可编程控制器应用实训-形考任务6

可编程控制器应用实训形考任务六实训报告交通信号灯PLC控制系统的实现一、实训目的：掌握PLC在实际生产中的典型应用，并能够独立进行简单控制系统的系统设计（系统配置及输入/输出继电器地址分配、系统的I/O接线图、系统的流程图、控制程序的设计、编程及调试）。二、实训要求：1．选择社会生活或生产实践中某一种典型的PLC控制系统或产品，，并能够独立进行简单控制系统的系统设计（系统配置及输入/输出继电器地址分配、系统的I/O接线图、系统的流程图、控制程序的设计、编程及调试）；2．设计选用西门子S7－200系列PLC，对其I/O口进行分配，列出PLC控制程序（梯形图进行截图，语句表可直接拷贝）并对程序作出解释。三、实训内容：应用PLC控制交通灯各灯按要求亮灭，并通过七段LED数码管对红灯点亮时间进行倒计时显示，并且可以重复循环。按下起动按钮交通灯开始工作，南北向红灯亮起并维持10s，南北向红灯工作同时东西向绿灯亮4s，接着以1Hz频率闪烁3s最后熄灭，绿灯熄灭同时东西向黄灯亮并维持3s；黄灯熄灭时东西向红灯开始公主并维持10s，东西向红灯工作同时南北向绿灯亮4s闪3s以1Hz频率最后熄灭，绿灯熄灭同时南北向黄灯亮并维持3s，黄灯熄灭时南北向红灯再次亮起……循环反复。交通灯工作同时一个七段LED数码管对红灯点亮时间进行倒计时显示，先对南北向红灯倒计时，显示9—8—7—6—5—4—3—2—1—0，然后对东西向红灯倒计时。四、主要实训软件硬件（1）常用电工工具、万用表等。（2）PC机（3）所需设备、材料见表1。序号标准代号器件名称型号规格数量备注1PLCS7-200CNCPU226AC/DC/RLA16ES7216-28D23-0XB82SF1停止按钮LA10-2H1红色3SF2起动按钮LA10-2H1绿色4PG1-6指示灯24V直流电源指示灯6红黄绿5LED数码管LG23011AH6QB隔离开关DZ47LE-3P+N17UR电源DR-120-24124V直流电源8PPI通信电缆RS232-48519XT接线端子JX2-Y010若干表1设备、材料明细表五、实训步骤（一）硬件设计1.系统原理图按下停止按钮，交通灯控制系统停止工作。交通信号灯控制PLC接线图如图1所示为交通信号灯控制系统PLC接线图。2.硬件连接操作（1）根据表1配齐电器元件，并检查各电器元件的质量。（2）根据PLC接线图2，画出电器元件布置图2。（3）根据图2电器元件布置图安装元件，各元件的安装位置整齐、匀称、间距合理，便于元件的更换，元件紧固时用力均匀，紧固程度适当。（4）接线。按照图3电气接线图，先接PLC、开关电源的电源和PLC输入输出点的电源，再接输入电路，最后接输出电路。完成后的电气接线板如图4所示。（5）检查电路。通电前，认真检查有无错接、漏接等现象。（二）编写实训程序本设计可以采用经验设计法来完成。经过分析本设计任务可以分成两部分来完成，控制交通灯转换部分和红灯倒计时显示部分。分析交通灯转换部分可以发现，交通灯一次完整的工作周期为20s，每一组灯都在这20s中固定时间段进行工作，由此我们可以把每组灯的工作时间用比较指令标示出来，并控制相应的灯组在该时间段点亮工作，程序如图5所示。另外20s的工作周期可以用定时器指令来实现。图5比较指令程序红灯倒计时显示主要是通过7段LED数码管显示来实现，在S7-200的指令中段码指令可以实现7段LED数码管显示控制，程序如图6所示。图6段码指令程序本次设计梯形图如图7所示。图7交通信号灯PLC控制程序六、调试实训程序根据图3进行安装接线，然后将编制好的交通灯PLC控制程序下载到PLC中，并进行程序调试直到设备运行满足设计要求。1．工作模式选择。将PLC的工作模式开关拨至运行或者通过STEP7-Micro/WIN编程软件执行“PLC”菜单下“运行”子菜单命令。2．监控。单击执行“调试”菜单下的“开始程序状态监控”子菜单命令，梯形图程序进入监控状态。程序调试监控图如图8所示。图8程序调试监控图七、观察实训结果1．运行交通灯。按下起动按钮SF2，观察输出线圈Q0.0～Q0.5、Q1.0～Q1.6和所有指示灯和数码管的现象，南北向红灯亮起并维持10s，南北向红灯工作的同时东西绿灯向亮4s，接着以1Hz频率闪烁3s最后熄灭，绿灯熄灭同时东西向黄灯亮并维持3s；黄灯熄灭时东西向红灯开始公主并维持10s，东西向红灯工作同时南北向绿灯亮4s闪3s以1Hz频率最后熄灭，绿灯熄灭同时南北向黄灯亮并维持3s，黄灯熄灭时南北向红灯再次亮起……循环反复。交通灯工作时数码管对红灯点亮时间进行倒计时显示，先对南北向红灯倒计时，显示9—8—7—6—5—4—3—2—1—0，然后对东西向红灯倒计时。2．停止交通灯运行。按下停止按钮SF1，观察PLC输出线圈Q0.0～Q0.5、Q1.0～Q1.6，线圈Q0.0～Q0.5、Q1.0～Q1.6全部失电，交通灯灯全部熄灭，数码管熄灭。八、心得体会通过本课程的学习能够使我们掌握PLC的基本结构，工作原理，PLC控制系统程序设计与调试方法.其中，PLC控制系统的程序设计是教学的重点，由于PLC课程的实践性很强，所以上好PLC的实验课很重要。