可编程序控制器(PLC)的认识

一、实验目的

1. 初步了解PLC构成的控制系统及编程器的使用；

2. 学习利用基本编程指令编制程序的方法。

二、实验原理

本实验用PLC机为日本立石（OMRON）公司生产的C 20P，其输入、输出继电器共为20个，其中输入继电器12个，编号为0000～0011；输出继电器8个，编号为0500～0507。实验板原理接线图如图2.1所示，它由PLC机、编程器、中间继电器AM0—AM7、接线柱、乒乓开关等组成。PLC机的输入信号（如按钮、限位开关等）用乒乓开关（S0—S11）来模拟。PLC机的输出接保护用的中间继电器AM0—AM7，当PLC机输出继电器动作时，中间继电器吸合，其动合（常开）触点动作，则联接到接线柱上的等效输出点闭合。使用者将接线柱输出点看作PLC输出点去联接外部负载。

图2.1 PLC实验板原理图

三、实验仪器和设备

PLC实验板（包括PLC主机、编程器、中间继电器等）一台，继电接触控制实验台（包括三相异步电动机、交流接触器等）一台

四、实验内容和步骤

1。三相异步电动机时间控制

要求第一台电动机起动5s后第二台电动机自动起动，两台电动机能同时停车。图2.2为三相异步电动机时间控制原理图。图（a）为输入、输出接线图，图（b）为其控制梯形图，图（c）为主电路。

（1）编程器的基本操作练习

当PLC联上编程器并通电后，PLC电源指示灯亮，如果编程器设置在“PROGRAM”位置，这时PLC处于编程状态。编程器显示（PROGRAM）PASSWORD!，这时依次按CLR键和MONTR键，编程器显示PROGRAM，再按CLR键，编程器即显示地址号0000，此时即可输入程序。

（a）

(b) (c)

图2.2三相异步电动机时间控制实验原理图

(a) 输入输出接线图 (b) 梯形图 (c) 主电路

a. 在输入新程序前，清除存储器的内容

依次按CLR、PLAY／SET、NOT、REC/RESET和MONTR键，即将全部程序清除。

b. 按照下面编程键的操作顺序将图1.2（b）的梯形图写入PLC的用户程序存储器。

LD 0002 WRITE

OR 0504 WRITE

AND NOT 0003 WRITE

0UT 0504 WRITE

LD 0504 WRITE

TIM 00 WRITE

50 WRITE

LD TIM 00 WRITE

0UT 0505 WRITE

FUN 01 WRITE

c. 当上述程序已输入到PLC机中，用、键读出所写程序，如程序有错，可用插入指令和删除指令修改程序。

d．检查程序正确无误后，将编程器置于“MONITOR”位置，PLC处于运行状态，即运行图1.2程序（如果此时PLC上ALARM指示灯亮，说明程序有错误，回到编程状态，重新检查程序）。扳动0002开关，则0504输出指示灯亮，输出端的中间继电器AM4吸合，延时5s，0505输出指示灯亮，中间继电器AM5吸合。扳动0003开关，则输出指示灯灭，中间继电器失电。说明动作正确。

（2）连接三相异步电动机时间控制电路

按图2.2（a）连接输出控制电路，0504、0505、COM输出端由实验板接线柱所标的输出端输出。按图2.2（c）联接主电路。重复步骤（1）d，观察电动机的运行情况。

2. 定时器指令的练习

（1）断电延时定时器

（a） （b）

图2. 3 断电延时定时器

（a）梯形图程序 （b）时序图 （c）指令语句表

当0002接通时，输出继电器0500导通，并且输出继电器0500的触点自锁，保持0500接通，直至0002断电，定时器TIM01开始计数，当计数时间到10s，输出继电器0500才断开，利用0500输出作定时控制，就实现了断电延时的功能。

（2）汽车方向灯控制

耍求当汽车左转弯，左灯闪亮，右转弯，右灯闪亮，倒车，左、右灯同时闪亮。其中闪亮频率为亮／暗各2s。设0002、0003、0004分别为左、右、倒车的控制开关；0500、0501分别为左、右灯输出控制继电器。图14为控制梯形图。

将梯形图程序输入到PLC机中，运行该程序观察输出指示灯及中间继电器的变化情况。

图2.4 汽车方向灯控制梯形图

（3）设某工件加工过程分为4道工序，共需33s，其时序要求如图1.5所示。0002为运行控制开关，当0002接通时，启动工件加工，当0002断开时，停止工件加工。

