PLC原理及应用实验指导书.docx
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PLC原理及应用实验指导书
PLC原理及应用实验指导书
马德贵编著
安徽农业大学工学院
二O一一年十月
PLC原理及应用课程教学实验指导书
1实验装置系统介绍
EL-PLC-III型箱式PLC教学实验系统是融PLC、微机控制和上位机监控为一体的综合性实验系统,取代以往旧式的手持式编程器,采用基于个人计算机的编程软件,在控制对象方面,既有抽象的模型,又有生动具体的机构运转,教学实验形象结合实际。
此实验系统还使用了面向对象、面向目标、可视化的开发(组态)软件,这些软件能屏蔽各模块使用的具体细节,使用户能着重考虑如何将PLC与控制环境更加完美的结合起来,实现分散控制和集中管理,从而使用户能方便的、直观的、迅速的使用、开发和应用PLC。
EL-PLC-III型箱式PLC教学实验系统采用箱式结构,由实验箱、外扩模块、PLC和上位计算机组成。
上位计算机配有典型的实验箱及模块的上位监控组态实例程序,从而完成数据通信、网络管理、人机界面和数据处理的功能,PLC完成信号的采集和设备的控制。
其中实验箱为PLC提供:
1):
开关量输入信号单元;
2):
开关量输出信号(发光二极管显示信号和声音信号)单元;
3):
高速脉冲信号(0~20K)单元;
4):
模拟量输入信号(电压源信号范围-10V~10V)单元;
5):
电压表显示单元;
6):
模拟量输出显示单元;
7):
输入、输出接线端子单元;
8):
交通灯实验单元;
9):
混合液体控制单元;
10):
星-三角起动和电机控制单元;
11):
LED显示及天塔之光控制单元;
12):
自动售货机模拟控制单元;
13):
全自动洗衣机模拟控制单元;
14):
计件单元;
EL-PLC-III型PLC实验箱的布局:
扩展模块连接区
混合液体
实验区
开关量
输出单
元
模拟量单元
开关量输入端子
PLC主机
脉冲量单元
交通灯实验区
开关量
输入单元
开关量输出端子
电源开关
开关量
输入单元
模拟量端子
输入、输出接线端子单元介绍:
实验箱端子与PLC请按下面方法连接(装置出厂时已连接好,请检查接线):
PLC开关量输入:
接实验箱DIGITALINPUT00…….23,公共端接实验箱的1M….4M;
PLC开关量输出:
接实验箱DIGITALOUTPUT00…….15,公共端接实验箱的1L….2L;
PLC模拟量:
接实验箱ANALOG,输入接AIA…AID,输出接AO1、AO2,公共端接实验箱的COM;
开关量信号单元介绍:
输入信号分为不带锁按键和带自锁按键,各有八个,共十六个,按键按下时是高电平还是低电平由公共端决定,不带锁按键的公共端是COMS1接口,带自锁按键的公共端是COMS2接口。
输出信号是2组输出指示灯和一个蜂鸣器声音信号,其中一组指示灯的信号是低电平点亮,标示为LED1----LED4,另一组指示灯的信号是高电平点亮,标示为LED5----LED8。
声音信号的接口标示为BEEP,接通低电平信号时蜂鸣器响。
模拟量信号单元介绍:
有两路模拟量输入信号源输出接口,范围均为从-10V到10V,转动电位器RW2可以输出从-10V到10V之间的电压值,输出接口标示为AMO1接口和AMO2接口。
有一路模拟量电压输出显示接口,标示为AWO1,显示范围从-10V到10V。
高速脉冲信号单元:
一路脉冲量信号输出接口,标示为PA插孔,调节RW1和RW2,PA插孔接口输出0~20K变化的脉冲。
EL-PLC-III型箱式PLC教学实验系统实验流程:
1):
