PLC综合实训.docx

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PLC综合实训

燕山大学

综合训练设计说明书

题目：

电气控制及PLC设计

学院（系）：

电院自动化系

年级专业：

10级工业自动化1班

学号：

学生姓名：

***　

指导教师：

教师职称：

教授

燕山大学综合训练（论文）任务书

院（系）：

电气工程学院基层教学单位：

自动化系

学号

学生姓名

专业（班级）

设计题目

电气控制及PLC设计

设

计

技

术

参

数

PC机；

三菱FX2N系列PLC实验箱FX1s–30MR：

16点输入，14点输出；工作电源：

220V，输出24V直流电源；内置2K步EEPROM，辅助继电器M0-M383，定时器T0-T62，计数器C0-C99，数据寄存器D0-D199。

数码管显示模块、艺术灯控制模块、步进电机控制模块、水塔水位控制模块、

通讯电缆、导线若干。

设

计

要

求

设计内容六项：

1、数码管显示控制（[1]设计一个单数码管循环显示；[2]设计一个双数码管循环显示）；2、艺术灯控制（[1]单向流水[2]双向流水灯）；3、驱动步进电机的PLC控制；4、水塔水位控制。

设计要求：

1、根据电气原理图接线；2、PLC梯形图程序设计；3、调试PLC；4、正确的实验现象。

工

作

量

1、完成设计说明书一份（包括四个实验项目的PLC控制系统硬件、软件程序设计，了解plc实验箱的通讯装置、输入输出接口使用方法、各实验模块的原理以及调试过程中出现问题等）；

2、绘制所有实训项目PLC控制原理图及编写调试程序；

3、根据实训项目原理图接线，编程、调试;

4、文稿用钢笔或圆珠笔书写，字迹应工整、清晰（打印也可）。

工

作

计

划

第1周：

查阅相关资料，完成1、数码管显示控制（[1]设计一个单数码管循环显示；[2]设计一个双数码管循环显示）；

第2周：

完成艺术灯控制设计（[1]单向流水[2]双向流水灯）；

第3周：

驱动步进电机的PLC控制设计；

第4周：

完成水塔水位控制设计。

每个项目都需要进行PLC梯形图程序设计，根据原理图接线，调试，查看实验现象，并请指导教师审核。

参

考

资

料

1．漆汉宏.PLC电气控制技术，机械工业出版社，2008

2．许翏,王淑英.电气控制与PLC应用.第3版，机械工业出版社，2005

3．周军.电气控制与PLC，机械工业出版社，2004

4．黄永红.电气控制与PLC应用技术

指导教师签字

温淑慧

基层教学单位主任签字

刘福才

说明：

此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

燕山大学课程设计评审意见表

指导教师评语：

成绩：

指导教师：

年月日

答辩小组评语：

成绩：

评阅人：

年月日

课程设计总成绩：

答辩小组成员签字：

年月日

实训一数码管显示控制

一、实验目的

1、掌握PLC编程和程序调试方法。

2、掌握用PLC控制数码管显示的方法。

二、实验器材

1、PC机

2、PLC实验台（箱）

3、数码管显示模块

4、通讯电缆

三、实验内容及步骤

1、设计要求

[1]设计一个单数码管循环显示：

。

显示值数字0～9。

[2]设计一个双数码管循环显示：

，显示值数字0～99

数码管为共阴极型。

A、B、C、D、E、F、G、Dp为数码管段码，COM为数码管公共端（位码），当段码输入高电平，位码输入低电平时，相应的段点亮。

2、确定输入输出地址、并编写程序

3、编译程序，无误后下载至PLC主机的存储器中，并运行程序。

4、调试程序，直至符合设计要求

5、参考接线图

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

启动/停止

1A、2A

段码A

1B、2B

段码B

1C、2C

段码C

COM

KCOM

END

1D、2D

段码D

1E、2E

段码E

1F、2F

段码F

1G、2G

段码G

COM0

24V

COM1

24V

COM2

24V

COM3

24V

COM1

GND

位码1

COM2

GND

位码2

6、设计要求[2]中的接线，可参考上图接线表，自行确定输入输出地址、并编写程序，调试程序。

注：

1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、COM1指数码管LED1的段码和公共端。

2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、COM2指数码管LED2的段码和公共端。

四、梯形图设计

1、设计一个单数码管循环显示：

显示值数字0～9。

设计思路：

想要单位数码管显示数字0～9，只需要A、B、C、D、E、F、G共七位数码管段码即可完成，也就是通过定时器控制A、B、C、D、E、F、G共七位数码管段码的亮灭来控制显示数字。