图2.5工件加工时序图

按设计要求用两种方法完成：a. 4道工序用4个定时器完成；b. 4道工序用1个定时器完成，利用比较指令来启动和识别各道工序（可适当减少工序）。

五、预习内容

1. 阅读本实验及第3章PLC的有关内容，读懂有关程序，了解基本指令及编程器的使用。

2. 编写出满足图1.5时序要求的梯形图程序。

六、实验总结报告

1. 画出图2.4中，当0002闭合后辅助继电器1000的输出波形。若要改变闪亮频率应如何调整。

2. 画出调试好的满足图2.5要求的梯形图程序和指令表。

PLC可编程控制器综合实训装置

一、BOH-N1200S型 PLC可编程控制器综合实训装置（S7-1200PLC主机） 概述BOH-N1200S型 PLC可编程控制器综合实训装置（S7-1200PLC主机） 是根据《中华人民共和国教育行业标准——电工电子类实训基地仪器设备配备标准》，教育部“振兴21世纪职业教育课程改革和教材建设规划”要求，按照职业教育的教学和实训要求研发的产品。适合高职院校、职业学校的机电设备安装与维修、机电技术应用、电气运行与控制、电气技术应用、电子电器应用与维修等专业和非机电类专业的《可编程控制器技术》、《电气及PLC控制技术》、《PLC及其应用》、《变频调速技术》、《现场总线控制技术》课程的教学与技能实训。也适合技工学校、职业培训学校、职教中心、鉴定站/所各工种PLC实训操作、PLC技能考核装置。

二、PLC可编程控制器综合实训装置特点1、采用积木组合式结构，含开关量、模拟量、变频调速、触摸彩屏、总线通信模块等，配套组态监控软件、仿真实训软件，实现仿真化、信息化、网络实训教学，体现实训教学的网络性和系统性。2、项目实训模块：利用目前典型的可编程控制器及总线技术完成对工业生产中模拟对象，实物模型中的逻辑、模拟、过程、运动等的控制实训，完成学生认知、设计、安装、调试、检修等多种技能实训。三、PLC可编程控制器综合实训装置技术性能1、输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz2、工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔<400m3、装置容量：＜0.5KVA4、重 量：＜110Kg5、外形尺寸：1600mm×750mm×1600mm6、安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准四、PLC控制实验台的基本配置及功能 网络型PLC实验装置由控制屏、实训桌、主机实训组件、实训模块（含丰富的工业现场设备模拟实训对象）、变频器挂箱、触摸屏挂箱、交直流电机、总线单元、通信模块、电机导轨、测速机构等组成。（一）控制屏（铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板）1、交流电源控制单元三相四线380V交流电源经空气开关后给装置供电，电网电压表监控电网电压，设有带灯保险丝保护，控制屏的供电由钥匙开关和启停开关控制，同时具有漏电告警指示及告警复位。提供三相四线380V、单相220V电源各一组，由启停开关控制输出，并设有保险丝保护。2、定时器兼报警记录仪定时器兼报警记录仪，平时作时钟使用，具有设定时间、定时报警、切断电源等功能；还可自动记录由于接线或操作错误所造成的漏电告警次数。3、直流电源、直流电压/电流表、逻辑输出及指示等直流电压：0～10V可调输出；直流电流：4～20mA可调输出；直流数字电压表/电流表；电压表量程0～400V、输入阻抗为10MΩ、精度0.5级；电流表量程0～200 mA、精度0.5级；同时设有逻辑电平输出（点动、自锁）、逻辑电平指示、LED数码管、方向指示器、八音盒、直流24V继电器、信号转换座若干。4、主机实训组件西门子S7-1200 CPU1215C 数字量14 点输入/10 点输出，模拟量 2 路输入2 路输出，1 个以太网通信端口；配套PC/MPI编程电缆。（二）PLC可编程控制器综合实训装置实训挂箱

