电气控制技术实验指导书.docx
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电气控制技术实验指导书
实验一基本指令实验
本实验为验证性实验。
一．实验目的
1．熟悉PLC实验箱系统的使用方法；
2．熟悉PLC编程软件及方法；
3．掌握与、或、非等指令；
4．掌握定时器、计数器的使用；
5．熟悉SET置位、RST复位、PLS上升沿微分、PLF下降沿微分指令的编程及使用。
二．实验原理和电路
任何厂家生产的PLC，均有基本的逻辑指令。
三菱FX系列PLC有基本指令20条。
本次实验进行常用的基本指令LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST、PLS、PLF、OUT和END等指令的编程操作训练，其余指令训练将在以后实验中进行。
1．LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END指令
LD：
取指令。
将动合触点与母线连接。
LDI：
取反指令。
将动断触点与母线连接。
AND：
与指令。
将动合触点与前面的电路串联连接。
ANI：
与反指令。
将动断触点与前面的电路串联连接。
OR：
或指令。
将动合触点与前面的电路并联连接。
ORI：
或反指令。
将动断触点与前面的电路并联连接。
OUT：
输出指令。
线圈驱动。
END：
结束指令。
表示程序结束。
LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI指令的编程元件为X、Y、M、S、T、C；OUT指令的编程元件为Y、M、S、T、C；END指令无编程元件。
LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END指令的编程方法如图1.1为例说明。
图1.1语句表：
0LDX0
1OUTY0
2LDIX0
3ANDX1
4OUTM0
5ANIX2
6OUTY1
7LDIX1
8ORX2
9ORIX3
10OUTY2
11END
2．SET、RST、PLS、PLF指令
SET为PLC的置位或称置数指令，RST为PLC的复位或称清零指令。
SET/RST指令用于线圈（Y、S、M）的自保持功能，相当于RS触发器，其中S为置数端，使线圈接通，R为复位端，使线圈复位。
PLS为上升沿微分输出指令，PLF为下降沿微分输出指令。
这两条指令在输入信号的上升沿或下降沿产生一个扫描周期的脉冲。
SET指令的编程元件为Y、M、S；RST指令的编程元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。
PLC、PLF指令的编程元件为Y、M。
SET、RST、PLS、PLF指令的用法如图1.2所示
b）时序图
图1.2SET、RST、PLS、PLF的用法
a）梯形图
3．定时器
定时器的编程方法如图1.3所示。
图1.3语句表：
0LDX0
1OUTT0K123
4LDT0
4OUTY0
5END
操作：
当输入X0接通，驱动定时器线圈T0，开始定时，当达到设定值（12.3s）时，T0常开触点闭合，驱动输出Y0，当X0断开，定时器T0复位，T0的常开触点立即断开。
定时器既可按上述的程序直接指定设定值，也可用数据寄存器间接指定设定值。
4．计数器
计数器的编程方法如图1.4所示。
图1.4语句表：
0LDX0
1RSTC0
2LDX1
3OUTC0
K5
6LDC0
7OUTY0
8END
操作：
在输入X0断开的条件下，输入X1由“断开到闭合”每变化一次，计数器C0就从0开始加“1”计数一次，当加到设定值（5）时，C0常开触点接通，驱动输出Y0；当X0接通，计数器C0复位，其触点也复位。
计数器的设定值既可按上述的程序直接指定，也用数据寄存器来间接指定。
三．实验内容及步骤
（一）与、或、非基本指令实验
1．编程要求
PLC输出Y0为输入X0的非；
PLC输出Y1为X1和X2的与；
PLC输出Y2为X3和X4的或；
2．实验步骤
①按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
②检查程序，使其正确。
③运行该程序，分别接通PLC输入端开关为ON或OFF，观察PLC输出结果，并分别填入对应的操作结果表中。
X0
ON
OFF
Y0
X1
ON
ON
OFF
OFF
X2
ON
OFF
ON
OFF
Y1
X3
ON
ON
OFF
OFF
X4
ON
OFF
ON
OFF
Y2
（二）微分、位操作实验
1．编程要求
