实验一AUTOCAD电气控制图设计实验.docx

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实验一AUTOCAD电气控制图设计实验

实验一AUTOCAD电气控制图设计实验

实验目的：

了解AUTOCAD的基本内容;

熟悉AUTOCAD的基本绘图方法和基本电气元件的绘制；

掌握电气控制图的读图和绘制

实验仪器:

电脑及AUTOCAD绘图软件

实验要求：

实验过程中，按步骤进行实验操作，保存实验结果

实验结束后，提交绘图文档，包括姓名、学号及图框标题栏

实验内容：

1）AUTOCAD的基本介绍

AutoCAD是由美国Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完善，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。

它具有如下特点：

（1）具有完善的图形绘制功能。

（2）有强大的图形编辑功能。

（3）可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。

（4）可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。

（5）支持多种硬件设备。

基本功能 平面绘图。

能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象。

　　·绘图辅助工具。

AutoCAD提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具。

正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直线，对象捕捉可帮助拾取几何对象上的特殊点，而追踪功能使画斜线及沿不同方向定位点变得更加容易。

　　·编辑图形。

AutoCAD具有强大的编辑功能，可以移动、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪、缩放对象等。

　　·标注尺寸。

可以创建多种类型尺寸，标注外观可以自行设定。

　　·书写文字。

能轻易在图形的任何位置、沿任何方向书写文字，可设定文字字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。

　　·图层管理功能。

图形对象都位于某一图层上，可设定图层颜色、线型、线宽等特性。

　　·三维绘图。

可创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。

　　·网络功能。

可将图形在网络上发布，或是通过网络访问AutoCAD资源。

2）AUTOCAD的基本绘图方法和基本电气元件的绘制

用户通常利用键盘和鼠标来进行命令的输

多边形命令

由多条（3条以上）线段组成的封闭圆形即多边形（polygon）工程制图中，正边形的用处很多。

启动：

输入POLYGON（POL）回车     绘图―――正多边形     绘图工具栏上的正多边形工具按钮

绘制椭圆

在绘图中，椭圆（ELLIPSE）是一种非常重要的工具，椭圆与圆的差别在于其圆周的点到中心的距离是变化的，在CAD绘图中椭圆的形状主要用中心，长轴和短轴3个参数来描述。

 启动椭圆命令：

  输入入ELL回车    绘图―――椭圆     绘图工具栏上的椭圆按钮

椭圆弧命令

 使用CAD可以方便地绘制出部分椭圆，即椭圆弧（ELLIPSEARC）绘制椭圆弧的方法与绘制椭圆相似，使用前面绍的方法创建一个椭圆之后，CAD就会在命令行给出提示，要求用户确定椭圆弧的起始点和终止点。

启动：

绘图―――椭圆弧   输入命令EL 空格 A      绘图工具栏上的椭圆弧按钮

徒手画线

在绘图中，有时需要绘制一些不规则的线条，因此CAD为我们提供了SKETCH命令，使用这一命令，我们可以徒手画圆，通过屏幕上的光标可以画出任意形状的线条图形，就像用笔直接在图纸上绘制一样。

