PLC实验.docx
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PLC实验
PLC实验
实验一：
六种“逻辑门”逻辑功能的PLC程序设计
一、演示实验的准备
第一步 确定逻辑变量，写出逻辑表达式：
把PLC输入继电器（I）的触点看作输入变量，输出继电器（Q）的线圈看作输出变量，按照逻辑门的逻辑关系分别写出各逻辑门的逻辑表达式。
（1）“与门”逻辑表达式：
Q0.0=I0.0*I0.1（1.1）
（2）“与非门”逻辑表达式：
Q0.1=Q0.0=I0.0*I0.1（1.2）
（3）“或门”逻辑表达式：
Q0.2=I0.0+I0.1（1.3）
（4）“或非门”逻辑表达式：
Q0.3=Q0.2=I0.0+I0.1（1.4）
（5）“异或门”逻辑表达式：
Q0.4=I0.0*I0.1+I0.0*I0.1（1.5）
（6）“同或门”逻辑表达式：
Q0.5=I0.0*I0.1+I0.0*I0.1（1.6）
第二步 根据逻辑表达式设计出PLC梯形图（如图1所示），并写出程序语句。
方法是：
输入变量为“原变量”时，用“常开触点”表示；输入变量为“反变量”时，用“常闭触点”表示。
“与逻辑”用“触点的串联”表示；“或逻辑”用“触点的并联”表示。
程序语句表
LDI0.0LDNI0.0
AI0.1ANI0.1
=Q0.0LDI0.0
LDNQ0.0AI0.1
=Q0.1OLD
LDI0.0=Q0.5
AI0.1
=Q0.2
LDNQ0.2
=Q0.3
LDNI0.0
AI0.1
LDI0.0
ANI0.1
OLD
=Q0.4
0
第三步：
用电脑或手持编程器将以上所编程序送入PLC用户存储器中。
第四步：
进行I/O分配，并接线调试。
为了接线简单起见，我们让六个“门”的输入接线相同，均为：
开关K0─→I0.0，开关K1─→I0.11 （“─→”表示在两个端钮间连线）；而输出接线分别为：
COM1─→24V直流电源正极，COM2─→24V直流电源正极。
“与门”输出接线：
Q0.0─→L0（L0---L5为发光二极管指示灯）
“与非门”输出接线：
Q0.1─→L1
“或门”输出接线：
Q0.2─→L2
“或非门”输出接线：
Q0.3─→L3
“异或门”输出接线：
Q0.4─→L4
“同或门”输出接线：
Q0.5─→L5
接线调试完毕，实验的准备工作即告结束。
二、演示实验的做法
比如在做“与门”逻辑关系实验时，可按“与门”逻辑关系接线：
K0─→I0.0K1─→I0.1K0─→L0，并设开关闭合为1，开关断开为0；指示灯亮为1，指示灯灭为0。
让学生观察开关K0、K1通断组合与指示灯L0亮灭的逻辑关系，并列出真值表，从而分析出是什么逻辑关系。
同理，在做“与非门”逻辑关系实验时，则按“与非门”逻辑关系接线：
K0─→I0.0K1─→I0.1 Q0.1─→L1，让学生观察开关K0、K1通断组合与指示灯L1亮灭的逻辑关系，列真值表，分析其逻辑关系。
以此类推…… 按相应的“门”的逻辑关系接线，用“开关”作为输入逻辑变量（原因），用“指示灯”显示输出逻辑变量（结果），通过列真值表来分析其逻辑功能。
总之，可以让学生通过观察演示实验来填写如下真值表（如表一所示）。
表一：
六种“逻辑门”逻辑关系演示实验真值表
输 入
输 出
K0=I0.0
K1=I0.1
L0=Q0.0
L1=Q0.11
L2=Q0.2
L3=Q0.3
L4=Q0.4
L5=Q0.5
0
0
0
1
1
0
1
1
填完表后，再逐个逐个地分析输出与输入的逻辑功能，以及Q0.1与Q0.0、Q0.3与Q0.2、Q0.5与Q0.4之间的逻辑关系。
三、小结
1、用PLC实验台做数字电路实验，是一个新的尝试，并且这样的尝试是可行的。
因为“逻辑控制功能”是PLC最基本控制功能，所以，我们设计这个实验的目的，不仅仅为了实验的本身，更重要的是想阐明一个事实：
在数字电路中用各种逻辑门组成的“组合逻辑电路”，是完全可以用PLC的“程序”来实现的。
2、 这里演示的“逻辑门”就是用PLC的“程序”来实现的，不同的“程序”对应不同的逻辑功能，改变“程序”就能改变其逻辑功能。
所以，“程序”是PLC的灵魂。
3、 用PLC实验台做数字电路实验是可取的。
因为PLC实验台“通用性”、“灵活性”、“可靠性”都比较好。
不仅可以用它来做两输入“与门”、“或门”等实验，还可以用它来做三输入“与门”、“或门”等实验，或做其它实验，只要改变程序就行，非常灵活、方便、快捷。
4、 借助“演示实验”的手段，让学生从“实践”中获得知识，比单纯讲解“书本知识”生动、有趣。
可以引导学生反复、仔细地观察“实验”，从分析“事件”的因果关系入手，依次确定逻辑变量，给逻辑变量赋值，列真值表，确定逻辑功能，写逻辑表达式，画逻辑符号或逻辑结构图，最后让学生记住各种“逻辑功能的口诀”和几种“逻辑功能的表示方法”。
