 │2层上呼梯按钮 │直线区 呼梯按钮 │ │ 6 │3层上呼梯按钮 │直线区 呼梯按钮 │ │ 7 │2层下呼梯按钮 │直线区 呼梯按钮 │ │ 8 │3层下呼梯按钮 │直线区 呼梯按钮 │ │ 9 │4层下呼梯按钮 │直线区 呼梯按钮 │ │ 10 !│1层光电开关 │直线区 1光电开关 │ │ (并联) │2层光电开关 │直线区 2光电开关 │ │ ? │3层光电开关 │直线区 3光电开关 │ │ ? │4层光电开关 │直线区 4光电开关 │ │ 11 │手动开门按钮 │开关信号区(代用) │ └────┴───────┴─────────┘

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┌────┬───────┬─────────┐ │输出信号│控制对象及作用│元件或端子位置 │ ├────┼───────┼─────────┤ │ 0 │电机正转 │直线区正转端子 │ │ 1 │电机反转 │直线区反转端子 │ │ 2 │1楼层指示 │数码显示 │ │ 3 │2楼层指示 │ │ │ 4 │3楼层指示 │ │ │ 5 │4楼层指示 │ │ │ 6 │有呼梯信号指示│声光显示区(蜂鸣器)│ │ 7 │开门状态指示 │声光显示区(信号灯)│ └────┴───────┴─────────┘ 三、内部中间继电器分配: (OMRON CPM2A机型)

100.01～ 100.03 电梯轿箱内司机内选信号指示 100.04～ 100.06 厅外乘客上呼信号指示 100.07～ 100.09 厅外乘客下呼信号指示 (以上20点机型不能进行外部显示) 200.xx 有内选信号 201. xx 有呼梯信号

202. xx 有截车信号及自动开门信号 203. xx 上行信号 204. xx 下行信号 205. xx 本层开门信号 四、调试注意:

1、.此实验接线较多,注意输入、输出信号线一定不要接错或接反,以免增加调试工作量。

2、因4个光电开关为相互并联接线,引入同一输入信号端子上,发生位置错误时,关掉可编程序控制器电源,将滑块移至第一光电开关位置上,重新开机将内部位置计数器复位,同时将层信号置为一层。

3、认真检查输入程序。根据执行中出现的错误逻辑现象,判断出错程序段,逐步缩小范围,最后纠正错误、完成调试。

4、要将4个并联的光电开关分解，可用MLPX（76）4-16位译码指令。可参看软件中的帮助。

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程序梯形图：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qvct.html