单片机原理及PLC控制实验报告余瑾 姚燕专业：机械工程及自动化班级：姓名:学号：北京邮电大学机电工程实验教学中心2011/12/2实验设备介绍. 实验设备组成及使用方法实验设备的主要部件为400X 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。二. 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- XX 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-XXCDR-A、FXOS、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。三. 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1/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可编程序控制器输入端子端!（工作电源端子）!（1）端红线接C20P、C20H、CPM1A等机型输入公共端子COM上。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 负载公共端 IIIIIIIT O+ + + + + + + + 扁平电缆线黄 黄 黄 黄 黄 黄 黄 黄 红-01234567COM（工作电源端子）可编程序控制器输出端子四. 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。五、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05V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。实验设备的使用、维护注意事项: 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。 直线区应尽量避免滑块在终端停留过长时间。 混料区实验板下的丝杠需经常润滑。设备常见故障和排除措施表序号设备常见故障措施序号设备常见故障措施1电源线内部断线更换5皮带老化或较松更换2电源开关接触不良更换6台阶插座、螺钉松动拧紧3机械部分配合不良7电子元件损坏更换4信号灯不亮更换8扁平电缆线断线修复实验一、基本指令的熟悉实验内容：按照OMROND的技术资料，熟悉基本指令 熟悉PLC系统的软硬件环境 熟悉实验箱的结构及如何应用实验二、十字路口交通信号灯控制实验一、控制要求: 该实验在十字路口交通信号灯控制实验区内完成,交通灯分1、2两组,控 制规律相同,工作时序如下表:要求：按下启动按钮，循环开始，按下停止按钮所有灯都灭。 提高部分：加两开关，开关在自动位置时，按下面的时序运行，开关在 手动位置时，自动运行停止，可以按实际路口情况控制车辆通过路口该实验在十字路口交通信号灯控制实验区内完成,交通灯分1、2两组,控制 规律相同,工作时序图如下:起动 IIIiririrn1 绿_iljljljij 20秒 f 3秒 f1黄j 2秒 i2红实验要求：10秒3秒10秒3秒绿1000黄0闪00红001闪绿1000黄0000红0闪1闪注意事项：红、黄、绿信号灯完成一个工作周期后应循环工作二、I/O分配：输入信号信号元件及作用兀件或端子位直0起动按钮直线区任选1停止按钮直线区任选输出信号控制对象及作用兀件或端子位直01红信号灯交通信号灯实验区11黄信号灯交通信号灯实验区21绿信号灯交通信号灯实验区4 !2红信号灯交通信号灯实验区52黄信号灯交通信号灯实验区62绿信号灯交通信号灯实验区实验三、混料罐控制实验一、控制要求: 该实验在混料罐实验区内完成。液面在最下方时,按下起动按钮后, 可进行 连续混料。首先,液体A阀门打开，液体A流入容器；当液面升到M传感器检测位置 时，液体A阀门关闭，液体B阀门打开；当液面升到H传感器检测位置时，液体B 阀门关闭，搅拌电机开始工作。搅拌电机工作6秒钟后，停止搅拌，混合液体C阀门 打开,开始放出混合液体。当液面降到L传感器检测位置时，延时2秒后，关闭液体 C阀门，然后再开始下一周期操作。如果工作期间有停止按钮操作，则待该次混 料结束后， 方能停止， 不再进行下一周期工作。由于初始工作时， 液位不一定在液 面在最下方， 为此需按下复位按钮， 使料位液面处于在最下方。注意: 复位按 钮、启动按钮在正常工作中不起作用，只在初始工作时有效液面上升和液面 下降指示灯不能同时亮，否则会烧电机有可能用到的辅助继电器 200.00-200.15.二、I/O分配：输入信号信号元件及作用兀件或端子位置0起动按钮直线区任选1停止按钮直线区任选2H传感器混料K实验区3M传感器混料K实验区4L传感器混料K实验区5复位按钮直线区任选输出信号控制对象及作用兀件或端子位置0A阀门电磁阀混料K实验区1B阀门电磁阀混料K实验区2C阀门电磁阀混料K实验区3