2024期国家开放大学《可编程控制器应用实训》一平台在线形考(形成任务5)试题及答案.docx
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1、国家开放大学可编程控制器应用实训一平台在线形考形考任务5答案说明:资料整理于2024年10月16日;适用于2024秋期国家开放大学专科学员一平台在线形考考试。可编程控制器应用形考任务五实训目的:理解PLC控制系统的控制工序和要求,设计控制系统硬件连线,编制PLC程序, 并进行软件的监控和调试,使学生熟悉PLC的使用,训练PLe控制系统编程的思想和方法,提 高应用PLC的能力。实训要求:1.根据PLC控制系统的控制工序和要求,设计控制系统硬件连线,编制PLe程 序,并进行软件的监控和调试;2.同一班级中,可按照个人或小组在指导教师的指导下进行选题。实训内容:一、 PLC控制系统设计的基本原则D
2、最大限度地满足被控对象的控制要求。2)保证控制系统的高可靠、安全。3)满足上面条件的前提下,力求使控制系统简单、经济、实用和维修方便。4)选择PLC时,要考虑生产和工艺改进所需的余量。二、 PLC控制系统设计的基本内容D 选择合适的用户输入设备、输出设备以及输出设备驱动的控制对象。2) 分配I/O,设计电气接线图,考虑安全措施。3) 选择适合系统的PLC.4) 设计程序5) 调试程序,一个是模拟调试,一个是联机调试。6) 设计控制柜,编写系统交付使用的技术文件,说明书、电气图、电气元件明细表。7) 验收、交付使用。三、 PLC控制系统设计的一般步骤1. 流程图功能说明1)分析生产工艺过程。2)
3、根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备,分配I/O。3) 选择PLC。4) 设计PLC接线图以及电气施工图。5) )程序设计和控制柜接线施工。2. PLC程序设计的步骤1)对于复杂的控制系统,最好绘制编程流程图,相当于设计思路。2)设计梯形图。3)程序输入PLC模拟调试,修改,直到满足要求为止。4)现场施工完毕后进行联机调试,直至可靠地满足控制要求。5)编写技术文件6)交付使用。3. 设计步骤框图如下:四、控制系统执行程序的过程及特点PLC执行程序的过程分为三个阶段,即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。1 .输入采样阶段在输入采样阶段,PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态
4、进行采样,并存入 输入映象寄存器中,此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段,在程序执行阶段或 其它阶段,即使输入状态发生变化,输入映象寄存器的内容也不会改变,输入状态的变化只有 在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。2 .程序执行阶段在程序执行阶段,PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示,则总是按先 上后下,先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时,则根据跳转条件是否满足来决定程序 是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时,PLC从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读 出,根据用户程序进行运算,运算的结果再存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器来说, 其内容会随程序
5、执行的过程而变化。3 .输出刷新阶段程序执行完毕后,进入输出处理阶段。在这一阶段里,PLC将输出映象寄存器中与输出有 关的状态(输出继电器状态)转存到输出锁存器中,并通过一定方式输出,驱动外部负载。因此,PLC在一个扫描周期内,对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入程 序执行阶段后输入端将被封锁,直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采 样。这方式称为集中采样,即在一个扫描周期内,集中一段时间对输入状态进行采样。在用户程序中如果对输出结果多次赋值,则最后一次有效。在一个扫描周期内,只在输出 刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出,对输出接口进行刷新。在其它阶段里输
6、出状 态一直保存在输出映象寄存器中。这种方式称为集中输出。对于小型PLC,其I/O点数较少,用户程序较短,一般采用集中采样、集中输出的工作方 式,虽然在一定程度上降低了系统的响应速度,但使PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设 备隔离,从根本上提高了系统的抗干扰能力,增强了系统的可靠性。而对于大中型PLC,其I/O点数较多,控制功能强,用户程序较长,为提高系统响应速度, 可以采用定期采样、定期输出方式,或中断输入、输出方式以及采用智能I/O接口等多种方式。从上述分析可知,当PLC的输入端输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应, 需要一段时间,这种现象称为PLC输入/输出响应滞后。
7、对一般的工业控制,这种滞后是完全 允许的。应该注意的是,这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式造成,更主要是PLC输入 接口的滤波环节带来的输入延迟,以及输出接口中驱动器件的动作时间带来输出延迟,同时还 与程序设计有关。滞后时间是设计PLC应用系统时应注意把握的一个参数。4 .2 PLC机型和容量的选择步骤与原则随着PLC技术的发展,PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC,其结构形式、性能、 容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同,适用的场合也各有侧重。因此,合理选用PLC, 对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源
