PLC实验指导.doc

一、实训题目：抢答器控制
实训目的及要求:
1、掌握欧姆龙PLC的指令，具有独立分析和设计程序的能力
2、掌握PLC梯形图的基本设计方法
3、培养分析和解决实际工程问题的能力
4、培养程序设计及调试的能力
5、熟悉抢答器控制系统的原理及要求
实训设备：
1、OMRON PLC及模拟试验装置 1台
2、安装有CX-P编程软件的PC机 1台
3、PC机与PLC通讯的RS232电缆线 1根
实训内容:
1、分析工艺过程，明确控制要求
抢答器系统控制要求：当主持人按下开始按钮时表示开始抢答，四位选手谁先按下自己的抢答按钮就表示抢答成功，其标志为选手自己的指示灯亮，并且锁住了其他三位选手的抢答开关，如果主持人没有按下开始按钮而选手开始抢答则记为犯规操作，其标志为自己的指示灯闪烁，同时报警灯亮，为抢答失败。当主持人按下开始按钮后，如果10秒内无人抢答则算弃权。

图1 抢答器控制原理图
2、统计I/O点数并选择PLC型号
输入：主持人开始按钮一个，主持人复位按钮一个，甲、乙、丙、丁四位选手分别各有一个对应的按钮。
输出：可抢答显示灯一盏，报警指示灯一盏，甲、乙、丙、丁四位选手分别各有一盏显示灯。
PLC的型号：输入一共有6个，考虑到留有15％～20％的余量即6×（1＋15％）＝6.9取整数7，所以共需7个输入点。输出共有6个，6×（1＋15％）＝6.9取整数7，所以共需7个输出点。可以选OMRON公司的CPM1A/CPM2A型PLC就能满足此例的要求。
3、I/O分配
表1 抢答器控制I/O分配表
输入
输出
地址
名称
地址
名称
00000
主持人开始按钮
01006
可抢答的显示灯
00001
主持人复位按钮
01007
抢错报警指示灯
00002
选手甲按钮
01002
选手甲的显示灯
00003
选手乙按钮
01003
选手乙的显示灯
00004
选手丙按钮
01004
选手丙的显示灯
00005
选手丁按钮
01005
选手丁的显示灯
4、PLC控制程序设计及分析

实现功能：当按下系统启动按钮00000,中间继电器20100得电并保持，主持人的显示灯01006亮，同时计时器TIM000开始计时，10S后若无人抢答系统自动复位，或主持人按下复位按钮00001系统也会复位，同时主持人的显示灯01006灭。

实现功能：如果主持人没有按下开始按钮00000时，而选手甲、乙、丙、丁四位选手中任意一位先开始抢答则记为犯规操作，其对应的中间继电器带电，标志为自己对应的指示灯闪烁，同时报警灯亮，为抢答失败。

实现功能：当主持人按下开始按钮00000时（中间继电器20100和中间继电器20000得电并保持），表示开始抢答四位选手谁先按下自己的抢答按钮就表示抢答成功，其标志为选手自己的指示灯亮，并且锁住了其他三位选手的抢答开关。例如选手甲第一个抢答，选手甲按下抢答按钮00002，01002得电并保持，因此甲灯01002亮，直到主持人复位，甲灯01002灭。
当主持人没有按下开始抢答按钮00000时（中间继电器20100和中间继电器20000都不得电），四位选手谁先按下自己的抢答按钮就表示为犯规操作，其标志为自己的指示灯闪烁，同时报警灯亮。例如选手甲在主持人没有按下开始抢答按钮时开始抢答则属于犯规，此时中间继电器20101得电并保持，甲灯以1.0秒时钟脉冲闪烁，同时报警灯01007亮，直到主持人复位，甲灯和报警等灭。
在任何时候主持人按下复位按钮，全部灯都熄灭和所有中间继电器都断电。

二、实训题目：霓虹灯控制电路
实训目的及要求:
1、掌握欧姆龙PLC的指令，具有独立分析和设计程序的能力
2、掌握PLC梯形图的基本设计方法
3、培养分析和解决实际工程问题的能力
4、培养程序设计及调试的能力
5、熟悉霓虹灯控制电路系统的原理及要求
实训设备：
1、OMRON PLC及模拟试验装置 1台
2、安装有CX-P编程软件的PC机 1台
3、PC机与PLC通讯的RS232电缆线 1根
实训内容:
1、分析工艺过程，明确控制要求
控制要求：设计一个霓虹灯控制电路如下图所示，该电路可以控制霓虹灯L1，L2，L3按照如下方式亮灭：（1）L1亮1s （2）L2亮1s （3）L3亮1s （4）三个灯都灭1s （5）三个灯都亮1s （6）三个灯都灭1s （7）三个灯都亮1s （8）三个灯都灭1s （9）1～8循环直到按下关断按钮。