序号

编号

控制对象实训模块

实训教学目标

1

SX1

抢答器/音乐喷泉

通过对抢答系统中各组人员抢答时序的监视和控制，掌握条件判断控制指令的编写方法；通过对音乐喷泉控制系统中“水流”及音乐的循环控制，掌握循环指令的编写方法。

2

SX2

装配流水线/十字路口交通灯

通过对“生产流水线”顺序加工过程及十字路口交通灯路况信号控制，掌握顺序控制指令的编写方法。

3

SX3

水塔水位/天塔之光

通过对“水塔水位”和“储水池水位”变化过程的判断，了解简单逻辑控制指令的编写方法。通过对天塔之光闪亮过程的移位控制，掌握移位寄存器指令的编写方法。

4

SX4

自动送料装车/四节传送带

通过对传送带启停、传送状态的控制和对货物在自动送料装车系统中流向、流量的控制，掌握较复杂逻辑控制指令的编写方法。

5

SX5

多种液体混合装置

通过对“液体混合装置”中不同液体比例及液体混合时搅拌时间的控制，掌握条件判断指令及各种不同类型的定时器指令的编写方法。

6

SX6

自动售货机

通过用用户投币数目的识别和自动售货机中各种“货物”的进出控制，掌握各种计数器指令及比较输出指令的编写方法。

7

SX7

自控轧钢机/邮件分拣机

通过对自控轧钢机和邮件分拣机材料（“钢锭“邮件”）来料数量、来料类别识别及对各种执行器（例如“电机”）启停时序的控制，掌握数值运算指令及中断指令的编写方法。

8

SX8

机械手控制/自控成型机

通过对机械手停留“位置“及自控成型机各方向“液缸位置”的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较简单逻辑控制程序的编写能力。

