电气控制及可编程控制器实验指导书解读.docx

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电气控制及可编程控制器实验指导书解读

电气控制及可编程控制器

实验指导书

北京工商大学信息工程学院

2009年6月

基本指令简介………………………………………………………………………………2

可编程序控制器梯形图编程规则…………………………………………………………5

实验一、基本电气控制………………………………………………………………7

实验二、基本指令的编程练习……………………………………………………………11

实验三、LED数码显示控制………………………………………………………………17

实验四、五相步进电动机控制的模拟…………………………………………………23

实验五、十字路口交通灯控制的模拟…………………………………………………28

实验六、三相异步电动机的星/三角换接起动控制……………………………………34

实验七、装配流水线控制的模拟…………………………………………………………38

实验八、三相异步电动机基本起、停控制………………………………………………44

基本指令简介

名称

助记符

目标元件

说明

取指令

LD

X、Y、M、S、T、C

常开接点逻辑运算起始

取反指令

LDI

X、Y、M、S、T、C

常闭接点逻辑运算起始

线圈驱动指令

OUT

Y、M、S、T、C

驱动线圈的输出

与指令

AND

X、Y、M、S、T、C

单个常开接点的串联

与非指令

ANI

X、Y、M、S、T、C

单个常闭接点的串联

或指令

OR

X、Y、M、S、T、C

单个常开接点的并联

或非指令

ORI

X、Y、M、S、T、C

单个常闭接点的并联

或块指令

ORB

无

串联电路块的并联连接

与块指令

ANB

无

并联电路块的串联连接

主控指令

MC

Y、M

公共串联接点的连接

主控复位指令

MCR

Y、M

MC的复位

置位指令

SET

Y、M、S

使动作保持

复位指令

RST

Y、M、S、D、V、Z

使操作保持复位

上升沿产生脉冲指令

PLS

Y、M

输入信号上升沿产生脉冲输出

下降沿产生脉冲指令

PLF

Y、M

输入信号下降沿产生脉冲输出

空操作指令

NOP

无

使步序作空操作

程序结束指令

END

无

程序结束

一、逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUT

LD，取指令。

表示一个与输入母线相连的常开接点指令，即常开接点逻辑运算起始。

LDI，取反指令。

表示一个与输入母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。

OUT，线圈驱动指令，也叫输出指令。

LD、LDI两条指令的目标元件是X、Y、M、S、T、C，用于将接点接到母线上。

也可以与后述的ANB指令、ORB指令配合使用，在分支起点也可使用。

OUT是驱动线圈的输出指令，它的目标元件是Y、M、S、T、C。

对输入继电器不能使用。

OUT指令可以连续使用多次。

LD、LDI是一个程序步指令，这里的一个程序步即是一个字。

OUT是多程序步指令，要视目标元件而定。

OUT指令的目标元件是定时器和计数器时，必须设置常数K。

二、接点串联指令AND、ANI

AND，与指令。

用于单个常开接点的串联。

ANI，与非指令，用于单个常闭接点的串联。

AND与ANI都是一个程序步指令，它们串联接点的个数没有限制，也就是说这两条指令可以多次重复使用。

这两条指令的目标元件为X、Y、M、S、T、C。

OUT指令后，通过接点对其它线图使用OUT指令称为纵输出或连续输出。

这种连续输出如果顺序没错，可以多次重复。

三、接点并联指令OR、ORI

OR，或指令，用于单个常开接点的并联。

ORI，或非指令，用于单个常闭接点的并联。

OR与ORI指令都是一个程序步指令，它们的目标元件是X、Y、M、S、T、C。

这两条指令都是一个接点。

需要两个以上接点串联连接电路块的并联连接时，要用后述的ORB指令。

OR、ORI是从该指令的当前步开始，对前面的LD、LDI指令并联连接。

并联的次数无限制。

四、串联电路块的并联连接指令ORB

两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。

串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结束用ORB指令。

ORB指令与后述的ANB指令均为无目标元件指令，而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步。

ORB有时也简称或块指令。

ORB指令的使用方法有两种：

一种是在要并联的每个串联电路后加ORB指令；另一种是集中使用ORB指令。

对于前者分散使用ORB指令时，并联电路块的个数没有限制，但对于后者集中使用ORB指令时，这种电路块并联的个数不能超过8个（即重复使用LD、LDI指令的次数限制在8次以下），所以不推荐用后者编程。