分析被控对象;
2):
连接实验线路;
3):
连接PLC的编程口和计算机的COM1口;
4):
使PLC处于STOP模式,编写、下载程序;
5):
运行上位机的组态运行软件;
6):
运行PLC程序,观察实验现象;
EL-PLC-III型PLC教学实验系统的特点:
主机为三菱、西门子PLC的I/O总点数40点,另有自由扩展的I/O点数为8点。
1):
采用国际标准导轨式安装,灵活方便,适用于各种PLC;
2):
真正执行机构,形象,便于学生理解;
3):
采用开发软件,实际显示执行过程;
4):
实际编程,锻炼学生的抽象分析能力和编程能力;
5):
采集信号丰富,具有宽范围的模拟量输入,简单明了的数字量输入和数字量输出;
2组态软件的安装和使用说明
组态软件是数据采集与过程控制的专用软件,是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,能以灵活多样的组态方式(而不是编程方式)提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法,其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能,能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备,与高可靠的工控计算机和网络系统结合,可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口,进行系统集成。
力控的监控组态软件是面向监控和数据采集的软件平台工具,具有丰富的设置项目,使用方便灵活,功能强大,应用范围广泛,可开发石油、化工、半导体、汽车、电力、机械、冶金、交通、楼宇自动化、食品、医药、环保等多个行业和领域的工业自动化、过程控制、管理监测、工业现场监视、远程监视/远程诊断、企业管理/资源计划等系统。
一、力控组态软件的安装和使用:
力控组态软件安装、运行需要的硬件和软件配置如下:
1、Pentium100以上的IBM微型机及其兼容机、工控机
2、至少32M内存(RAM)
3、至少100M硬盘
4、VGA或SVGA的各种类型的显示器
5、标准鼠标和键盘
6、WINDOWS98/NT/2000/XP操作系统。
安装和使用方法:
1、双击光盘中的SETUP.EXE,出现以下图1的窗口:
选择在桌面运行快捷方式、开始菜单建立运行快捷方式和开始菜单建立卸载快捷方式的复选框,如图1所示,点击图1中的“开始”按钮,软件开始安装到指定的安装路径。
图1
2、安装完毕,显示如图2:
点击确定按钮。
图2
3、双击桌面上的“工程运行”图标,显示如图3:
图3
4、在没有购买加密锁的情况下,点击“忽略”按钮,进入图4所示:
图4
图4为主界面,在主界面中显示了全部实验,单击相应的实验项目,完成各个实验。
工程的卸载:
在开始菜单中找到“工程运行”,在“工程运行”下选择“卸载工程”;
3实验项目内容
3.1基本程序指令编写实验
实验一定时器、计数器实验
一、实验目的:
1、了解和熟悉编程软件的使用方法;
2、了解写入和编辑用户程序的方法;
3、掌握定时器、计数器的使用;
4、学习组态软件的设计和使用。
二、实验设备:
1、可编程序控制器一台;
2、EL-PLC-III实验箱一台;
3、装有编程软件和开发软件的计算机一台;
4、电缆一根;
二、实验内容:
1、实验原理:
利用CPU中的时钟存储单元来产生周期为1秒的时钟脉冲,然后利用计数器来进行计数,当记到3时,让计数复位,然后重复进行。
这样就出现了LED1灯亮一秒,而灭三秒的效果。