图2 霓虹灯控制电路原理图
2、统计I/O点数并选择PLC型号
输入：系统开始按钮一个，系统复位按钮一个。
输出：L1指示灯，L2指示灯，L3指示灯。
PLC的型号：输入一共有2个，考虑到留有15％～20％的余量即2×（1＋15％）＝2.3取整数3，所以共需3个输入点。输出共有3个，3×（1＋15％）＝3.45取整数4，所以共需4个输出点。可以选OMRON公司的CPM1A/CPM2A型PLC就能满足此例的要求。
3、I/O分配
表2 霓虹灯控制电路I/O分配表
输入
输出
地址
名称
地址
名称
00000
程序开始
01002
L3灯
00001
程序复位
01003
L2灯

01004
L1灯
4、PLC控制程序设计及分析
实现功能：当按下程序开始按钮00000时，往移位寄存器中的200通道中的00位输入1，一秒时钟脉冲的作用是使1在200通道中从200通道中的00位一秒钟往左移一位直至移到200通道中的15位截至，当按下程序复位按钮00001时，移位寄存器中的200通道中从00位至15位全部清零。

实现功能：程序开始时经过3秒，通过移位寄存器使1从20000位移到20002位，所以灯01002在第三秒时亮，再经过2秒，20002位中的1移到20004位，所以灯01002在第五秒时亮，再经过2秒，20004位中的1移动到20006位，所以灯01002在第七秒时亮，按下程序复位按钮时，灯01002灭。

实现功能：程序开始时经过2秒，通过移位寄存器使1从20000位移到20001位，所以灯01003在第二秒时亮，再经过3秒，20001位中的1移到20004位，所以灯01003在第五秒时亮，再经过2秒，20004位中的1移动到20006位，所以灯01003在第七秒时亮，按下程序复位按钮时，灯01003灭。

实现功能：程序开始时由于第一秒1在20000位，所以灯01004亮，经过5秒的时间，通过移位寄存器使1从20000位移到20004位，所以在第五秒时灯01004亮，再经过2秒，1从20004位移到20006位，所以在第七秒时01004亮，按下程序复位按钮00001时，灯01004灭。

三、实训题目：百叶窗控制
实训目的及要求:
1、掌握欧姆龙PLC的指令，具有独立分析和设计程序的能力
2、掌握PLC梯形图的基本设计方法
3、培养分析和解决实际工程问题的能力
4、培养程序设计及调试的能力
5、熟悉百叶窗控制系统的原理及要求
实训设备：
1、OMRON PLC及模拟试验装置 1台
2、安装有CX-P编程软件的PC机 1台
3、PC机与PLC通讯的RS232电缆线 1根
实训内容: 百叶窗控制
1、分析工艺过程，明确控制要求
手动控制：平时百叶窗的基本位置在上方，限位开关S1处于闭合状态。起动S3手动开关，百叶窗下降，直到到达限位开关S2处为止。当起动S4手动开关时，百叶窗上升，直到到达限位开关S1为止。当百叶窗位于上方时，显示灯L1亮，当百叶窗位于下方时，显示灯L2亮。
风自动控制：当风力太大时测风传感器S5闭合，则百叶窗在5s后上升，当风力变小时测风传感器S5断开，则百叶窗可重新下降。

图3 抢答器控制原理图
2、统计I/O点数并选择PLC型号
输入：上限位开关按钮、下限位开关按钮、手动上升按钮、手动下降按钮、风/手动切换按钮各一个，传感器一个。
输出：上方L1指示灯，下方L2指示灯，上升过程指示灯，下降过程指示灯风动指示灯。
PLC的型号：输入一共有5个，考虑到留有15％～20％的余量即5×（1＋15％）＝5.75取整数6，所以共需6个输入点。输出共有4个，4×（1＋15％）＝4.6取整数5，所以共需5个输出点。可以选OMRON公司的CPM1A/CPM2A型PLC就能满足此例的要求。
3、I/O分配
表3 百叶窗控制I/O分配表
输入
输出
地址
名称
地址
名称
00000
手/风动切换按钮
01002
上方L1指示灯
00001
上限位开关S1
01003
下方L2指示灯
00002
手动上升S4
01004
上升过程指示灯
00003
测风传感器S5
01005
下降过程指示灯
00007
下限位开关S2
01007
风动指示灯
00008
手动下降S3

