PLC实验教学大纲新.docx
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PLC实验教学大纲新.docx
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PLC实验教学大纲新
可编程控制器实验课程教学大纲
课程代码:
课程负责人:
张世荣徐小顺
课程中文名称:
可编程控制器原理及应用实验
课程类别:
选修
课程学分数:
1
课程学时数:
18
授课对象:
相关专业
本课程的前导课程:
微机原理、计算机控制技术
一、实验目的和要求
可编程序控制器是控制工程中广泛采用的控制器之一,在学习过程中对动手能力要求很高。
本实验的开设将为学生提供良好的动手训练机会,使得学生不仅掌握书本知识,还能有较强的实践能力。
通过本实验课程的学习,学生应达到以下要求:
1、能较熟练掌握PLC的编程软件和编程语言;
2、能独立完成小型PLC控制系统的分析、设计、编程和调试;
3、能设计PLC控制系统的上位机监控系统;
4、在控制方案和策略设计上能展现出创新思维和创新能力。
二、实验内容与学时分配
内容
实验学时
基本指令实验
几个基本电路的编程
艺术灯控制实验
交通灯控制系实验
液体混合装置装自动控制实验
LED数码管控制实验
步进电机控制实验
四级传送控制实验
机械手自动控制实验
邮件分拣控制实验
水塔水位控制实验
电机Y/△起动控制实验
刀库捷径选择控制实验
四层电梯模型控制实验
实验一基本指令实验
一、实验目的
1、掌握常用基本指令的使用方法。
2、熟悉PC指令的输入、删除、修改、编译及下载等基本操作。
3、熟悉Cx-ProgrammerV2.0软件的使用。
4、掌握LD、AND、OR、NOT、TIM、OUT指令的用法。
二、实验器材
1、PC可编程序控制器实验台1台
2、PC机(个人电脑)1台
3、编程电缆1根
4、连接导线若干
三、实验连线
1、I/0分配
输入0000、0001、0002、0003输出1000
2.连线
基本指令实验的输入、输出由PC控制实验台的扩展拨动开关区、LED显示区来实现。
以下实验连线适用于下列几个基本实验,无需重复连线。
主机输入区拨动开关区主机输出区LED显示区
0000-------→11000-------→1
0001-------→2
0002-------→3
0003-------→4
主机输入区C0(公共端)---→+24V;主机输出区COM0、COM1、COM2--→0V;
拨动开关区COM----→0V;LED显示区COM+---→+24V
四、实验内容及步骤
1、LD、LDNOT、OUT、OUTNOT指令
LD0000
OUT1000
END
0000
ON
(1)
OFF(0)
1000
运行程序,并使程序处于监视模式下(梯形图方式可观察到绿色监视线的变化,指令符方式可通地值的变化来监视。
)通过拨动开关控制输入端,观察输出端的变化(LED显示区),并填写以上表格。
(当然我们也可通过主机面板上的指示灯来观察输入、输出的变化。
)
*注:
以下变动可单条改变,也可多条同时改动观察变化。
(1)将LD0000改为LDNOT0000;
(2)将OUT1000改为OUTNOT1000;
重新编译、装载程序,运行程序观察输入、输出的变化。
并与改变前比较,有何不同变化,仔细体会LD、LDNOT指令的工作原理与工作过程。
2、AND、ANDNOT指令
LD0000
AND0001
OUT1000
END
0000
ON
ON
OFF
OFF
0001
ON
OFF
ON
OFF
1000
运行程序,观察运行结果,并填写上表。
*注:
(1)将LD0000改为LDNOT0000;
(2)将AND0001改为ANDNOT0001;
重新编译、下载、运行程序,观察运行结果,并比较有何不同,仔细体会几条指令的工作原理和工作过程。
3、OR、ORNOT指令
LD0000
OR0001
OUT1000
END
0000
ON
ON
OFF
OFF
0001
ON
OFF
ON
OFF
1000
运行程序,观察运行结果,并填写上表。
*注:
(1)将LD0000改为LDNOT0000;
(2)将OR0001改为ORNOT0001;
重新编译、下载、运行程序,观察运行结果,并比较有何不同,仔细体会几条指令的工作原理和工作过程。
4、ANDLD指令LD0000
OR0001
LD0002
OR0003
ANDLD
OUT1000
END
运行程序,改变输入端的几种变化组合,观察输出端的变化,并自己制作一张表格,记录输入、输出的不同变化。
仔细体会指令的工作原理和过程。
5、ORLD指令LD0000
AND0001
LD0002
AND0003
ORLD
OUT1000
END
运行程序,改变输入端的几种变化组合,观察输出端的变化,并自己制作一张表格,记录输入、输出的不同变化。
仔细体会指令的工作原理和过程。
6、TIM定时器指令
LD0000
TIM000#050
LDTIM000
OUT1000
END
运行程序,观察输出端的变化,并叙述本电路的工作过程和功能。
7、CNT计数器指令
LD0000
LD0001
CNT010#004
LDCNT010
OUT1000
END
运行程序,在监视模式下改变输入端,来观察输出端的变化。
(1)输入开关0000拨动几次后,输出LED亮?
