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PLC实验指导书
Micro830PLC实验指导书
陈山羊
指导老师:
张翼成
计算机与电子信息学院罗克韦尔自动化实验室
2013年5月
前言
广东石油化工学院罗克韦尔自动化实验室成立于2013年1月,耗资一千多万元人民币,该实验室含有电脑、Micro830PLC、PowerFlex4M交流变频器各60台,中型PLC如CompactLogixL35E、大型PLC如ControlLogixL65等多台,还有自动灌装生产流水线一套,无油梁长冲程抽油机模型一套,电梯模型多套。
在学校和学院各位领导和老师的共同努力下建立起来。
为我校的教学事业和热爱PLC的同学提供了很好的硬件设施和学习环境。
由于实验室是在年初成立的,就其学习资料资源严重缺乏,作为第一批学员的我深有感触学习过程中的艰辛。
我觉着自己有一份责任,那就是不断地补充这些资源。
通过两个月对Micro830控制器和PowerFlex4M交流变频器的学习,并在实验过程中总结出一些学习经验,又加上查阅大量资料,本着简单易懂,又不失学习内容的原则,我致力于编写微型PLC实验指导用书。
该实验指导书上的所有例题和实验内容均经过严谨地验证。
我希望能为来实验室学习的同学或教学任务提供帮助,并殷切希望每位同学都能学好PLC。
本实验指导用书先对硬件和软件作些简单的介绍(建议先学软件,再看硬件),在此基础上提供一些实验项目,任课老师可根据各专业的教学大纲以及教学计划的安排,选做部分或全部的实验项目。
本实验指导书在编写过程中,得到王涛老师、张翼成老师等的大力支持,并且得到09届尚旭旭师兄、梁天师兄、罗剑峰师兄和王祥师兄的帮助,在此谨致衷心的感谢。
由于本人水平有限,不足与失误在所难免,本人将不断的补充与修改,更希望读者提供宝贵意见和建议。
目录
前言2
目录3
第一章实验设备的介绍4
第一节Micro830可编程序控制器的介绍4
一Micro830可编程序控制器硬件特性4
二Micro830可编程序控制器的I/O配置5
三Micro830控制器的外部交流电源7
第二节PowerFlex4M交流变频器介绍8
一.PowerFlex4M交流变频器的I\O端子接线8
二PowerFlex4M集成式键盘操作9
第三节编程软件ConnectedComponentsworkbench介绍11
第二章实验练习14
实验一基本指令练习14
实验二计时器17
实验三计数器20
实验四比较指令与算术运算指令24
实验五循环与移位指令31
实验六交通信号灯的PLC设计37
实验七变频器的简单使用一39
实验八变频器的简单使用二43
实验九变频器简单实用三45
实验十三相异步交流电动机的启动控制线路47
实验十一小车自动往返的PLC控制52
实验十二RS485通信54
参考文献62
第一章实验设备的介绍
第一节Micro830可编程序控制器的介绍
一Micro830可编程序控制器硬件特性
Micro830控制器是一种经济型砖式控制器,它具有嵌入式输入和输出根据控制类型,它可容纳2~5个插件模块。
按照其I/O点数可以分为四种款型:
10点,16点,24点和48点。
具体如下:
10点:
2080-LC30-10QVB,2080-LC30-10QWB;
16点:
2080-LC30-16AWB,2080-LC30-16QWB,2080-LC30-16QVB;
24点:
2080-LC30-24QWB,2080-LC30-24QVB,2080-LC30-24QBB;
48点:
2080-LC30-48QWB,2080-LC30-18AWB,2080-LC30-48QBB,2080-LC30-48QVB;
在本实验指令书上,我们使用的是16点的2080-LC30-16QWB(其中有十点的输入和六点的输出)。
16点Micro830可编程控制器的外形图如图1-1-1所示。
图1-1-116点Micro830可编程控制器外形图
Micro830控制器是一种固定式控制器,具体描述见表1-1-1.