五、并联电路的串联连接指令ANB

两个或两个以上接点并联电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ANB指令。

分支的起点用LD、LDI指令，并联电路结束后，使用ANB指令与前面电路串联。

ANB指令也简称与块指令，ANB也是无操作目标元件，是一个程序步指令。

六、主控及主控复位指令MC、MCR

MC为主控指令，用于公共串联接点的连接，MCR叫主控复位指令，即MC的复位指令。

在编程时，经常遇到多个线圈同时受到一个或一组接点控制。

如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的接点，将多占用存储单元，应用主控指令可以解决这一问题。

使用主控指令的接点称为主控接点，它在梯形图中与一般的接点垂直。

它们是与母线相连的常开接点，是控制一组电路的总开关。

MC指令是3程序步，MCR指令是2程序步，两条指令的操作目标元件是Y、M，但不允许使用特殊辅助继电器M。

七、置位与复位指令SET、RST

SET为置位指令，使动作保持；RST为复位指令，使操作保持复位。

SET指令的操作目标元件为Y、M、S。

而RST指令的操作元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。

这两条指令是1～3个程序步。

用RST指令可以对定时器、计数器、数据寄存、变址寄存器的内容清零。

八、脉冲输出指令PLS、PLF

PLS指令在输入信号上升沿产生脉冲输出，而PLF在输入信号下降沿产生脉冲输出，这两条指令都是2程序步，它们的目标元件是Y和M，但特殊辅助继电器不能作目标元件。

使用PLS指令，元件Y、M仅在驱动输入接通后的一个扫描周期内动作（置1）。

而使用PLF指令，元件Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内动作。

使用这两条指令时，要特别注意目标元件。

例如，在驱动输入接通时，PLC由运行到停机到运行，此时PLSM0动作，但PLSM600（断电时由电池后备的辅助继电器）不动作。

这是因为M600是特殊保持继电器，即使在断电停机时其动作也能保持。

可编程序控制器梯形图编程规则

编程的八个步骤：

一、决定系统所需的动作及次序

当使用可编程控制器时，最重要的一环是决定系统所需的输入及输出，这主要取决于系统所需的输入及输出接口分立元件。

输入及输出要求：

1、第一步是设定系统输入及输出数目，可由系统的输入及输出分立元件数目直

接取得。

本实验装置的输入输出点数是：

输入12点，输出8点。

2、第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。

二、将输入及输出器件编号

每一输入和输出，包括定时器、计数器、内置继电器等都有一个唯一的对应编号，不能混用。

三、画出梯形图

根据控制系统的动作要求，画出梯形图。

梯形图设计规则：

1、触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。

应根据自左自右、自上而下的原则和对输出线圈的几种可能控制路径来画。

2、不包含触点的分支应放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。

3、在有几个串联回路相并联时，应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。

在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。

这种安排，所编制的程序简洁明了，语句较少。

4、不能将触点画在线圈的右边，只能在触点的右边接线圈。

四、将梯形图转化为程序

把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码，当完成梯形图以后，下一步是把它编码成可编程控制器能识别的程序。

这种程序语言是由地址、控制语句、数据组成。

地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置，控制语句告诉可编程控制器怎样利用数据作出相应的动作。

五、在编程方式下用键盘输入程序

六、编程及设计控制程序

七、测试控制程序的错误修改

八、保存完整的控制程序

实验一基本电气控制

一、实验目的

1、通过对三相异步电动机基本起停控制线路的实际接线，掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。

