PLC新实验箱实验指导书封皮.docx

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PLC新实验箱实验指导书封皮

SAC-PLC

可编程序控制器教学实验设备

实验指导书

（V2002.05）

沈阳沈飞电子科技发展有限公司

目录

前言……………………………………………………………………………1

第一章实验设备使用说明书

§1-1实验设备组成及使用方法…………………………………………1

§1-2电源区………………………………………………………………1

§1-3输入、输出端子区…………………………………………………1

§1-4实验区………………………………………………………………4

§1-5辅助输入、输出信号区……………………………………………5

§1-6实验设备的验收与维护……………………………………………5

第二章实验任务书

§2-1基本实验

实验一基本逻辑指令实验………………………………………6

实验二计时器指令实验…………………………………………8

实验三计数器指令实验…………………………………………9

实验四微分指令、锁存器指令实验……………………………11

实验五位移指令实验……………………………………………12

实验六特殊功能指令实验………………………………………13

§2-2应用实验

实验七十字路口交通信号灯控制实验…………………………15

实验八混料罐控制实验…………………………………………16

实验九传输线控制实验…………………………………………17

实验十小车自动选向、定位控制实验…………………………17

实验十一电梯控制实验…………………………………………18

实验十二刀具库管理控制实验…………………………………20

第三章课程设计任务书

§3-1单按钮控制程序设计………………………………………………21

§3-2抢答器控制系统程序设计…………………………………………21

§3-3小车定位系统程序设计……………………………………………22

§3-4圆盘转速、位置控制系统程序设计………………………………22

§3-5步进电机控制程序设计……………………………………………22

§3-6高速脉冲源频率测试控制程序设计………………………………23

§3-7货叉取放箱控制程序设计…………………………………………24

§3-8配料车控制系统程序设计…………………………………………25

§3-9钻床主轴进给控制系统程序设计…………………………………26

§3-10小车定位系统程序设计……………………………………………27

§3-11布料车系统程序设计………………………………………………28

§3-12配制鸡尾酒系统程序设计…………………………………………29

前言

目前,随着工业控制技术的进步,可编程序控制器已广泛地应用于工业生产过程的自动控制领域,使得工业自动化程度和生产效率得到极大的提高。

为了适应社会的需要,许多大专院校已经开设了《可编程序控制器原理及应用》课程,并较多地选择了以可编程序控制器控制系统的硬件和软件设计为内容的课程设计和毕业设计,有的院校（包括教材的编写）也将《可编程序控制器》内容增加到《工厂电器》、《机床电气技术》、《数控技术》等课程中去,力求使在校学习的自动化专业、电子电气应用专业、机电一体化专业的学生能够尽快地掌握这一先进技术,毕业后能达到一个较高的起点和水平。

可编程序控制器的应用技术是一门实践性很强的学科,实践环节至关重要,只有通过做实验进行实际操作,才能学通学透可编程序控制器技术。

为了满足实验教学的需要,提高实验教学质量,给教师和学生创造一个理想的实验条件,我公司开发和生产了SAC-PLC可编程序控制器教学实验设备。

该实验设备是以近几年来大量的可编程序控制器技术资料和教材中所列举的一些工程编程实例为设计依据,考虑直观教学和实验操作方便,配以先进的工艺技术,精心制作而成。

实验设备的面板布局采取模拟工程现场的方法,实验内容的安排尽可能考虑到具有实际工程应用的意义和价值,目的是利用实验设备能够为学生创造一个接近工程实际应用的环境和承担工程项目的机会。

实验时,根据提出的工艺条件,编制出相应的控制程序,再在设备上进行调试和检验,整个过程相当于在工程现场完成一个小型的工程项目,这对于加深理解可编程序控制器的内容和原理,熟练掌握可编程序控制器的使用和操作方法,加快学习梯形图语言的速度,以及建立工业控制系统概念、积累工程现场经验、培养动手能力等方面都将会有较大的帮助。

该实验设备是可编程序控制器的控制对象,与可编程序控制器的机型无关,可以与欧姆龙、西门子、三菱、松下、AB，等等机型相匹配,由用户自行选择。

只要选用输入、输出点为12/8以上直流24V输入和继电器输出的可编程序控制器的小型机,即可完成该设备用户使用说明书中指定的六个基本实验和六个应用实验以及十二个课程设计的全部实验项目。