表1-1-116点Micro830控制器说明
二Micro830可编程序控制器的I/O配置
Micro830可编程序控制器有12种型号,不同型号的控制器的I/O配置不同。
下面以16点的2080-LC30-16QWB控制器为例,介绍Micro830控制器的输入输出端子。
该控制器的外部接线如图1-1-2所示。
图1-1-2Micro830控制器外部接线
Micro830控制器的输入可分为灌入型和拉出型,但这仅针对数字量输入,对如模拟量输入则没有灌入型和拉出型之分,其接线图如图1-1-3,图1-1-4,图1-1-5和图1-1-6所示。
图1-1-3灌入型输入接线图
图1-1-4灌入型输出接线图
图1-1-5拉出型型输出接线图
图1-1-6拉出型型输入接线图
三Micro830控制器的外部交流电源
在较小系统中,当24V直流电源不可用时,可以使用型号为2080-PS120-240VAC的电源模块,如图1-1-7所示。
图1-1-7外部交流供电模块接线图
第二节PowerFlex4M交流变频器介绍
PowerFlex4变频器用户手册详细地介绍PowerFlex4的信息,本实验指导用书根据初学者情况摘选了其中部分内容。
想了接更多信息请参阅PowerFlex4变频器用户手册。
一.PowerFlex4M交流变频器的I\O端子接线
PowerFlex4M控制端子接线图如1-2-1所示。
图1-2-1PowerFlex4M控制端子接线图
在电动机启动前,用户必须检查控制端子接线:
(1)检查并确认所有输入连接是否正确;
(2)检查并确认所有的数字量控制电源为24V;
(3)检查并确认灌入(SNK)与拉出(SRC)DIP开关设置是否正确;
注意:
默认状态DIP开关为拉出状态,I/O端子01(停止)和11(DC+24V)短接以允许从键盘启动。
如果控制接线方式改为灌入,该短接线必须从I/O端子01和11间去掉,并安装到I/O端子01和04之间。
各端子说明见表1-2-1.
表1-2-1PowerFlex4M控制I/O端子
以二线制为例讲解I/O接线,如图1-2-2所示。
图1-2-2I/O接线
二PowerFlex4M集成式键盘操作
PowerFlex4M集成式键盘的外观及菜单说明如图1-2-3所示,各LED和按键指示说明见表1-2-2。
图1-2-3PowerFlex4M集成式键盘的外观及菜单说明
表1-2-2各LED和按键指示说明
第三节编程软件ConnectedComponentsworkbench介绍
软件CCW是Micro800系列控制器的程序开发软件,在这个软件中,不仅可以组态Micro800系列控制器,还可以组态触摸屏和变频器。
下面以创建一个工程来介绍这款软件。
1.双击
2.在DeviceToolbox中,点开文件夹Controllers前的加号,选择2080-LC30-16QWB,双击或拖动它。
3.双击Micro830,在新出现的窗口中,将鼠标移至到插件模块上点右键,选择2080-SERIALISOL
4.将鼠标移至到
上点右键,在Add中选择梯形图编程语言LadderDiagram
5.对工程Project1以及UntitledLD命名:
直接在Name右窗口中输入工程名字,如“一键启动一键停止”,再将鼠标移至到UntitledLD上,点击右键,选择Rename,输入名字,如“qidongyutingzhi”
6.双击
7.打开Toolbox,点击文件夹Ladder前的加号,其下方为指令集。
8.在指令集中选择
(为上升沿常开触发),并在刚出现的变量选择窗口(VariableSelector)中,选择
中的_IO_EM_DI_00。
9.同理可得如下梯形图,其中M0M1代表辅助继电器线圈,_IO_EM_DO_00是输出线圈,它与_IO_EM_DI_00的区别是:
其中的I代表输入点,O代表输出点。
10.编译:
在工具栏中找到编译按钮
,点击它,
11.下载:
在工具栏中找到编译按钮
,点击它,即可下载
第二章实验练习
实验一基本指令练习
一实验目的
(1)掌握基本指令的功能。
(2)更好地理解自锁与互锁,逻辑关系以便使用。
(3)掌握编程软件环境的基本操作,检查、修改和调试方法。
二实验器材
(1)PC机一台
(2)PLC实验箱一台
(3)导线若干
三实验原理
该系列可编程序控制器的常用基本指令有10条。
先简要介绍如下:
(1)线圈(Coils)
线圈(输出)也是梯形图的重要组成元件,它代表着输出或内部变量。