(2)拨动开关0001后计数器是否复位,恢复到设定值?
(3)仔细体会CNT指令的工作过程和原理。
五、实验总结
以上所讲的是几个基本指令实验,通过本次实验掌握PC基本指令的应用,通过基本指令的组合使用可达到许多特定的功能,为我们以后复杂程序的编写打下良好的基础。
实验二几个基本电路的编程
一、实验目的
1、掌握基本指令和功能指令的使用。
2、掌握PC指令的组合使用,实现一些简单的功能。
3、熟悉Cx-ProgrammerV2.0的编辑、使用。
4、仔细体会、推敲以下常用电路,以便以后应用到自己的程序中。
二、实验设备
1、PC可编程序控制器实验台1台
2、PC机(个人电脑)1台
3、编程电缆1根
4、连接导线若干
三、实验连线
1、I/0分配
输入0000、0001、0002、0003输出1000
2.连线
基本指令实验的输入、输出由PC控制实验台的扩展拨动开关区、LED显示区来实现。
以下实验连线适用于下列几个基本实验,无需重复连线。
主机输入区拨动开关区主机输出区LED显示区
0000-------→11000-------→1
0001-------→21001-------→2
0002-------→31002-------→3
0003-------→41003-------→4
主机输入区C0(公共端)---→+24V;主机输出区COM0、COM1、COM2--→0V;
拨动开关区COM----→0V;LED显示区COM+---→+24V
四、实验内容
1、常用启动/停止电路
(1)用基本指令实现
LD0000
OR1000
ANDNOT0001
OUT1000
END
0000为启动开关,0001为停止开关,仔细体会本电路的工作过程和功能。
(2)用功能指令KEEP实现
LD0000
LD0001
KEEP1200
LD1200
OUT0001
END
同样,0000为启动开关,0001为停止开关,仔细体会本电路的工作过程和功能,并比较电路
(1)和电路
(2)的,叙述两者之间的异同点?
2、延时接通/断开电路
LD0000
TIM000#050
LD1000
ANDNOT0000
TIM001#050
LDTIM00
OR1000
ANDNOTTIM01
OUT1000
END
本电路实际上是一个简单的“单开关”延时启/停电路。
输入程序指令,并编译、装载、运行该程序,观察电路的工作情况,并仔细体会、推敲该电路的工作过程和原理。
(1)说明该电路的工作过程和功能?
(2)改变延时接通或断开的时间?
