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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实验二、 十字路口交通信号灯控制实验

一、 控制要求:

该实验在十字路口交通信号灯控制实验区内完成,交通灯分1、2两组,控制规律相同,工作时序如下表:

要求：按下启动按钮，循环开始，按下停止按钮所有灯都灭。

提高部分：加两开关，开关在自动位置时，按下面的时序运行，开关在手动位置时，自动运行停止，可以按实际路口情况控制车辆通过路口

该实验在十字路口交通信号灯控制实验区内完成,交通灯分1、2两组,控制规律相同,工作时序图如下:

起动 ┌────────────────────────────── ─┘

┌──────┐┌┐┌┐┌┐

1绿─┘ └┘└┘└┘└───────────────── ← 20秒 → ← 3秒 → ┌──┐

1黄──────────────┘2秒 └────────────── ─┐ ┌────────────── 1红 └───────────────┘

┌──────┐┌┐┌┐┌┐ 2绿─────────────────┘ └┘└┘└┘└─ 1─┐ ┌─ 2黄 └────────────────────────────┘ ┌───────────────┐

2红─┘ └──────────────

实验要求：

10秒 3秒 10秒 3秒 绿 1 0 0 0 黄 0 闪 0 0 红 0 0 1 闪 绿 1 0 0 0

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黄 红 0 0 0 闪 0 1 0 闪 注意事项： 红、黄、绿信号灯完成一个工作周期后应循环工作。

二、 I/O分配: ┌────┬───────┬─────────┐ │输入信号│信号元件及作用│元件或端子位置 │ ├────┼───────┼─────────┤ │ 0 │起动按钮 │直线区 任选 │ │ 1 │停止按钮 │直线区 任选 │ ├────┼───────┼─────────┤ │输出信号│控制对象及作用│元件或端子位置 │ ├────┼───────┼─────────┤ │ 0 │1红信号灯 │交通信号灯实验区 │ │ 1 │1黄信号灯 │交通信号灯实验区 │ │ 2 │1绿信号灯 │交通信号灯实验区 │ │ 4 !│2红信号灯 │交通信号灯实验区 │ │ 5 │2黄信号灯 │交通信号灯实验区 │ │ 6 │2绿信号灯 │交通信号灯实验区 │

└────┴───────┴─────────┘

程序的梯形图：

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实验三、 混料罐控制实验

一、控制要求:

该实验在混料罐实验区内完成。液面在最下方时,按下起动按钮后, 可进行连续混料。首先,液体A阀门打开,液体A流入容器;当液面升到M传感器检测位置时, 液体A阀门关闭,液体B阀门打开; 当液面升到H传感器检测位置时, 液体B阀门关闭,搅拌电机开始工作。搅拌电机工作6秒钟后,停止搅拌,混合液体C阀门打开,开始放出混合液体。当液面降到L传感器检测位置时,延时2秒后,关闭液体C阀门, 然后再开始下一周期操作。如果工作期间有停止按钮操作,则待该次混料结束后,方能停止,不再进行下一周期工作。由于初始工作时,液位不一定在液面在最下方,为此需按下复位按钮,使料位液面处于在最下方。注意: ①复位按钮、启动按钮在正常工作中不起作用, 只在初始工作时有效.②液面上升和液面下降指示灯不能同时亮,否则会烧电机.③有可能用到的辅助继电器200.00-200.15.

二、 I/O分配: ┌────┬───────┬─────────┐ │输入信号│信号元件及作用│元件或端子位置 │ ├────┼───────┼─────────┤ │ 0 │起动按钮 │直线区 任选 │ │ 1 │停止按钮 │直线区 任选 │ │ 2 │H传感器 │混料罐实验区 │ │ 3 │M传感器 │混料罐实验区 │ │ 4 │L传感器 │混料罐实验区 │ │ 5 │复位按钮 │直线区 任选 │ ├────┼───────┼─────────┤ │输出信号│控制对象及作用│元件或端子位置 │ ├────┼───────┼─────────┤ │ 0 │A阀门电磁阀 │混料罐实验区 │ │ 1 │B阀门电磁阀 │混料罐实验区 │ │ 2 │C阀门电磁阀 │混料罐实验区 │ │ 3 │搅拌电机 │混料罐实验区 │ └────┴───────┴─────────┘

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程序梯形图：

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实验总结：

和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了PLC实验。我

们做的是红绿灯、混料罐、电梯等三项PLC控制系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料和老师们的指导。我们基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。

通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题 在设计的过程中我们还得到了老师们无私的帮助与意见。在此对实验中向我们提供无私帮助的老师们道一声：“辛苦了。”

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/za47.html