国开电大-可编程控制器应用实训-形考任务5实训报告.docx

可编程控制器应用实训形考任务五实训报告病房呼叫PLC控制系统一、实训目的：1 .熟悉置位、复位、复位优先、置位优先指令的应用。2 .进一步熟悉编程方法和编程技巧，选择合适编程方法设计程序。3 .学会绘制病房呼叫系统PLC控制接线图。4 .学会PLC控制系统输入输出端口的分配及安装方法。5 .熟悉运用编程软件进行控制系统联机调试。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 .采用S7-200系列PLC实现控制系统的设计，并通过软件的监控和调试实验效果, 验证设计方案的可行性。三、实训内容：病房呼叫系统设计主要包括两部分：普通病房和重病房。（一）普通病房任务设计要求：（1）每一个病床床头均有紧急呼叫按钮和重置按钮，方便病人紧急呼叫。（2）设每层楼有一个护士站，每个护士站均有该楼层病人紧急呼叫和处理完毕的 重置按钮。（3）当病人按下紧急呼叫按钮，并且没有在5s之内重置，该病人的床头和房间门 口的指示灯闪烁，同时护士站的指示灯闪烁。（4）护士站紧急呼叫灯闪烁后，护士须先按下护士处理按钮取消灯的闪烁，再到 病房处理紧急情况，只有病房内紧急情况处理结束后才可以按下床头的重置按钮，停止 床头和房间门口灯的闪烁。如果护士直接到病房对紧急状况进行处理，那么处理后对床 头灯进行复位，护士站灯的指示灯也被复位。（二）重病房任务设计要求：（1）重病房内有两个呼叫按钮，重病房内的看护人员需要护士协助时按下第一个护±站伏芯M4 011 4护土站状态M4 0护士我理M4 3报警状态11MQ1SM0 5报警状态22 MQ 7SM0 5Q0.0)报警状态12MQ3Q0.1(指若状态11MQ1Q0.2T r-< )界潜状£12卜伯3报警状态21Mo 5Q0.3T I()Q0.4< )报警状态21MQ5Q0.5T H-t-()报警f森2jMQ71E15 , , 16- -17- -1i- I -It- JQ 8 -9- 10- -11图6病房呼叫系统控制程序六、调试实训程序(1)下载程序通电运行。仔细观察，若有异常现象应马上断电，重新修整程序或检查线路，直到设备正常运行。图7所示为程序下载界面，图8所示为程序调试界面。*A1WMI jdtre9 必文艮W*IS-a*，叫位ei Ajita * 4jd>itV* 山加品？. 111 P，q>T2I* 工川耳M* Al MW，1F图7程序下载r, STEP痛肾蜉1M - (STIATIC LAD)文件）M（£）l«（i）nr（t）如 qp TA a） 可口M电®图8程序调试监控图七、观察实训结果1、1病床呼叫按下SF1按钮5s后且在5s内没有按下重置按钮SF2, Q0. 1、Q0. 2、Q1. 4得电，1 病床床头指示灯PG1、第一病房门口指示灯PG2、亮护士站指示灯PG10；按下重置按钮 SF2后,指示灯PG1、PG2、PG10熄灭。2、3病床呼叫按下SF9按钮，10分钟后Q1. 6和Q1. 7得电，会诊中心指示灯PG12亮和蜂鸣器响; 按下SF16,会诊中心指示灯PG12熄灭和蜂鸣器停止鸣叫；按下SF1L Q1.5得电，PG11 亮，按下SF15, Q1.5失电，PG11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。在此实训中充分了解PLC操作程序，增强感性认识，并可从中进一步了解、巩固 与深化已经学过的理论知识了解运作方式，将我们所学到的专业知识和具体实践相结 合，以提高我们的专业综合素质和能力。可编程控制器应用实训形考任务六实训报告交通信号灯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，并且可以重复循环。按下起动按钮交通灯开始工作，南北向红灯亮起并维持10s,南北向红灯工作同时 东西向绿灯亮4s,接着以1Hz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1Hz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9876543210,然后对 东西向红灯倒计时。四、主要实训软件硬件(1)常用电工工具、万用表等。