Y0为X0微分结果；Y1为X1微分结果；
X0微分结果，置位Y2；X1微分结果，复位Y2。
2．实验步骤
①按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
②检查程序，使其正确。
③运行该程序，观察PLC输出结果。
（三）定时器、计数器的使用。
1．编程要求
编程使PLC输出Y0输出脉冲宽度为3秒、周期为6秒的方波，按下开关K1启动PLC对上述方波脉冲计数，计满10次时，PLC输出Y1接通；按下按钮PB1将PLC输出Y1清零。
2．实验要求
①按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
②检查程序，使其正确。
③运行该程序，观察PLC输出结果。
四．实验仪器与设备
EL型PLC教学实验一台
微机一台
FX-20P-E编程器一台
编程电缆两根
连接导线若干
五．实验报告
1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
六．实验思考题
1．说明实验箱所用PLC的型号、输入为多少点、输出为多少点？
2．说明PLC由几部分组成？
输入电源规格为多少伏？
输入电路采用什么方式？
输出电路采用什么方式？
3．如何用编程器检查PLC程序的对错？
4.如何监控定时器、计数器的现行值和设定值？
实验二混料罐实验
本实验为设计性实验。
一．实验目的
1．熟悉PLC编程原理及方法
2．掌握液位控制技巧
3．了解传感器原理及方法
二．设计要求
①运行PLC程序，先开进料泵1；
②底液位报警出料泵关，进料泵1开；
③中液位报警进料泵1关，进料泵2开；
④高液位报警进料泵2关，混料泵开，3秒后，关混料泵，出料泵开。
⑤底液位报警出料泵关，进料泵1开,重复上述操作。
三．设计提示
1．混料装置模型
混料罐高液位报警传感器接线端为HLS1
混料罐中液位报警传感器接线端为HLS2
混料罐低液位报警传感器接线端为HLS3
进料泵1、进泵料2、混料料泵、出料泵的动作可用指示灯来指示。
2．使用仪器
EL型PLC教学实验一台
微机一台
编程电缆两根
连接导线若干
四．实验报告要求
1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
五．实验思考与总结
1．如何液位传感器损坏，可用开关来代替传感器信号，试设计其PLC控制程序。
实验三红绿灯控制实验
本实验为设计性实验。
一．实验目的
1．熟悉PLC编程原理及方法
2．掌握定时器使用方法
二．设计要求
按下启动按钮PB1，交通灯按下图所示要求运行；按上停止按钮PB2，交通灯则停止运行。
1秒3秒
红红→红绿→红黄
↑1秒↓1秒
黄红←绿红←红红
3秒1秒
三．设计提示
1．交通显示装置模型
按钮PB1的输出插孔为PO1，按钮PB2的输出插孔为PO2；
交通灯插孔TL1～TL3为一组，TL4～TL6为一组，其中
交通灯插孔TL1：
绿灯
交通灯插孔TL2：
黄灯
交通灯插孔TL3：
红灯
交通灯插孔TL4：
绿灯
交通灯插孔TL5：
黄灯
交通灯插孔TL6：
红灯
2．使用仪器
EL型PLC教学实验一台
微机一台
FX-20P-E编程器一台
编程电缆两根
连接导线若干
四．实验报告：
1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
五．实验思考与总结
1．若用计数器/定时器的指令实现交通灯的控制，其程序如何？
2．若用步进顺控指令实现该控制，其程序又如何？
3．在交通灯的实际控制电路中，若红、黄和绿灯显示用交流36V或220V灯泡，请画出其实际电路图。
实验四传输实验
本实验为设计性实验。
一．实验目的
1．熟悉PLC编程原理及方法
2．掌握传输控制技巧
3．了解传感器原理及使用方法
二．设计要求
（1）按启动按钮后，给出YS1信号，打开出料仓；
（2）检测各工位，在工位1时，停2秒，传送带1启动（启动传送带的输出端子在仿真区SD2端）；
（3）工位2时，停2秒，传送带2启动；
（4）工位3时，停2秒，传送带3启动；
（5）当运输料车YS4亮2次以后，关闭YS1；
（6）当运输料车YS3亮时，表示料车装满，运输带会自动停止，此时应启动声光报警。
3秒后自动停止报警。
当另一部料车来时，重复
（1）～（6）。
三．设计提示
1．传输装置模型
信号YSS1代表工位1
信号YSS2代表工位2
信号YSS3代表工位3
信号YS3代表运输料车装满
信号YS4代表传送带有料装入运输料车
SD2代表传送带启动信号
YS1代表开出料仓
LED为灯光报警发光管
FMQ为报警蜂鸣器
2．使用仪器
