PLC控制实验指导书.doc

实验指导书

课程名称：现场总线技术与应用
实验名称：现场总线网络PLC 控制实验

同济大学
2012年3月30日

文档名称
现场总线网络PLC 控制实验指导书
版本信息
2.1（20120330）
更新历史
内部版本号

更新人
更新日期
V0.5
陆剑峰
2010-9-24
V1.0
刘智
2011-04-20
V1.5
李高波
2011-04-27
V2.0
李高波
2011-12-28
V2.1
李高波
2012-03-30

一、 实验名称
现场总线技术与应用——现场总线网络PLC 控制实验
二、 实验目的
1. 了解PLC的工作原理及特点。
2. 熟悉并掌握PLC组成及梯形图编写方法。
3. 熟悉现场总线 Interbus 的组态和控制。
三、 实验原理
PLC（Programmable Logic Controller）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。其主要组成为：电源、中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。
输出端子
输出锁存器
输出映像寄存器

程序执行
输入映像寄存器
输入端子
通过对PLC的用户程序执行过程的分析，可总结出PLC对输入/输出的处理规则，如图3-1所示。
输入 读 输出
采样 读 刷新 输出
写

图3-1 PLC对输入/输出的处理规则
PLC的组成介绍如下：
1输入继电器{Input Relay}
输入继电器是PLC及外部输入点{用来及外部输入开关连接并接受外部信号的端子}对应的内部存储器储存基本单元。它由外部送来的输入信号驱动，使它为1或0。
2输出继电器{Output Relay}
输出继电器是PLC及外部输出点{用来及外部负载作连接}对应的内部存储器储存单元，它可以由输入继电器接点，内部其它装置的接点以及自身的接点驱动。
3内部辅助继电器{Internal Reiay}
内部继电器及外部没有直接联系，它是PLC内部的一种辅助继电器，其功能及电气控制电路中的辅助{中间}继电器一样，每个辅助继电器也对应内存的基本单元它可由输入继电器接点，输出继电器接点，以及其它内部装置的接点驱动，内部继电器无对外输出。
4 定时器{Counter}
定时器用来完成定时控制，定时器含有线圈，接点及定时值寄存器，当线圈受电，等到达预定时间，它的接点动作{a接点闭合，b接点断开}定时器的定时值由设定值给定。
5 计数器{Counter}
计数器用来实现计数控制操作。使用计数器要事先给定计数器的设定值，{即要计数的脉冲}计数器含有线圈，接点及计数存储器，当线圈由OFF→ON,即视为该计数器有一脉冲输入，其计数值加一，有16位和32 位及高速用计数器可供使用者选用。
INTERBUS作为IEC61158标准之一，广泛地应用于制造业和机器加工行业中，用于连接传感器/执行器的信号到计算机控制站，是一种开放的串行总线系统。INTERBUS总线包括远程总线网络和本地总线网络，两种网络传送相同的信号但电平不同。远程总线网络用于远距离传送数据,采用RS-485传输，网络本向不供电，远程网络采用全双工方式进行通讯，通讯速率为500k/s。本地总线网络连接到远程网络上，网络上的总线终端BT（BUS Terminal)上的BK模块负责将远程网络数据转换为本地网络数据。
本实验使用INTERBUS总线来实现网络PLC功能，并采用PCWorx编程软件。本实验主要设备有总线耦合器BK模块、I/O模块和安装在PC或PLC等上位主设备中的总线控制板。总线控制板是INTERBUS总线上的主设备，用于实现协议的控制、错误的诊断、组态的存储等功能。I/O模块实现在总线控制板和传感器/执行器之间接收和传输数据，可处理的数据类型包括机械制造和流程工业的所有标准信号。现对主要器件做如下介绍：
(1)以太网远程现场总线控制器：RFC集成通信功能 ETH-IB模块确保了可通过以太网进行直接而快捷的数据交换。以太网TCP/IP协议适用于多种可能性，与远程现场控制器进行通信。 标准化的传输协议TCP/IP是众所周知的，并可应用于所有的计算机体系结构和操作系统。以太网网络数据在使用INTERBUS OPC服务器的标准化格式中可用。使用符合IEC-61131-5标准的TCP/IP Send与Receive通信模块，诸如必需的耦合变量等信息可通过以太网在两个远程现场控制器间交换。 这样便确保了分布式模块自动化解决方案可进行组态。 通过以太网网络还可以实现时间同步性。
(2) INTERBUS总线耦合器：型号为IBS IL 24 BK-T，铜缆连接，24 V DC，不带附件，作为PLC的BK通讯模块，具有interbus通讯功能。
(3) Inline 数字量输入模块：型号为IB IL 24 DI 2，不带附件，2个输入，24VDC，4线制连接技术。该Inline数字量输入模块专门用于连接从控制开关、限位开关或接近开关引出的数字量信号。这种标准自动化模块适用于所有的典型应用场合。根据通道数，可使用一个简单的或扩展的Inline连接器连接各个I/O模块。 这两种情况均可采用多线制连接技术。Inline模块可使用铰链式标记条标识。 这些标识条可插入卡片，卡片可根据应用单独标识。此外，还有ZBFM-6快速标记条，用于接线点标识。
(4) Inline 数字量输出模块：型号为IB IL 24 DO 4，不带附件，4个输出，24VDC，500mA，3线制连接技术。传输速率：500 kBaud。Inline数字量输出模块用于连接数字量执行器，如电磁阀、接触器或光学指示灯。
四、 实验任务
1. 设计一个电机启动停止的控制程序，要求按下起动按钮（点动按钮），电机启动，按下停止按钮（点动按钮），电机停止；
2.根据实验要求，选择正确的实验器材；
3.根据所选实验器材，进行接线；
4.根据控制要求画出梯形图，并进行IO配置；
5.运行实验，保存并分析必要实验结果；
6.填写实验报告。
五、 实验器材
器材编号
器材名称
器材参数（器材接口）
器材用途（器材类型）
备注