另一个是用按键所产生的上升沿来计数,当按到第10次后,灯亮。
同时计数器复位。
2、信号分析:
输入信号:
PH01是按键输入信号:
产生高低电平
PH02是按键输入信号,产生高低电平
输出信号:
LED1指示灯输出信号,低电平有效
LED2指示灯输出信号,低电平有效
3、程序设计流程:
4、接线方法:
三菱(FX2N):
PLC输入00接PHO1
01接PHO2
COMS2接GND
PLC输出00接输出显示LED灯LED1
01接输出显示LED灯LED2
1L接GND
西门子(S7-200):
PLC输入00接PHO1
01接PHO2
COMS2接24V
1M接GND
PLC输出00接输出显示LED灯LED1
01接输出显示LED灯LED2
1L接GND
5、实验步骤:
5.1实际操作运行:
1、编写实验程序并下载到PLC里,成功完成后,使PLC处于运行状态,RUN运行指示灯亮;
2、观察到实验箱上的LED1亮1秒,灭3秒,交替显示状态;
3、连续按下实验箱上的PHO1按钮10次,实验箱上的LED2灯亮;
4、按下实验箱上的PHO2按钮,实验箱上的LED2灯灭;
5.2上位机监控操作运行:
1、解压、安装组态软件,打开监控程序,处于全速运行状态,单击“定时、计数”;
2、可以观察到实验箱上的LED1亮1秒,灭3秒,交替显示,在上位计算机图形上显示出一个红色线条的方波;
3、连续按下实验箱上的PHO1按钮10次,实验箱上的LED2灯亮,上位计算机的图形界面上有一个绿色的高电平;
4、按下实验箱上的PHO2按钮,上位计算机的图形界面上绿色的高电平变为低电平,计数器的显示值复位,实验箱上的LED2灯灭;
5、实验结束,在上位计算机界面上按“退出”按钮,返回主界面,完成实验。
四、实验报告要求:
整理出运行和监视程序时观察到的现象。
1.画出I/O接口图、程序梯形图、语句指令清单。
2.仔细观察实验现象,认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
实验二中断程序编程实验
一、实验目的:
1.熟悉编程软件及编程方法。
2.掌握子程序和中断程序的设计方法。
3.掌握使用定时中断的使用方法。
4.学习组态软件的设计和使用。
二、实验设备:
1、可编程序控制器一台;
2、PLC实验箱一台;
3、装有编程软件和开发软件的计算机一台;
4、电缆一根;
三、实验内容:
1、实验原理:
本实验主要利用PLC中的定时中断功能来实现八个LED指示灯中的两个来循环点亮,时间间隔为1秒,从而实现了一种交替点亮的一种流水灯的效果。
2、信号分析:
输出信号:
LED1是输出指示灯信号,低电平点亮
LED2是输出指示灯信号,低电平点亮
LED3是输出指示灯信号,低电平点亮
LED4是输出指示灯信号,低电平点亮
LED5是输出指示灯信号,高电平点亮
LED6是输出指示灯信号,高电平点亮
LED7是输出指示灯信号,高电平点亮
LED8是输出指示灯信号,高电平点亮
3、程序流程:
4、接线方法:
三菱(FX2N):
PLC输出00接输出显示LED8;01接输出显示LED7;
02接输出显示LED6;03接输出显示LED5;
04接输出显示LED4;05接输出显示LED3;
06接输出显示LED2;07接输出显示LED1;
08接输出显示HL5;09接输出显示HL6;
10接输出显示TL6;11接输出显示TL5;
12接输出显示TL4;13接输出显示TL3;
14接输出显示TL2;15接输出显示TL1;
1L接24V,
2L接GND
西门子(S7-200):
PLC输出00接输出显示LED8;
01接输出显示LED7;