实验二“S7—200”PLC的定时器的使用
S7—200PLC的定时器为增量型定时器，用于实现时间控制，可以按照工作方式和时间基准（时基）分类，时间基准又称为定时精度和分辩率。
1．工作方式
按照工作方式，定时器可分为通电延时型（TON）、有记忆的通电延时型（TONR）、断电延时型（TOF）3种类型,我们要根据实际需要来选择。
2．时基标准
按照时基标准，定时器可分为1ms.10ms.100ms3种类型，不同的时基标准，定时精度.定时范围和定时器的刷新方式不同，我们使用的时候要注意它们之间的区别。
3定时器工作方式及类型
工作方式
用毫秒表示的分辩率
用秒表示的最大当前值
定时器号
TONR
1
32.767
T0，T64
10
327.67
T1~T4，T65~T68
100
3276.7
T5~T31，T69~T95
TON/TOF
1
32.767
T32，T96
10
327.67
T33~T36，T97~T100
100
3276.7
T37~T63，T101~T255
4．工作原理分析
（1）通电延时型（TON）
使能端输入有效时，定时器开始计时，当前值从0开始递增，大于或等于预置值时，定时器输出状态位置1（输出触点有效），当前值的最大值为32767。
使能端无效时，定时器复位（当前值清零，输出状态位置0）。
（2）有记忆通电延时型（TONR）
使能端（IN）输入有效时,定时器开始计时,当前值递增,当前值大于或等于预置值（PT）值,输出状态位置1。
使能端输入无效时，当前值保持，使能端再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时。
有记忆通电延时型定时器采用线圈的复位指令（R）进复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前值清零，输出状态位置0。
（3）断电延时型（TOF）
使能端（IN）输入有效时，定时器输出状态位立即置1，当前值复位。
使能端断开时，开始计时，当前值从0递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位置0，并停止计时，当前值保持。
还有一个注意事项，用本身触点激励输入的定时器，时基为1ms和10ms时不能可靠工作，不宜使用本身触点作为激励输入。
下面，例题来分析一下定时器的作用。
例题.设计周期为5s,占空比为20%的方波输出信号程序（输出点可以用Q0.0）
实验三：
工作台自动循环控制
1.实验目的
1）掌握PLC外部输入、输出电路的设计和导线的连接方法。
2）利用符号表对PLC（S7—200的3中程序组织单位指主程序、子程序和中断程序）进行赋值。
3）掌握应用软件的编辑方法。
4）掌握程序注释的方法。
2.实验设备
1）计算机（含编程器）1台；
2）实验装置（含S7—20024CPU）1台；
3）实验板（含2个灯）1块；
4）导线若干
3.实验内容及要求
1）设计工作台自动循环的PLC控制电路，如图
2）设计PLC外部电路；
3）使用通用器件板开关元器件和实验板连接PLC外部电路，采用七段码指令编写用户程序；
4）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；
5）运行用户程序，观察程序运行结果
4.实验编程与设计
1）I/O分配、符号表及注释参考：
I0.0SB1正向起动按钮I0.5SQ3前进位置保护
I0.1SB2反向起动按钮I0.6SQ4前进位置检测
I0.2SB3停止开关Q0.0KM1正转接触器
I0.3SQ1始位置检测Q0.1KM2反转接触器
I0.4SQ2始位置保护
2）输入梯形图程序及外部接线图
5.程序的编译与调试
选择好PLC的类型，根据PLC外部电气原理图，将PLC与实验板正确连接，经检验无误后，接通PLC电源，并将CPU置于“STOP”状态，点击“下载”将编译正确的程序载至PLC，打开监控。
以便观察程序运行过程中各触点的开合情况，方便检查程序的错误，最后将PLC置于运行模式，运行程序。
调试过程中，按动正转按钮SB1，电动机正向进给，进给到撞块压下行程开关SQ3，电动机反转，工作台后退，后退到撞块压下行程开关SQ2，电动机由反转进入正转，如此周而复始循环。
程序运行正确。
6.实验心得
通过本次实验，对PLC的外部输入，输出电路的设计和导线的连接有所掌握，基本掌握了应用软件的编程方法，对各个元件的I/O地址分配也有了清楚的认识，掌握了PLC与用户程序之间的通讯。
实验四：
水塔水位控制的模拟
一、实验目的
用PLC构成水塔水位自动控制系统。
二、实验内容
当水池水位低于水池低水位界（S4为ON表示），阀Y打开进水（Y为ON）定时器开始定时，4秒后，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀Y关闭（Y为OFF）。
