PLC模块操作与编程实训资料

PLC模块操作与编程实训资料一、PLC模块认知实训（一）PLC与模块的基本概念可编程逻辑控制器（PLC）通过模块化设计实现功能扩展，模块作为系统的功能单元，可根据控制需求灵活配置。核心模块（CPU模块）负责程序运算，输入输出（I/O）模块实现信号采集与执行，特殊功能模块（如模拟量、通信、运动控制模块）则处理复杂任务（如传感器信号转换、设备间数据交互）。（二）模块分类与应用场景1.I/O模块数字量模块：处理开关量信号（如按钮、继电器），分为输入（DI）和输出（DO）类型，常见规格为直流24V、交流220V。例如，西门子SM1221模块可接入16路数字量输入，适用于生产线的工位检测。模拟量模块：处理电压、电流等连续信号（如温度传感器、变频器），需注意量程匹配（如0-10V、4-20mA）。三菱FX5-4AD模块支持4路模拟量输入，可用于环境温湿度监控。2.特殊功能模块通信模块：实现PLC与上位机、其他设备的通信，如西门子PROFINET模块（支持工业以太网）、三菱CC-Link模块（适合多设备组网）。运动控制模块：支持步进、伺服电机的精准控制，如欧姆龙CJ1W-NC系列，可实现多轴插补运动。3.品牌模块特点对比西门子S____系列：模块兼容性强，支持PROFINET总线，适合自动化产线的分布式控制。三菱FX5U系列：模块体积紧凑，支持CC-LinkIEField，侧重小型设备（如包装机、分拣机）的控制。二、硬件操作实训（一）模块安装与接线规范1.物理安装导轨安装：将模块卡扣对准35mm标准DIN导轨，向下按压固定，模块间间距≥5mm（满足散热需求）。2.接线实训任务任务1：数字量输入模块接线（以西门子SM1221为例）：将按钮、行程开关接入DI端子，公共端（M）接DC24V负极，信号端接正极。通过模块“输入状态”指示灯，观察按钮按下时的信号变化。任务2：模拟量输出模块接线（以三菱FX5-4DA为例）：将变频器速度控制端接入AO端子，设置模块量程为0-10V。通过程序输出电压信号（如MOVE指令输出5.0），用万用表验证端子电压。（二）模块组态与参数设置以西门子TIAPortal（博途）为例：1.新建项目，添加CPU（如1214C），在“设备配置”中拖拽I/O模块（如SM1223）至机架，系统自动分配地址（可手动修改，如将I0.0改为I1.0）。2.模拟量模块参数设置：双击模块，在“属性”中设置量程（如4-20mA）、滤波时间（如10ms，减少信号波动）。3.通信模块组态：添加PROFINET模块，分配设备名称（如“PLC_1”）与IP地址（如192.168.0.1），与HMI或其他PLC建立通信。三、编程基础实训（一）编程语言与开发环境主流PLC编程语言包括：梯形图（LAD）：直观易读，适合电气工程师快速上手（如三菱GXWorks3、西门子TIAPortal均支持）。结构化文本（SCL）：基于IEC____标准，适合复杂算法（如PID控制、数据处理）。（二）基本指令实训1.输入输出指令扩展：增加KM2常闭触点（I0.1）实现“互锁”——按下I0.1时，Q0.0强制断开。2.定时器与计数器定时器（TON）：设置预设值（如T#5s），用I0.2启动，Q0.1在5秒后输出。实训中观察定时器“当前值”与“状态位”的变化。计数器（CTU）：用I0.3做计数脉冲，CV计数值达到PV（如5）时，Q0.2输出。尝试用复位指令（R）实现“计数到5后重置”。3.比较与移位指令比较指令（CMP）：将MW10（整数）与常数5比较，大于时Q0.3输出。移位指令（SHL）：将MB0左移1位，观察最低位补0、最高位溢出的过程，结合按钮（I0.4）触发移位。四、综合项目实训（一）电机正反转控制1.需求分析通过两个按钮控制电机正转（KM1）、反转（KM2），需互锁（防止短路）与过载保护（热继电器信号）。2.硬件设计DI模块：接入启动（I0.0）、停止（I0.1）、正转（I0.2）、反转（I0.3）按钮，热继电器触点（I0.4）。DO模块：输出KM1（Q0.0）、KM2（Q0.1）线圈信号。3.程序编写互锁逻辑：KM1线圈串联KM2常闭触点（I0.3常闭），KM2线圈串联KM1常闭触点（I0.2常闭）。过载保护：热继电器常闭触点（I0.4）串联在控制回路中，断开时电机停止。4.调试步骤空载测试：断开电机接线，按下正转按钮，观察Q0.0输出状态；按下反转按钮，观察Q0.1是否被互锁。带载测试：接入电机，验证正反转切换是否平稳，过载时是否停机。（二）交通灯模拟系统1.硬件配置DO模块：输出红灯（Q0.0）、黄灯（Q0.1）、绿灯（Q0.2）信号。DI模块：接入“紧急模式”按钮（I0.5）。2.程序逻辑正常模式：红灯（30s）→黄灯（5s）→绿灯（25s）循环，用定时器（TON）实现时间控制。紧急模式：按下I0.5后，所有灯熄灭，仅黄灯闪烁（周期1s，用TON+TOF实现）。3.优化拓展通过模拟量模块（如FX5-4AD）接入光敏电阻，自动调节绿灯时长（光线暗时延长，用比较指令+MOVE指令实现）。五、故障排查与维护（一）常见故障类型与排查1.模块指示灯异常输入模块“SF”（故障）灯亮：检查接线是否短路、信号源电压是否超限（如DC24V模块接入AC220V）。输出模块无输出：用万用表检测端子电压，若程序中输出为1但电压为0，可能模块损坏或负载短路（尝试替换模块测试）。2.通信故障现象：PROFINET模块“BF”灯闪烁，检查IP地址是否冲突、网线是否松动，用“在线诊断”工具查看通信报文。3.输入输出信号异常输入信号无变化：用万用表测量传感器输出（如接近开关是否有24V输出），检查模块通道是否损坏（替换模块测试）。（二）日常维护要点环境维护：PLC柜保持清洁、干燥，温度≤40℃，湿度≤85%；定期清理散热风扇滤网。接