定时器T0到T9这十秒综合控制数字0～9的显示。

通过各时间开关来接通和断开各位断码来实现显示数字间的切换显示（在该段断码亮灭变化的时候通过时间定时器开关改变其状态，相邻数字间状态不改变的断码不需要控制）。

然后循环。

详细过程如下：

定时器T0到T9这十秒综合控制数字0～9的显示。

在T0这一秒显示数字0，对应数码管上A、B、C、D、E、F这六段数码管断码点亮即得到数字0；在T1这一秒显示数字1，T0结束后断开数字0同时点亮数字1，对应数码管上B、C这两段数码管断码点亮，也就是将A、D、E、F这四段断开灭掉既得数字1；在T2这一秒显示数字2，T1结束后断开数字1同时点亮数字2，对应数码管上A、B、D、E、G这五段数码管断码点亮，也就是在显示数字1的基础上将A、D、E、G这四段点亮同时将C这一段断开灭掉既得数字2；以此类推设置完0～9这10个数字，在T9结束也就是数字9显示一秒末的时候让定时器清零，开始下一个循环。

2、设计一个双数码管循环显示：

显示值数字0～99。

设计思路：

想要双数数码管显示数字0～99，分别需要两个数码管的A、B、C、D、E、F、G七位数码管段码来完成，也就是通过定时器T0～T18控制个位、十位的A、B、C、D、E、F、G两个七位数码管段码的亮灭来控制显示两位数字。

定时器T0～T9这十秒综合控制个位数字0～9的显示；T10～T18这100秒综合控制十位数字0～9的显示。

通过各定时器开关来接通和断开各位断码来实现显示数字间的切换显示（在该段断码亮灭变化的时候通过时间定时器开关改变其状态，相邻数字间状态不改变的断码不需要控制）。

然后循环。

可以看到思路和单数数码管显示类似，只是十位显示的时候相邻数字间的时间间隔是10秒。

详细分析亦类似单数数码管显示.

实训二艺术灯控制

一、实验目的

1、掌握PLC编程和程序调试方法

2、掌握PLC与外围电路的接口连线及用PLC控制艺术灯的方法。

二、实验器材

1、PC机

2、PLC实验台（箱）

3、艺术灯控制模块

4、通讯电缆

三、实验内容及步骤

1、设计要求

艺术灯控制可以采用PLC来控制，如灯光的闪烁、移位及各种时序的变化。

艺术灯控制模块共有9只灯，如下图所示：

艺术灯控制示意图

现要求L1～L9号灯闪亮的时序如下：

[1]单向流水：

L1～L9号灯全亮，L1～L9号灯依次点亮。

然后重复上述过程，循环往复。

[2]双向流水灯：

L1～L8一组灯从L1开始一个一个亮，最后L8亮后反过来从L8开始一个一个亮到L1亮，如此双向循环流水。

（从L8～L1右移流水五次，L1～L8左移流水五次）

2、确定输入输出地址、并编写程序

3、编译程序，无误后下载至PLC主机的存储器中，并运行程序。

4、调试程序，直至符合设计要求。

5、参考接线表

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

启动

灯L1

停止

灯L2

灯L3

灯L4

灯L5

灯L6

灯L7

灯L8

Y10

灯L9

COM0

COM

GND

COM1

24V

COM2

24V

COM3

24V

四、梯形图设计

1、单向流水：

L1～L9号灯全亮，L1～L9号灯依次点亮；然后重复上述过程，循环往复。

设计思路：

L1～L9号灯全亮，L1～L9号灯依次点亮共十个状态，设定每一秒一个状态需要10个定时器T0～T9。

详细分析如下：

启动然后L1～L9号灯全亮，一秒后也就是定时器T0计时满以后通过定时器开关T0将L2～L9号灯断开熄灭,；再过一秒后也就是定时器T1计时满以后定时器开关T1将L1号灯断开熄灭同时将L2灯点亮；再过一秒后也就是定时器T2计时满以后定时器开关T2将L2号灯断开熄灭同时将L3灯点亮；以此类推，L1～L9号灯完全依次点亮，当定时器T9计时满时也就是10秒时定时器开关T9动作将定时器全部清零，重新进行下一个循环。

2、双向流水灯：

L1～L8一组灯从L1开始一个一个亮，最后L8亮后反过来从L8开始一个一个亮到L1亮，如此双向循环流水。

（从L8～L1右移流水五次，L1～L8左移流水五次）

设计思路：

控制L1～L8一组灯从L1开始一个一个亮共8个状态可设置8个定时器T0～T7来实现，控制从L8开始一个一个亮到L1亮也是8个状态同样可设置8个定时器T10～T17来实现，在控制L1～L8一组灯亮的5次时设计定时器T8定时40秒来实现正向变为反向，等L8～L1一组灯循环亮五次结束后通过定时器T9定时80秒来实现总循环。