02接输出显示LED6;
03接输出显示LED5;
04接输出显示LED4;
05接输出显示LED3;
06接输出显示LED2;
07接输出显示LED1;
1L接24V;
2L接GND。
5、实验步骤:
5.1实际操作运行:
1、编写实验程序并下载到PLC里,成功完成后,使PLC处于运行状态,RUN指示灯亮;
2、观察八个LED指示灯的点亮效果。
5.2上位机监控操作运行:
三菱(FX2N):
1、打开监控程序、处于全速运行状态,单击“中断实验”;
2、在上位计算机界面上,从右开始,
(1)第一个灯和第三个灯亮,其余灯灭,1秒后,第二个灯和第四个灯亮,其余灯灭,1秒后,第三个灯和第五个灯亮,其余灯灭,1秒后,第四个灯和第六个灯亮,其余灯灭,1秒后,第五个灯和第七个灯亮,其余灯灭,1秒后,第六个灯和第八个灯亮,其余灯灭,1秒后,第七个灯和第九个灯亮,其余灯灭,1秒后,第八个灯和第十个灯亮,其余灯灭,1秒后,第九个灯和第十一个灯亮,其余灯灭,1秒后,第十个灯和第十二个灯亮,其余灯灭,1秒后,第十一个灯和第十三个灯亮,其余灯灭,1秒后,第十二个灯和第十四个灯亮,其余灯灭,1秒后,第十三个灯和第十五个灯亮,其余灯灭,1秒后,第十四个灯和第一个灯亮,其余灯灭,1秒后,第十五个灯和第二个灯亮,其余灯灭,1秒后,重复
(1)的现象。
4、实验结束,在上位机界面上按“返回”按钮,返回主界面,完成实验。
西门子(S7-200):
1、打开监控程序、处于全速运行状态,单击“中断实验”;
2、在上位计算机界面上,从右开始:
(1)第一个灯LED1和第三个灯LED3亮,其余灯灭,1秒后,第二个灯LED2和第四个LED4灯亮,其余灯灭,1秒后,第三个灯LED3和第五个灯LED5亮,其余灯灭,1秒后,第四个灯LED4和第六个灯LED6亮,其余灯灭,1秒后,第五个灯LED5和第七个灯LED7亮,其余灯灭,1秒后,第六个灯LED6和第八个灯LED8亮,其余灯灭,1秒后,第七个灯LED7和第一个灯LED1亮,其余灯灭,1秒后,第八个灯LED8和第二个灯LED2亮,其余灯灭,1秒后,重复
(1)的现象。
3、实验结束,在上位计算机界面上按“返回”按钮,返回主界面,完成实验。
四、实验报告要求:
整理出运行和监视程序时观察到的现象。
1、画出I/O接口图、程序梯形图、语句指令清单。
2、仔细观察实验现象,认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
3.2硬软件综合应用实验
实验一混合液体搅拌实验
一、实验目的:
1、进一步熟悉编程软件及方法
2、掌握液位控制技巧
3、了解传感器原理及使用方法
4、学习组态软件的设计和使用。
二、实验设备:
1、可编程序控制器一台;
2、EL-PLC-III实验箱一台;
3、装有编程软件和开发软件的计算机一台;
4、电缆一根;
三、实验内容:
使用PLC数字量输入、输出控制混合液体的液位。
1、实验原理:
本实验原理主要分以下几步来完成。
当按下启动按钮后就开始向容器中加入A液体,使液位逐渐上升,当上升到中液位时,停止家A液体,同时加入B液体,那么液位继续上升,当到达高液位后,停止加B液体,同时打开搅拌电机,开始混合液体,并进行延时,当延时时间到后,关闭搅拌电机,同时开始排放液体,当液位到达低液位时,又开始加A液体,进入下一次循环中。
2、信号分析:
输入信号:
HL8是混合液实验启动按钮信号;
HL9是混合液实验停止按钮信号;
HL3是低液位传感器输出信号;
HL2是中液位传感器输出信号;
HL1是高液位传感器输出信号;
输出信号:
HL5是控制A液体的阀门信号;
HL6是控制B液体的阀门信号;