一个线圈代表一个动作。
它的左边必须有布尔元件或一个指令块的布尔输出。
线圈又分为以下几种类型:
1.直接输出(DirectCoil)
直接输出元件如图2-1-1所示:
图2-1-1直接输出元件
左连接件的状态直接传送到右连接件上,右连接件必须连接到垂直电源轨上,除非是平行线圈。
2.反向输出(ReverseCoil)
反接输出元件如图2-1-2所示:
图2-1-2反接输出元件
左连接件的反状态直接传送到右连接件上,右连接件必须连接到垂直电源轨上,除非是平行线圈。
3.上升沿输出(PulseRisingEdgeCoil)
上升沿输出元件如图2-1-3所示:
图2-1-3.上升沿输出元件
当左连接件的布尔状态由假变真时,右连接输出变量将被置1,其他情况下输出变量将被复位。
4.下降沿输出(PulseFallingEdgeCoil)
下降沿输出元件如图2-1-4所示:
图2-1-4.下降沿输出元件
当左连接件的布尔状态由真变假时,右连接输出变量将被置1,其他情况下输出变量将被复位。
5.置位输出(SetCoil)与复位输出(ResetCoil)
置位和复位输出元件如图2-1-5所示:
图2-1-5置位和复位元件
置位:
让线圈处于导通状态。
其功能:
驱动线圈,使其具有自锁功能,维持接通状态。
复位:
让线圈处于断开状态。
(2)接触器(Contacts)
接触器在梯形图中代表一个输入的值或是一个内部变量,通常相当于一个开关或按钮的作用。
1.直接连接(DirtectContact)
直接连接如图2-1-6所示。
图2-1-6直接连接
左连接件的输出状态和该连接件的状态取逻辑与,即为右连接件的状态。
2.反向连接(ReverseContact)
反向连接如图2-1-7所示。
图2-1-7反向连接
左连接件的输出状态和该连接件的状态的布尔反状态取逻辑与,即为右连接件的状态。
2.上升沿连接(PulseRisingEdgeContact)
上升沿连接如图2-1-8所示。
图2-1-8上升沿连接
当左连接件的状态为真时,如果该上升沿连接代表的变量状态由假变真,那么右连接件的状态将会被置1,这个状态在其他条件下将会被复位。
3.下降沿连接(PulseFallingEdgeContact)
下降沿连接如图2-1-9所示。
图2-1-9下降沿连接
当左连接件的状态为真时,如果该下降沿连接代表的变量状态由真变假,那么右连接件的状态将会被置1,这个状态在其他条件下将会被复位。
现举例说明一些基本指令的使用方法。
输入下图中的程序,并观察程序运行的状态。
上图中有自锁与互锁,即常闭触点_IO_EM_DI_00与常闭触点IO_EM_DI_01形成互锁,常开触点IO_EM_DO_00和IO_EM_DO_01分别与IO_EM_DI_00,IO_EM_DI_01形成自锁。
当常开触点_IO_EM_DI_00闭合时,线圈_IO_EM_DO_00接通(即第一个灯亮),常开触点_IO_EM_DO_00闭合,形成自锁;常闭触点_IO_EM_DO_00断开,形成互锁。
所以,两个灯无法同时点亮。
四实验内容
设有一个知识竞赛抢答装置,提出如下控制要求:
主持人用一个开关控制3个抢答桌,参赛者若要回答主持人所提出的的问题时需要抢先按下桌上的按钮。
主持人说出题目后,谁抢先按下桌上的按钮谁的桌上的灯即亮。
这时主持人按控制按钮后灯才会熄灭,否则一直亮着。
3个抢答桌上的按钮作如下安排:
一个抢答桌上是儿童组,桌上有两个按钮,并联形式,无论按按下那一只,桌上的灯都会亮;第二个抢答组是大学生组,桌上也只有两个按钮,串联形式,只有两个按钮都按下,桌上的灯才会亮;第三抢答组是中学生组,桌上只有一个按钮,且只有一个人,一按灯即亮。
五思考题
(1)举例说明置位和复位指令的使用
(2)简述自锁和互锁的原理
实验二计时器
一实验目的
(1)认识并理解计数器结构及功能
(2)掌握计时器的应用
二实验器材
(1)PC机一台
(2)PLC实验箱一台
(3)导线若干
三实验原理
(1)延时通增计时(TON)
延时通增计时功能块如图2-2-1所示。
图2-2-1延时通增计时功能块
增大内部计时器至给定值。
其参数列表见表2-2-1。
参数
参数类型
数据类型
描述
IN
Input
BOOL
上升沿,开始增大内部计时器;下降沿,停止且复位内部计时器。
PT
Input
TIME
最大编程时间,见Time数据类型。
Q
Output
BOOL
真:
编程的时间已消耗完。
ET
Output
TIME
已消耗的时间,允许值:
0~1193h2m47s294ms。
表2-2-1延时通增计时功能块参数列表
该功能块时序图如图2-2-2所示。
……
图2-2-2延时通增计时功能块时序图
下面用一个例子来讲解延时通计时(TON)的使用方法。
通电延时梯级逻辑如图2-2-3所示。
图2-2-3通电延时梯级逻辑
如图所示,这个程序在现场常用于检测故障信号,当探测故障发生的信号进来,如果马上动作,可能会引起停机,因为有的故障是需要停机,假定这个故障信号并不是真正的故障,可能只是一个干扰信号,停机就变得虚惊一场。
所以一般情况下会将这个信号延时一段时间,确定故障真实存在,再去故障停机。
本程序使用了延时通计时指令来实现这一功能。
我们将计时器的预定值定义为3s,那么TON的梯级条件fault能保持3s,则故障输出动作的产生将延时3s执行。
如果这是一个干扰信号,不到3s便已经消失,计时器的梯级条件随之消失,计时器复位,完成位不会置位,故障输出动作不会发生。
(2)延时断增计时(TOF)
延时断增计时功能块如图2-2-4所示。
图2-2-4延时断增计时功能块
增大内部计时器至给定值。
其参数列表见表2-2-2。
参数
参数类型
数据类型
描述
IN
Input
BOOL
下降沿,开始增大内部计时器;上升沿,停止且复位内部计时器。
PT
Input
TIME
最大编程时间,见Time数据类型。
Q
Output
BOOL
真:
编程的时间没有消耗完。
ET
Output
TIME
已消耗的时间,允许值:
0~1193h2m47s294ms。
表2-2-2延时断增计时功能块参数列表
该功能块时序图如图2-2-5所示。
.
图2-2-5延时断增计时功能块时序图
下面用一个例子来讲解延时断计时(TOF)的使用方法。
延时断开梯级逻辑如图2-2-6所示。
图2-2-6延时断开梯级逻辑
当delay_in置1时,delay_out置位,此时delay_timer.Q位保持为1.当delay_in由1变0时,断电延时计时器开始计时,计时3s后,delay_timer.Q位由1变0,梯级二导通,delay_out复位。
四实验内容
应用定时器指令实现下述报警功能。
控制要求是当报警开关IO_EM_DI_00闭合时,要求报警。
警灯闪烁,每隔0.5s亮一次,亮一次的时间也是0.5s,警铃响。
报警响应开关IO_EM_DI_01接通时,报警灯从闪烁变为长亮,同时报警铃关闭。
开关IO_EM_DI_02为警灯测试开关,当它接通,则警灯亮。
五思考题
怎么用定时器设置一个自复位器?
写出你的设计。
实验三计数器
一实验目的
(1)认识并理解计数器结构及功能
(2)掌握计数器的应用
二实验器材
(1)PC机一台
(2)PLC实验箱一台
(3)导线若干
三实验原理
计数器功能块主要用于增减计数,其主要指令见表2-3-1:
功能块
描述
CTU
增计数
CTD
减计数
CTUD
可逆计数
表2-3-1
(1)递增计数器指令(CTU)
递增计数器功能块如图2-3-1所示。
图2-3-1递增计数器功能块
从0开始加计数至给定值。
其参数列表见表2-3-2。
表2-3-2
参数
参数类型
数据类型
描述
CU
Input
BOOL
加计数(当CU是上升沿时,开始增计数)
RESET
Input
BOOL
重置命令(高级)(RESET为真时,CV=0)
PV
Input
DINT
程序最大值
Q
Output
BOOL
上限,当CV≥PV时为真
CV
Output
DINT
计数结果
(2)递减计数器指令(CTD)
递减计数器功能块如图2-3-2所示。
图2-3-2递减计数器功能块
从给定值开始减计数至0。
其参数列表见下表2-3-3。
参数
参数类型
数据类型
描述
CD
Input
BOOL
减计数(当CD是下降沿时,开始减计数)
LOAD
Input
BOOL
加载命令(高级)(当LOAD为真时CV=PV)
PV
Input
DINT
程序最大值
QD
Output
BOOL
下限,当CV≤0时为真
CV
Output
DINT
计数结果
表2-3-3
(2)可逆计数器(CTUD)
可逆计数器功能块如图2-3-3所示。
图2-3-3可逆计数器功能块
从0开始加计数至给定值,或从给定值开始减计数至0。
其参数列表见表2-3-4。
参数
参数类型
数据类型
描述
CU
Input
BOOL
加计数(当CU是上升沿时,开始计数)