详细分析如下：

定时器T0～T7控制正向L1～L8一组灯的亮灭，等到定时器T7计时满以后断开本次循环然后接通下次正向循环，直到5次正向循环结束即定时器T8计时满40秒后断开正向循环接通反向L8～L1一组灯；定时器T10～T17控制反向L8～L1一组灯的亮灭，等到定时器T17计时满以后断开本次循环然后接通下次反向循环，直到5次反向循环结束即定时器T9计时满80秒后断开反向循环即将系统所有定时器清零，重新开始下一次正反向循环。

实训三驱动步进电机的PLC控制

一、实验目的

1、掌握PLC编程和程序调试方法

2、掌握用PLC控制步进电机的方法

二、实验器材

1、PC机

2、PLC实验台（箱）

3、步进电机控制模块

4、通讯电缆

三、实验内容及步骤

1、设计要求

控制模块中的步进电机工作方式为四相八拍，电机的四相线圈分别用A、B、C、D表示，公共端XCOM。

当电机正转时，其工作方式如下：

A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。

当电机反转时，其工作方式如下：

A→AD→D→DC→C→CB→B→BA→A。

设计程序要求能控制步进电机正反转，并能控制它的转速。

2、确定输入输出地址、并编写程序

3、编译程序，无误后下载至PLC主机的存储器中，并运行程序。

4、调试程序，直至符合设计要求。

5、参考接线表

输入

输出

主机

实验屏

注释

主机

实验屏

注释

启动

A相

停止

B相

正转

C相

反转

D相

快速

COM2<->GND

步进电机公共端

慢速

指示灯A

指示灯B

指示灯C

指示灯D

COM0

24V

COM

COM1

GND

COM1

24V

COM2

24V

COM3

24V

四、梯形图设计

设计要求：

控制模块中的步进电机工作方式为四相八拍，电机的四相线圈分别用A、B、C、D表示，公共端XCOM。

当电机正转时，其工作方式如下：

A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。

当电机反转时，其工作方式如下：

A→AD→D→DC→C→CB→B→BA→A。

设计程序要求能控制步进电机正反转，并能控制它的转速。

设计思路：

按照实际情况，电机工作时是不允许正反向切换的，而是中间经过停车再换向，所以正反转需要互锁（也就是在正转时按下反转启动按钮反转不启动，同样在反转时按下正转启动按钮反转不启动）；电机工作时为了节省时间往往快慢速转动之间可以平滑切换（也就是慢速转动时按下快速启动按钮则切断慢速通路接通快速通路，同样快速转动时按下慢速启动按钮则切断快速通路接通慢速通路）。

详细分析如下：

（1）注意设置在启动按钮没按下之前按下正反转快慢速按钮不会启动系统；

（2）正反转之间的相互抑制需要通过中间继电器相互互锁，这样正转自锁的中间继电器一直切断着反转，所以按下反转反转也不会接通；同样反转自锁的中间继电器一直切断着正转，所以按下正转正转也不会接通。

（3）电机快慢速之间的切换通过按钮相互互锁，这样快速接通时按下慢速按钮，慢速按钮会切断快速通路同时启动慢速通路；同样慢速接通时按下快速按钮，快速按钮会切断慢速通路同时启动快速通路。

（4）需要注意的是在快慢速之间的切换时要做到平滑，也就是当快速运行到某一相时切换慢速则慢速从这一相的下一相开始运行，同样当慢速运行到某一相时切换快速则快速从这一相的下一相开始运行。

通过两组四个定时器实现快速慢速的震荡信号，这平滑切换功能通过计数器实现，计数器具有保持功能，如果快速的时候计数两个也就相当于快速经过了两拍当切换慢速则计数器继续计第三个脉波同时接通第三拍，也就是快速慢速切换时不会再从A拍开始，而是快速执行到哪一拍，慢速从该拍的后一拍执行。

实训四水塔水位控制

一、实验目的

1、掌握PLC编程和程序调试方法。

2、掌握用PLC控制水塔水位的方法。

二、实验器材

1、PC机

2、PLC实验台（箱）

3、水塔水位控制模块

4、通讯电缆

三、实验内容及步骤

1、设计要求

设计一个水塔水位控制程序。

模块示意图如下：

水塔水位控制模块示意图

控制面板上，水箱位置中的两只红色指示灯分别指示高水位液面传感器S1，及低水位传感器S2的工作状态，水池位置中的两只红色指示灯分别指示高水位液面传感器S3，及低水位传感器4的工作状态，按钮“水位1”、“水位2”、“水位3”、“水位4”分别用于模拟高、低水位传感器的工作状态，当开关闭合，相应的指示灯亮，表示当前水位低于指示水位。

