工业控制系统综合实验实训指导书.docx
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工业控制系统综合实验实训指导书
工业控制系统综合
实验实训
指导书
南博职业技术学院
机电工程系电气自动化教研室
2009/4/3
《工业控制综合实训》指导书说明
一、本实验实训指导书适合于电气自动化技术专业、电机电器专业、电气技术、机电一体化技术等专业。
二、本指导书主要针对学生在学习了相关课程后进行的综合性专业实训。
实验实训内容以提高型、综合型为主。
认识型实验实训比例较少，但考虑到学生在进行提高型或综合型实验实训内容前需要对基础实验实训进行必要的复习，另外某些专业在理论学习时没有开设变频调速课程或以选修课的形式开设，学生锻炼机会较少，故本综合实验实训指导书仍有部分基础型实验实训内容。
三、实验实训说明：
1、实验实训教师可以根据课时数量、专业特点和要求自行对实验实训内容进行合理的安排、
补充或者调整。
2、涉及到PLC程序的实训内容不一定要求按照实验实训指导书上的参考程序进行，应鼓励学生自行设计。
3、所有电气设备的操作需严格按照实验实训说明书及设备操作要求进行。
4、实验实训前要求学生完成规定的实验实训前的准备工作。
5、要求学生按要求完成实验实训报告。
四、实验实训须知
1、可编程控制器及变频器属于性能高、功能强，同时也是较为昂贵的控制器件，假若使用不当，会使其内部受到损坏、严重时可导致人员伤亡，因此使用时，务必详细阅读使用说明书，正确掌握使用方法。
2、学生必须遵守实验实训室有关规定、纪律，服从实验实训教师的安排和指导。
3、实验实训中发生意外情况，应及时切断电源，并保护好现场，及时向老师报告，切勿自行
乱动。
4、未经老师同意，切勿乱动与本实验实训无关的仪器设备。
2009年4月
目录
基础型实验实训
【PLC】
实训一电动机正反转起动运行的PLC控制………………………………………………5
实训二电动机Y－D降压起动的PLC控制………………………………………………8
实训三两台电动机顺序控制……………………………………………………………11
实训四小车自动循环的PLC控制………………………………………………………14
实训五交通信号灯模拟控制……………………………………………………………16
【变频器】
实训六变频器的认识……………………………………………………………………19
实训七变频器的面板操作及参数设定实训……………………………………………23
实训八变频器的参数组设定及运行方式实训…………………………………………26
实训九变频器多功能端子实训…………………………………………………………30
【组态软件】
实训十用MCGS组态软件实现自动门的控制……………………………………………32
实训十一用MCGS组态软件实现自动车库的控制………………………………………39
实训十二用MCGS组态软件实现供电系统的监控…………………………………………44
实训十三用MCGS组态软件实现雨水利用控制……………………………………………50
实训十四用MCGS组态软件实现加热反应炉的监控………………………………………53
提高型实验实训
实训十五PLC控制混料灌实验…………………………………………………………58
实训十六工业机械手模拟控制实训……………………………………………………61
实训十七全自动洗衣机模拟控制实训…………………………………………………64
实训十八广告牌边框饰灯PLC控制……………………………………………………67
实训十九PLC的D/A转换………………………………………………………………69
实训二十PLC的A/D转换………………………………………………………………71
实训二十一PLC的I/O扩展………………………………………………………………73
实训二十二PLC的并行通讯实训…………………………………………………………75
实训二十三变频器负载实验………………………………………………………………78
综合型实验实训
实验二十四电镀生产线多种工作方式的PLC控制系统…………………………………80
实训二十五变频器三种速度的PLC控制…………………………………………………83