(2) PC 机(3)所需设备、材料见表lo序号|标准代号隔件名称|型号规格 |融| 备注表1设备、材料明细表1PLCS7-200CNCPU226AC/DC/RLA16ES 7216-28D23-0XB82SF1停止按钮LA10-2H1红色3SF2起动按钮LA10-2H1绿色4PG1-6指示灯24V直流电源指示灯6红黄绿5LED数码管LG23011AH6QB隔离开关DZ47LE-3P+N1_7UR电源DR-120-24124V直流电源8PPI通信电缆RS232-48519XT接线端子JX2-Y010若干五、实训步骤（一）硬件设计.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。交通信号灯控制PLC接线图I0010 1DC24V1MAC220VACCPU226CNN L1Q00Q0 1Q02Q0 3Q0.4Q05DC24V2L 3L闵南北红灯 南北绿灯 南北黄灯 东西红灯 东西绿灯 东西黄灯LED0LED1LED2LED3LED4LED5LED6图1交通信号灯PLC控制接线图Q1 0Q1 1Q1.2Q1 3 Q1.4 Q1 5Q1 61 .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。数码管红00 0 0黄绿红®红绿红绿黄区)黄0 0 0S7-200XT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。 oocaooDoao© DocacDDoaUR进线S7-2003Q4O。）。c。）o。1L1XE XE L1|l2 L3 N 也瓦反4图3交通信号灯PLC控制接线图电源装置按钮指示灯盒信号灯装苴24V电源图4交通信号灯PLC控制实物图CPU 226CN(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3MO.OT37T37Q0.0II1 >' |1 <=1 |()0100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 按钮通知护士站，另一个按钮是病人有突发状况时，看护人员呼叫医师和护士的。(2)重病房的每次紧急呼叫如果在lOmin内没有人按下重置按钮，也就是lOmin 内没有对紧急状况作出判断和处理，自动向医院会诊中心进行呼叫，会诊中心的会诊指 示灯闪烁和蜂鸣器响起，会诊中心专家按下重置按钮将会诊中心的呼叫信号解除，并到 重病房进行会诊。(3)重病房的每次紧急呼叫进行计数，以便医生了解病人状态。四、主要实训软件硬件(1)常用电工工具、万用表等。(2) PC 机(3)所需设备、材料见表lo1序号标准代号器件名称型号规格数量备注PLCS7-200CNCPU226AC/DC/RLA16ES 7216-28D23-0XB8|1_QB隔离开关DZ47LE-3P+N1SF1-8普通病房按钮XB2-BA42C83_SF9-14重病房按钮XB2-BA42C6SF15护士站按钮XB2-BA42C1SF16会诊中心按钮XB2-BA42C1|6_PG1-6普通病房指示灯XB2BVM3LC6PG7-9重病房指示灯XB2BVM3LC3PG10-11护士站指示灯XB2BVM3LC2PG12会诊中心指示灯XB2BVM3LC110PB会诊中心蜂鸣器XB2BVM3LC LED111UR电源模块DR-120-24112XT接线端子JX2-Y010表1设备、材料明细表五、实训步骤(一)系统原理图病床呼叫控制系统设计步骤如下。1 .分析被控对象并提出控制要求详细分析病床呼叫控制系统的工作特点，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求, 确定控制方案，拟定设计任务书。从病床呼叫系统控制要求来看，本次设计任务主要是指令可以实现7段LED数码管显示控制，程序如图6所示。本次设计梯形图如图7所示。M00( ：M00T37T37TON200-PT100 msM00T37>1网络3Q0 0< ：M0 0M0 0T37SM05T37<-140T37>1 40 T37>1MOOT37>170T37 <1 100Q0 2< )网络6MOOT37>1100T37 <«l 200Q0 3< )MOOMOOSM05MOOT37>l170T37 <M 200Q0 5< )T37>1uT37100T37MOO1I T>'7I-I 110SEGENENOOUTkQBIT37T37MOO-1 >i 11 >l I-11 F2030T37T371 >« 11 » 11120130SEG ENENO9INOuJqBI河格12137 >l 30 T37>113013T37>140T37>1140MOO9-SEGEN ENOOUT-QB1T37MOO2TT37>i