3、闪烁电路
LD0000
ANDNOTTIM01
TIM00#010
LDTIM00
TIM01#010
LD0000
ANDNOTTIM00
OUT1000
END
本电路利用两个计时器的组合,实验电路的闪烁效果。
通过对输入0000开关的通断,观察输出状态的变化。
修改TIM00和TIM01的设定值,观察并记录输出状态的变化。
(使程序运行处于监视模式下,便于观察电路的工作过程。
)
5、移位寄存器的应用
LD0000
LD0001
LD0002
SFT1313
LD1300
OUT1000
LD1301
OUT1001
LD1302
OUT1002
LD1303
OUT1003
END
程序中0000为移位寄存器的输入,0001为时钟,0002为复位输入端。
运行程序,使程序处于监视模式:
(1)闭合开关0000;
(2)闭全一次0001开关后,断开0000。
观察并记录0001开关几次后,输出结
果的变化。
如果此时不断开0000,又会有什么不同的输出结果。
(3)闭合0002开关,观察其结果并作纪录。
(4)试着修改电路,使输入开关闭合一次只产生一次输入,并上机调试通过。
(5)试着修改
五、实验总结
以上所讲的是几个基本常用电路实验,通过本次实验掌握PC基本指令的应用,通过基本指令和功能指令的组合使用达到许多特定的功能,为我们以后复杂程序的编写打下良好的基础。
实验三艺术灯控制实验
一、实验目的
1、掌握移位寄存器指令的使用
2、掌握PC与外围电路的接口连线
3、掌握Cx-ProgrammerV2.0的编辑、使用。
二、实验设备
1、PC可编程序控制器实验台(艺术灯控制区)1台
2、PC机(个人电脑)1台
3、编程电缆1根
4、连接导线若干
三、实验连线
1、I/0分配
输出1000、1001、1002、1003、1004、1005、1006
2.连线
主机输出区艺术灯控制区
1000-------→1
1001-------→2
1002-------→3
1003-------→4
1004-------→5
1005-------→6
1006-------→7
主机输出区COM0、COM1、COM2、COM3--→+24V;
艺术灯控制区电路已接地0V,所以没有设置“接地”连线端。
四、实验内容及步骤
1、设计要求
歌舞厅的艺术灯光控制可以用PC可编程控制器进行控制,例如灯光的闪耀、移位及各种时序的变化等。
如下图3-1为艺术灯控制模型,整体呈现一个大的圆型灯区,其中又含有7个小的圆型灯区(每个小型灯区由7个LED发光二极管组成,它们并联在一起同时亮灭)。
现要求0~7号灯闪亮的时序如下:
图3-1艺术灯控制模型
从1号灯开始,按顺时针方向转动,使处在同一直线上的3个灯同时点亮,其它灯熄灭,直至转动一周后,所有灯熄灭,接着所有灯以点亮,最后所有灯又熄灭,至此完成一个完整的的工作过程,总共9个时序,然后重复上述过程,循环往复。
9个时序分别为:
(1)灯1、4、7亮;
(2)灯3、4、5亮;(3)灯6、4、2亮;(4)灯7、4、1亮;(5)灯5、4、3亮;(6)灯2、4、6亮;(7)所有灯灭;(8)所有灯亮;(9)所有灯灭。
2、程序设计提示
程序中,利用TIM000和TIM001组合使用,形成一个固定频率的脉冲源(可通过改变定时器的设定值来调节脉冲的频率),给移位寄存器提供移位脉冲,程序中我们使用“通道13”作为移位通道。
14.00作为移位寄存器的输入,整个过程,9个时序工作完之后,用13.08对移位寄存器进行复位,程序往复循环。
实验台提供配套光盘,光盘中提供实验源程序。
程序名即实验名,如此实验程序名为“艺术灯控制.CXP”,可直接复制到硬盘中调用运行。
但我们仍希望同学们能够自己动手编写程序,源程序可作参考,这样可提高我们的动手能力和编程能力。
3、程序修改和讨论
(1)修改程序中移位寄存器移位脉冲的频率,提高频率,使艺术灯达到一种更加炫目的效果?
(2)用自己的设想,增加程序中的时序,加入更多的变化组合,并上机调试通过。
(3)讨论一下,如果时序超过去时16个,移位寄存器该如何处理?