当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低水位界时S2为ON，电机M运转抽水。
当水塔水位高于水塔高水位界时电机M停止。
三、水塔水位控制的实验面板图：
图6-8-1所示
水塔水位控制面板
上图下框中的S1、S2、S3、S4分别接主机的输入点I0.0、I0.1、I0.2、I0.3，M、Y分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1。
四、编制梯形图并写出实验程序
参考程序
表6-8-1所示
步序
指 令
步序
指 令
0
LD T37
13
A T37
1
TON T38,+5 产生1S脉冲
14
LD I0.3 水池低水位
2
LD T39
15
AN T39
3
ANT38
16
OLD
4
TON T37,+5 延时0.5S
17
O T40
5
LD I0.3
18
AN I0.2 水池上水位
6
AN I0.2
19
= Q0.1 电磁阀Y
7
TON T39,+40 延时4S
20
LD I0.1 水塔低水位
8
21
O Q0.0
9
AN I0.3
22
AN I0.0 水塔上水位
10
TON T40,+1 延时0.1S
23
AN I0.3
11
LD T39
24
= Q0.0 电机M
参考梯形图如下所示：
图6-8-2
五、实验设备
1、THSMS-A型、THSMS-B型实验装置或THSMS-1型、THSMS-2型实验箱一台
2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台
3、PC/PPI编程电缆一根
4、锁紧导线若干
实验五：
液体混合装置控制的模拟
一、实验目的
熟练使用置位和复位等各条基本指令，通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试。
二、液体混合装置控制的模拟实验面板图：
图6-9-1所示
上图下框中的V1、V2、V3、M分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3；起、停按钮SB1、SB2分别接主机的输入点I0.0、I0.1；液面传感器SL1、SL2、SL3分别接主机的输入点I0.2、I0.3、I0.4。
上图中，液面传感器利用钮子开关来模拟，启动、停止用动合按钮来实现，液体A阀门、液体B阀门、混合液阀门的打开与关闭以及搅动电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。
三、控制要求
由实验面板图可知：
本装置为两种液体混合装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅动电机，控制要求如下：
初始状态:
装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开2秒将容器放空后关闭。
启动操作:
按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作：
液体A阀门打开，液体A流入容器。
当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。
液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅动电机开始搅动。
搅动电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。
当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过2秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。
停止操作:
按下停止按钮SB2后，在当前的混合液操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态上）。
四、编制梯形图并写出程序
参考程序表6-9-1所示
步序
指 令
步序
指 令
0
LD I0.0
17
LD M10.0
1
EU
18
S M20.0,1
2
= M10.0 启动脉冲
19
LDM10.1
20
RM20.0,1
21
LD M20.0
3
LD I0.1
22
A T38
4
EU
23
O M10.0
5
= M10.1 停止脉冲
24
S Q0.0,1 液体A阀打开
6
LD I0.2
25
LD M10.3
7
EU
26
S Q0.1,1 液体B阀打开
8
= M10.2
27
LD M10.3
