国家开放大学一网一平台电大《可编程控制器应用实训》形考任务1及6试题答案.docx

国家开放大学一网一平台电大可编程控制器应用实训形考任务1及6试题答案形考任务1S7-200系列PLC的安装配线一、实训目的：通过对实训单位的典型PLC安装PLC应用程序，并进行PLC的安装配线，使学生对PLC的机型、配置、功能及主要技术性能指标等基础知识进行了解。二、实训要求：1 .选择实训单位的典型PLC安装PLC应用程序，并进行PLC的安装配线；2 .结合S7-200系列PLC的实物，指出了解S7-200系列PLC的其组成结构及各部件的作用。三、实习内容：1 .按照PLC端子接线图，使用工具进行安装配线。1.1. 据板前线槽布线操作工艺，按照CPU226AC/DC/继电器的端子连接图进行布线安装。接线时，注意PLC端子接线要用别径压端子接线。四、实训硬件设备：序号名称型号数量爸注1.相四发电源3X380/520,20A处12单项交流电源22OV和36V、SV处13PLCS7226或H定台14配线板500mm×600mm×20mm块15组合开关HZ1O-2V5个16交流接触器CJ10-20.线圈电汽380V只37熔断器及熔芯配食R16600,38熔断器及熔芯配套R16-l食29三联按钮LA10-3H或LA4-3H个210接线端fitJX2-11015,5VIOA.15节或汽套自定条111木螺丝f3mm×20mm;f3mm×15mm个3012平垫网f4mm个3013塑料软铜线BVRL5mm2,激色Fl定m2014塑料软铜纹BVR-0.75mm2,色门定m1015别径压端广UT2.5-4,UTIY不4016行线相TC3O25,两边打f3.5mm孔条517异型塑料管f3mmm0.21.PLC安装安装方式S7-200的安装方法有两种:底板安装和DIN导轨安装。底板安装是利用PLC机体外壳四个角上的安装孔，用螺钉将其固定在底版上。DlN导轨安装是利用模块上的DIN夹子,把模块固定在一个标准的DIN导轨上。导轨安装既可以水平安装，也可以垂直安装。安装环境PLC适用于工业现场，为了保证其工作的可靠性，延长PLC的使用寿命，安装时要注意周围环境条件:环境温度在055。°C范围内；相对湿度在35%85%范围内（无结霜），周围无易燃或腐蚀性气体、过量的灰尘和金属颗粒;避免过度的震动和冲击;避免太阳光的直射和水的测射时。（3）安装注意事项除了环境因素,安装时还应注意:PLC的所有单元都应在断电时安装、拆卸;切勿将导线头.金属屑等杂物落入机体内；模块周围应留出一一定的空间，以便于机体周围的通风和散热。此外，为了防止高电子噪声对模块的干扰，应尽可能将S7-200西门子PlC模块与产生高电子噪声的设备（如变频器）分隔开。2 .PLC的配线PLC的配线主要包括电源接线、接地、IO接线及对扩展单元的接线等。（1电源接线与接地PLC的工作电源有120/230V单相交流电源和24V直流电源。系统的大多数干扰往往通过电源进入PLC,在干扰强或可靠性要求高的场合，动力部分、控制部分、PLC自身电源及I/O回路的电源应分开配线，用带屏蔽层的隔离变压器给PLC供电。隔离变压器的一次侧最好接380V,这样可以避免接地电流的干扰。输入用的外接直流电源最好采用稳压电源，因为整流滤波电源有较大的波纹，容易引起误动作。良好的接地是抑制噪声干扰和电压冲击（保证PLC可靠工作的重要条件。PLC系统接地的基本原则是单点接地，一般用独自的接地装置，单独接地，接地线应尽量短，一般不超过20m,使接地点尽量靠近PLC。交流电源接线安装如图7-42所示。接线说明：1）用一个单极开关a将电源与CPU所有的输入电路和输出（负载）电路隔开。2）用一台过流保护设备b以保护CPU的电源输出点以及输入点，也可以为每个输出点加上保险丝。3）当使用MicroPLC24VDC传感器电源c时可以取消输入点的外部过流保护，因为该传感器电源具有短路保护功能。4）将S7-200的所有地线端子同最近接地点d相连接以提高抗干扰能力。所有的接地端子都使用14AWG或1.5mm2的电线连接到独立接地点上（也称一点接地）。