PLC应用实例与程序解说实验.docx

PLC应用实例与程序解说实验.docx

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PLC应用实例与程序解说实验

2010FXPLC

《PLC应用实例与程序解说》

电子工业出版社策划编辑：

张榕责任编辑：

张帆

杨公源张牧主编

实验大纲

实验1：

电动机正反转连锁控制

1.实验目的

了解并掌握使用按钮互锁、输出位互锁和接触器辅助接点互锁相结合的安全控制编程方法。

电器控制电路中的“连锁”控制是指采用复合按钮互锁与接触器辅助接点互锁相结合的安全控制方法。

所谓复合按钮，通常是具有一组常闭接点和一组常开接点的按钮，当用手指按压时，常闭接点先断开而后常开接点闭合。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）要求编写使用按钮互锁和输出位互锁的程序

4）要求编写使用按钮互锁和接触器辅助接点互锁的程序

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）直流输入单元CJ1W-ID211；4）接点输出单元CJ1W-OC211；5）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；6）CJX2-E小型接触器，线圈电压24VDC；7）SU848-2型直流电动机，24VDC,40W，其它型号的微型直流电机（24VDC）均可使用；8）AH-164-E型按钮，3只；9）相关的元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）编写使用按钮互锁和输出位互锁的程序

4）编写使用按钮互锁和接触器辅助接点互锁的程序

提示：

采用PLC控制时，正转启动按钮与反转启动按钮均采用常开按钮，利用各自的常闭软接点进行按钮互锁控制。

参考梯形图见使用CX-P编程的实验1梯形图。

5.实验记录与实验结果分析

实验2：

两台电动机按时间交替控制

1.实验目的

了解并掌握两台电动机按时间交替控制的编程方法。

掌握使用定时器实现交替控制的编程方法。

掌握使用计数器和上升沿微分指令设定交替工作周期数的编程方法。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）要求第一台电动机运行6秒，停止4秒，第二台电动机的工作状态与第一台相反，即交替工作，10秒钟为一个周期，各自完成6个周期后，两台电动机均停止。

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）直流输入单元CJ1W-ID211，4）接点输出单元CJ1W-OC211；5）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；6）CJX2-E小型接触器，线圈电压24VDC；7）SU848-2型直流电动机，24VDC,40W，2台，其它型号的微型直流电机（24VDC）均可使用；8）AH-164-E型按钮，2只，9）相关的元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）编写使用定时器、计数器和上升沿微分指令的程序

提示：

利用两个定时器可组成多谐振荡器，实现交替工作模式。

利用计数器和上升沿微分指令可设定交替工作的周期数。

参考梯形图见使用CX-P编程的实验2梯形图。

5.实验记录与实验结果分析

实验3：

三台电动机顺序运行控制

1.实验目的

了解并掌握三台电动机顺序运行控制的编程方法。

掌握使用定时器实现顺序运行的编程方法。

掌握使用输出位自锁和接触器辅助接点自锁的编程方法。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）要求第一台电动机启动运行一段时间后，第二台电动机自动启动运行，第二台电动机启动运行一段时间后，第三台电动机自动启动运行。

用一个按钮同时停止三台电动机运行。

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）直流输入单元CJ1W-ID211，4）接点输出单元CJ1W-OC211；5）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；6）CJX2-E小型接触器，线圈电压24VDC；7）SU848-2型直流电动机，24VDC,40W，3台，其它型号的微型直流电机（24VDC）均可使用；8）AH-164-E型按钮，2只；9）相关元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）编写使用定时器的三台电动机顺序运行程序

提示：

利用定时器实现三台电动机的顺序运行。

利用定时器的完成标志位及其相应输出位的自锁实现设定时间的顺序启动运行。

参考梯形图见使用CX-P编制的实验3梯形图。

5.实验记录与实验结果分析

实验4：

电动机正反转时间控制

1.实验目的

了解并掌握电动机正反转时间控制的编程方法。

掌握使用定时器实现正转时间控制和反转时间控制的编程方法。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）要求电动机正转一段时间后自动反转，反转一段时间后再次自动正转，如此循环运行。

需要停止时，可按停止按钮，电动机停止运行。

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）直流输入单元CJ1W-ID211，4）接点输出单元CJ1W-OC211；5）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；6）CJX2-E小型接触器，线圈电压24VDC；7）SU848-2型直流电动机，24VDC,40W，1台；8）AH-164-E型按钮，2只；9）相关元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）编写使用定时器的电动机正反转时间控制程序。