I1150SEGEN ENOOUT-QB1T37>l50T37>l150T37>l60T37>l1601SEG7CMcma19-ulNINC.INUOUTA-QB1MO.O网绪15T37I >«60T37T >>160网络16T37I >«60T37T >>160网络16T37MO.O个Ip1T37I » I11709-SEGEN ENOOUT-QB1T37>170T37>1170SEGENENO9-0UT-QB1网结17T37>l90T37>l190T37>l90T37>l190T37MO.O» III1007>|7|I2009-SEGEN ENOOUT-QB1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-Micro/WIN编 程软件执行“PLC”菜单下“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。国 STEP 7-Iicro/fIH -交通灯9. 24 - SIIATIC LAD区文件任）编挹盘）看看W） PI£&） 酗 9）工且d）因口 Q）相助Qj）II：1-T 卜Ib I 卜 1 附区文件任）编挹盘）看看W） PI£&） 酗 9）工且d）因口 Q）相助Qj）II：1-T 卜Ib I 卜 1 附B.24抵22块表表块块引 舆物 器数计运控雁串器子 T9身PU序号宓据统叉信导且总逻料信较换数点数斯箱送序位符时用 知哥出程符状数系交通向工令收位时通比转计浮整中遗传程称字表定序调 功9a回m a擀出口 2Jq 71*2四IIJWHH 3Z 凶到血 abl111 -12' 131 -14-1 -15- ' -16- ' -17- ' -18-1 -IS- < -20- ' -0-T37 iFi TONPT 100 ms就绪PC/PP1 gblopwg 6 kb”本地：0, COfll远程：7,端口 1RIN（匹汀）IINS0程序0 图-Hicrosoft Word 匚 STEP 7-Hicro/VIMES3 0 f二 713.00|下毅成功-±-'图8程序调试监控图七、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Q0.0Q0.5、Q1. 0Q1. 6和所 有指示灯和数码管的现象，南北向红灯亮起并维持10s,南北向红灯工作的同时东西绿 灯向亮4s,接着以1Hz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1Hz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SF1,观察PLC输出线圈Q0. 0Q0. 5、Q1. 0 Q1.6,线圈Q0.0Q0. 5、Q1.0Q1.6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。 按钮、指示灯、蜂鸣器之间的逻辑控制，相互之间制约条件虽然多，但是总的来说不是 很复杂，用基本逻辑指令完全可以胜任。从编程方法来看，本模块中介绍的组合逻辑函 数设计法和经验设计法都比较合适。组合逻辑设计法运用起来可能较困难，而通过前面 三个任务的学习已积累部分经验，可尝试使用经验设计法来设计程序。至于替换法由于 没有可参考的电气控制线路，所以在这里并不合适。3 .确定输入/输出设备根据病床呼叫控制系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位 置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及 其他执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。本 次任务共需要输入设备按钮16个，所以需要16个输入点；输出设备指示灯12个，蜂 鸣器1个，共13个输出点。4 .选择PLCPLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。本次任务中涉及的 元件均为普通常见元件，使用开关量控制为主，且控制所需的输入输出点数较多，共需 16输入13输出，为满足要求和方便使用，选择了 S7-200系列较常见的CPU226CN AC/DC/RLYo该型PLC主机使用220V交流电，输入输出元件可使用24V直流电。共有24 个输入点、16个输出点可以满足工作要求。