1
电脑
PC
作为Interbus的组态和监控模块，安装有PCWorx编程软件

2
电动机

电动机 出入端I.1、I.2
直流小电机，作为控制系统的被控对象，以风扇转速展现控制效果

3
开关按钮
开关按钮，输出端口O.1
提供控制开关量

4
以太网远程现场总线控制器
型号：RFC_430_ETH
Interbus接口：IBS主站，2线远程总线，D-SUB-9孔连接器；IO端口：最大支持设备512，最大点数8192，集成5DI（50kHz）/3D0, Interbus主站接口
远程现场总线控制器，带1x10/1v00以太网，Interbus主站，IP20防护等级，可插拔参数化存储器；用自动化软件PC Worx可以对所有远程现场控制器进行通用组态和编程

5
INTERBUS总线耦合器
型号：IBSST24_BK-T
Interbus总线耦合器，铜线缆连接，24V DC
PLC的BK通讯模块，具有interbus通讯功能

6
Inline数字量输入模块
型号：IBIL24_DI2，2个输入，24V DC，4线制连接技术，传输速度500KBaud
该Inline数字量输入模块专门用于连接从控制开关、限位开关或接近开关引出的数字量信号

7
Inline数字量输出模块
型号：IBIL24_DO4，4个输出，24V DC，500mA，3线制连接技术，传输速度500KBaud
该Inline数字量输出模块用于连接数字量执行器，如电磁阀、接触器或光学指示灯

六、 实验步骤
1.打开虚拟实验平台，进入如图6-1所示的 PLC 控制虚拟实验界面。
图6-1 PLC 控制虚拟实验操作界面

2. 选择正确的实验器材，拖放到右边，如图6-2所示。

图6-2 完成器件拖放界面

3. 将选择的实验器件进行接线，当鼠标放置于实验器件中变为小手状态时表示可以接线，接线的两个器件必须依次各点击一次才能完成接线，如图6-3所示。

图6-3 接线完成界面

4. 接线完成后，双击实验界面上的“电脑”图标，进入如图6-4所示的梯形图编程界面。并进行梯形图编程：点击所需要的梯形图模块，即可进行编程，点击已经在梯形图中的各个模块可以进行该模块的属性配置，如图6-5所示。

图6-4 梯形图编程界面

图6-5 属性配置界面

5.完成梯形图编程之后，点击图6-4中IO 配置，进行IO 配置界面，如图6-6所示，（组态界面），进行配置时先选择输入输出模块，将其左面对应的接线的接口号拖动至右面所对应的地址中。

图6-6 IO配置界面

6.完成IO配置之后，点击下装按钮，将编写好的程序与配置下装到现场装置中，然后再点击关闭IO 配置界面，回到实验界面，点击实验界面中模型通电按钮，并按下开关，开始实验，如图6-7所示。

图6-7 实验界面中开关按钮界面

7．如需暂停实验，点击实验器件中开关按钮，停止实验，如需进行实验初始化
操作，点击实验界面中的初始化按钮。

七、 分析与思考
1.实验仪器之间的连线、梯形图以及IO之间的配置要满足何关系？
2.如何利用计时器控制电机30s后启动？