第六章 PLC项目教学情景设计.docx

1、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、LD NOT、AND、AND NOT、OR、OR NOT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，

2、然后给PLC上电。2、启动CPX软件，新建工程，进入CPX软件编程环境。3、根据实验内容在CPX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6-2 PLC程序设

3、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6-3 PLC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

4、。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6-6 2-4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SB1100.00电动机正转0.01正转启动按钮SB2100.01电动机反转0.02反转启动按钮SB30.03过载保护FR（3）PLC 电气原理图绘制 主电路：从电源到电动机的大电流电路，与继电器电路相同。 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PL

5、C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CPX软件

6、，新建工程，进入CPX软件编程环境。3.根据实验内容在CPX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

7、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）

8、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T

9、0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6-172、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6-20 2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

10、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

11、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.

12、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

13、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GYR输出GYR0000南北100001000110002东西100031000410005输出D2C2B2A2D1C1B1A11010510104101031010210101101001000710006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

14、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CPX软件，新建工程，进入CPX软件编程环境。3、根据任务内容在CPX软件编程环境

15、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

16、，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：

17、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

18、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

19、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CPX软件，新建工程，进入CPX软件编程环境。3. 根据任务内容在CPX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

20、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

21、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6-28 CNTR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

22、.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604=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： 根据你所设定的值，指示灯亮什么时候才会亮。 定时器的设定值不变，改变C0的设定值，可实现最长多

23、少时间的定时。 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

24、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，SL

25、3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SB1SL1SL2SL30000000100020003输出YV1YV2YV3YKM10000100011000210003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

26、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CPX软件，新建工程，进入CPX软件编程环境。3、根据任务内容在CPX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，

27、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： 画出0.00、0.01、T0、T1、100.00的时序图（图6-31）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

28、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

29、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CPX软件，新建工程，进入CP