9

SX9

加工中心

通过对加工中心中各方向“电机”运行方向及“刀库”进出刀、换刀过程的控制，掌握一个完整工业应用系统中的较复杂逻辑控制的编写能力。

10

SX10

四层电梯（实物）

通过对一个完整的四层电梯模型的综合控制，初步掌握PLC控制系统的分析、I/O分配、设计I/O接线图、接线、编程、调试等工作过程的综合知识。

11

SX11

步进电机/直线运动：（实物）步进电机系统由驱动电路、步进电机、刻度盘、指针等组成；直线运动系统由电机、同步带、光电传感器、导轨、移动块等组成。

通过利用PLC对步进电机及直线运动实物模块的控制，初步了解步进电机方向、拍数的控制及直线运动检测、定位控制。

12

SX12

自动洗衣机/电镀生产线

通过对洗衣机进出水时间、洗涤流程及电镀生产线中物块侵入不同溶液的时间、方式、先后顺序的控制，掌握多点PLC控制系统的综合应用能力。

13

SX13

直流电机控制/温度控制（模拟量控制）

通过对直流电机系统中脉冲信号采集、转速控制（电压量）及温度控制系统中的温度参数的控制，掌握高速计数器指令、模拟量处理指令、PID指令的使用。

14

WK1

典型电动机控制实操单元：施耐德交流接触器3只；时间继电器1只，3个按钮，3只交流指示灯，2只热继电器，元器件配置专用底座。

掌握一般强电系统的安装和调试工作过程知识，实现PLC方式的电机典型运行控制；掌握安装和调试PLC电气控制系统的有关知识。

15

WK2

网孔板

学会电气控制系统中各元器件的布局规划、安装、调试过程知识。

16

BP1

变频器实训组件：配置西门子MM420变频器，带有RS485通信接口及BOP操作面板

初步具有综合应用变频器的能力，了解变频调速在实际中的应用，掌握变频器与PLC之间USS通信协议的建立连接方法。

17

CM1

触摸屏实训组件：7寸真色彩MCGS 7062

了解工业触摸屏的功能及使用方法、掌握与PLC之间的通信知识，并掌握复位、置位、交替等功能键、图形（曲线）显示、动态画面跟踪在触摸屏中的实现方法。

（三）电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表包含光码盘测速系统（配有进口光电编码器）、数显转速表及固定电机的不锈钢导轨等。不锈钢导轨平整度好，无应力变形，加工精细，同心度好，互换性好，能保证电机与编码盘之间连接的同心度不超过±5丝，电机运行噪声小，实训参数典型，能较好满足实训要求。在导轨面板上设有五位数显转速表，显示当前转速；具有电压反馈信号；同时设有光电编码信号输出，包括A、B两个通道；能够完成各种速度开/闭环及定位实训。（四）三相鼠笼异步电机：交流220V/△（五）实训桌实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板；左右设有两个大抽屉（带锁），用于放置工具及资料，电脑桌联体设计，造型美观大方。（六）教师示台配置：★1、便携式自动化电子信号测试记录模块（招标须提供现场演示）1）、具备电压、电流、温度采集，可以记录观察电压、电流跳变的图像数据，精度±0.05%真有效值测量USB数据传输，彩屏LCD显示2）、具有示波器、虚拟频谱仪、虚拟万用表、虚拟数字量输入输出模块。3）、集双通道电子信号图像数据采集记录仪、频谱分析仪和逻辑分析仪于一体，不低于20M，具有1KHz基准方波输出接口；图像数据可以按时间和电压输出到EXCEL、BMP和OSC；数据记录*大4G；FFT、相关和功率谱频谱分析，FFT支持8～1048576点的选择，支持triangular、cosine、Bohman、Parzen等 18种窗；）4、功率谱支持自功率谱和互功率谱的计算；相关支持自相关和互相关的计算；5、虚拟任意波形输出模块，频率25Mz ，输出波形：正弦波，三角波，方波，TTL，任意波形。6）、虚拟万用表模块：直流电压，量程60.00mV、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V、800V；交流电压测量，量程 60.00mV 、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V；直流电流测量，量程 60.00mA 、600.00mA 、6.000A、10.00A；交流电流测量，量程 60.00mA、600.00mA、6.000A、10.00A；电阻测量，量程 600、6.000 K、60.00 K、600.0 K、6.000 M 、60.00 M；电容测量，量程 40.00nF 、400.00nF、4.000uF、40.00uF、400.0uF；二极管测量 0V~2.0V★2、虚拟电子测量仪器系统软件（为了避免知识产权纠纷投标现场需提供计算机软件著作权证书）1）本软件系统由安装于实验台学生机上的实验软件和教师机上的管理软件组成，要求程序均由LabVIEW软件编制。中文菜单式操作界面，人机对话友好。学生在启动程序后，键入自己的学号，系统即在教师机数据库中找出该学生的姓名，经过学生确认后，学生选择所要做的相应实验，即进入正常的实验界面。2）能实现密码登录系统，设置数据库路，系统测试(查询设备)，学生库设置，题库与题库等级设置，考核试卷提取与存储考核时间设置与启动，考核成绩查询，考核成绩打印，登录密码修改与恢复。3）、学生终端采用LabVIEW软件编制具有联机考核功能，学号查询，故障解除，时间查询，分数查询，设备号查询，学生实验数据、学生考勤及学生考试、学生实验选做等管理功能。4）学生在启动程序后，键入自己的学号，系统即在教师机数据库中找出该学生的姓名，经过学生确认后，学生选择所要做的相应实验，即进入正常的实验界面。★3、工业4.0仿真实训软件（为了避免知识产权纠纷投标现场需提供计算机软件著作权证书（并盖厂商鲜章））软件采用三维建模基于虚拟现实技术的计算机仿真模拟技术，可以进行三维智能立体仓库控制、气动技术、传感器技术、PLC可编程逻辑控制器应用、机器视觉系统、环形输送设备、工业机器人应用与编程、Rfid电子标签通信、工业无线通信网络布置、控制系统软件编程等多门学科的教学与培训。五、实训项目（一）PLC技能考核装置1.PLC认知实训（软硬件结构、系统组成、基本指令练习、接线、编程下载等）2.典型电动机控制实操实训（点动、自锁、正反转、星三角换接启动等）3.PLC仿真实训（二）PLC模拟控制应用实训

4.数码显示控制5.抢答器控制6.天塔之光控制7.音乐喷泉控制8.十字路口交通灯控制9.水塔水位控制10.自动送料装车系统控制11.四节传送带控制12.装配流水线控制13.多种液体混合装置控制

14.自控成型机控制15全自动洗衣机控制16.电镀生产线控制17.自控轧钢机控制18.邮件分拣机控制19.自动售货机控制20.机械手控制21.四层电梯控制（实物）22.加工中心控制23直线运动控制（实物）

（三）PLC实物控制实训

24.直线运动位置识别、运动轨迹控制、定位控制25.步进电机运动控制

26.直流电机控制27.温度PID控制

（四）PLC、变频器、触摸屏综合应用技能实训

35.变频器功能参数设置与操作36.变频器报警与保护功能37.外部端子点动控制38.变频器控制电机正反转39.多段速度选择变频调速40.变频器无级调速41.基于外部模拟量(电压/电流）控制方式的变频调速42.瞬时停电启动控制43.PID变频调速控制44.PLC控制变频器外部端子的电机正反转

45.PLC控制变频器外部端子的电机运行时间控制46.基于PLC数字量控制方式的多段速47.基于PLC模拟量控制变频开环调速48.基于PLC通信方式的变频器开环调速49. 基于MCGS的现场总线网络通信技术50. PLC、触摸屏与变频器通信控制51.变频器恒压供水系统的模拟52.基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习53.基于触摸屏控制方式的LED控制54.基于触摸屏控制方式的温度PID控制

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