以S7-200PLC为讲授对象，应用比较总结法教学，把理论教学与实践教学融为一体，使学习容易理解记忆，极大的激发了我们的学习兴趣。可编程控制器应用实训形考任务七实训报告S7-200实现电机正反转PLC控制一、实验目的1．能够正确理解三相异步电动机的正反转控制工序及控制要求，应用PLC技术实现对电动机的控制。2．训练PLC控制系统编程的思想和方法。3．熟悉PLC的使用，提高应用PLC的能力。二、实验要求通过查找相关资料和教师讲解了解步进电机运转的基本原理和步进电机控制系统的基本组成；以实验室西门子SIMATICS7-200为硬件设备，认识掌握用PLC控制系统控制步进电机正反转的方法；学习STEP7-Micro/WIN4.0软件，运用梯形图语言进行编程。三、实验设备序号名称型号规格数量单位备注1万用表MF47型1块2可编程控制器S7-200/2241只3计算机1台4S7－200编程软件V3.1STEP-71套5空气断路器C65ND201只6交流接触器NC3—09/2204只7控制变压器JBK3-1001只380V/220V8按钮、导线、端子等9三相交流异步电动机JW6324-380V1台250W，0.85A四、实验内容1、实验原理各种生产机械常常要求具有上下、左右、前后等相反方向的运动，这就要求三相交流异步电动机能正反向转动。如下图所示，将三相电源进线（L1、L2、L3）依序与电动机的三相绕组首端（U、V、W）相连，就可使电动机获得正序交流电而正向旋转；只要将三相电源进线中的两个边相对调，就可改变电动机的通电相序，使电动机获得反序交流电而反向旋转。PLC可以非常方便地对三相交流异步电动机进行“正反转”控制。需要进行硬件设计和I/O分配。（1）正转：按下正转按钮SF2，接触器QA1控制电动机正转线圈得电，QA1常开触点闭合自锁，SF2动断触点断开，控制电动机反转线圈无法得电，电动机锁定正转；（2）反转：按下反转按钮SF3，接触器QA2控制电动机反转线圈得电，QA2常开触点闭合自锁，SF3动断触点断开，控制电动机正转线圈无法得电，电动机锁定反转。（3）停止：按下停止按钮SF1，电动机停止旋转。因此，PLC需要3个输入触点分别连接停止按钮SF1、正转按钮SF2和反转按钮SF3，同时需要2个输出触点分别连接正转接触器QA1和反转接触器QA2。通常，PLC实现对三相异步电动机的“正反转”控制的过程中，配合硬件接线图，我们需要编制梯形图程序，即可完成电动机正反转控制程序的编制。2、系统原理图（1）分配I/O通道根据任务分析可知，选用西门子公司的S7-200系列小型PLC-CPU222。使用其两个输出点和三个输入点，进行PLC的输入/输出分配表。图2地址分配表（2）PLC硬件控制电路设计用PLC实现对交流电动机的“正反转”控制，需要停止按钮SF1、正转按钮SF2、反转按钮SF3、热继电器BB、正转接触器QA1、反转接触器QA2等。图3系统原理图3、编写程序代码（1）梯形图图4电机停止梯形图1）按下停止键，I0.0接通，脉冲输出功能关闭，电机停止。图5电机正转梯形图2）按下正转键，I0.1接通，方向电平复位，脉冲输出功能PWM输出脉冲周期为2000um，脉宽为1000um的脉冲，电机正转。图6电机反转梯形图3）按下反转键，I0.2接通，方向电平置位，脉冲输出功能PWM输出脉冲周期为2000um，脉宽为1000um的脉冲，电机反转。（2）语句表程序LDI0.0OQ0.0ANI0.2ANI0.1ANQ0.1=Q0.0LDI0.1OQ0.1ANI0.2ANI0.0ANQ0.0=Q0.10五、观察实训结果（1）点击“开始”按钮后，点击“正转”电机快速正转；（2）点击“开始”按钮后，点击“反转”电机快速反转；（3）正转和反转可随时通过按钮切换电机运行状态；（4）“开始”按钮变成“停止”按钮后，运行过程中，无论是处于正转还是反转运行转台，只要按下“停止”按钮，电机即停止运行。六、实验总结1．“自锁”编程技巧依靠接触器自身的辅助触点而使其线圈保持通电的现象。例如，按下启动按钮SF2，PLC得到启动信号后输出一个数字量信号Q0.0启动控制电机运行的接触器QA1，程序中可以用这个数字信号Q0.0进行自锁。这样松开启动开关后，电机启动仍然保持正转运行。2．“互锁”编程技巧使用PLC进行多个用电器互锁控制时，必须同时使用软互锁和硬互锁，以确保安全。例如，为了可靠地对正反转接触器进行互锁，在PLC输出端两个接触器之间仍然采用常闭触点构成互锁，这种互锁称为外部硬互锁。在梯形图程序中，两个输出线圈Q0.0和Q0.1之间，还相互构成互锁，这种互锁称为内部软互锁。3．停止按钮的选择使用PLC控制电动机的启停，还可以使用常开按钮作为停止按钮，只需要将SF1换成常开按钮，修改一下梯形图程序即可。图7常开按钮作停止按钮实现电动机正反转的PLC控制程序但要注意的是，这样做存在一定的安全隐患。使用常开按钮作为停止按钮时，如果因停止按钮接触不良或断线等原因使停止按钮失效，程序中对应的常闭触点I0.0也会失效，一直处于常闭状态，这将可能引起生产安全或人身事故。因此，在现场设备的控制电路中，从安全角度出发，停止按钮通常选用常闭按钮，则程序中对应使用常开触点I0.0