提示：

利用定时器实现电动机正反转时间控制。

利用定时器的完成标志位及其相应输出位的自锁实现设定时间的正转运行和反转运行。

使用按钮互锁和输出位互锁实现连锁控制。

参考梯形图见使用CX-P编制的实验4梯形图。

5.实验记录与实验结果分析

实验5：

三相异步电动机Y－∆降压启动控制

1.实验目的

了解使用常规电器的三相异步电动机Y－∆降压启动控制电路，掌握使用PLC的Y－∆降压启动控制编程方法。

掌握使用按钮互锁、输出位互锁和接触器辅助接点互锁相结合的安全控制编程方法。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）要求当按动启动按钮时，首先是Y接触器得电吸合，三相异步电动机定子绕组接成Y型，接着电源接触器得电吸合，其常开接点闭合实现自锁，接通电动机电源，电动机以Y型接法降压启动，同时，Y定时器开始计时，当设定的启动时间到时，Y接触器释放，电源接触器仍保持接通状态。

经0.5秒的延时，∆接触器得电吸合，电动机定子绕组以接法运行。

需要停止时，可按停止按钮，电动机停止运行。

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）直流输入单元CJ1W-ID211，4）接点输出单元CJ1W-OC211；5）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；6）CJX2-E小型接触器，线圈电压24VDC，3只；7）JLO-21-4型三相异步电动机，270W，1台；8）AH-164-E型按钮，2只；9）相关元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）编写使用定时器的三相异步电动机Y－∆降压启动控制程序。

提示：

利用定时器实现三相异步电动机Y－∆降压启动控制。

利用定时器的完成标志位及其相应输出位实现Y－∆切换，注意。

∆定时器的定时时间比Y定时器的定时时间稍长一些，如长0.5秒，即在完成Y型接法启动后再经过0.5秒的延时才以接法运行，这是为了更加安全，防止Y接触器尚未完全释放时∆接触器就吸合而造成电源短路事故。

参考梯形图见使用CX-P编制的实验5梯形图。

5.实验记录与实验结果分析

实验6：

电子凸轮控制器

1.实验目的

了解组合凸轮的功能，即需要检测某一个轴（通常是主轴）的角位置，并在不同的角位置发出ON、OFF信号，以便产生相应的动作。

过去，这一功能是由机械凸轮并配以限位开关来完成的，当改变工艺过程时，需要重新制作机械凸轮，十分不便。

使用块比较指令BCMP（068）就可以方便、快捷地实现这一功能，这就是“电子凸轮”功能。

通过本实验，可掌握块比较指令的应用方法及角位移传感器的使用方法。

掌握CPU单元CJ1M-CPU22的内置高速计数器功能的应用。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）要求编写具有4个电子凸轮的控制程序。

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）直流输入单元CJ1W-ID211，4）接点输出单元CJ1W-OC211；5）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；6）CJX2-E小型接触器，线圈电压24VDC，3只；7）SU848-2型直流电动机，24VDC,40W，1台；8）AH-164-E型按钮，1只；9）E6B2-CWZ5C型增量式旋转编码器；10）相关元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）编写使用块比较指令的4个电子凸轮控制程序。

提示：

根据工艺要求，每个电子凸轮的ON状态为2个，OFF状态为2个，即每个电子凸轮包含4个区间，每个区间都由下限数据和上限数据组成，故每个电子凸轮包含8个数据，4个电子凸轮总共有32个数据。

应建立电子凸轮数据设置表，数据以十六进制表示。

参考梯形图见使用CX-P编制的实验6梯形图。

5.实验记录与实验结果分析

实验7：

自动增益控制

1.实验目的

了解线性控制系统固定增益数值难于满足既要响应快又要无超调振荡的要求。

采用自动增益控制，系统就能根据误差的变化自动改变增益值，利用块比较指令BCMP（068）就可以方便地实现自动增益控制，实现既响应快又无超调振荡的目标。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）要求编写具有16级增益的控制程序。

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）直流输入单元CJ1W-ID211，4）接点输出单元CJ1W-OC211；5）模拟量输出单元DA08V；6）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；7）CJX2-E小型接触器，线圈电压24VDC，3只；8）SU848-2型直流电动机，24VDC,40W，1台，配套驱动器1台；9）AH-164-E型按钮，1只；10）E6B2-CWZ5C型增量式旋转编码器；11）相关元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）完成DA08V的设定