EL型PLC教学实验一台
微机一台
编程电缆两根
连接导线若干
四．实验报告
1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
五．实验思考与总结
1．对于EL-PLC-Ⅰ型机，没有传输装置，则相应的传感器可用开关代替，相应的输出装置可用指示灯来指示，试设计其PLC控制程序。
实验五LED数码显示实验
本实验为综合性实验。
一．设计要求
在面包板上搭建LED数码显示电路，对PLC编程，用10个按键分别传送0~9十个数字，每按动这十个键中的一个，则PLC控制LED数码显示电路显示对应的数码。
二．综合设计任务
1．根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。
2．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。
3．选择电器元件，编制元件目录表。
4．绘制梯形图。
5．用计算机绘制主电路图、PLC控制电路图、电器元件布置图。
三．设计提示
1．知识要点提示
LED数码管有两种显示接线方式，一种是共阴，另一种为共阳，当发光二极管正向偏置时，发光管（LED）灯就亮。
用PLC控制LED显示有两种方法，一种是输出4位BCD码给LED显示（如用BCD码指令显示）；另一种方法是由PLC编制程序进行译码，来控制显示a~g段。
2．使用器件
面包板1块，数码管1个，电阻（2K、1/4w）8个，24V电源、PLC实验系统1套
四．实验报告
1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
五．实验思考与总结
1．思考题
①若为二位数字显示，则程序又如何？
②若为电子钟程序，则控制程序及接口电路又如何？
2．提出自己的设计观点
3．用到的知识点总结
实验六功能指令实验
本实验为综合性实验。
一．实验目的
1．熟悉跳转、分支指令的应用。
2．掌握数据处理：
比较、传送指令的使用。
二．实验原理和电路
CJ和CJ（P）为条件跳转指令，用于跳过顺序程序中的某一部分，这样可以减少扫描时间，并使“双线圈操作”成为可能。
当跳转条件为ON时，程序从当前步跳到CJ指令中标号的下一步。
如果条件为OFF，则跳转不执行，程序按原顺序向下执行。
跳转时，被跳过的那部分的指令不执行。
比较指令的功能是比较两个数的大小，其指令格式如图6.1所示。
其操作是将两数S1、S2进行比较，比较的结果存入以D为首地址的3个连续目标位元件中。
比较结果如下：
S2S2=S1，则D+1=1；
S2>S1，则D+2=1。
在图6.1中，当X0=ON时，则将计数器C5（S2）的内容与K10（S1）的内容进行比较。
当C5C5=K10，M1=1，Y1=1
C5>K10，M2=1，Y2=1
三．实验内容及步骤
（一）跳转、分支指令的应用
1．编程要求
利用分支指令编程，使K1“接通”时，LED灯PB01…LED灯PB03轮流闪烁；使K1“断开”时，LED灯PB04…LED灯PB06轮流闪烁。
2．实验步骤
①按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
②检查程序，使其正确。
③运行该程序，观察PLC输出结果。
（二）比较、传送指令的使用
1．编程要求
给S2赋值10H。
由按键PB1~PB3给S1赋不同值，S1、S2比较结果通过输出显示LED灯显示。
按PB1给S1赋值00H，按PB2给S1赋值10H，按PB3给S1赋值20H。
当S1〈S2，则LED灯PBO1亮；S1≤S2，则LED灯PBO2亮；S1=S2，则LED灯PBO3亮；S1≥S2，则LED灯PBO4亮；S1〉S2，则LED灯PBO5亮；S1≠S2，则LED灯PBO6亮。
2．实验步骤
①按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
②检查程序，使其正确。
③运行该程序，观察PLC输出结果。
四．实验仪器与设备
EL型PLC教学实验一台
微机一台
FX-20P-E编程器一台
编程电缆两根
连接导线若干
五．实验报告：
1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
六．实验思考题
1．在程序末了使用END有什么作用？
2．本实验是否可用步进顺控指令来控制？
如果可以，请写出步进顺控指令控制程序。
实验七广告艺术灯控制器设计实验
本实验为综合性实验。
一．设计要求
某广告屏有6根灯管（用黄色LED发光管代替），16只流水灯，每4只灯为一组，如下图所示。