启动：

在命令行输入SKETCH回车

绘制构造线

在绘图中构造线的使用频率很高，它是一条无边界的直线，一般以它为辅助线或轴线。

启动构造线命令：

  绘图工具栏上的构造线按钮   绘图――构造线     输入命令XL回车

多线绘制

多线是由多条平行的直线所构成，通过属性的调整可以使相邻的两条直线的宽度变化，在CAD绘图中一般用于墙体的绘制。

启动：

  绘图工具栏上的多线按钮   绘图―――多线     输入命令ML命令回车

 绘制样条曲线

         样条曲线在绘图过程中应用频率不高，此命令可以通过鼠标的绘制和调整可以画出一条比较圆滑的线段图形。

启动：

   绘图工具栏上的样条曲线按钮     绘图―――样条曲线    输入命令SPL回车

图形镜像

在绘图过程中，经常会遇到一些对称图形。

例如机械零件中的轴，其上下两部分相同的键槽、通孔。

为此CAD提供了图形镜像（MIRROR）功能，只需绘制出对称图形的公共部分，使用镜像（MI）命令就可以将对称的另一部分镜像复制出来。

启动：

修改工具栏上的镜像命令    修改菜单―――镜像     输入MI命令回车

阵列命令

使用COPY命令可以一次复制多个图形，但要复制呈规则分布的实体目标仍不是特别方便，CAD提供了阵列（AR）功能，以方便我们快速准确地复制呈规则分布的图形。

启动：

   修改工具栏上的阵列按钮       修改菜单―――阵列     输入命令AR回车

旋转命令

 CAD提供了旋转命令，方便用户旋转特定对象，要旋转图形首先需选择实体目标，然后告诉CAD将绕着哪一点旋转多大角度。

启动：

  修改工具栏上的旋转按钮    修改菜单―――旋转       输入RO命令回车

3）电气控制图的读图和绘制

打印图纸

实验总结：

通过此次AUTOCAD电气控制图设计上机实验，我对AUTOCAD绘图有了基础的认识和理解，并且了解了AUTOCAD的基本功能及一些简单的绘图方法，掌握了基本的绘图工具。

顺利的完成了本次电气控制设计图的绘制。

实验二、组态软件控制系统设计实验

实验目的：

了解组态软件的基本介绍

熟悉组态软件的监控界面的设计步骤，如新建窗口、添加设备等和掌握工艺流程图的动画连接的步骤

实验设备：

电脑及力控软件

实验内容：

1、组态软件的基本介绍

组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。

组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，它解决了控制系统通用性问题。

其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。

通用组态软件主要特点：

⑴延续性和可扩充性；⑵封装性⑶通用性

2、组态软件的监控界面的设计步骤

实验总结

实验三、基于组态软件的PLC控制系统交通灯设计实验

实验目的：

1、了解基本的PLC控制系统

2、了解组态软件的监控界面的设计

3、掌握PLC和组态软件的监控界面的数据连接和PLC启停控制。

实验设备：

电脑

实验内容：

1）PLC控制系统的简单介绍

PLC结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。

因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。

 PLC还具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。

在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用。

2）组态软件的监控界面的设计

启动组态软件的组态环境以后，在组态王“画面”上创建十字路口红、黄、绿交通信号灯的控制示意图，建立启动和停止按钮，并将各个控制信号灯及启动和停止按钮与所建立相应变量关联，进行动画连接。

接着在工程管理器中，选择＂数据库\数据词典＂，双击＂新建图标＂，弹出＂变量属性＂对话框。

定义FX2N-48MRPLC相应寄存器,并建立数据库变量，实时数据库是工程的数据交换和数据处理中心，数据库中的基本单元就是数据变量，建立实时数据库的过程也是定义数据变量的过程。

定义数据对象的内容主要包括：

指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围等。

建立的部分实时数据库见表1。

由图形对象构成的图形画面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。

组态实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性，当变量的值改变时，在画面上以图形对象的动画效果表现出来，或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值。

在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现图形的动画效果。

系统组态完成后，在确认没有错误的情况下即可进入组态的运行环境仿真

3）实现PLC和组态软件的监控界面的数据连接，实现PLC启停控制

先在上位机系统中需要安装组态软件和三菱PLC编程软件，下位机采用三菱型PLC。

上位机通过RS-232串行接口，利用通信电缆SC一09与PLC连接。

在PC机中通过PLC编程软件把已编译的控制程序下载到下位机PLC。

接着实现设备驱动的具体方法是在设备窗口内配置不同类型的设备构件，并根据外部设备的类型和特征，设置相关的属性。

在组态中一般都包含有一个或多个用来读取或者输出数据的物理通道，组态把这样的物理通道称为设备通道。

设备通道只是数据交换用的通路，而进行数据交换的对象，则必须由用户指定和配置。

所有的设备通道都必须与实时数据库相连接。

所谓通道连接，即是由用户指定设备通道与数据对象之间的对应关系，这是设备组态的一项重要工作。

最后，在上位计算机已安装组态环境下运行已开发的实验项目，同时使PLC下位机进入运行状态，通过鼠标和键盘操作界面上的图形对象就可以进行控制系统的模拟仿真

实验总结：

根据交通灯控制系统的控制要求，利用组态技术及PLC构成了简单可靠的交通灯控制系统。

设计的软件实现了下述功能：

可在计算机上对系统进行启动或停止控制；系统控制过程进行动画显示，在计算机屏幕上可直观地观察到各路口红绿灯的变化，系统可按设定的控制规律自动运行，系统工作正常可靠。

系统控制方案还具有较强的通用性，可在PLC技术应用中推广。

基于PLC的控制系统在组态中得到实现，能以仿真动画的形式直观地看到被控对象的运行情况及程序的执行结果，它的应用可以节省大量的人力和物资，促进社会的进步和提高社会的经济效益。