CD
Input
BOOL
减计数(当CD是上升沿时,开始减计数)
RESET
Input
BOOL
重置命令(高级)(RESET为真时,CV=0)
LOAD
Input
BOOL
加载命令(高级)(当LOAD为真时CV=PV)
PV
Input
DINT
程序最大值
QU
Output
BOOL
上限,当CV≥PV时为真
QD
Output
BOOL
下限,当CV≤0时为真
CV
Output
DINT
计数结果
表2-3-4
现举一例说明递增计数器的使用,程序如图2-3-4所示。
图2-3-4
这个程序主要实现的功能是可逆计数,阶梯一是使能可逆计数器模块,可通过_IO_EM_DI_00,_IO_EM_DI_01,_IO_EM_DI_02.和_IO_EM_DI_03按钮分别对其加计数,减计数,复位与加载,在此设A=10,当加计数到10时或点击加载按钮(_IO_EM_DI_03),则加计数灯(_IO_EM_DO_00)亮,同理当减计数到0时或点击复位按钮(_IO_EM_DI_02),则减计数灯(_IO_EM_DO_01)亮。
四实验内容
(1)在按钮I0.0按下后第一灯变亮并保持,I0.1输入3个脉冲后(用加计数器计数),TON开始定时,5s后第一个灯熄灭,同时加计时器复位。
根据要求,设计出梯形图。
(2)长按一个按键3S后第一个灯以2HZ的频率闪烁5次后长亮,第一个灯长亮2S后第二个灯长亮,直到按下同一个按键,第二个灯立即熄灭,第一个灯在第二个灯熄灭2S后才熄灭。
根据要求,设计出梯形图。
五思考题
PLC计数指令的实质是什么?
实验四比较指令与算术运算指令
一实验目的
(1)认识并理解比较指令与算术运算指令结构及功能
(2)熟悉掌握比较指令与算术运算指令的应用
二实验器材
(1)PC机一台
(2)PLC实验箱一台
(3)导线若干
三实验原理
(1)比较功能块指令主要用于数据之间的大小等于比较,是编程时一种简单有效的指令。
在此只介绍等于,大于和小于指令
其用途见表2-4-1.
功能块
描述
Equal
比较两数是否相等
GreaterThan
比较两数是否其中一个大于另一个
GreaterThanorEqual
比较两数是否其中一个大于或等于另一个
LessThan
比较两数是否其中一个小于另一个
LessThanorEqual
比较两数是否其中一个小于或等于另一个
表2-4-1比较功能块指令用途
等于(Equal)
其功能块如图2-4-1.
图2-4-1等于功能块
对于整型,实型,时间型,日期型和字符串型输入变量,比较第一个和第二个输入,并判断是否其大小。
其参数列表见表2-4-1.
表2-4-1
参数
参数类型
数据类型
描述
i1
Input
BOOL-SINT-USINT-BYTE-INT-WORD-DINT-
UDINT-DWORD-LINT-ULINT-LOWORD-TIME
两个输入必须有相同的数据类型。
i2
Input
o1
Output
BOOL
当i1=i2时为真
大于(GreaterThan)
其功能块如图2-4-2.
图2-4-2大于功能块
对于整型,实型,时间型,日期型和字符串型输入变量,比较第一个和第二个输入,并判断是否其大小。
其参数列表见表2-4-2
表2-4-2
参数
参数类型
数据类型
描述
i1
Input
BOOL-SINT-USINT-BYTE-INT-WORD-DINT-
UDINT-DWORD-LINT-ULINT-LOWORD-TIME
两个输入必须有相同的数据类型。
i2
Input
o1
Output
BOOL
当i1>i2时为真
小于(LessThan)
其功能块如图2-4-3.
图2-4-3小于功能块
对于整型,实型,时间型,日期型和字符串型输入变量,比较第一个和第二个输入,并判断是否相等。
其参数列表见表2-4-3
表2-4-3
参数
参数类型
数据类型
描述
i1
Input
BOOL-SINT-USINT-BYTE-INT-WORD-DINT-
UDINT-DWORD-LINT-ULINT-LOWORD-TIME
两个输入必须有相同的数据类型。
i2
Input
o1
Output
BOOL
当i1 (2)算术类功能块指令主要用于实现算术函数关系.。 在此只介绍加,减,乘,除功能块指令和直接传送指令 加指令(+) 加指令功能
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