第六章 PLC项目教学情景设计.docx
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第六章PLC项目教学情景设计
第二模块提高篇
第六章PLC项目教学情景设计
6.1情景一十字路口交通灯控制
·任务一:
基本逻辑指令编程
·任务二:
定时器指令编程
·任务三:
十字路口交通灯控制
6.1.1任务一:
基本逻辑指令编程
一、学习目标
1、继续学习CP-X软件的应用。
2、掌握基本逻辑指令LD、LDNOT、AND、ANDNOT、OR、ORNOT的使用方法。
3、学会用基本逻辑指令实现顺控系统的编程。
二、设备要求
电脑一台,实验箱一台,AB接口的USB连线一条,电源线两条。
三、任务步骤
1、把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位,即向下,再用AB接口的USB连线把PLC与电脑连接起来,然后给PLC上电。
2、启动CP—X软件,新建工程,进入CP—X软件编程环境。
3、根据实验内容在CP—X软件编程环境里进行编程,然后进行相关的操作。
4、对程序进行编译、调试、修改。
5、保存好的文件,做好各项实验记录。
6、把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位,切断实验箱的电源,盖好实验箱的盖子。
四、任务内容
1、基本逻辑指令的练习
(1)用笔把下面两个梯形图程序的助记符写在纸上。
图2-1
图6-1
(2)把以上的两个梯形图分别在CP-X里编辑出来。
在编辑时要注意如何插入一列、一行,如何插入一条等操作。
同时要学会一些相关的设置,用鼠标点击菜单里的工具→选项,弹出如下的设置窗口。
图6-2PLC程序设置选项卡
(3)梯形图编辑完毕后,分别查看它们的助记符程序,对比看看你写的是否正确。
查看助符的办法是用鼠标点击“查看”工具栏上的“查看记忆”即可,如下图所示。
图6-3PLC程序查看工具栏
(4)把其中的一个梯形图下载PLC中,并运行监视程序的运行状态。
(5)模拟在线工作,对比在线工作,看看它们有什么异同
2、基本逻辑指令的应用
(1)自锁(保持)
自锁梯形图程序如下图所示,输入点0.00为点动输入。
请同学们先分析一下,然后运行该程序,观察自锁的作用。
图6-4自锁梯形图
(2)互锁(优先)
互锁梯形图程序如下图所示,输入点0.00、0.01为点动输入。
请同学们先分析一下,然后运行该程序,观察互锁的作用。
图6-5互锁梯形图
(3)2-4译码器
2-4译码器梯形图程序如下图所示。
请同学们运行该程序,观察它的功能。
图6-62-4译码器梯形图
3、将继电器控制系统改为PLC控制系统
(1)控制要求:
电动机能正/反转、停车;正/反转可任意切换;有自锁、互锁环节,见图6-7。
(2)I/O分配表:
输入
输出
0.00
停车按钮SB1
100.00
电动机正转
0.01
正转启动按钮SB2
100.01
电动机反转
0.02
反转启动按钮SB3
0.03
过载保护FR
(3)PLC电气原理图绘制
①主电路:
从电源到电动机的大电流电路,与继电器电路相同。
②控制电路:
由学生根据I/O分配表画出。
(4)根据I/O分配表及控制要求编写PLC梯形图程序。
图6-7三相电动机的正反转控制电路
五、任务完成书
1.任务目标。
2.任务具体步骤。
3.程序上机验证、观察与调试。
4.心得体会:
本次任务中遇到的问题、解决方法及收获。
6.1.2任务二:
定时器指令编程
一、任务目标
1、熟悉CP-X编程软件的使用方法。
2、掌握定时器指令的使用方法。
3、掌握定时器波形的画法和含义。
4、学会用PLC改造典型继电器电路的方法。
二、设备要求
电脑一台,实验箱一台,AB接口的USB连线一条,电源线两条。
三、任务步骤
1.把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位,即向下,再用AB接口的USB连线把PLC与电脑连接起来,然后给PLC上电。
2.启动CP—X软件,新建工程,进入CP—X软件编程环境。
3.根据实验内容在CP—X软件编程环境里进行编程,然后进行相关的操作。
4.程序运行调试并修改。
5.保存好的文件,做好各项记录。
6、把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位,切断实验箱的电源,盖好实验箱的盖子。