实训二十六PLC与变频器实现的水位控制………………………………………………85
实训二十七柔性加工系统设备认识………………………………………………………87
实训二十八柔性加工系统传感器实验实训………………………………………………91
实训二十九柔性加工系统传感器与PLC的连接实训……………………………………96
实训三十柔性加工系统执行器件实训…………………………………………………100
实训三十一柔性加工系统步进电机复位及定位…………………………………………104
【PLC】基础型实验实训
实验实训一电动机正反转起动、运行的PLC控制
一、实验实训目的
1．熟悉电动机正反转起动、运行的控制原理；
2．掌握用PLC来实现电动机控制的设计方法；
3、掌握PLC控制系统的I/O分配及电气系统图的画法；
4．掌握电动机正反转程序设计，并熟练输入；
5．熟练进行PLC控制的电气接线。
6．熟练进行PLC控制系统的调试与演示。
二、实验实训设备
1．PLC基本单元FX2N－48MR1台
2．简易编程器FX2-20P-E1台
3．三相异步电动机1台
4．交流接触器2个
5．熔断器3个
6．热继电器1个
7．按钮3只
8．导线导线若干
9．电工工具及仪表
三、实验实训内容
1．正确进行I/0分配；
2．画出完整的主电路图和PLC电气图；画出PLC配电板组件布置图；
3．程序设计；
4．输入程序；
5．运行调试程序及试车。
四、实验实训步骤
1．根据控制原理进行I/O分配
2．画出三相异步电动机的正反转主电路图和PLC电气接线图。
3．画出PLC控制的三相异步电动机正反转控制线路配电板组件布置图。
并正确选择接触器、熔断器、热继电器、按钮和组合开关的型号。
列出电器元件明细表。
并按电器元件明细表配齐元件，并逐个检验其规格和质量是否合格。
4．进行输入/输出及主电路的安装接线。
安装接线时注意各接点要牢固，接触良好，同时，要注意文明操作，保护好各电器。
图1－1输入、输出分配图
5．设计梯形图：
图1—2
图1—2梯形图
6．输入程序
根据图1－2梯形图编写程序，再通过编程器将程序逐条输入至可编程控制器。
7．模拟调试
接通控制回路电源，将梯形图对应的程序用编程器输入到PLC中，进行控制调试。
按下正转按钮，输入继电器XO接通，Y1得电，模拟电动机M正转；按下反转按钮，输入继电器X1接通，Y2得电，模拟电动机M反转；按下停止按钮SB1，所有输出继电器断电；若要模拟电动机过载，可人为将热继电器FR的常开触点闭合，输出继电器断开，模拟电动机停转。
然后将热继电器复位，可再进行实验实训。
8．试车调试
模拟调试完后，接上电动机及主回路电源进行通电试运转，注意掌握操作方法，观察电器及电动机的动作、运转情况。
五、注意事项
1．PLC输出端接感性负载（如继电器、接触器、电磁阀）时，为了抑制线路断开时电感负载产生的感应高电压对PLC输出电路产生破坏，应在负载两端并联保护电路，保护电路的作用是抑制高电压的产生。
对于交流负载，可在感性负载两端并联RC吸收线路。
R:
0.5W、100～120Ω；C：
0.1Uf。
2.在梯形图中，正反转线路一定要有联锁，否则按SB1、SB2则KM1、KM2会同时亮。
会引起电源短路。
为了更好地保证安全，在PLC外部电路中，KM1和KM2应采用电气互锁。
3．完成实验实训以后，切除电源，拆除电源线和连接导线，并且整理好实验实训台。
六、实验实训报告要求
1、 根据实验实训课题，先进行理论设计
2、 要求学生画出主电路、控制电路I/O分配
3、 设计出梯形图
4、 画出安装接线图
5、分析程序运行情况、实验出现的问题及解决过程
6、实验体会
实验实训二电动机Y－D降压起动的PLC控制
一、实验实训目的
1．熟悉电动机Y－D起动的控制原理；
2．掌握用PLC来实现电动机控制的设计方法；
3、掌握PLC控制系统的I/O分配及电气系统图的画法；
4．掌握电动机Y－D起动程序设计，并熟练输入；
5．熟练进行PLC控制的电气接线。
6．熟练进行PLC控制系统的调试与演示。
二、实验实训设备
1．PLC基本单元FX2N－48MR1台
2．简易编程器FX-20P-E1台
3．三相异步电动机1台
4．交流接触器3个