9
LD I0.3
28
O M10.1
10
EU
29
R Q0.0,1 液体A阀关闭
11
= M10.3
30
LD M10.2
12
LDN I0.4
31
S Q0.3,1 搅动电机工作
13
AN M11.1
32
LD M10.2
14
= M11.0
33
O M10.1
15
LDN I0.4
34
R Q0.1,1 液体B阀关闭
16
= M11.1
35
LD T37
步序
指 令
步序
指 令
36
O M10.1
48
= M11.5
37
R Q0.3,1
49
LD M11.4
38
LD Q0.3
50
S Q0.2,1 混合液阀打开
39
TON T37,+60 延时6S
51
LD T38
40
LDN Q0.3
52
O M10.1
41
= M12.0
53
R Q0.2,1 混合液阀关闭
42
LDN Q0.3
54
LD M11.0
43
A M12.0
55
S M20.1,1
44
AN M11.5
56
LD T38
45
= M11.4
57
R M20.1,1
46
LDN Q0.3
58
LD M20.1
46
A M12.0
59
TON T38,+20 延时2S
五、程序设计及工作过程分析
启动操作：
按下启动按钮SB1，I0.0的动合触点闭合，M10.0产生启动脉冲，M10.0的动合触点闭合，使Q0.0保持接通，液体A电磁阀YV1打开，液体A流入容器。
当液面上升到SL3时，虽然I0.4动合触点接通，但没有引起输出动作。
当液面上升到SL2位置时，SL2接通，I0.3的动合触点接通，M10.3产生脉冲，M10.3的动合触点接通一个扫描周期，复位指令R Q0.0使Q0.0线圈断开，YV1电磁阀关闭，液体A停止流入；与此同时，M10.3的动合触点接通一个扫描周期，保持操作指令S Q0.1使Q0.1线圈接通，液体B电磁阀YV2打开，液体B流入。
当液面上升到SL1时，SL1接通，M10.2产生脉冲，M10.2动合触点闭合，使Q0.1线圈断开，YV2关闭，液体B停止注入，M10.2动合触点闭合，Q0.3线圈接通，搅匀电机工作，开始搅动。
搅动电机工作时，Q0.3的动合触点闭合，启动定时器T37，过了6秒，T37动合触点闭合，Q0.3线圈断开，电机停止搅动。
当搅匀电机由接通变为断开时，使M11.2产生一个扫描周期的脉冲，M11.2的动合触点闭合，Q0.2线圈接通，混合液电磁阀YV3打开，开始放混合液。
液面下降到SL3，液面传感器SL3由接通变为断开，使M11.0动合触点接通一个扫描周期，M20.1线圈接通，T1开始工作，2秒后混合液流完，T1动合触点闭合，Q0.2线圈断开，电磁阀YV3关闭。
同时T1的动合触点闭合，Q0.0线圈接通，YV1打开，液体A流入，开始下一循环。
停止操作：
按下停止按钮SB2，I0.1的动合触点接通，M10.1产生停止脉冲，使M20.0线圈复位断开，M20.0动合触点断开，在当前的混合操作处理完毕后，使Q0.0不能再接通，即停止操作。
参考梯形图如下所示：
图6-9-2
六、实验设备
1、THSMS-A型、THSMS-B型实验装置或THSMS-1型、THSMS-2型实验箱一台
2、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台
3、PC/PPI编程电缆一根
4、锁紧导线若干
实验六：
天塔之光
1．实验目的：
1）熟悉PLC循环程序的编程；
2）了解工业顺序控制的基本原理；
3）学会熟练使用PLC解决动态显示问题。
2．实验器材
1）计算机1台
2）实验装置（含S7—20024点CPU）1台；
3）循环显示实验模板1块，
4）连接导线若干。
3．循环显示要求
模板中心的黄灯L1亮—→（1.5s）红灯L2、L3、L4、L5间隔0.5s依次点亮—→（1.5s）绿灯L6、L7、L8、L9间隔0.5s依次点亮—→（1.5s）黄灯L1熄灭—→（1.5s）L2、L3、L4、L5同时熄灭—→（1.5s）L6、L7、L8、L9同时熄灭—→（1.5s）返回初始步，循环显示。
4．注释及外部接线图
I/O分配、符号表及注释参考：
SB1总停按钮
I0.0
红灯L5亮灭
Q0.4
SB2开始按钮
I0.1
绿灯L6亮灭
Q0.5
黄灯L1亮灭
Q0.0
绿灯L7亮灭
Q0.6
红灯L2亮灭
Q0.1
绿灯L8亮灭
Q0.7
红灯L3亮灭
Q0.2
绿灯L9亮灭
Q1.0
红灯L4亮灭
Q0.3
5．梯形图
6程序的安装与调试
选择好PLC的类型，根据PLC外部电气原理图,将PLC与实验板正确接线,经检验无误后,接通PLC电源,点击下载,将编译正确的程序下载至PLC上（程序要确保编译无错误，否则无法下载）,打开监控,以便观察程序运行中各触点的开合情况,方便检查程序错误,最后将PLC置于运行模式,运行程序.