在面包板上搭建LED发光管广告艺术灯电路，对PLC编程，控制彩色LED发光管轮流闪烁，其具体要求如下：
1）该广告屏中间6个灯管亮灭的时序为第1根亮→第2根亮→第3根亮→…→第6根亮，时间间隔为1秒，全亮后，显示10秒，再反过来从6→5→…→1顺序熄灭。
全灭后，停2秒，再从第6根灯管开始亮起，顺序点亮6→5→…→1，时间间隔为1秒，全亮后，显示20秒，再从1→2→…→6顺序熄灭。
全熄灭后，停2秒，再从头开始运行，周而复始。
2）广告屏四周的流水灯16只，4个一组，共分4组，每组灯间隔1秒向前移动一次，且即从Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ，移动一段时间后（如30秒），再反过来移动，即从Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅰ，如此循环往复。
3）系统有单步/连续控制，有起动和停止按钮。
4）系统发光管的供电电源为24V。
二．综合设计任务
1．根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。
2．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。
3．选择电器元件，编制元件目录表。
4．绘制梯形图。
5．用计算机绘制主电路图、PLC控制电路图、电器元件布置图。
三．设计提示
1．设计方案提示
根据霓虹灯时序控制程序的任务和要求，可先设计霓虹灯中间6根灯管的控制程序。
由题意可知，用6个PLC的输出分别控制6个灯管。
PLC控制程序可采用步进顺控指令来实现，也可采用移位指令和定时、计数指令组合起来设计该程序，或用基本指令加定时器、计数器指令来实现。
对于四周的4组流水灯泡的亮、灭控制，可利用PLC移位指令外加定时器、计数器指令来完成其循环左移和右移功能。
或用基本指令加定时器、计数器指令来实现。
也可采用步进顺控指令来实现。
2．使用器件
面包板1块，发光二极管（红、绿、黄）各32个，电阻（2K、1/4w）9
6个，24V电源、PLC实验系统1套。
四．实验报告
1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
五．实验思考与总结
1．思考题
①若用计数器/定时器的指令实现该控制，其程序如何？
②若用步进顺控指令实现该控制，其程序又如何？
③画出PLC控制电路图。
2．提出自己的设计观点
3．用到的知识点总结
实验八 电动机自动往复运动实验
本实验为综合性实验。
一．设计要求
设计并制作电动机往复运动主电路，对PLC编程，用定时器实现对电动机的往复运动控制。
具体要求为：
交流电动机起动有正转起动和反转起动，而且正、反转可切换，即在正转时可直接按下反转起动按，电动机即开始反转，同时切断正转电路，反之亦可；并且要求电动机能往复运动，往复运动由时间控制，即按下正转起动按钮，电动机正转，正转一段时间转为反转，反转一段时间又转为正转，如此自动往复。
二．综合设计任务
1．根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。
2．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。
3．选择电器元件，编制元件目录表。
4．绘制梯形图。
5．用计算机绘制主电路图、PLC控制电路图、电器元件布置图。
三．设计提示
1．知识要点提示
交流电动机起动有正转起动和反转起动，而且正、反转可切换，即在正转时可直接按下反转起动按钮，电动机即开始反转，同时切断正转电路，反之亦可。
用PLC控制交流电动机的正反转，除了软件互锁，硬件也要求互锁。
2．使用器件
交流接触器2个，熔断器3个，刀开关1个，按钮3个，导线（1mm2单芯铜导线）若干、PLC实验系统1套。
四．实验报告
1．写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。
2．仔细观察实验现象，认真记录实验中发现的问题、错误、故障及解决方法。
五．实验思考与总结
1．思考题
①在控制三相交流电动机实际电路中，电气线路如何连接？
应采取哪些保护措施？
②在电动机的起动、停止PLC控制电路中，起动、停止按钮是用常开触点还是用常闭触点？
它们与PLC控制梯形图是否有关联？
③试设计Y/△电动机起动的PLC控制梯形图。
2．提出自己的设计观点
3．用到的知识点总结
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