4、PLC控制程序设计及分析

实现功能：该部分起到手/风动切换过度作用。当按一下手/风动切换按钮00000时，给计数器CNT001一个脉冲，输出为ON且保持，并停止计数，相应的锁存继电器将风动指示灯01007置ON且保持，表示为风动状态；同时也给计数器CNT002第一个脉冲。
当再按一下手/风动切换按钮00000时，给计数器CNT002第二个脉冲，其输出为ON且保持，并停止计数，这时CNT002输出将计数器CNT001和计数器CNT002复位为OFF并都停止计数，相当于循环回到初始状态，这时相应的锁存继电器将风动指示灯01007置OFF且保持，表示为手动状态。

实现功能：IL为程序分支开始指令，ILC程序分支结束指令，当01007为常开状态时，执行上面一个IL与ILC之间的程序，当01007为常闭状态时，执行下面面一个IL与ILC之间的程序。

实现功能：该部分为手动部分。当01007为常开状态时，执行该IL与ILC之间的程序，该部分为手动控制程序。上电的初始状态百叶窗的基本位置在上方，上限位开关00001处于闭合状态，中间继电器20001得电闭合，对应的上方灯01002亮。
如果起动下降开关00008手动开关，中间继电器20003得电闭合，对应的下降过程显示灯01005亮，百叶窗下降，直到到达下限位开关00007处为止，当下限位开关00007闭合，中间继电器20002得电闭合，对应的下方灯01003亮。
如果起动上升开关00002手动开关，中间继电器20004得电闭合，对应的上升过程显示灯01004亮，百叶窗上升，直到到达上限位开关00001处为止，当上限位开关00001闭合，中间继电器20001得电闭合，对应的上方灯01002亮。

实现功能：该部分为风动部分。当01007为闭开状态时，执行该IL与ILC之间的程序，该部分为风动控制程序。当风力太大时测风传感器S5（00003）闭合，定时器TIM000得电，5s后定时时间到，TIM000输出为ON，中间继电器20104得电闭合.，对应的上升过程显示灯01004亮，百叶窗上升，直到到达上限位开关00001处为止，当上限位开关00001闭合，中间继电器20001得电闭合，对应的上方灯01002亮。
当风力变小时测风传感器S5（00003）断开，则中间继电器20103得电闭合，对应的下降过程显示灯01005亮，百叶窗下降，直到到达下限位开关00007处为止，当下限位开关00007闭合，中间继电器20002得电闭合，对应的下方灯01003亮。

实现功能：该部分为显示部分。当中间继电器20001得电闭合或中间继电器20101得电闭合上方灯01002亮，表示百叶窗位于上方。当中间继电器20002得电闭合或中间继电器20102得电闭合，下方灯01003亮，表示百叶窗位于下方。
当中间继电器20004得电闭合或中间继电器20104得电闭合，上升过程显示灯01004亮，表示百叶窗位上升。当中间继电器20003得电闭合或中间继电器20103得电闭合，下降过程显示灯01005，表示百叶窗位下降。

实现功能：该部分起到风/手动转换过度作用。当风动停止瞬间将中间继电器20101、中间继电器20102、中间继电器20103、中间继电器20104的状态延迟0.2秒。这样手动程序在风动程序刚装换过来的瞬间，保持以前的风动结束时的状态再由手动的自保持程序，就过度到了手动状态了。

四、实训题目：医院警示灯控制
实训目的及要求:
1、掌握欧姆龙PLC的指令，具有独立分析和设计程序的能力
2、掌握PLC梯形图的基本设计方法
3、培养分析和解决实际工程问题的能力
4、培养程序设计及调试的能力
5、熟悉医院警示灯控制系统的原理及要求
实训设备：
1、OMRON PLC及模拟试验装置 1台
2、安装有CX-P编程软件的PC机 1台
3、PC机与PLC通讯的RS232电缆线 1根
实训内容:
1、分析工艺过程，明确控制要求
控制要求：有些医院设备不是很完善，医院的病房里没有警示灯，病人在需要换药和打针，还有紧急情况的时候都需要护士的照顾，但是护士不能时时刻刻都在病房，所以要在病房的每个病床上安装一个按钮，当病人按一下的时候说明有紧急情况，按两下的时候说明病人需要换药。护士可以判断哪个病床。如下图所示：