如果选择输入、输出点为6/6或8/6的微型可编程序控制器,也能完成大部分实验项目。

这本实验指导书为实验教师指导手册,也可供任课教师参考。

书中实验内容的安排本着循序渐进、由浅入深的原则,按照可编程序控制器指令系统中基本指令和应用指令的排列顺序统筹考虑的。

每个实验为2学时。

最初的几个实验,应由指导教师作详细的操作讲解,待熟悉可编程序控制器和实验设备后,则可由学生自学为主。

如有条件,可安排一周左右的课程设计,独立设计、调试较复杂的梯形图程序,这样会有更大的提高。

由于可编程序控制器的应用技术是一门崭新的课程,各院校可根据自己的特点和优势定出实验教学计划,安排实验内容。

这样有利于加速培养有特色的和专长的高新技术人才,以满足市场经济发展中对工业控制领域高、新应用型技术人才培养的迫切需要。

由于可编程序控制器机型很多,企业和高校应用也很分散,因此我们将针对不同机型所需的实验参考程序部分内容单独装订成册作为附本,分别提供,以满足使用不同机型用户的需要。

目前我公司可以提供日本欧姆龙（OMRON）公司C20P、C20H、CPM1A可编程序控制器小型机、西门子S7-200-CPU224和日本三菱公司F1-20MR、FX0S-20MR型可编程序控制器小型机为例的实验参考程序。

以后还将陆续提供其它各种机型的实验参考程序。

在此,也恳请钻研可编程序控制器技术的广大教师能给予本说明书补充新的内容或提出修改意见,使其得以尽快的完善。

该实验设备为小型手提式高级航空铝合金箱包装,美观、坚固,外型尺寸为400×300×150mm,重量小于3.5公斤。

体积较小的可编程序控制器可装在实验箱内。

箱内有一块工业控制现场模拟实验板,上面分为六个实验区。

有由多个微型直流电机拖动和光电开关等组成直线和旋转运动控制实验区、交通灯控制实验区、输料带、混料罐、以及辅助控制信号实验区。

每个实验区可开设2～5个实验,而且还可以扩充。

例如:

旋转运动实验区可作正反转实验、旋转计数实验、就近旋转实验等;直线运动控制实验区可作直线自动往返运动控制实验、小车自动选向定位控制实验、电梯控制实验等等。

辅助控制信号实验区有高速脉冲信号源、数码开关、钮子开关、方式开关、声光显示、数码显示等。

实验面板表面采用先进的PVC材料和工艺,美观耐用,易清洁,印制的图形文字符号清晰、形象;实验线路连接采用高性能自锁紧接插件实验导线,坚固可靠。

机箱内装有实验所需的电源线、联机扁平线电缆、实验接插件等,另外备有维修所需工具和易损器件备件。

实验设备内提供各自独立的直流24V和5V稳压电源,安全可靠。

直流24V电源有两个作用,一是作为可编程序控制器的输入信号电源,二是作为需要直流24V工作的可编程序控制器的工作电源。

5V电源作为可编程序控制器输出回路的负载电源,也就是实验设备上的声光显示、电机动作都是使用5V电源。

本实验设备于94年秋在高校教学仪器展销会上首次推出后,就受到与会专业教师的喜欢和好评,目前产品经过多次,已趋成熟,质量可靠,开始批量生产,已销售到全国二十几个省市。

并且本设备的实验内容已编入宋伯生教授《可编程序控制器配置·编程·联网》（98年秋中国劳动出版社出版）一书中。

该书70余万字,是近几年来可编程序控制器技术书籍中较大的著作,可作为教材或参考书使用。

我公司愿与从事和掌握可编程序控制器技术的高等院校教师和工程技术人员广泛建立联系,进行交流与合作,让我们为促进可编程序控制器实验教学活动的开展和可编程序控制器技术的普及与提高共同努力。

我所将为用户提供优质服务,不断提高自身的水平和能力,竭尽全力保证产品质量,以维护信誉。

如有不足之处,敬请提出宝贵建议,以利于我们改进。

感谢你们的合作!