4,分配I/O点并设计PLC外围硬件线路（1）分配I/O点画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在第2步 中进行，见表2。输入地址分配输出地址分配SF11病床紧急按钮10.0PG1病床床头指示灯Q0.0SF2病床重 粉 钮10.1PG21_2病床床头指示灯Q0.1SF31_2病床紧急按钮10.2PG3第一病房门口指示灯Q0.2SF41_2病床重置按钮10.3PG42病床床头指示灯Q0.3SF52病床紧急按钮10.4PG52_2病床床将现丁Q0.4SF62_1病床重置按钮10.5PG6第二病房门口指示灯Q0.5SF72_2病床紧急按钮10.6PG73病床床头指示灯Q1.0SF82_2病床重置按钮10.7PG83_2病床床头指示灯Q1.1SF93病床紧急按钮12.0PG9第三病房门口指示灯Q1.2SF103病床重置按钮12.1PG10护士站指示灯Q1.4SF113病床护士协助按钮12.2PG11护士站协助指示灯Q1.5SF123_2病床紧急按钮12.3PG12会诊中心指示灯Q1.6SF133_2病床重置按钮12.4PB会诊中心蜂鸣器Q1.7SF143_2病床护士协助按钮12.5SF15护士站重置按钮11.4SF16会诊中心重置按钮11.5表2地址分配表（二）设计PLC外围硬件线路画出系统其他部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的PLC接线图，至此系统的硬 件电气线路已经确定。病床呼叫系统PLC接线图如图1所示2。1新麻絮为按仰11新队中竹按胃1_2病族素按包1_2料妹4,皆按钿21病麻繁%按til2 . 1就从中门按钿2_2痛麻絮%按钿2_2新尿中置按胃3_1麻麻素为按3_1W昧*置按钿1新床护I二协W戌dll3_2痛味去白技钊3_2病味M汽按钿3_2就乐护I二批WJ接用护I站坐置按钿会诊中CM置按DC24VAC220VI0.010.1I0.2I0.3I04I0.5I0 6I07I2.0I2 1I22I2.3I24I2511 411.51M2MACNL1CPU226CNQ0 0Q0 1Q0.2Q0 3Q0 4Q0 5Q1 0Q1.1Q1.2Q1 4Q1 5Q1 6Q1.7Q0 61L2L3L1病出木头指示灯去指对III指小灯2病院木头指示灯2 2:从头褊东灯第：如历nil指小灯头:;小九3 1图1病房呼叫系统控制PLC接线图头指小力s>-第讷比”口指小灯护I高协助搭小灯公嗯卜心指小力0-会诊中/行力器DC24V（三）硬件连线操作.根据表1配齐电器元件，并检查各电器元件的质量。1 .根据PLC接线图，如图1所示，画出电器元件布置图，如图2所示。PG1PG2PG3PG4PG5PG6PG7PG8由9PGLOPG11PG12PG13PG14PGL5PG16PG17PG18PG19S7-200SF1SF2SF3SF4SF5SF6SF7SF8SF9SF10SF1LSF12SF13SF14SFliSF16SF17SF18SF19SFECXT图2电器元件布置图3.根据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。电器元件安装后如图3所示。24y电源24y电源图3电器元件安装实物图4布线。布线时按照PLC安装布线要求布线。PLC和开关电源尽量远离接触器，PLC 的10线和大功率线分开走，PLC的输入输出线分开走，合理选择接地点。安装接线图如 图4所示。安装后如图5所示。进线图4病房呼叫系统PLC控制安装接线图图5病床呼叫系统PLC控制实物图图5病床呼叫系统PLC控制实物图韩5.检查。通电前，认真检查有无错接、漏接等现象。（四）编写实训程序本设计采用经验设计法，并考虑复位优先指令进行设计。由于各床呼叫重置条件相 似，所以只需完成其中一张床位的控制设计，其余仿照套用即可。这里针对1床呼叫 控制进行设计。1_1病床状态分为触发状态M0. 0、报警状态MO. 1,触发状态用来记录呼叫按钮有无 触发，并开始计时，重置按钮可将触发状态复位；报警状态用来判断触发时间是否到5s 并开始报警，重置按钮可将触发状态复位。护士站分为报警起动状态M4. 0和护士开始 处理状态M4.3,护士站报警状态由病房报警触发并由病房复位按钮撤销；护士开始处理 状态由护士站触发由病房复位按钮撤销。1病床控制程序梯形图设计如图6所示。Rtt 4|1旅开蛤报警祁告伏毒12 M。3S OUTRS网格5网络行题触发伏态21Mo4139网络6121床开始报警139报警状态12 Mo 3S OUTRSIO 5