五、实验总结
通过本次实验使我们进一步掌握了移位寄存器的使用,并对一个完整的程序编写和一个小型系统的控制有了一个深刻的了解,为我们以后的实验和学习打下一个很好的基础。
根据老师要求认真完成实验报告。
实验四交通灯控制
一、实验目的
1、掌握十字路口交通信号灯自动控制原理。
2、掌握PC基本指令和功能指令的应用。
二、实验设备
1、PC可编程序控制器实验台(交通灯控制区)1台
2、PC机(个人电脑)1台
3、编程电缆1根
4、连接导线若干
三、实验连线
主机区 交通灯控制实验区
10.00-------→B2横向绿
10.01-------→B3横向黄
10.02-------→B1横向红
10.03-------→A2纵向绿
10.04-------→A3纵向黄
10.05-------→A1纵向红
10.06-------→CB1横向人行道红
10.07-------→CB2横向人行道绿
11.00-------→CA1纵向人行道红
11.01-------→CA2纵向人行道绿
COM0、COM1、COM2、COM3、COM4(主机区)---->+24V(电源供给区)
四、实验内容及步骤
1、十字路口交通信号灯的控制要求时序图如图4.1所示。
图4.1交通灯控制时序图
图4.1为交通灯控制时序图,也是该程序的设计要示。
交通灯示意图
2、程序设计提示
交通灯控制系统相当于一个复杂的时间定时器,指定的时间内执行相应的动作。
因此我们可以使用PC中的多个TIM定时器指令来组合使用,以达到我们的设计要求,其中系统中的闪烁效果我们在实验二中已经介绍过。
3、程序的修改和讨论
1、修改程序,使得红灯在工作过程中也出现闪烁的提示效果,然后亮黄灯,其过程同绿灯。
2、通过修改程序,改变交通灯控制的时间设定,以满足实际的交通控制需要。
实验台提供配套光盘,光盘中提供实验源程序。
程序名即实验名,如此实验程序名为“交通灯控制.CXP”,可直接复制到硬盘中调用运行。
但我们仍希望同学们能够自己动手编写程序,源程序可作参考,这样可提高我们的动手能力和编程能力。
五、实验总结
通过本次实验使我们对交通灯控制系统的控制有了一个更详细的了解,并通过实验和程序的编写与修改,加强了我们程序的设计和编写能力,相信每位同学通过认真的学习和实验,都会有不少的收获。
根据老师要求认真完成实验报告。
实验五液体混合装置自动控制
一、实验目的
1、了解并掌握继电器和电机的工作原理。
2、掌握液体混合装置自动控制系统的工作过程和原理。
3、掌握PC基本指令和功能指令的应用。
二、实验设备
1、PC可编程序控制器实验台(液体混合装置自动控制区)1台
2、PC机(个人电脑)1台
3、编程电缆1根
4、连接导线若干
三、实验连线
主机区 液体混合装置自动控制实验区
10.00--------->进料1
10.01--------->进料2
10.02--------->出料
10.04--------->反转
10.05--------->正转
0.00---------->启动(步进电机控制区)
0.01---------->停止(步进电机控制区)
COM0、COM1、COM2(主机输出区)--->24V(电源供给区)
COM3(主机输出区)---->OV(电源供给区)
C0(主机输入区)---->OV(电源供给区)
实验区连线:
COM(步进电机控制区开关公共端)--->+24V(电源供给区)
其它连线请参照实验区示意图,图5.1如下
图5.1
四、实验内容及步骤
1、器件介绍
该实验装置中使用的电机是一个24V的直流电机,共有两个接线端子,一个接电源,一个接地,电机便会转动;交换‘电源’和‘地’的接线次序,电机便会反向转动。
实验装置中我们使用两个继电器分别来控制电机的两个端子。
然后PC通过控制继电器来控制电机的转动。
继电器电路接线见图5.1。
2、设计要求及示意图
液体混合系统示意图
工作过程:
首先向液体混合装置装入两种需要混全的材料,然后启动电机开始混合,混全完毕后,装置自动输出混合好的材料,工作完成。
接下来开始下一个工作过程。
周而复始,循环工作。
3、实验步骤
(1)按下启动按钮,点亮进料1、进料2发光二极管3S,表示向混合装置装入两种需要混合的材料。
(2)然后启动电机正转3S、反转3S、接着正转3S、再反转3S,表示电机的混合搅拌。
(3)接下来点亮出料泵发光二极管5S,表示装置输出混合好的材料。
(4)然后进行下一个相同的混合过程,按下停止钮,装置停上工作。
4、程序设计提示
该程序的设计也是一个顺序的工作过程序,可通过定时器的组合使用来实现其功能,设计该程序时要注意两个继电器应交替接通,电机才会实现一个正反转的交替。
6、程序的修改和讨论
通过修改定时器的设定值,来设定进料、出料的时间,以及电机搅拌混合的频率。
实验台提供配套光盘,光盘中提供实验源程序。
程序名即实验名,如此实验程序名为“液体混合装置自动控制.CXP”,可直接复制到硬盘中调用运行。