2、掌握三相异步电动机正反转的原理和正反转的控制方法。

3、掌握用时间继电器控制三相异步电动机运行的方法。

二、实验项目

1、三相异步电动机基本起停控制

2、三相异步电动机正—停—反控制

3、三相异步电动机正—反—停控制

4、自行设计三相异步电动机的起动—延时停车控制和起动—延时灯亮控制。

三、实验设备

表1-1

序号

型号

名称

数量

1

DJ16

三相鼠笼异步电动机

1台

2

D61

继电接触控制

（一）挂箱

1件

四、实验内容及方法

本次实验使用DD01电源控制屏上方的交流电源。

接线之前，开启电源总开关，按下绿色“启动”按钮，将电源控制屏上方的交流“电压指示切换”开关切换到“三相调压输出”位置，旋转控制屏左侧的三相调压器旋钮，将其输出电压调到220V后，按下红色“停止”按钮。

D61挂箱上没有安装开关Q和熔断器FU，图中的Q和FU可用控制屏上的接触器和熔断器代替，学生可从控制屏上方交流调压输出的U、V、W端子开始接线。

1、三相异步电动机基本起、停控制：

按图1－1接线，图中SB1、SB2、KM1、FR选自D61挂件，电机M选用DJ16三相鼠笼异步电动机。

检查接线无误后，按下绿色“启动”按钮，通电实验：

1）按下起动按钮SB2，松手后观察电动机M运转情况。

2）按下停止按钮SB1，松手后观察电动机M运转情况。

3）实验完毕，按下红色“停止”按钮。

图1－1自锁控制线路

2、三相异步电动机正—停—反控制：

按图1－2接线，图中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR选自D61挂箱，电机M选用DJ16三相鼠笼异步电动机。

检查接线无误后，按下绿色“启动”按钮，通电实验：

1）按下SB1，观察并记录电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。

2）按下SB3，观察并记录M运转状态、接触器各触点的吸断情况。

3）再按下SB2，观察并记录M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。

4）实验完毕，按下红色“停止”按钮。

。

图1－2接触器联锁正反转控制线路

4、三相异步电动机正—反—停控制：

按图1－3接线，图中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR选自D61挂件，电机M选用DJ16三相鼠笼异步电动机。