7、写实验报告。
四、任务内容
1、通电延时控制程序
(1)控制要求:
利用计时器指令编程实现输入/输出信号波形图6-8如下所示的程序。
图6-8通电延时时序图
图6-9通电延时梯形图
(2)参考程序如图6-9所示。
(3)把程序下载到PLC中,然
后选择“操作模式”为“监视”,
运行程序,这时你可能会观察到
计时器的当前值是以十六进制显
示的,如图6-10椭圆圈内所示。
如果要以十进制显示,则用鼠标点击菜单的视图→监视数据类型→十进制,如图6-11所示。
再运行观察程序,你会发现计时器的当前值变为以十进制显示了,如图6-12椭圆圈内所示。
图6-10
图6-11
图6-12
图6-13
(4)查找地址
如果程序很长,查找所要的
地址将是一项繁重的工作,但我
们可以用下面的方法来快速地找
到所要找的地址。
用鼠标右键点
击梯形图编辑区域,系统弹出快
捷菜单,如图6-13所示,然后用鼠
标点击“查找位地址”项,这时
系统弹出查找地址的对话框,如
图6-14所示,输入要查找的地址,
然后点击“查找下一个”按钮,如果所要查找的地址在程序中有存在,就可以找到,如图中双箭头线所示。
图6-14
(5)对计时器进行内存跟踪监视
对计时器进行内存跟踪监视操作方法是用有鼠标
点击“工程工作区”的“内存”选项,如图6-15所示。
系统弹出“PLC内存”窗口。
在窗口的最右边“数
据工作区”内有显示出PLC的CPU型号(CP1H-XA)
及各内存存储区域的名称。
我们选择“定时器/计数器
工作区(T)”,如图6-16椭圆所圈的,然后再用鼠标右
键单击已打开的“定时器/计数器工作区(T)”内存区
域窗口,系统弹出快捷菜单,点击快捷菜单的在线→
监视,如图6-16打勾的所示。
运行PLC程序,认真观察“定时器/计数器工作区图:
6-15
(T)”内存区域窗口里数据的变化,这里你会发现T0
的第一格的数据在变化,跟PLC程序里的T0的当前值是
一致的,当T0的当前值为0时,则其状态由“off”变为“on”,如图6-17所示。
图6-16
图6-17
2、断电延时控制程序
(1)控制要求:
利用计时器指令编程实现输入/输出信号波形图3-11如下所示的程序。
图6-18断电延时时序图
(2)参考程序如图6-19所示。
图6-19断电延时梯形图
(3)分析以上程序是如何实现断电延时的,然后上机运行程序,认真观察。
3、2秒方波发生器控制程序
(1)控制要求:
利用计时器指令编程实现输入/输出信号波形图6-20如下所示的程序。
图6-202秒方时序图
(2)上机编写程序,写出程序的梯形图。
4、PLC改造双速交流异步电动机自动变速控制电路
(1)控制要求:
将图6-21继电器双速交流异步电动机自动变速控制电路的控制电路改为PLC控制系统。
(2)电路控制原理分析:
该控制电路是通过控制电动机的绕组来改变电动机的运转速度。
当按下启动按钮SB2时,接触器KM1吸合,同时其常开触点闭合,三相异步电动机定子绕组接成三角形运转,此时启动按钮SB3因KM1和KM2及KM3互锁而无效,只有在停止按钮SB1按下后才有效。
另一种启动方式是启动按钮SB3按下后(前提是KM1不得电),中间继电器KA得电,同时自锁,对应的定时器触点KT瞬时导通,所以KM1闭合,因而构成三角形运转,同时定时器开始定时;定时时间到(整定时间就是定时时间4秒),定时器的常闭触点动作,KM1被断开,同时定时器的常开触点同时动作,接触器KM2和KM3相继闭合,电动机构成双星型运转,KM2常闭触点动作,中间继电器KA失电,定时器复位;所以按钮SB3实现了异步电动机从低速相高速的过渡。
电机热保护继电器为FR,当电动机过载时,KM1—KM3失电,电动机停车。
(3)参考实验一、实验二相关的实验,列出I/O分配表。
(4)画出PLC的外部输入输出电路。
(5)设计控制电路的梯形图程序。
图6-21
图3-14继电器双速交流异步电动机自动变速控制电路的主电路和控制电路
五、任务完成书
1.任务目标。
2.任务具体步骤。
3.程序上机验证、观察与调试。
4.心得体会:
本次任务中遇到的问题、解决方法及收获。
6.1.3任务三:
十字路口交通灯控制
一、任务目标
1.分析交通灯系统及I/O分配
2.正常时序控制程序的编写
3.急车强通控制程序的编写
4.用步进指令按单流程编程
二、任务说明