HL4是控制搅拌电机信号;
HL7是控制液体排放阀门信号。
3、程序流程
4接线方法:
三菱(FX2N):
PLC输入00接混合液体启动按钮HL8;
01接混合液体停止按钮HL9;
02接L处液面传感器HL1;
03接I处液面传感器HL2;
04接H处液面传感器HL3;
PLC输出00接控制进料泵A液体阀门HL5;
01接控制进料泵B液体阀门HL6;
02接控制混合液体出料泵阀门HL7;
03接混料搅拌电机HL4;
1L、2L接GND
西门子(S7-200):
PLC输入00接混合液体启动按钮HL8;
01接混合液体停止按钮HL9;
02接L处液面传感器HL3;
03接I处液面传感器HL2;
04接H处液面传感器HL1;
1M接24V
PLC输出00接控制进料泵A液体阀门HL5;
01接控制进料泵B液体阀门HL6;
02接混料搅拌电机HL4;
03接控制混合液体出料泵阀门HL7;
1L接GND
5、实验步骤:
5.1实际操作运行:
1、尝试分别采用基本指令和步进指令编写实验程序并下载到PLC里,成功完成后,使PLC处于运行状态,RUN指示灯亮;拨码开关JPP的1、2位拨到ON状态;
2、按下启动按钮,观察单元模块上各LED模拟和电动机模拟控制演示,实现进夜和搅拌控制功能;
3、改写程序,实现不同搅拌时间控制。
5.2上位机监控操作运行:
1、打开监控程序、处于全速运行状态,单击“混料实验”;
2、在模块上按下“启动”按钮,模块上L4灯亮,界面上进料泵1的开关和指示灯亮,动画显示液体A流入混料罐中,罐中液体上升到中液位报警处且报警灯亮,模块上光柱上升到中液位,L2指示灯亮,L5灯亮,光柱上升到高液位,L3灯亮,界面上进料泵2的开关和指示灯亮,动画显示液体B流入混料罐中,罐中液体上升到高液位报警处且报警灯亮,模块上L5灯灭,光柱显示混料,电机转动,5秒钟后,电机停转,模块上的L6灯亮,界面上出料泵开关和指示灯亮,罐中液体下降到低液位报警处且报警灯亮,模块上的光柱下降到低液位处,L1指示灯亮,延时2秒后,光柱全灭,界面上的罐中液体全部出料,再次重复执行。
3、实验结束,在上位机界面上按“主界面”按钮,返回主界面,完成实验。
四、实验报告要求:
整理出运行和监视程序时观察到的现象。
1.画出I/O接口图、程序梯形图、语句指令清单。
2.仔细观察实验现象,认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
实验二交通灯控制实验
一、实验目的:
1.进一步熟悉编程软件及方法
2.熟悉顺序控制编程原理及方法
3.掌握定时器使用方法
4.学习组态软件的设计和使用。
二、实验设备:
1、可编程序控制器一台;
2、EL-PLC-III实验箱一台;
3、装有编程软件和开发软件的计算机一台;
4、电缆一根;
三、实验内容:
1、实验原理:
在十字交通路口,在某时刻只能有一个方向上能够容许车辆通过,所以在十字路口就应该用红黄绿三种颜色的指示灯来引导车辆的通行。
交通灯的工作原理是在0~1秒内,南北红灯亮,东西红灯亮,两个方向上车辆都停止运行,在1~4秒内,南北红灯亮,东西绿灯亮,南北方向车辆不以行驶,而东西方向可以。
在4~5秒内,南北红灯,东西黄灯,南北和东西都等待。
在5~6秒内,南北红灯亮,东西红灯亮,南北和东西车辆都等待,6~9秒内,南北绿灯亮,东西红灯亮,南北车辆容许行驶,东西等待。
在9~10秒内,南北黄灯亮,东西红灯亮,东西,南北车辆都不能行驶。
2、信号分析:
输入信号:
S1是交通灯启动按钮信号,
输出信号:
TL6是东西方向绿灯指示信号
TL5是东西方向黄灯指示信号
TL4是东西方向红灯指示信号.