4）完成内置高速计数器的设定

5）编写使用块比较指令的16级自动增益控制程序。

提示：

一条块比较指令可以设置16级增益，应建立数据设置表，有16个下限数据和16个上限数据，共32个数据，数据以十六进制表示。

将闭环控制动态过程中的误差划分为16级，根据动态特性确定16级增益，经多次实验后，确定一组最佳增益数据。

参考梯形图见使用CX-P编制的实验7梯形图。

5.实验记录与实验结果分析

实验8：

多电机速比控制

1.实验目的

在纺织、造纸、塑料薄膜、胶片、橡胶、复合材料以及金属带材或线材的加工生产设备中，普遍采用多电机传动控制系统。

这类传动系统在稳态时侧重于耦合跟踪，在动态过程中则侧重于速比控制。

通过本实验，可了解并掌握多电机速比控制的编程方法和系统调试方法。

掌握块比较指令BCMP（068）在实现多电动机速比控制方面的应用方法。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）掌握浮点运算指令的使用

4）要求编写具有3台电机的速比控制程序。

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）直流输入单元CJ1W-ID211，4）接点输出单元CJ1W-OC211；5）模拟量输出单元DA08V；6）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；7）CJX2-E小型接触器，线圈电压24VDC，3只；8）SU848-2型直流电动机，24VDC,40W，3台，配套驱动器3台，其它型号的微型直流电动机（24VDC）及配套驱动器均可使用；9）AH-164-E型按钮，2只；10）E6B2-CWZ5C型增量式旋转编码器，3只；11）相关元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）完成DA08V的设定

4）完成内置高速计数器的设定

5）编写三台电动机的速比控制程序。

提示：

一条块比较指令可以设置16级比值系数，应建立数据设置表，有16个下限数据和16个上限数据，共32个数据，数据以十六进制表示。

在三台电动机中确定第一台电动机为主令电动机，其它两台电动机的速度设定值与主令电动机的速度设定值成比值关系。

将主令电动机的速度设定值划分为16级，根据动态特性确定两组16级比值系数，经多次实验后，确定最佳数值。

参考梯形图见使用CX-P编制的实验8梯形图。

5.实验记录与实验结果分析

实验9：

线材均匀度在线检测

1.实验目的

在纺纱、生物线材、化工线材以及金属线材的加工生产设备中，普遍存在线材均匀度检测与控制任务。

描述线材均匀度的指标通常有质量均匀度和直径均匀度，直径均匀度指标的计算公式为：

式中，

—直径变异系数，

—直径瞬时值，

—直径平均值，

—检测点数（样本数）。

式（9-1）是标准差（均方差）与平均值之比的百分值，称为直径变异系数。

通常，n不少于200点。

通过本实验，可了解并掌握线材均匀度在线检测装置的编程方法。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）掌握模拟量输入单元AD081-V1的设定方法

4）掌握浮点运算指令的使用

6）要求编写线材均匀度在线检测程序。

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）模拟量输入单元AD081-V1；4）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；5）ZX-LT型激光传感器，ZX－LDA放大器，或相近的光电式线径检测装置；6）相关元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）完成AD081-V1的设定

4）完成激光传感器及放大器的设置

5）编写线材均匀度在线检测程序。

提示：

以n取200为例，根据计算式，需要对200个检测值进行求和运算，一次除法运算，得到平均值，进行200次减法运算，200次平方运算，一次求和运算，一次除法运算，一次开方运算，求得标准差（均方差），一次除法运算和乘法运算，得到线材直径变异系数。

参考梯形图见使用CX-P编制的实验9梯形图。

5.实验记录与实验结果分析

实验10：

线性系统的非线性控制

1.实验目的

了解线性控制器固定参数难于满足既要响应快又要无超调振荡的要求。

一种有效的控制方法是采用非线性控制。

应用算术处理指令APR（069），可以用多段折线逼近非线性曲线，从而实现非线性控制。

通过本实验，可掌握位置跟随控制系统的程序设计方法，体现非线性控制的特点。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）要求编写位置跟随控制程序。

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）直流输入单元CJ1W-ID211，4）接点输出单元CJ1W-OC211；5）模拟量输出单元DA08V；6）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；7）SU848-2型直流电动机，24VDC,40W，2台，配套驱动器2台，其它型号的微型直流电动机（24VDC）及配套的驱动器均可使用；8）AH-164-E型按钮，1只；9）E6B2-CWZ5C型增量式旋转编码器，2只；10）相关元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）完成DA08V的设定