信号灯受一个启动开关控制,当启动开关接通时,信号灯系统开始工作,且先南北红灯亮,东西绿灯亮,东西和南北的LED数码管由25秒开始倒计时,当启动开关断开时,所有信号灯都熄灭,LED数码管复位显示25;南北红灯亮维持25秒,在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮,并维持20秒;东西和南北的LED数码管也开始由25秒开始倒计时,到20秒时,东西绿灯闪亮,闪亮3秒后熄灭。
在东西绿灯熄灭时,东西黄灯亮,并维持2秒。
到2秒时,东西黄灯熄灭,东西红灯亮,同时,南北红灯熄灭,绿灯亮,东西和南北的LED数码管又由25秒开始倒计时。
东西红灯亮维持30秒。
南北绿灯亮维持20秒,然后闪亮3秒后熄灭。
同时南北黄灯亮,维持2秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。
周而复始
三、设备要求
四、任务步骤
1、输入输出接线。
输入
SD
输出
G
Y
R
输出
G
Y
R
0000
南北
10000
10001
10002
东西
10003
10004
10005
输出
D2
C2
B2
A2
D1
C1
B1
A1
10105
10104
10103
10102
10101
10100
10007
10006
所有输出端的COM与“—”相接,输入端的COM与“+”相接。
2、打开主机电源将程序下载到主机中。
3、启动并运行程序观察实验现象。
五、梯形图参考程序
6.2情景二液体混合装置控制
·任务一:
保持、微分指令编程
·任务二:
计数器指令编程
·任务三:
液体混合装置控制
6.2.1任务一:
保持、微分指令编程
一、任务目标
1、掌握保持、微分指令的使用方法。
2、学会用保持、微分指令实验顺序系统控制的编程。
3、掌握保持、微分指令波形画法及其含义。
二、设备要求
电脑一台,实验箱一台,AB接口的USB连线一条,电源线两条。
三、任务步骤
1、把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位,即向下,再用AB接口的USB连线把PLC与电脑连接起来,然后给PLC上电。
2、启动CP—X软件,新建工程,进入CP—X软件编程环境。
3、根据任务内容在CP—X软件编程环境里进行编程,然后进行相关的操作。
4、程序运行调试并修改。
5、保存好的文件,做好各项记录。
6、把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位,切断实验箱的电源,盖好实验箱的盖子。
四、任务内容
1、保持指令的验证
把图6-22梯形图程序录入到CP-X编辑器中,然后下载到PLC中运行,观察中间继电器w0.00是如何由“off”变化“on”的,又是如何由“on”变化“off”的,画出输入端0.00、0.01及中间继电器w0.00的波形图。
图6-22保持指令验证梯形图
2、微分指令的验证
把图6-23梯形图程序录入到CP-X编辑器中,然后下载到PLC中运行,观察计数器C0、C1、C2的当前值是如何变化的,C0与C1当前值的变化是否步,画出输入端0.00、0.01及计数器C0、C1、C2的波形图。
思考:
如果只对输入端0.00第一个脉冲的上升沿进行微分(其它脉冲的上升沿不微分,下降沿微分保持不变),以上梯形图程序应如何修改。
图6-23微分指令验证梯形图
3、单按钮单路启/停输出控制程序
(1)控制要求:
用一只按钮控制一盏灯,第一次按下时灯亮,第二次按下时灯灭,……,奇数次灯亮,偶数次灯灭。
(2)I/O分配:
输入端:
0.00——按钮输出端:
100.00——灯
(3)参考梯形图程序(见图6-24,图6-25)
图5-3一种单按钮启/停控制梯形图
图6-24
图6-25一种单按钮启/停控制梯形图
(4)程序分析:
图6-24程序:
输入端0.00上升沿到来时,中间继电器w0.00产生一个宽度为一个时钟周期的脉冲;如果此时中间继电器w0.01为“off”,则w0.01被置为“on”;如果此时w0.01为“on”,则w0.01被置为“off”,实现了程序的要求。
图6-25程序:
输入端0.00上升沿到来时,中间继电器w0.00产生一个宽度为一个时钟周期的脉冲;如果此时中间继电器w0.01为“off”,则w0.01被置为“on”;如果此时w0.01为“on”,则w0.01被复位为“off”,也实现了程序的要求。
4、单按钮双路交替启/停输出控制程序