TL3是南北方向绿灯指示信号
TL2是南北方向黄灯指示信号
TL1是南北方向红灯指示信号
3、程序流程
4、实验接线:
三菱(FX2N):
PLC输入00—交通灯控制启动按钮TL7;
PLC输出01—交通灯控制插孔TL3(东西方向绿灯);
02—交通灯控制插孔TL2东西方向黄灯);
03—交通灯控制插孔TL1(东西方向红灯);
04—交通灯控制插孔TL6(南北方向绿灯);
05—交通灯控制插孔TL5(南北方向黄灯);
06—交通灯控制插孔TL4(南北方向红灯);
1L、2L接GND
西门子(S7-200):
PLC输入00—交通灯控制启动按钮;
1M---接24V;
PLC输出01—交通灯控制插孔TL6(东西方向绿灯);
02—交通灯控制插孔TL5(东西方向黄灯);
03—交通灯控制插孔TL4(东西方向红灯);
04—交通灯控制插孔TL3(南北方向绿灯);
05—交通灯控制插孔TL2(南北方向黄灯);
06—交通灯控制插孔TL1(南北方向红灯);
1L----接GND;
2L----接GND;
使用PLC数字量输入、输出控制红绿灯。
启动开
关合上
0~1S
南北红灯亮,东西红灯亮,即南北方向和东西方向均等待。
1~4S
南北红灯亮,东西绿灯亮,即南北方向等待,东西方向行驶。
4~5S
南北红灯亮,东西黄灯亮,即南北方向和东西方向均等待。
5~6S
南北红灯亮,东西红灯亮,即南北方向和东西方向均等待。
6~9S
南北绿灯亮,东西红灯亮,即南北方向行使,东西方向等待。
9~10S
南北黄灯亮,东西红灯亮,即南北方向和东西方向均等待。
5、实验步骤
5.1实际操作运行:
1、尝试分别采用基本指令和步进指令编写实验程序并下载到PLC里,成功完成后,使PLC处于运行状态,RUN指示灯亮;
2、按下启动按钮,观察单元模块上的十字路口各交通信号LED灯运行情况,实现十字路口交通灯模拟演示控制;
3、改写程序,实现不同方向通行时间的控制。
5.2上位机监控操作运行:
1、打开监控程序,处于全速运行状态,单击“交通灯”;
2、界面上实时显示南北方向和东西方向车辆的运行情况。
3、实验结束,在上位机界面上按“主界面”按钮,返回主界面,完成实验。
四、实验报告要求:
整理出运行和监视程序时观察到的现象。
1.画出I/O接口图、程序梯形图、语句指令清单。
2.仔细观察实验现象,认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
实验三电动机控制实验
一、实验目的:
1.熟悉编程软件及编程方法。
2.掌握简单控制技巧。
3.学习组态软件的设计和使用。
二、实验设备:
1:
可编程序控制器一台;
2:
EL-PLC-III实验箱一台;
3:
装有编程软件和开发软件的计算机一台;
4:
电缆一根;
5:
电动机控制单元一块;
三、实验内容:
1、实验原理:
(1)电机正反转:
我们知道要改变电机的正反转,必须改变电机的相序,所以要实现电机正反转,动作顺序为:
当按下正转起动按钮后,正转交流接触器吸合,电机正转,按下停止按钮后,电机会停止,当按下反转起动按钮后,反转交流接触器吸合电机反转,按下停止按钮后电机停止:
(2)电机星――三角形起动:
由于电机要求起动过程中要平稳,减小起动电流,所以用星型接线方式能满足要求,但是电机起动后要承受较大的力矩,提高负载能力,所以起动后用三角形连接方式。
起动过程如下:
当按下起动按钮后,星型连接的交流接触器动作,使电机起动,同时延时,当延时时间到后,自动切换到三角形连接的交流接触器动作,使电机正常运行,按下停止按钮,电机会停止:
2、信号分析:
输入信号:
TL4是星――三角形起动开关按钮信号;
TL3是电机停止按钮信号;
TL2是电机正转起动按钮信号;
TL1是电机反转起动按钮信号;
输出信号:
KM1是通电交流接触器信号;
KM2是三角型交流接触器信号
KM3是星型交流接触器信号
KMZ2是正转交流接触器信号
KMF2是反转交流接触器信号
3、程序流程:
4、接线方法:
三菱(FX2N):
PLC输入00接开关输出插孔TL4,
01接开关输出插孔TL3;
02接开关输出插孔TL2;
03接开关输出插孔TL1;
PLC输出00KM1输出指示灯;
01KM2输出指示灯;
02KM3输出指示灯;
03KMF2输出指示灯;
04KMZ2输出指示灯;
1L接GND
2L接GND
西门子(S7-200):
PLC输入00
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