检查接线无误后，按下绿色“启动”按钮，通电实验：

1）按下SB1，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。

2）按下SB3，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。

3）再按下SB2，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。

4）实验完毕，按下红色“停止”按钮，关断电源总开关。

图1－3按钮和接触器双重联锁正反转控制线路

五、实验报告要求

1、说明图中各个电器如Q、FU、KM1、FR、SB1、SB2、SB3各起什么作用？

已经使用了熔断器为何还要使用热继电器？

已经有了开关Q为何还要使用接触器KM1？

2、说明图1－2电路能否对电动机实现过流、短路、欠压和失压保护？

3、试分析图1－1、图1－2、图1－3、各有什么特点？

并画出运行原理流程图。

4、说明接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用？

实验二基本指令的编程练习

一、实验目的

1、熟悉PLC实验装置。

2、掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。

3、掌握定时器、计数器的正确编程方法，并学会定时器和计数器扩展方

法。

二、实验项目

1、与或非逻辑功能实验

2、定时器功能实验

3、计数器功能实验

三、实验设备

表2-1

序号

型号

名称

数量

1

D68

PLC可编程控制器主机及模拟实验挂箱

1件

2

*

基本指令编程练习板

1件

基本指令编程练习实验面板简介：

本实验是在“基本指令编程练习”实验板上完成。

实验面板中间两排X0～X13为输入开关，用以模拟PLC开关量的输入。

实验面板上方两排Y0～Y17是LED指示灯，用以模拟PLC输出负载的通与断。

实验面板下方有两排接线孔，Xi为输入点，Yi为输出点，通过专用导线与PLC主机相应的输入、输出接线孔相接。

实验面板上的“24V”接线孔和“COM”接线孔分别接PLC主机面板右上方的直流24V电源两端。

四、PLC主机输入/输出接线图

图2-1

五、实验内容

1、与或非逻辑功能实验

1）编制并输入程序：

编制并输入程序，并通过程序判断Y1、Y2、Y3、Y4的输出状态，以便验证。

实验参考程序见表2－2，参考梯形图见图2－2。

*注意：

输入程序前，应将PLC主机上的STOP/RUN开关拔到STOP位置。

表2－2

步序

指令

器件号

说明

步序

指令

器件号

说明

0

LD

X001

输入

7

ANI

X003

1

AND

X003

输入

8

OUT

Y003

或非门输出

2

OUT

Y001

与门输出

9

LDI

X001

3

LD

X001

10

ORI

X003

4

OR

X003

11

OUT

Y004

与非门输出

5

OUT

Y002

或门输出

12

END

程序结束

6

LDI

X001

2）运行程序：

将PLC主机上的STOP/RUN开关拔到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行。

闭合输入开关X1、X3，观察输出指示灯Y1、Y2、Y3、Y4显示的运行结果，看是否符合与、或、非逻辑的正确结果。

2、定时器功能实验

1）定时器认识实验

定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用，其控制作用同一般继电器。

定时器实验参考程序见表2－3，参考梯形图见图2－3。

表2－3

步序

指令

器件号

说明

0

LD

X001

输入

1

OUT

T0

延时5秒

2

K50

3

LD

T0

4

OUT

Y000

延时时间到，输出

5

END

程序结束

2）定时器扩展实验

由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围。

如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩充设定值的范围。

定时器扩展实验参考程序见表2－4，参考梯形图见图2－4。

表2－4

步序

指令

器件号

说明

0

LD

X001

输入

1

OUT

T0

延时5秒

2

K50

3

LD

T0

4

OUT

T1

延时3秒

5

K30

步序

指令

器件号

说明

6

LD

T1

7

OUT

Y000

延时时间到，输出

8

END

程序结束

3、计数器功能实验

1）计数器认识实验

计数器认识实验参考程序见表2－5，参考梯形图见图2－5。

表2－5

步序

指令

器件号

说明

步序

指令

器件号

说明

0

LD

X001

输入

6

LD

T0

1

ANI

T0

7

OUT

C0

计数20次

2

OUT

T0

延时10秒

8

K20

3

K100

9

LD

C0

4

LD

X000

输入

10

OUT

Y000

计数满，输出

5

RST

C0

计数器复位

11

END

程序结束

这是一个由定时器T0和计数器C0组成的组合电路。

T0形成一个设定值为10秒的自复位定时器，当X0接通，T0线圈得电，经延时10秒，T0的常闭接点断开，T0定时器断开复位，待下一次扫描时，T0的常闭接点才闭合，T0线圈又重新得电。

即T0接点每接通一次，每次接通时间为一个扫描周期。

计数器对这个脉冲信号进行计数，计数到20次，C0常开接点闭合，使Y0线圈接通。

从X0接通到Y0有输出，延时时间为定时器和计数器设定值的乘积：

T总=T0×C0=10×20=200S。

2）计数器扩展实验

计数器的扩展与定时器扩展的方法类似。

计数器扩展实验参考程序见表2－6，参考梯形图见图2－6。

表2－6

步序

指令

器件号

说明

0

LD

X001

输入

1

ANI

T0

2

OUT

T0

延时1秒

步序

指令

器件号

说明

3

K10

4

LD

C0

5

OR

X002

6

RST

C0

计数器C0复位

7

LD

T0

8

OUT

C0

计数20次

9

K20

10

LD

X002

输入

11

RST

C1

计数器C1复位

12

LD

C0

13

OUT

C1

计数3次

14

K3

15

LD

C1

16

OUT

Y000

计数满,输出

17

END

程序结束

总的计数值C总=C0×C1=20×3×1=60S

基本指令的编程练习实验参考梯形图

实验三LED数码显示控制

一、实验目的

了解并掌握置位与复位指令SET、RST在控制中的应用及其编程方法。

二、实验设备

表3-1

序号

型号

名称

数量

1

D68

PLC可编程控制器主机及模拟实验挂箱

1件

2

D67

PLC可编程控制器模拟实验

（二）挂箱

1件

LED数码显示控制实验面板简介:

本实验在D67挂件上“LED数码显示控制”实验区完成。

实验区上方的发光二极管A、B、C、D、E、F、G、H用以模拟PLC的输出。

实验区下方的接线孔A、B…H分别接PLC主机的输出点Y0、Y1…Y7，接线孔SD接主机的输入点X0。

实验面板上的“24V”接线孔和“COM”接线孔分别接PLC主机面板右上方的直流24V电源两端。

三、PLC主机输入/输出接线图

图3-1

四、实验内容

1、模拟八段数码管24种状态显示

1）控制要求：

按下起动按钮后，由八组LED发光二极管模拟的八段数码管开始显示：

先是一

段段显示，显示次序是A、B、C、D、E、F、G、H。

随后显示数字和字符，显示次序是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F，再返回初始显示，并循环不止。

2）编制并输入程序，然后运行程序，有关的指示灯将显示运行结果，其结果应符

合上述控制要求。

实验参考程序见表3-2，参考梯形图见图3-2。

2、自行设计

由八组LED发光二极管模拟的八段数码管的显示次序是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，并循环不止。

五、实验参考程序及梯形图

表3-2实验参考程序

步序

指令

器件号

说明

步序

指令

器件号

说明

0

LD

X000

起动

31

K9

移位段数:

9

1

ANI

M0

32

K1

1位移位

2

OUT

T0

延时1秒

33

LD

M101

3

K10

34

OR

M109

4

LD

T0

35

OR

M111

5

OUT

M0

产生脉冲

36

OR

M112

6

LD

X000

37

OR

M114

7

OUT

T1

延时1.5秒

38

OR

M115

8

K15

39

OR

M201

9

ANI

T1

40

OR

M202

10

OUT

M10

41

OR

M203

11

LD

M10

42

OR

M204

12

OR

M2

43

OR

M206

13

OUT

M100

44

OR

M208

14

LD

M115

45

OR

M209

15

OUT

M200

46

OUT

Y000

A段显示

16

LD

M209

47

LD

M102

17

OUT

T2

延时1秒

48

OR

M109

18

K10

49

OR

M110

19

ANI

T2

50

OR

M111

20

OUT

M2

51

OR

M112

21

LD

M0

移位输入

52

OR

M113

22

FNC

35

左移位

53

OR

M201

23

M100

数据输入

54

OR

M202

24

M101

移位

55

OR

M203

25

K15

移位段数：

15

56

OR

M204

26

K1

1位移位

57

OR

M207

步序

指令

器件号

说明

步序

指令

器件号

说明

27

LD

M0

移位输入

58

OUT

Y001

B段显示

28

FNC

35

左移位

59

LD

M103

29

M200

数据输入

60

OR

M109

30

M201

移位

61

OR

M110

步序

指令

器件号

说明

步序

指令

器件号

说明

62

OR

M112

95

OR

M208

63

OR

M113

96

OR

M209

64

OR

M114

97

OUT

Y004

E段显示

65

OR

M115

98

LD

M106

66

OR

M201

99

OR

M109

67

OR

M202

100

OR

M113

68

OR

M203

101

OR

M114

69

OR

M204

102

OR

M115

70

OR

M205

103

OR

M202

71

OR

M207

104

OR

M203

72

OUT

Y002

C段显示

105

OR

M204

73

LD

M104

106

OR

M205

74

OR

M109

107

OR

M206

75

OR

M111

108

OR

M208

76