PLC自动化控制系统实操练习题

PLC自动化控制系统实操练习题PLC（可编程逻辑控制器）是工业自动化的核心设备，实操能力的提升离不开针对性的练习。本文围绕PLC编程、硬件组态、系统联调及故障排查设计多维度练习题，涵盖西门子S7-200SMART、三菱FX3U等主流型号，帮助读者夯实基础、突破进阶。第一章基础指令与硬件实操1.1输入输出点控制（以西门子S7-200SMART为例）练习题1：使用PLC控制一盏指示灯，要求按下启动按钮（I0.0）后，指示灯（Q0.0）常亮；按下停止按钮（I0.1）后，指示灯熄灭。请完成硬件接线与梯形图程序编写。操作要点：硬件接线：确认输入模块（I0.0、I0.1接按钮，注意常开触点）、输出模块（Q0.0接指示灯，串接24V电源）的极性。程序逻辑：采用“启保停”电路（I0.0置位、I0.1复位，或通过自锁电路实现线圈持续得电）。练习题2：设计一个循环闪烁电路，指示灯以1秒亮、1秒灭的频率循环，按下停止按钮后停止。请用定时器指令（TON）实现。解析：需设置两个定时器（或一个定时器+计数器）控制Q0.0的通断。例如，定时器T37（时基100ms，PT=10）控制亮，定时结束后触发另一个定时器T38（PT=10）控制灭，循环往复；停止按钮（I0.1）复位定时器与线圈。1.2计数器与移位指令实操练习题3：使用计数器指令，实现按下5次按钮（I0.0）后，指示灯（Q0.0）点亮。要求同时支持复位按钮（I0.1）清零计数。操作要点：选择CTU增计数器，PV值设为5，CU端接I0.0（计数脉冲），R端接I0.1（复位）；当前值达到PV时，计数器触点动作驱动Q0.0。练习题4：利用移位寄存器（SHRB）指令，实现8个指示灯（Q0.0-Q0.7）的流水灯效果：按下启动按钮（I0.0）后，灯光从Q0.0依次移动到Q0.7，循环往复；按下停止按钮（I0.1）后停止。解析：SHRB的DATA端接脉冲信号（由定时器生成），S_BIT设为Q0.0（起始位），N设为8（移位长度），CLK端接脉冲，R端接I0.1（停止）。需注意移位方向（正方向）与脉冲频率（如500ms间隔，避免闪烁过快）的设置。第二章程序设计与调试进阶2.1顺序控制（SCR）编程练习题5：设计一个三段式传送带控制系统（传送带A、B、C依次启动，间隔2秒；停止时依次停止，间隔1秒）。按钮I0.0启动，I0.1停止。操作要点：划分步序：初始步（S0.0）、启动步（S0.1驱动A）、S0.2（A运行2秒后驱动B）、S0.3（B运行2秒后驱动C）；停止时从S0.3→S0.4（C停1秒）→S0.5（B停1秒）→S0.6（A停）→初始步。用SCR指令实现步序切换，注意定时器的复位与步的激活条件（如S0.1的激活条件为I0.0上升沿+初始步激活）。2.2PID控制模拟实操练习题6：模拟一个温度控制系统，设定温度值（通过VD0输入，如50.0℃），当前温度由AI模块采集（模拟量输入IW64，量程____对应0-100℃），输出控制加热器（AQW64，量程____对应0-100%功率）。请编写PID控制程序，使温度稳定在设定值。解析：调用PID指令（如西门子S7-200的PID0），设置SP（设定值，VD0转实数）、PV（过程值，IW64/____*100转实数）、MV（输出值）的地址。模拟量转换：当前温度=IW64/____*100；AQW64=MV/100*____（将0-100%功率转换为模块量程）。调试时从低比例增益（如Kp=1.0）开始，逐步调整积分（Ti）、微分（Td）时间，观察温度曲线的稳定性。第三章系统联调与故障排查3.1传感器与执行器联调练习题7：连接光电传感器（NPN型，检测物体有无，接I0.0）、电磁阀（DC24V，接Q0.0），实现“物体经过时电磁阀打开2秒后关闭”。请完成硬件接线与程序编写，并模拟传感器故障（如断线、短路）时的排查。操作要点：硬件接线：传感器棕色接24V+，蓝色接24V-，黑色接PLC输入I0.0（PLC输入公共端接24V-）；电磁阀正极接Q0.0，负极接24V-，PLC输出公共端接24V+（确认输出类型为晶体管/继电器）。程序逻辑：I0.0上升沿触发定时器（TON，PT=20），定时器触点驱动Q0.0。故障排查：若传感器无信号，检查接线（电源、信号线）、传感器灵敏度（遮挡检测）；若电磁阀不动作，检查输出模块、电磁阀线圈、电源。3.2通信与网络故障排查练习题8：使用Modbus-RTU协议，实现PLC（主站）与变频器（从站，地址1，波特率9600，数据位8，停止位1，无校验）的通信：控制变频器启动（功能码01，寄存器0001设为0x0001）、停止（设为0x0000），并读取运行频率（功能码03，寄存器0002）。请编写通信程序，并模拟通信故障（如接线错误、从站地址错误）的排查。解析：主站程序：调用Modbus库指令（如西门子MBUS_CTRL、MBUS_MSG），配置波特率、从站地址等参数；发送写指令（控制启动/停止）、读指令（读取频率）。故障排查：检查RS485接线（A、B是否接反）、从站地址是否匹配、波特率/校验位是否一致；用串口助手抓包，分析通信帧（如CRC校验是否正确）。第四章综合项目实操练习题9：设计一个自动分拣系统，包含：输送线（变频器控制，Q0.0启动）；光电传感器1（I0.0，检测物体）；颜色传感器（I0.1=红色，I0.2=蓝色，模拟为按钮）；两个分拣气缸（Q0.1=红色分拣，Q0.2=蓝色分拣）。功能要求：物体经过光电1后，延迟0.5秒读取颜色传感器；若红色，Q0.1动作1秒分拣；若蓝色，Q0.2动作1秒分拣；分拣后输送线继续运行。操作要点：硬件布局：光电1安装在颜色传感器前（对应0.5秒输送距离），气缸安装在颜色传感器后分拣位置。程序逻辑：用上升沿触发、定时器延迟（0.5秒）、互锁电路（防止双缸同时动作）；物体离开光电1后（下降沿），复位检测标志（避免重复分拣）。优化：加入计数器/状态标志，确保每个物体只分拣一次；处理传感器抖动（加100ms延时导通程序）。结语PLC实操能力的提升需要“练中学、学中思”。上述练习题覆盖了从