5．熔断器3个
6．热继电器1个
7．按钮3只
8．导线导线若干
9．电工工具及仪表
三、实验实训内容
1．正确进行Y－D起动的I/0分配；
2．画出Y－D起动完整的主电路图和PLC电气图；画出PLC配电板组件布置图；
3．Y－D起动程序设计；
4．Y－D起动程序输入；
5．运行调试程序及试车。
四、实验实训步骤
1．根据Y－D起动控制原理进行I/O分配
2．画出三相异步电动机的Y－D起动主电路图和PLC电气接线图。
（图2－1、图2－2）
3．画出PLC控制的Y－D起动控制线路配电板组件布置图。
并正确选择接触器、熔断器、热继电器、按钮和组合开关的型号。
列出电器元件明细表。
并按电器元件明细表配齐元件，并逐个检验其规格和质量是否合格。
4．进行输入/输出及主电路的安装接线。
安装接线时注意各接点要牢固，接触良好，同时，要注
意文明操作，保护好各电器。
图2－1三相异步电动机Y－D起动线路图
图2－2I/O分配图
5．参考梯形图：
图2－3
图2－3梯形图
6．输入程序
编写程序，再通过编程器将程序逐条输入至可编程控制器。
7．模拟调试
接通控制回路电源，将梯形图对应的程序用编程器输入到PLC中，进行模拟调试。
按下启动按钮，输入继电器XO接通，Y0、Y1得电，模拟电动机Y起动；经过Y形启动时间8S后，Y1灭，Y2亮，即模拟电动机D形接法进入运行状态。
按下停止按钮SB1，所有输出继电器断电；若要模拟电动机过载，可人为将热继电器FR的常开触点闭合，输出继电器断开，模拟电动机停转。
然后将热继电器复位，可再进行实验实训。
8．试车调试
模拟调试完后，接上电动机及主回路电源进行通电试运转，注意掌握操作方法，观察电器及电动机的动作、运转情况。
五、注意事项
1. 在梯形图中，Y/D切换要避免短路，可在Y接断开时，延时1s再接通D，且Y/D一定要有联锁，否则会引起切换时电源短路。
2. 输入输出接线，一定要注意各自电源的大小，避免接错。
3．完成实验实训以后，切除电源，拆除电源线和连接导线，并且整理好实验实训台。
六、实验实训报告要求
1、根据实验实训课题，先进行理论设计
2、要求学生画出主电路、控制电路I/O分配
3、设计出梯形图
4、画出安装接线图
5、分析程序运行情况、实验出现的问题及解决过程
6、实验体会
实验实训三两台电动机顺序控制
一、实验实训目的
1．掌握两台电动机顺序控制的PLC设计方法。
2、画出PLC控制的I/O分配图。
3．能设计出梯形图，并写出程序。
4．画出PLC控制的安装接线图。
二、实验实训设备
1．PLC基本单元FX2N－48MR1台
2．简易编程器FX2-20P-E1台
3．三相异步电动机2台
4．交流接触器2个
5．熔断器1个
6．按钮2只
7．导线导线若干
三、实验实训内容
1．设计出2台电动机顺序控制的主电路
2．设计出PLC的输入、输出端子及电源进线的接线。
3。
画出PLC配电板组件布置图。
4．设计梯形图。
5．输入程序
6．运行调试程序及试车。
四、实验实训步骤
1．控制要求：
图3－1是2台电动机相互协调运转，其动作要求时序图如图所示：
M1运转10s，停止5s，M2与M1相反，M1运行,M2停，M2运行,M1停，如此反复动作3次，
M1、M2均停止。
2．画出2台电动机顺序控制的主电路图。
2、梯形图:
3、梯形图：
图3－12台电动机顺序控制要求
3．I/O分配：
图3－2
图3－2I/O分配
4．参考梯形图：
图3－3
图3－3梯形图
5．输入程序
根据图3－3梯形图编写程序，再通过编程器将程序逐条输入至可编程控制器。
6．模拟调试
将梯形图对应的程序用编程器输入到PLC中，进行模拟调试。
直到输出继电器动作符合控制要求。
7．试车调试
模拟调试完后，接上电动机进行通电试运转，注意掌握操作方法，观察电器及电动机的动作、运转情况。
五、注意事项
1． 输入输出接线，一定要注意各自电源的大小，避免接错。
2． 注意安全、文明实验实训。
3．完成实验实训以后，切除电源，拆除电源线和连接导线，并且整理好实验实训台。
六、实验实训报告要求
1、根据实验实训课题，先进行理论设计
2、要求学生画出主电路、控制电路I/O分配
3、设计出梯形图
4、画出安装接线图
5、分析程序运行情况、实验出现的问题及解决过程
