综合实验任务书

《电工学原理》综合实验设计任务书

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《电工学原理》综合实验设计书题目：PLC自动往返控制

指导教师：张立群

小组成员：

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2012年11月

一、实验目的：

1.了解可编程序控制器（PLC ）的系统程序设计，进一步掌握其使用方法和程序调试方法

2.掌握PLC 的接线原则和方法

3.熟悉电路中必要的自锁、互锁、短路、过载等环节

4.掌握基本的行程控制实验及基本指令

二、实验原理：

1、PLC 基本原理：

当可编程控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、

用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 A ．输入采样阶段 在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 B ．用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每

一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O 映象区或系统RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O 指令则可以直接存取I/O 点。即使用I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

C ．输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU 按照I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才

是可编程逻辑控制器的真正输出。

2、按照机械自动往返运动及控制电路图所示

按照小车自动往复循环运动及控制电路所示，图中KM1\KM2分别为电动机正、反转接触器，SQ1为反向转正向行程开关，SQ2为正向转反向行程开关，SQ3\SQ4分别为正向、反向极限保护用限位开关。

限位开关SQ1放在左断需要反向的位置，而SQ2放在右端需要反向的位置，机械挡铁装在运动部件上。启动时，利用正向或反向启动按钮，如按下正转按钮SB2，KM1通电吸合并自锁，电动机作正向旋转带动小车左移。挡运动部件以至左端并碰到SQ1时，将SQ1压下，其常闭触头断开，切断KM1接触器线圈电路，同时其常开触头闭合，开始延时；KT1延时结束，接通反转接触器KM2线圈电路，此时电动机由正向旋转变为反向旋转，带动小车向右移动，直到压下SQ2限位开关电动机由反转延时后又变成正转，这样驱动小车进行往复的循环运动。

三、实验器材：

PLC——西门子CPU224可编程控制器、编程软件STEP 7－MICRO/WIN、电源、通信电缆、计算机。

往返运动装置——包含有: 电动机、减速机、丝杆及滑块、行程开关。

电气控制板——空气开关（三相、单项各一个）、熔断器、交流接触器（两个）、热继电器，工具及导线等。

四、实验内容（含简略步骤、电路图）：

1. 按照小车自动往复循环运动及其控制电路原理图接线

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2、编写PLC控制机械的程序

3、调试程序，进行软硬件联调

4、下载程序到PLC程序储存器

5、闭合输入端I0.2，观察实验现象2分钟，并记录

6、断开输入端I0.2，再观察现象2分钟，记录

7、闭合输入端I0.2，再次观察实验现象2分钟，并记录

8、整理实验器材，做好实验室清洁，有序的离开实验室

五、实验过程现象记录：

1、按下启动按钮I0.2，物块从左端向右端运动，30秒后物块前进驶向中间位置的行程开关，到达后停3秒再返回

2、物块后退到原位点，30秒后小车第二次前进驶向中间位置的行程开关，到达中间位置的行程开关后停3秒再次后退返回原位，然后开始下一轮循环工作；

3、断开I0.2，观察到物块继续作自动往返运动；

3、按下停止按钮I0.1后，物块立即停止运动；

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六、实验结果分析及心得体会：

心得体会：

1、在本次综合实验中让我学了到了很多的知识，特别是关于PLC方面的知识。实验中体现出了PLC的强大功能，这使我对PLC这个系统产生了极大的兴趣，也认识了不少的PLC型号，以及如何选择PLC。PLC是微机技术与传统的继电器-接触器控制技术相结合的产物，其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编程软件写入控制器的用户程序存储器内。继电器控制系统已有上百年历史，它是用弱电信号控制强电系统的控制方法，在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除困难，花费时间长，严重地影响工业生产。在工艺要求发生变化的情况下，控制柜内的元件和接线需要作用相应的变动，改造工期长，费用高，以至于用户宁愿另外制作一台新的控制柜。而PLC克服了继电器-接触器控制系统中机械触点的接线复杂，可靠性低，功耗高，通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点，并将控制器和被控制对象地连接起来。

2、通过这次实验使我们了解了梯形图的编程方法和注意的问题，如：（1）程序应按自上而下，从左至右的顺序编写。（2）同一操作数的输出线圈在一个程序中不能使用两次，不同操作数的输出线圈可以并行输出。（3）线圈不能直接与左母线先连。如果需要，可以通过特殊内部标志位存储器SM0.0。（4）适当安排编程顺序，以减少程序的步数。串联触点支路并联时遵循“上中下轻”的原则，即串联多的支路应尽量放在上部。并联电路块串联时遵循“左重右轻”的原则，即并联多的支路应靠近左母线。线圈输出部分遵循“上轻下重”的原则，即结构简单的输出线圈

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