右上角的三个绿灯用于指示液面状态。

低水位指示灯亮（高水位指示灯也亮），表示水箱（或水池）缺水。

这时进水阀开，Y或M亮，水箱开始进水；三个绿灯依次向上移位点亮，表示液面上升。

高水位指示灯亮，表示水面不到设定水位，当高水位指示灯灭时，说明水位已达到设定值，这时，进水阀关。

三个绿灯熄灭。

当出水阀打开时，三个绿灯循环闪烁，表示液面不定。

2、确定输入输出地址、并编写程序

3、编译程序，无误后下载至PLC主机的存储器中，并运行程序。

4、调试程序，直至符合设计要求。

5、参考接线表

输入

输出

主机

实验模块

注释

主机

实验模块

注释

启动（S1）

启动

水箱高水位指示

停止（S2）

停止

水箱低水位指示

水池高水位指示

水箱高水位开关

水池低水位指示

水箱低水位开关

水池进水阀

水池高水位开关

水箱进水阀

水池低水位开关

出水阀

出水阀开关

Y10

YL1

液面指示

Y11

YL2

液面指示

COM

COM（KCOM）

GND

Y12

YL3

液面指示

COM0

24V

COM1

24V

COM2

24V

COM3

24V

四、梯形图设计

设计要求：

右上角的三个绿灯用于指示液面状态。

低水位指示灯亮（高水位指示灯也亮），表示水箱（或水池）缺水。

这时进水阀开，Y或M亮，水箱开始进水；三个绿灯依次向上移位点亮，表示液面上升。

高水位指示灯亮，表示水面不到设定水位，当高水位指示灯灭时，说明水位已达到设定值，这时，进水阀关。

三个绿灯熄灭。

当出水阀打开时，三个绿灯循环闪烁，表示液面不定。

设计思路：

本设计就是通过四个按钮开关控制四个水位“水位1”、“水位2”、“水位3”、“水位4”来模拟当前的水箱或者水池水位高度，当水箱或者水池的水位高度不满足要求时就会引发一些动作（指示灯点亮以及进水阀打开进水），进水时三个绿灯依次向上移位点亮。

当出水阀打开则出水阀指示灯亮，三个绿灯循环点亮，表示液面不定。

详细分析过程如下：

（1）系统的启动按钮没有处于启动模式下，其余按钮是不能起作用的。

当按下停止按钮时无论系统处于何种状态都将系统关闭。

（2）水位的模拟是按钮，所以需要自锁，出水阀是拨码开关，因此不需要自锁。

（3）低水位指示灯亮的时候，高水位指示灯必然亮。

（4）本设计的重点是三个绿灯，在进水时三个绿灯依次向上移位点亮（以表示进水阀打开，水位液面上升），在出水阀打开出水时，三个绿灯循环点亮，表示液面不定。

实训总结

经过为期一个月的实训，我完成了实训四项内容的设计调试。

回想这一个月，有过盲目，有过焦急，有过苦恼，也有设计成功的快乐。

从最初的无从下手，到后来的逐渐了解、完成设计，感觉到自己收获了许多。

在此期间，我有如下一些心得体会：

1、在设计之前，首先要充分了解自己所要做的题目，了解控制系统原理，根据要求选择模块，这样才便于之后设计的顺利。

2、在设计开始时要做一个总体设计规划，以便于总体框架的完成。

3、真正开始设计时，要多动脑，利用已学过的知识发散思维，试试看各种能想到的方法。

当程序整体设计都正确后，再寻求简化的方法。

力求梯形图简洁明了。

4、在设计过程中可以根据模块，分块设计。

这样可以化简难度，集中精力依次解决，各个模块都完成后就容易完成总体的设计要求。

5、设计过程中，我发现细心与耐心都必不可少。

有缜密的思维便可以减少错误的发生几率。

面对问题，有耐心才能更快更好地解决。

6、流程图要整齐美观，同时也方便自己阅读和作进一步的修改。

7、注重交流。

很多难点的突破都来自于与老师和同学的交流，交流使自己获得更多信息，开拓了思路。

通过这一个月的实训设计，更加深入了解了PLC技术并并将其应用于具体实际问题的解决。

加深了我对可编程逻辑控制器的理解及运用，更开拓了自己的知识面。

为以后更加深入的学习及就业奠定基础。

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