北邮机械PLC实验报告

1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400300平方毫米的实验板,表面采用PVC材料及2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、CPM1ACDRD机型。对于可编程序控制器的工作电源为交流220V、50HZ,如C20P、CPM1ACDRA、FX0S、S7200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。3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01234567891011COM黄黄黄黄黄黄黄黄黄黄黄黄红扁平电缆线1输入信号公共端实验设备端实验箱内提供的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01234567COM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AC220V电源4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5调速电位器使用，二可与5V电压配合变化出05V电压，作为模拟量的输入信号使用。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102KHZ,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。直线区应尽量避免滑块在终端停留过长时间。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按照OMROND的技术资料，熟悉基本指令熟悉PLC系统的软硬件环境熟悉实验箱的结构及如何应用6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12黄2红实验要求10秒3秒10秒3秒绿1000黄0闪00红001闪绿10007黄0000红0闪1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01红信号灯交通信号灯实验区11黄信号灯交通信号灯实验区21绿信号灯交通信号灯实验区42红信号灯交通信号灯实验区52黄信号灯交通信号灯实验区62绿信号灯交通信号灯实验区程序的梯形图89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液面上升和液面下降指示灯不能同时亮,否则会烧电机有可能用到的辅助继电器2000020015二、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2H传感器混料罐实验区3M传感器混料罐实验区4L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0A阀门电磁阀混料罐实验区1B阀门电磁阀混料罐实验区2C阀门电磁阀混料罐实验区3搅拌电机混料罐实验区10程序梯形图11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11内选2按钮直线区内选22内选3按钮直线区内选33内选4按钮直线区内选441层上呼梯按钮直线区呼梯按钮52层上呼梯按钮直线区呼梯按钮63层上呼梯按钮直线区呼梯按钮72层下呼梯按钮直线区呼梯按钮83层下呼梯按钮直线区呼梯按钮94层下呼梯按钮直线区呼梯按钮101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12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21楼层指示数码显示32楼层指示43楼层指示54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OMRONCPM2A机型1000110003电梯轿箱内司机内选信号指示1000410006厅外乘客上呼信号指示1000710009厅外乘客下呼信号指示以上20点机型不能进行外部显示200XX有内选信号201XX有呼梯信号202XX有截车信号及自动开门信号203XX上行信号204XX下行信号205XX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）416位译码指令。可参看软件中的帮助。程序梯形图141516171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