8、模块、特殊功能模块、通信联网能 力等方面加以综合考虑。一、PLC机型的选择步骤与原则PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的 性能价格比。选择时主要考虑以下几点:1)合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式PLC的每一个I / O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,一般用于系统 工艺过程较为固定的小型控制系统中;而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在I/O点数、输入 点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面选择余地大,且维修方便,一般于较复杂的控 制系统。2)安装方式的选择PLC系统的安装方式分为集中式、远程I /。式以及多
9、台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件,系统反应快、成本低;远程I/O式适用于大型系 统,系统的装置分布范围很广,远程I/O可以分散安装在现场装置附近,连线短,但需要增设 驱动器和远程I / O电源;多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制,又要相互联系 的场合,可以选用小型PLC,但必须要附加通讯模块。3)相应的功能要求一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能,对于只需要开关量控制的设备都 可满足。对于以开关量控制为主,带少量模拟量控制的系统,可选用能带A/D和D/A转换单元, 具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLCo对于控制较复杂,要求实现P
10、ID运算、闭环控制、通信联网等功能,可视控制规模大小及 复杂程度,选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵,一般用于大规模过程控制和集 散控制系统等场合。4)响应速度要求PLC是为工业自动化设计的通用控制器,不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用 范围内的需要。如果要跨范围使用PLC,或者某些功能或信号有特殊的速度要求时,则应该慎 重考虑PLC的响应速度,可选用具有高速I/O处理功能的PLC,或选用具有快速响应模块和中 断输入模块的PLC等。5)系统可靠性的要求对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统,应考虑是否采用冗余系 统或热备用系统。6)机型尽量统一一个企业
11、应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题:1)机型统一,其模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理。2)机型统一,其功能和使用方法类似,有利于技术力量的培训和技术水平的提高。3)机型统一,其外部设备通用,资源可共享,易于联网通信,配上位计算机后易于形成一 个多级分布式控制系统。二、PLC容量的选择步骤与原则PLC的容量包括I /。点数和用户存储容量两个方面。1)1/0点数的选择PLC平均的I /。点的价格还比较高,因此应该合理选用PLC的I / 0点的数量,在满足控 制要求的前提下力争使用的I / 0点最少,但必须留有一定的裕量。通常I / 0点数是根据被控对象的输入、输出信号的
12、实际需要,再加上10%15%的裕量来 确定。2)存储容量的选择用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关,而且还与功能实现的方法、程 序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者,在完成同一复杂功能时,其程序量可能 相差25%之多,所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。PLC的I /。点数的多少,在很大程序上反映了 PLC系统的功能要求,因此可在I /。点数 确定的基础上,按下式估算存储容量后,再加20%30%的裕量。存储容量(字节)=开关量I/O点数义10 +模拟量I/O通道数XlOo另外,在存储容量选择的同时,注意对存储器的类型的选择。第二章 十字路口交通信号灯的PLC电
13、气控制系统2.1 十字路口交通信号灯电气控制系统设计任务书2.1.1 十字路口交通信号灯的控制要求随着城市和经济的发展,交通信号灯发挥的作用越来越大,正因为有了交通信号灯,才使 车流、人流有了规范,同时,减少了交通事故发生的概率。然而,交通信号灯不合理使用或设 置,也会影响交通的顺畅。交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行,绿灯表示准许通行,黄灯表示 警示。交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向 指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。交通信号灯用于道路平面交 叉路口,通过对车辆、行人发出行进或停止的指令,使各同时到达的人、车
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