5）本机单元的直流传感器电源可用来为本机单元的直流输入。,扩展模块f,以及输出扩展模块g供电。传感器电源具有短路保护功能。6）在安装中如把传感器的供电M端子接到地上h可以抑制噪声。直流电源安装如图7-43所示。接线说明：1）用一个单极开关a,将电源同CPU所有的输入电路和输出（负载）电路隔开。2）用过流保护设备b、c、d,来保护CPU电源、输出点，以及输入点。或在每个输出点加上保险丝进行过流保护。当使用MiCrO24VDC传感器电源时不.用输入点的外部过流保护。因为传感器电源内部具有限流功能。3）用外部电容e来保证在负载突变时得到一个稳定的直流电压。4）在应用中把所有的DC电源接地或浮地f（即把全机浮空，整个系统与大地的绝绦电阻不能小于50兆欧）可以抑制噪声，在未接地DC电源的公共端与保护线PE之间串联电阻与电容的并联回路g,电阻提供了静电释放通路，电容提供高频噪声通路。常取R=DLC=4700pfo5）将S7-200西门子PlC所有的接地端子同最近接地点h连接，采用一点接地，以提高抗干扰能力。24V直流电源回路与设备之间，以及120/23OV交流电源与危险环境之间，必须进行电气隔离。（4）1/0接线和对扩展单元的接线可编程控制器的输入接线是指外部开关设备PLC的输入端口的连接线。输出接线是指将输出信号通过输出端子送到受控负载的外部接线。I/O接线时应注意：IO线与动力线、电源线应分开布线，并保持一定的距离，如需在一个线槽中布线时，须使用屏蔽电缆；I/O线的距离一般不超过300m;交流线与直流线，输入线与输出线应分别使用不同的电统;数字量和模拟量I/O应分开走线，传送模拟量I/O钱应使用屏蔽线，且屏蔽层应一端接地。PLC的基本单元与各扩展单元的连接比较简单，接线时，先断开电源，将扁平电缆的一端插入对应的插口即可。PLC的基本单元与各扩展单元之间电缆传送的信号小，频率高，易受干扰。因此不能与其他连线敷设在同一线槽内,五、心得体会.尽管PLC外部接线比较简单,但通过PLC的安装配线,可实现对PLC硬件组成及各部分作用的的初步认知，为进一步理解PLC是如何工作的打下良好的基础。形考任务6交通信号灯PLC控制系统的实现一、实训目的：掌握PLC在实际生产中的典型应用，并能够独立进行简单控制系统的系统设计（系统配置及输入/输出继电器地址分配、系统的I/O接线图、系统的流程图、控制程序的设计、编程及调试）。二、实训要求：1 .选择社会生活或生产实践中某一种典型的PLC控制系统或产品，并能够独立进行简单控制系统的系统设计（系统配置及输入/输出继电器地址分配、系统的I/O接线图、系统的流程图、控制程序的设计、编程及调试)；2 .设计选用西门子S7-200系列PLC,对其I/O口进行分配，列出PLC控制程序(梯形图进行截图，语句表可直接拷贝)并对程序作出解释。三、实训内容：应用PLC控制交通灯各灯按要求亮灭，并通过七段LED数码管对红灯点亮时间进行倒计时显示，并且可以重更循环。按下起动按钮交通灯开始工作，南北向红灯亮起并维持IOs,南北向红灯工作同时东西向绿灯亮4s,接着以IHZ频率闪烁3s最后熄灭，绿灯熄灭同时东西向黄灯亮并维持3s;黄灯熄灭时东西向红灯开始公主并维持10s,东西向红灯工作同时南北向绿灯亮4s闪3s以IHZ频率最后熄灭，绿灯熄灭同时南北向黄灯亮并维持3s,黄灯熄灭时南北向红灯再次亮起循环反复。交通灯工作同时一个七段LED数码管对红灯点亮时间进行倒计时显示，先对南北向红灯倒计时，显示987654321-0,然后对东西向红灯倒计时。四、主要实训软件硬件(D常用电工工具、万用表等。(2)PC机(3)所需设备、材料见表1。R闾I整幅YH3鲫¾箱*M殍IPLCS7-2OOCNCPU226ACDCRLA厂6ES7216-28D23-0XB82SFl停止按钮LA10-2H1红色3SF2起动按钮LA10-2H1绿色4PGl-6指示灯24V直流电源指示灯6红黄绿5LED数码管LG230llII6QB隔离开关DZ47LE-3P+N17UR电源DR-120-24124V内流电源8PPI通信电缆RS232-48519XT接线端子JX2-Y010若干表1设备、材料明细表五、实训步骤(一)硬件设计1.