(1)控制要求:
用一只按钮控制两盏灯,第一次按下时第一盏灯亮,第二次按下时第一盏灯灭,同时第二盏灯亮,第三次按下时两盏灯灭,……,如此规律循环下去。
(2)I/O分配:
输入端:
0.00——按钮输出端:
100.00——灯
(3)编写PLC梯形图程序。
5、简单抢答器控制程序
(1)控制要求:
在主持人侧,设置抢答器的启动和复位按钮,启动时表示选手可以抢答了,复位时表示答题完毕。
选手(设有5位)侧各设置有一个抢答按钮和一个批示灯,当选手抢到时,对应的指示灯亮。
(2)列出I/0分配表。
(3)编写PLC梯形图程序。
(4)画出PLC的外部接线图。
五、任务完成书
1.任务目标。
2.任务具体步骤。
3.程序上机验证、观察与调试。
4.心得体会:
本次任务中遇到的问题、解决方法及收获。
6.2.2任务二计数器指令编程
一、任务目标
1、掌握计数器指令的使用方法。
2、掌握计数器波形的画法和含义。
3、学会定时器、计数器的综合应用。
二、设备要求
电脑一台,实验箱一台,AB接口的USB连线一条,电源线两条。
三、任务步骤
1.把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位,即向下,再用AB接口的USB连线把PLC与电脑连接起来,然后给PLC上电。
2.启动CP—X软件,新建工程,进入CP—X软件编程环境。
3.根据任务内容在CP—X软件编程环境里进行编程,然后进行相关的操作。
4.程序运行调试并修改。
5.保存好的文件,做好各项记录。
图6-26CNT指令验证梯形图
6.把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位,切断实验箱的电源,盖好实验箱的盖子。
四、任务内容
1、CNT指令的验证
把图6-26梯形图程序录入
到CP-X编辑器中,然后下载
到PLC中运行,观察计数器
当前值是如何变化的、输出
100.00是什么时候被置
图6-27
为“on”的、计数器如何被
复位等。
2、运行图6-27梯形图程序,
与图6-26梯形图程序进行比较,
找出它们的异同。
3、CNTR指令的验证
运行图6-27梯形图程序,认真
观察,回答下面几个问题:
(1)可逆计数器对0.00(加法计数
)进行脉冲计数时,它的当前值是
如何变化的?
100.00在什么情况下
被置为“on”?
(2)可逆计数器对0.01(减法计数)进行脉冲计数时,它的当前值
(图6-28椭圆所圈的)是如何变化的?
100.00在什么情况下被置为“on”?
(3)当0.01为“on”时,可逆计数器能否对0.00进行加法计数?
(4)100.00在什么情况下由“on”变为“off”。
图6-28CNTR指令验证梯形图
图6-29长时间控制梯形图
4、长时间控制程序
(1)控制要求:
按下启动按钮(用输入端0.00模
拟),长定时器开始定时,此时即使
松开启动按钮,长定时器仍然继续定
时;4小时后,指示灯亮(用输出端
100.00模拟);此时,只有压下停止
按钮(用输入端0.01模拟),指示灯
才会熄灭。
(2)参考梯形图程序(见图6-29)
(3)程序分析:
当0.00为“on”时,W0.00为“on”
并自锁;T0延时1分钟,1分钟后自复位。
计数器C0对T0的上升沿进行计数,计
到60时,CO为“on”,并自复位,些时
计时的时间=1分钟×60=1小时。
计数器
C1对C0的上升沿进行计数,计到4时,
C1为“on”,同时输出端100.00为“on”
即指示灯亮,些时总计时的时间=1分钟
×60×4=4小时。
C1的复位由输入端0.01
进行复位,0.01为“on”,C1被复位,
输出端100.00为“off”,即指示灯灭。
(注:
为了方便调试观察,T0和C0的设
定值要设置得小一些)
(4)思考:
①根据你所设定的值,指示灯亮什么时候才会亮。
②定时器的设定值不变,改变C0的设定值,可实现最长多少时间的定时。
③请画出0.00、0.01、T0、C0、C1、100.00的时序图。
5、按钮记数控制程序
(1)控制要求:
按钮0.00按下3次,信号灯100.00亮;再按下3次,信号灯灭。
(2)上机编写程序,写出程序的梯形图。
(3)上机运行程序,分析运行结果,根据输入信号的波形画出输出信号的波形图。
图6-30一种单按钮控制时序图
(4)若要求按按钮的时间按0.5秒计一次,而单次按下时,按一下,计一次,程序应作如何修改?