作者:

陈东旭

2002年4月第七次修改

第一章实验设备使用说明书

§1-1实验设备组成及使用方法

实验设备的主要部件为400×300平方毫米的实验板,表面采用PVC材料及制作工艺,并印制有形象直观的彩色工业现场模拟图。

实验板正面装有接线用的台阶插座、按钮、开关以及声光显示和运动机构等器件。

背面为单面印刷电路板,装有实验所需的电气元件。

实验板装在高级航空铝箱底座内,可编程序控制器则装在高级航空铝箱上盖内。

根据可编程序控制器的高度,改变铝箱上盖深度或适当增加长度，将这两部分同装在一个机箱内,便于保管和使用。

实验板布局由电源区、输入输出端子区、实验区、辅助输入输出信号区等几部分组成。

　　实验时用配备好的电源线接通电源,用扁平线电缆连接好可编程序控制器与实验板的输入与输出端口,根据实验内容,选择好所需的输入、输出元件信号台阶插座,用高级自锁紧接插线引入到输入、输出端子区上,即可完成电路的连接工作。

打开实验板电源开关,接通可编程序控制器电源,输入并运行程序,观察执行情况,看是否满足工艺要求,直到通过为止,达到学习的目的。

操作时注意区别实验板上的输入和输出信号,因电压和电路不同,尽量不要接错。

§1-2电源区

电源区在实验板的左上方。

实验设备使用交流220V电源,并转换为直流5V电源和直流24V电源。

直流5V电源,将作为实验板上的声光显示和执行元件（如微电机、继电器、发光二级管、数码管、蜂鸣器等元件）的供电电源,亦称之为可编程序控制器输出信号的负载电源。

直流24V电源将作为可编程序控制器输入信号电源。

大多数小型可编程序控制器自身已提供直流24V电源作为输入信号电源,但考虑实验中的误操作造成电源短路进行维修的麻烦,所以对于这类机型,还应使用实验设备提供的直流24V电源。

因此,可编程序控制器上所提供的直流24V电源的端子不得再进行接线。

直流24V电源还将作为使用直流工作电源的可编程序控制器机型的工作电源,如C20H、CPM1A-××CDR-D机型。

对于可编程序控制器的工作电源为交流220V、50Hz,如C20P、CPM1A-××CDR-A、FX0S、S7-200等机型,这类机型使用单独的电源线接入市电即可,与实验设备无联系。

有些小型可编程序控制器的输入信号或输出信号电源为交流220V,这类机型因实验不安全,故不适合与本实验设备直接连接。

§1-3输入输出端子区

输入、输出端子区在实验板的左侧,由长方型DC3插座和与I/O点编号对应的自锁紧台阶插座构成。

长方型DC3插座与I/O点台阶插座之间接线已在线路板下面连好。

通过扁平线电缆,将可编程序控制器的输入和输出端子,全部引入到实验设备的电源和I/O点台阶插座上。

电缆线冷压端子的分布是为了更换机型时接线方便而统筹考虑的。

如果用户机型已确定,为了避免误接或短路电路,可舍去多余端子。

公共端子较多的需用导线相互连接。

冷压端子与可编程序控制器端子相连接时,应参考下面接线原理图及表1、表2接线。

1.输入端子接线原理图欧姆龙COMPLC24V三菱COM

可编程序控制器输入端子端↓（工作电源端子）↓

┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬──┬──┬──┐

│0│1│2│3│4│5│6│7│8│9│10│11│COM│+-│COM│

└┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴┬┴─┬┴┬┬┴─┬┘

│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│红││蓝│

││││││││││││├─┘└──┤

││││││扁平电缆线││││

（1）│（3）

（2）│

◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎

││││││││││││││

○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃││

○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃○┃┴＋│

││││││││││││┯－│

└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴──┴─…──┘

输入信号公共端实验设备端实验箱内提供的24V电源↑

注：

（1）端红线接C20P、C20H、CPM1A等机型输入公共端子COM上。

（2）端蓝线为F1、FX0S等机型单独使用。

（注意:

不得与PLC的24V电源连接）

（3）端24V电源端子可供工作电压为24VDC的PLC作为工作电源使用。

（4）西门子S7-200机型输入回路的24V电源极性与光电开关等极性需反接。

2.输出端子接线原理图实验设备端实验箱内负载用

直流5V电源

实验箱内提供负载公共端－＋

的24V电源┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬○○

供PLC工作和┌┴┐┌┴┐┌┴┐┌┴┐┌┴┐┌┴┐┌┴┐┌┴┐│

输入信号使用└┬┘└┬┘└┬┘└┬┘└┬┘└┬┘└┬┘└┬┘│

◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎

││││扁平电缆线│││││

│││││││││││

│红│红│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│黄│蓝

┌─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┬─┼┐

│　＋│-│0│1│2│3│4│5│6│7│COM│

└──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘

（工作电源端子）可编程序控制器输出端子

表1:

输出信号扁平电缆线端子分布及接连接表:

┌──┬──┬──┬──┬────┬────┬────┬─────┐

│线号│颜色│C20H│C20P│CPM1-R-D│F1-20MR│FX2-24MR│FX0S-20MR│

├──┼──┼──┼──┼────┼────┼────┼─────┤

│-24V│红│-24V│×│×│×│×│×│

│+24V│红│+24V│×│×│×│×│×│

│+5V│兰│COM│COM│COM│COM│COM│COM│

│0│黄│○│○│○│○│○│○│

│1│黄│○│○│○│○│○│○│

│2│黄│○│○│○│○│○│○│

│3│黄│○│○│○│○│○│○│

│4│黄│○│○│○│○│○│○│

│5│黄│○│○│○│○│○│○│

│6│黄│○│○│○│○│○│○│

│7│黄│○│○│○│○│○│○│

│-5V││×│×│×│×│×│×│

└──┴──┴──┴──┴────┴────┴────┴─────┘

图中，西门子S7-200机型输入回路的24V电源极性与光电开关等极性需反接。

OMRON机型输入回路24V极性可正可负，所有实验箱都可使用该机型。

但三菱机型和西门子机型两者输入实验线路不能兼顾。

也就是说，您的实验箱要么可用于OMRON机型和西门子机型，要么可用于OMRON机型和三菱机型，这一点定货时一定要提前说清楚。

表2:

输入信号扁平电缆线端子分布及接连接表:

┌──┬──┬──┬──┬────┬────┬────┬─────┐

│线号│颜色│C20H│C20P│CPM1-R-D│F1-20MR│FX2-24MR│FX0N-D-MDR│

│0│黄│○│○│○│○│○│○│

├──┼──┼──┼──┼────┼────┼────┼─────┤

│+24V│红│COM│COM│COM+24V│×│×│×│

│-24V│兰│×│×│-24V│COM│COM│COM│

│1│黄│○│○│○│○│○│○│

│2│黄│○│○│○│○│○│○│

│3│黄│○│○│○│○│○│○│

│4│黄│○│○│○│○│○│○│

│5│黄│○│○│○│○│○│○│

│6│黄│○│○│○│○│○│○│

│7│黄│○│○│○│○│○│○│

│8│黄│○│○│○│○│○│○│

│9│黄│○│○│○│○│○│○│

│10│黄│○│○│○│○│○│○│

│11│黄│○│○│○│○│○│○│

│+24V│红│COM│COM│COM+24V│×│×│×│

│-24V│兰│×│×│-24V│COM│COM│COM│

└──┴──┴──┴──┴────┴────┴────┴─────┘

§1-4实验区

实验区共有五部分:

十字路口交通信号灯实验区、旋转控制实验区、直线控制实验区、输料线控制实验区、混料罐控制实验区。

在各实验区内除能完成任务书中给出的基本实验和应用实验外,还可利用其资源开设出许多其它内容的实验。

1、交通信号灯实验区

该实验区在实验板的上方。

面板上示意十字路口交通信号灯,由三色发光二极管形象显示。

信号灯分东西和南北两组,在印刷线路板上同组的相同颜色的信号灯相互并联。

将5V电源的正极接至发光二极管台阶插座,对应的一组发光二极管就会发光。

实验时,将这些插座连接至可编程序控制器的输出端子上（这些端子与直流5V正极连接）,信号灯的工作状态就受控于可编程序控制器的程序,显示其控制功能。

2、旋转控制实验区

该实验区在实验板的上方。

主要由圆盘驱动电机、传动机构、旋转盘、光电开关元件等组成。

电机采用三极管构成的调速电路和正反转控制电路,调速范围较宽。

有级调速分高、低两挡,其调速端子在圆盘旋转区,使用时需与正转或反转端子配合连接。

低速可由带锁电位器调节。

圆形转盘处装有光电开关和孔盘,构成位置检测电路,供旋转计数时使用。

3、直线控制实验区

该实验区在实验板的中间。

正面板为电梯控制示意图。

主要由按钮、光电开关、发光二极管和直线行走机构及驱动电机等元件组成。

电梯楼层数为四层,滑块为模拟轿箱。

上方4个按钮为轿箱内选信号,下方6个按钮为各层厅外呼梯信号,4个光电开关为楼层位置信号。

楼层位置可由数码显示指示。

电机速度也分高、低两挡,使用时需与正转或反转端子配合连接。

低速可由带锁电位器调节。

4、输料线实验区

该实验区在实验板的右上方。

正面板为输料生产线示意图。

上料仓底下有背景光显示料位,下料仓背景光显示料位的有无。

下料仓料位的料满和料欠传感器信号由三位双刀手动开关代替。

卸料阀皮带等工作状态由发光二极管表示。

输料线起动和停止的顺序应以不积压物料和节能等方面予以考虑。

输料线的起动和停止信号选用直线区的按钮实现。

自动起停时,拨动手动开关产生模拟的料满或料欠信号,即可模拟实现输料线各级皮带的自动顺序起停。

5、混料罐实验区

该实验区在实验板的右侧。

正面板为混料罐设备示意。

液体A和液体B的输入和输出混合液体C的工作状态以及搅拌机的工作状态均由发光二极管表示。

液体的液面高低由可升降的背景光表示,液体A或液体B输入时,料位上升;混合液体C输出时,料位下降。

液面的高、中、低三个位置信号由三个光电开关产生,应接至可编程序控制器的输入端。

　混料罐的控制方式可分为手动、自动、单周期和连续等控制方式,信号可选至辅助信号区的方式开关。

起动和停止信号可选用直线区的按钮产生。

§1-5辅助输入输出信号区

在实验板的下方,共有八个辅助信号区,输入信号为高速脉冲信号、拨码盘信号、方式选择信号、开关信号;输出信号为声光显示和数码显示。

电位器区是最新增加的辅助信号，一可作为交流异步电动机变频调速器的调速电位器使用，二可与5V电压配合变化出0～5V电压，作为模拟量的输入信号使用。

电压表可作为模拟量输出显示信号使用。

高速脉冲源产生脉冲信号,频率范围为10-2KHZ,可作为可编程序控制器的高速计数器的输入信号。

实验时,应将高速脉冲信号源区上的＋5V电源端接至电源区＋5V端,给信号源提供工作电源。

将PULSE高速脉冲信号端应接至可编程序控制器的高速计数器输入端子上,即可做相应的实验。

数码显示区端子有5个,数据端子4个分别为8、4、2、1端子,当可编程序控制器输出端给出4位BCD数据并将信号端引至数据端时,数码显示一位十进制数。

数码显示区工作电源＋5V端子接至电源区＋5V端。

这些辅助信号信号可加到其它程序中使用,增加其控制功能。

例如:

用方式开关作为应用实验中的手动、自动操作功能选择信号;用数码显示电梯楼层、转盘位置显示等。

§1-6实验设备的验收与维护

在实验设备制成后或用户使用前,应按下面步骤进行调试和验收：

1、检查实验设备是否有机械性损坏。

2、接通交流220V电源,观查直流24V和5V电源信号灯,测量直流电压。

3、用实验线将直流5V正极端子分别接到各实验区的负载元件端子（如发光二极管端子、电机正反转端子、混料罐液体输入输出端子）上,边点动,边观察负载执行情况。

注意保证实验区直流5V供电和机械调速。

4、用实验线将直流24V正极端子分别接到各实验区的输入元件端子,随负载的执行动作,由对应的小发光管发光状态观察输入信号的产生情况。

序控制

5、将可编程序控制器端子与实验设备接口用扁平线进行连接,先连接黄色端子,然后连接蓝色和红色端子,注意电源极性,接好可编程序控制器工作电源。

6、将高速脉冲信号源电源端接至直流5V电源端,信号端接至可编程器的高速计数端子上,编写高速计数器指令的应用程序,用编程器观察计数器接收执行情况。

7、将数码显示区电源端接至直流5V电源端,再用直流5V正极端组合接到8、4、2、1端,观察数字显示情况。

使用、维护注意事项:

Ø区别输入输出元件和信号,实验导线不要接错。

Ø认真操作,防止电源短路。

特别注意不要将扁平电缆线冷压端子一端的24V电源的正极端子与负极端子或输入信号红色端子与兰色端子短路。

实验板上24V和5V电源有短时短路保护功能。

Ø直线区应尽量避免滑块在终端停留过长时间。

Ø混料区实验板下的丝杠需经常润滑。

Ø维护所需元件,请写清名称、数量,最好以信函方式与本所联系,我所将免费给您提供。

设备常见故障和排除措施表

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