系统原理图按下停止按钮，交通灯控制系统停止工作。交通信号灯控制PLC接线图如图1所示为交通信号灯控制系统PLC接线图。OOOrL100q01Q02°1Q03Q040051MQlOQ11Q12CPUM；226CNQ15OlNLII化2t+3LJ=rDC24VL.AC220VIDC24V之地信号灯控制PLC接线图Sl交通信号灯PIe的设由B南北红灯南北绿灯甫北黄灯东西红灯东西绿灯东西靛灯1.EDOLEDILED2LED3LED4LED5LED62.硬件连接操作(1)根据表1配齐电器元件，并检查各电器元件的质量。(2)根据PLC接线图2,画出电器元件布置图2。SF12黄绿红红竦黄红绿黄® 0 0URS7-200XT图2电器元件布置图(3)根据图2电器元件布置图安装元件，各元件的安装位置整齐、匀称、间距合理，便于元件的更换，元件紧固时用力均匀，紧固程度适当.(4)接线。按照图3电气接线图，先接PLC、开关电源的电源和PLC输入输出点的电源，再接输入电路，最后接输出电路。完成后的电气接线板如图4所示。图3交通信号灯PLC控制接线图电源聚置信号灯禁置24V 电*图4交通信号灯PLC控制实物图(5)检查电路。通电前，认真检查有无错接、漏接等现象。(二)编写实训程序本设计可以采用经验设计法来完成。经过分析本设计任务可以分成两部分来完成，控制交通灯转换部分和红灯倒计时显示部分。分析交通灯转换部分可以发现，交通灯一次完整的工作周期为20s,每一组灯都在这20s中固定时间段进行工作，由此我们可以把每组灯的工作时间用比较指令标示出来，并控制相应的灯组在该时间段点亮工作,程序如图5所示。另外20s的工作周期可以用定时器指令来实现。网络3MOOT37T37QOO100图5比较指令程序红灯倒计时显示主要是通过7段LED数码管显示来实现，在S7-200的指令中段码指令可以实现7段LED数码管显示控制，程序如图6所示。网络3T 37T 37I>, I1 乂 II010T37T37I > I1 >> Il100110MOOSEGEN ENOOUT-QB1图6段码指令程序本次设计梯形图如图7所示。T3770T37100Ml*14图7交通信号灯PLC控制程序六、调试实训程序根据图3进行安装接线，然后将编制好的交通灯PLC控制程序下载到PLC中，并进行程序调试直到设备运行满足设计要求。1 .工作模式选择。将PLC的工作模式开关拨至运行或者通过STEP7-MicroWIN编程软件执行“PLC”菜单F“运行”子菜单命令。2 .监控。单击执行“调试”菜单下的“开始程序状态监控”子菜单命令，梯形图程序进入监控状态。程序调试监控图如图8所示。七、观察实训结果1 .运行交通灯。按下起动按钮SF2,观察输出线圈QO.(QO.5QL(TQL6和所有指示灯和数码管的现象，南北向红灯亮起并维持IOs,南北向红灯工作的同时东西绿灯向亮4s,接着以IHZ频率闪烁3s最后熄灭，绿灯熄灭同时东西向黄灯亮并维持3s;黄灯熄灭时东西向红灯开始公主并维持10s,东西向红灯工作同时南北向绿灯亮4s闪3s以IHZ频率最后熄灭，绿灯熄灭同时南北向黄灯亮并维持3s,黄灯熄灭时南北向红灯再次亮起循环反复。交通灯工作时数码管对红灯点亮时间进行倒计时显示，先对南北向红灯倒计时，显示9876543210,然后对东西向红灯倒计时。2 .停止交通灯运行。按下停止按钮SFl,观察PLC输出线圈Q0.0Q0.5QL(TQL6,线圈Q0.0Q0.5、QL(TQl.6全部失电，交通灯灯全部熄灭，数码管熄灭。八、心得体会通过本课程的学习能够使我们掌握PLC的基本结构，工作原理，PLC控制系统程序设计与调试方法.其中，PLC控制系统的程序设计是教学的重点，由于PLC课程的实践性很强，所以上好PLC的实验课很重要。以S7-200PLC为讲授对象，应用比较总结法教学，把理论教学与实践教学融为一体，使学习容易理解记忆，极大的激发了我们的学习兴趣。