五、任务完成书
1.任务目标。
2.任务具体步骤。
3.程序上机验证、观察与调试。
4.心得体会:
本次任务中遇到的问题、解决方法及收获。
6.2.3任务三:
液体混合装置控制
一、任务目标
1.分析二种液体自动混合系统
2.I/O分配
3.指令的学习
4.梯形图的绘制
二、任务说明
由设备面板图可知:
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:
按下启动按钮SB1,装置投入运行时,液体A、B阀门关闭,混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭:
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:
在当前的混合液操作处理完毕后.按下停止按钮SB1,停止操作。
三、设备要求
四、任务步骤
1、输入输出接线
输入
SB1
SL1
SL2
SL3
0000
0001
0002
0003
输出
YV1
YV2
YV3
YKM
10000
10001
10002
10003
所有输出端的COM与“—”相接,输入端的COM与“+”相接。
2、打开主机电源开关将程序下载到主机中。
3、启动并运行程序观察实验现象。
五、梯形图参考程序
6.3情景三自动售货机控制
·任务一:
数据的传送、转换、比较及运算指令编程
·任务二:
移位指令编程
·任务三:
自动售货机控制
6.3.1任务一:
数据的传送、转换、比较及运算指令编程
一、任务目标
1、掌握数据的传送、转换、比较及运算指令的使用方法。
2、学会数据的传送、转换、比较及运算指令在编程中的应用。
二、设备要求
电脑一台,实验箱一台,AB接口的USB连线一条,电源线两条。
三、任务步骤
1、把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位,即向下,再用AB接口的USB连线把PLC与电脑连接起来,然后给PLC上电。
2、启动CP—X软件,新建工程,进入CP—X软件编程环境。
3、根据任务内容在CP—X软件编程环境里进行编程,然后进行相关的操作。
4、程序运行调试并修改。
5、保存好的文件,做好各项记录。
6、把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位,切断实验箱的电源,盖好实验箱的盖子。
四、任务内容
1、可调多谐振荡器控制程序
(1)控制要求:
多谐振荡器输出的脉冲宽度及点空比可以调整。
(2)参考梯形图程序(图6-30)
(3)程序分析:
①画出0.00、0.01、T0、T1、100.00的时序图(图6-31)
②当0.00为“on”、0.01为“off”时,数据传送指令MOV分别把立即数10传送给D0、D1,则T0、T1的设定值均为10,100.00输出的脉冲宽度为1秒,点空比为1:
1;当0.00为“off”、0.01为“on”时,数据传送指令MOV分别把立即数20和40传送给D0、D1,则T0、T1的设定值分别为20和40,100.00输出的脉冲宽度为4秒,点空比为2:
1。
(3)把图6-1梯形图程序中的“MOV”指令改为“@MOV”,然后再观察它们的运行情况,并与图6-1梯形图程序进行比较,看是否相同,说明原因。
程序中的“MOV”能否用“MOVB”或“MOVD”替代,如果可以,请在程序中修改,如果不行,说明原因。
图6-30可调多谐振荡器控制梯形图
图6-31时序图
2、BCD、CMP及数据运算指令的验证
运行图6-32梯形图程序,认真观察,回答下面几个问题:
(1)说说“BCD”指令在程序中的作用,能不能把该指令省去?
(2)程序中两个“MOV”指令,它们传送的立即数是否相同?
计时器T0、T1的设置值是否相同?
(3)程序中的“CMP”指令起着什么作用?
说说为什么D0会小于D2。
(4)程序中“+B”、“-B”和“*”三个运算指令能否用指令“+”、“-”和“*B”替换?
A
(a)
A
(b)
图6-32验证BCD、CMP及数据运算指令的梯形图
3、三个正整数相加减控制程序
(1)控制要求:
三个正整数D0、D1、D2,如果D0>=D1,则D3=D0-D1,否则D3=D0+D1;如果D3>=D2,则D4=D3-D2,否则D4=D3+D2。
(2)编写PLC梯形图程序。
五、任务完成书
1.任务目标。
2.任务具体步骤。
3.程序上机验证、观察与调试。
4.心得体会:
本次任务中遇到的问题、解决方法及收获。
6.3.2任务二:
移位指令编程
一、任务目标
1、掌握移位指令的使用方法。
2、学会移位指令在编程中的应用。
二、设备要求
电脑一台,实验箱一台,AB接口的USB连线一条,电源线两条。
三、任务步骤
1、把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位,即向下,再用AB接口的USB连线把PLC与电脑连接起来,然后给PLC上电。
2、启动CP—X软件,新建工程,进入CP