图4 医院警示灯控制原理图

2、统计I/O点数并选择PLC型号
输入：护士复位开关一个, 1、2、3号病房各有按钮一个。
输出：1、2、3号病房各有指示灯一盏。
PLC的型号：输入一共有4个，考虑到留有15％～20％的余量即4×（1＋15％）＝4.6取整数5，所以共需5个输入点。输出共有3个，3×（1＋15％）＝3.45取整数4，所以共需4个输出点。可以选OMRON公司的CPM1A/CPM2A型PLC就能满足此例的要求。
3、I/O分配
表4 医院警示灯控制I/O分配表
输入
输出
地址
名称
地址
名称
00000
护士室复位按钮
01002
1号病床指示灯
00001
1号病床按钮
01003
2号病床指示灯
00002
2号病床按钮
01004
3号病床指示灯
00003
3号病床按钮

4、PLC控制程序设计及分析
实现功能：该部分为一号病床的病人需要帮助的反应电路。当一号病床的病人按一次按钮00001时，给计数器CNT000一个脉冲，计数器CNT000输出为ON，这时护士室灯01002闪，表示一号病房有紧急情况。当一号病床的病人按两次按钮00001时，给计数器CNT001两个脉冲，计数器CNT001输出为ON，这时护士室灯01002亮，表示一号病床的病人需要换药。护士结束工作后回到护士室按下复位按钮00000，所有都计数器掉电，护士室灯01002熄灭。

实现功能：该部分为二号病床的病人需要帮助的反应电路。当二号病床的病人按一次按钮00002时，给计数器CNT002一个脉冲，计数器CNT002输出为ON，这时护士室灯01003闪，表示二号病床有紧急情况。当二号病床的病人按两次按钮00002时，给计数器CNT003两个脉冲，计数器CNT003输出为ON，这时护士室灯01002亮，表示二号病床病人需要换药。护士结束工作后回到护士室按下复位按钮00000，所有都计数器掉电，护士室灯01003熄灭。

实现功能：该部分为三号病床的病人需要帮助的反应电路。当三号病病床的病人按一次按钮00003时，给计数器CNT004一个脉冲，计数器CNT004输出为ON，这时护士室灯01004闪，表示三号病床的病人有紧急情况。当三号病房的病人按两次按钮00003时，给计数器CNT005两个脉冲，计数器CNT005输出为ON，这时护士室灯01004亮，表示三号病床的病人需要换药。护士结束工作后回到护士室按下复位按钮00000，所有都计数器掉电，护士室灯01004熄灭。
五、实训总结
这次课程设计我做的主要是抢答器控制，霓虹灯控制电路，百叶窗控制三个实训项目。从中我学到和加深了很多知识，这些都是PLC课程中非常重要的东西。在实训项目的分析与设计过程中会用到如一些定时器，计数器，移位寄存器，中间继电器和分支程序等等。例如在百叶窗控制中用了两个计数器进行手/风动切换，用了四个定时器帮助风/手动转换，再用了两个分支程序分别写手动和风动程序，其间还用了一系列中间继电器使输出程序简单化。通过这些练习自己对PLC知识有了更深刻的理解，对已经学过的PLC知识更好的加深和巩固了一次。
通过这次实训，我初步掌握了PLC程序设计的一般设计思路和设计方法，掌握了设计的步骤。实训的主要步骤是先自己分析工艺过程，明确控制要求，统计I/O点数并选择PLC型号，列出I/O分配表，PLC控制程序设计及分析，然后在学校实验室经过软件和硬件调试，逐步完善自己的程序。其中PLC控制程序设计及分析是最主要的，也是最困难的，需要平时多做练习多掌握程序设计中的一些小窍门，形成自己的思路。在调试程序的过程中往往会遇到很多小问题，需要自己耐心的去改正自己的程序，结合软件和硬件发现自己程序中的毛病。
本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的PLC方面的知识很好地应用到实际生活当中去。这几个实训项目虽然看似很简单，但是实际上也有不少障碍，主要是我们动手能力很欠缺，在试验中我遇到了很多问题，经过和同学的沟通以及向老师请教，才慢慢的学会一些东西。通过这一次的PLC实训，提高了我的动手操作的能力 ,也形成了我认真思考的习惯，加强了互相合作的团队精神，同时也感谢乔莉老师对我的鼎立帮助。

17