调试过程中，发现没有按下启动按钮黄灯就自动亮了，并开始执行循环，检查程序，发现是定时器T48提开始就接通了，导致了黄灯没有按启动按钮就通电自锁，之后也不会循环闪烁。
在T48前加一个中间线圈的触点，使其通断电正常，黄灯工作正常。
得出结论，不要用定时器的常开触点来接通另外一个定时器，因为它的常开触点闭合的时间很短，可能影响另一个定时器的正常工作，也不要用其本身的常闭触点来给它断电，以免产生触点竞争。
7实验心得
通过实验，对PLC循环程序的有了基本的掌握和了解。
关于用PLC解决工业顺序控制，及动态显示问题有了更全面的体会，认识，基本明白了其程序的设计。
程序要严格的按照其I/O地址分配来写，不能写错误的地址，要注意认真、细心的检查程序，线圈有没有正常通断电，是否自锁等都要考虑在内，形成一个好的编程习惯，以达到程序的简洁、美观的要求。
实验七:
智力竞赛抢答器
1．实验目的
1）掌握PLC外部输入、输出电路的设计和连接方法；
2）掌握应用软件的编程方法；
3）掌握应用符号地址编程的方法。
2．智力竞赛抢答器的要求
利用PLC控制系统设计1个4组的智力竞赛抢答器。
3．抢答器的控制要求
1）在主持人侧，设置抢答指示电路和启动、复位按钮。
选手侧各设置1个抢答按钮。
2）主持人按动启动按钮，可以进行一次抢答，黄色发光二极管作允许抢答指示。
3）竞赛者抢答主持人所提的问题时，按动各自的抢答按钮。
4）收到第1个抢答信号后，主持人侧红色发光二极管作抢答指示，数码管显示抢先一组的组别，主持人按下复位按钮，指示灯和数码管熄灭。
4．实验设备
1）计算机（编程器）1台；
2）实验装置（含S7—20024点CPU）1台；
3）实验板1块
5．实验内容及要求
1）设计PLC外部电路；
2）使用通用器件板开关元器件和实验板连接PLC外部电路，采用七段码指令编写用户程序；
3）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；
4）运行用户程序，观察程序运行结果
6．外部接线图及注释
SB5I0.0允许抢答按钮
SB1I0.1选手1抢答按钮
SB2I0.2选手2抢答按钮
SB3I0.3选手3抢答按钮
SB4I0.4选手4抢答按钮
SB6I0.5控制总停止
数码管aQ0.0七段数码管a亮灭控制
数码管bQ0.1七段数码管b亮灭控制
数码管cQ0.2七段数码管c亮灭控制
数码管dQ0.3七段数码管d亮灭控制
数码管eQ0.4七段数码管e亮灭控制
数码管fQ0.5七段数码管f亮灭控制
数码管gQ0.6七段数码管g亮灭控制
L1Q1.0允许抢答（黄灯）
L2Q1.1抢答显示（红灯）
7．梯形图
8程序的安装与调试
选择好PLC的类型，根据PLC外部电气原理图,将PLC与实验板正确接线,经检验无误后,接通PLC电源,点击下载,将编译正确的程序下载至PLC上,打开监控,以便观察程序运行中各触点的
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