4）完成内置高速计数器的设定

5）编写应用算术处理指令APR（069）的位置跟随控制程序。

提示：

非线性控制器由12条直线段逼近非线性曲线，控制字从C到C＋（212＋2），其数据块是从D100到D126的连续地址。

输入数据源字为D10，输出结果字为D12。

需要建立采用非线性控制器的数据设置表。

参考梯形图见使用CX-P编制的实验10梯形图。

5.实验记录与实验结果分析

实验11：

非线性系统的非线性控制

1.实验目的

了解带材卷绕过程数学模型的特点，即卷绕过程是非线性、时变过程。

应用算术处理指令APR（069），可以用多段折线逼近非线性曲线，产生与卷绕半径成反比的控制分量，从而实现非线性补偿控制。

通过本实验，可掌握在张力闭环控制基础上的卷径非线性补偿控制程序设计方法，体现非线性控制的特点。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）要求编写位置跟随控制程序。

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）直流输入单元CJ1W-ID211，4）接点输出单元CJ1W-OC211；5）模拟量输出单元DA08V；6）模拟量输入单元AD081-V1；7）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；8）SU848-2型直流电动机，24VDC,40W，1台，配套驱动器1台，其它型号的微型直流电动机（24VDC）及配套的驱动器均可使用；9）LX-200TD型张力传感器，200N，配套的LE-40MTA-E张力变送器（控制器），相近的其它型号的张力传感器及变送器均可使用；10）AH-164-E型按钮，1只；11）E6B2-CWZ5C型增量式旋转编码器，1只；12）相关元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）完成DA08V的设定

4）完成AD081-V1的设定

5）完成内置高速计数器的设定

6）完成张力传感器零点调整及变送器（控制器）参数设置

7）编写应用算术处理指令APR（069）的卷径补偿控制程序。

提示：

非线性控制器的有关表达式为：

式中，

—卷绕轴空轴半径，

—卷绕轴半径，

—带材厚度，

—卷绕层数，

—工艺设置常数。

在本实验中，卷绕轴的空轴半径为25mm，卷绕轴的最大半径为600mm。

非线性控制器的增益由13条直线段逼近非线性曲线。

需要建立采用非线性控制器的数据设置表。

非线性控制器特性曲线如图11－1所示。

参考梯形图见使用CX-P编制的实验11梯形图。

图11－1非线性控制器特性曲线

5.实验记录与实验结果分析

实验12：

运料车控制

1.实验目的

运料车控制示意图如图12-1所示。

平时停在左侧接近开关SW2处，控制步骤如下：

图12-1运料车控制示意图

1）启动、装料

按下启动按钮SB1，装料斗开启并向运料车装料，用定时器0间接控制装料总量。

2）运料车右行

由定时器0规定的装料时间到时，关闭装料斗，运料车右行。

3）运料车暂停、卸料

运料车到达接近开关SW1位置时，运料车暂时停止并开始卸料，卸料时间由定时器1来设定，要保证将料卸完。

4）运料车左行

由定时器1设定的卸料时间到时，运料车开始左行。

5）运料车停止

运料车左行到接近开关SW2处时停止，等待下一次操作。

通过本实验，可掌握应用步进指令的顺序控制设计方法，实现以上五个步骤的程序设计。

2.实验要求

1）掌握PLC的I/O表和单元设置方法

2）掌握PLC设定方法

3）要求编写运料车顺序控制程序

3.实验设备

1）电源单元PA205R；2）CPU单元CJ1M-CPU22；3）直流输入单元CJ1W-ID211；4）接点输出单元CJ1W-OC211；5）开关电源S-150-24，24VDC，5.5A；6）CJX2-E小型接触器，线圈电压24VDC，4只；7）SU848-2型直流电动机，24VDC,40W，其它型号的微型直流电机（24VDC）均可使用；8）AH-164-E型按钮，1只；9）T30-10N-1型接近开关，0～8mm，2只；10）HQ型小型电动执行器，24VDC，2只；11）相关元器件。

4.实验步骤

1）完成PLC的I/O表和单元设置

2）完成PLC设定

3）完成接近开关的调整

4）完成小型电动执行器的调整

5）编写运料车顺序控制程序

提示：

过程A包括启动、装料和右行三个阶段。

过程B包括卸料、左行和停车三个阶段。

参考梯形图见使用CX-P编程的实验12梯形图。

5.实验记录与实验结果分析