但我们仍希望同学们能够自己动手编写程序,源程序可作参考,这样可提高我们的动手能力和编程能力。
五、实验总结
通过本次实验使我们对液体混合装置自动控制系统的控制有了一个更详细的了解,并通过实验和程序的编写与修改,加强了我们程序的设计和编写能力,相信每位同学通过自己认真的学习和实验,都会有不少的收获,以会为我们以后设计更加复杂的系统打下很好的基础。
根据老师要求认真完成实验报告。
实验六LED数码管控制
一、实验目的
1、学会用PC控制LED数码管。
2、掌握逐位移位指令在程序中的使用。
二、实验设备
1、PC可编程序控制器实验台(LED数码管控制区)1台
2、PC机(个人电脑)1台
3、编程电缆1根
4、连接导线若干
三、实验连线
主机区 实验区主机区 实验区
10.00----->a 低位(右)10.07----->a高位(左)
10.01----->b11.00----->b
10.02----->c11.01----->c
10.03----->d11.02----->d
10.04----->e11.03----->e
10.05----->f11.04----->f
10.06----->g11.05----->g
COM----->0V(共阳接+24V)COM----->0V(共阳接+24V)
COM0、COM1、COM2、COM3、COM4、COM5(主机输出区)--->24V(电源供给区)(LED数码管共阳接0V)
注:
LED数码管如果无公共端COM引出,则内部已经接地,即LED为共阴数码管。
四、实验内容及步骤
1、设计要求
该实验主要控制两个八段发光LED数码管来实现00~FF之间的循环显示。
LED数码控制区图如图6.1所示:
图6.1LED数码管控制
2、程序设计提示
(1)由两个定时器组合使用产生一个1S的脉冲,做为逐位移位指令的移位脉冲(低位数字的移位脉冲),即每秒钟两位数字跳变,跳变一次加1,实现00~FF之间的循环显示。
(2)两个LED数码管(dp不用)共有14个段,一个段由一个主机输出端子来控制,在某一时刻要显示特定数字,只要在此时刻点亮相应的段。
即实现了相应数字的显示。
(注意确定LED数码管是共阴,还是共阳,相应的公共端接线也不同。
)
(3)高位数字只有在低位数字跳变到F后才跳变1次,因此高位数字逐位移位指令的脉冲为16S变化一次。
3、程序的修改和讨论
(1)修改程序,加快数字跳变的速度。
(2)修改程序,使程序实现00~99之间的循环显示。
实验台提供配套光盘,光盘中提供实验源程序。
程序名即实验名,如此实验程序名为“LED数码管控制.CXP”,可直接复制到硬盘中调用运行。
但我们仍希望同学们能够自己动手编写程序,源程序可作参考,这样可提高我们的动手能力和编程能力。
五、实验总结
通过本次实验使我们对LED数码管控制系统的控制有了一个更详细的了解,并通过实验和程序的编写与修改,加强了我们程序的设计和编写能力,相信每位同学通过自己认真的学习和实验,都会有不少的收获,以会为我们以后设计更加复杂的系统打下很好的基础。
根据老师要求认真完成实验报告。
实验七步进电机控制
一、实验目的
1、掌握步进电机的工作原理。
2、掌握用PC控制步进电机的方法。
3、学会用PC基本指令和功能指令实现步进电机的编程控制。
二、实验设备
1、PC可编程序控制器实验台(步进电机控制区)1台
2、PC机(个人电脑)1台
3、编程电缆1根
4、连接导线若干
三、实验连线
主机区 实验区
10.00------>A
10.01------>B
10.02------>C
10.03------>D
0.00------>启动按钮
0.01------>停止按钮
0.02------>正转按钮
0.03------>反转按钮
0.04------>快速按钮
0.05------>慢速按钮
COM0、COM1、COM2(主机输出区)--->24V(电源供给区)
C0(主机输入区)---->0V(电源供给区)
实验区按钮公共端COM---->24V(电源供给区)
实验区“OV”已共地,不需要连线。
四、实验内容及步骤
1、步进电机的工作原理
步进电也称为脉冲电机,它可以直接接收来自计算机的数字脉冲,使电机旋转过相应的角度。
步进电机在要求快速启停,精确定位的场合做为执行部件,得到了广泛采用。
四相步进电机的工作方式:
*单相四拍工作方式,其电机控制绕组A、B、C、D相的正转通电顺序为:
A→B→C→D→A;反转通电顺序为:
A→D→C→B→A。
*四相八拍工作方式,正转的绕组通电顺序为:
A→AB→B→BC→C→CD→D→
DA→A;反向的通电顺序为:
A→AD→D→DC→C→CB→B→BA→A。
*双四拍工作方式,正转的绕组通电顺序为:
AB→BC→CD
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