6、实验体会
实验实训四小车自动循环的PLC控制
一、实验实训目的
1．掌握小车自动循环的PLC设计方法。
2、画出PLC控制的I/O分配图。
3．能设计出梯形图，并写出程序。
4．画出PLC控制的安装接线图。
二、实验实训设备
1．PLC基本单元FX2N－48MR1台
2．简易编程器FX-20P-E1台
3．三相异步电动机2台
4．交流接触器2个
5．熔断器1个
6．按钮2只
7．导线导线若干
三、实验实训内容
1．设计出小车自动循环的PLC控制的主电路
2．设计出PLC的输入、输出端子及电源进线的接线。
3。
画出PLC配电板组件布置图。
4．设计梯形图。
5．输入程序
6．运行调试程序及试车。
四、实验实训步骤
1．要求学生自己设计出在A、B两端进行自动往返的主电路
2．按要求设计出输入/输出分配：
图4－1
3．设计出梯形图：
图4－2
图4－1I/O分配
图4－2梯形图
4．输入程序
根据图4－2梯形图编写程序，再通过编程器将程序逐条输入至可编程控制器。
5．模拟调试
将梯形图对应的程序用编程器输入到PLC中，进行模拟调试。
6．试车调试
模拟调试完后，接上电动机进行通电试运转，注意掌握操作方法，观察电器及电动机的动作、运转情况。
五、注意事项
1．输入输出接线，一定要注意各自电源的大小，避免接错。
2．注意安全、文明实验实训。
3．完成实验实训以后，切除电源，拆除电源线和连接导线，并且整理好实验实训台。
六、实验实训报告要求
1．根据实验实训课题，先进行理论设计
2．要求学生写出主电路、I/O分配
3．设计出梯形图
4．画出安装接线图
5．分析程序运行情况
实验实训五交通信号灯模拟控制
一、实验实训目的
1．掌握利用步进指令来设计控制交通灯的方法。
2．掌握单序列、并行结构状态转移图的绘制方法。
3．掌握单序列、并行结构状态转移图的步进程序设计方法。
二、实验实训设备
1．PLC基本单元FX2N－48MR1台
2．先进技术综合实验实训装置1套
3．简易编程器或计算机1台
4．导线若干若干
三、实验实训内容
1．利用步进指令来设计控制交通灯程序及进行电源的接线。
2.画出PLC配电板组件布置图。
3．设计梯形图。
4．输入程序
5．运行调试程序及试车。
四、实验实训步骤
1、交通信号灯控制要求：
图5－1十字路口交通灯示意图
如图5－1是城市十字路口交通灯示意图，在十字路口的东西南北方向装设红、绿、黄灯，它们按照一定时序轮流发亮。
本系统要求实现正常时序控制，其控制要求如下：
信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维持25s，东西绿灯亮维持20s；到20s时，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮周期为1s（亮0、5s，熄0、5s），绿灯闪亮3s后熄灭，东西黄灯亮，并维持2s，到2s时，东西黄灯熄，东西红灯亮，同时南北红灯熄，南北绿灯亮。
东西红灯亮维持25s，南北绿灯亮维持20s，到20s时，南北绿灯闪亮3s后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s，到2s时，南北黄灯熄灭，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮；开始第二周期的动作，以后周而复始地循环。
当启动开关断开时，所有信号灯熄灭。
2．I/O分配
图5－2I/O分配
3．状态转移图（仅供参考，并行状态转移图自行设计）
图5－3交通灯状态转移图
4．步进梯形图
学生根据状态转移图设计出步进梯形图及写出程序
5．输入程序，模拟调试
6．现场调试
五、实验实训报告要求
1．将记录的实验实训结果与理论分析的结果比较，如实验实训结果与理论分析结果不相符合，分析其原因。
2．简单叙述并联结构状态转移图结构特点。
3．总结并联结构状态转移图的处理方法。
4．简单叙述并联结构状态转移图主要用来描述生产机械的何种工作形式。
5．用并行分支状态转移图设计交通灯程序。
【变频器部分】
实验实训六变频器的认识
一、实验实训目的
1、了解变频器的型号含义及基本配置。
2、掌握变频器的各端子的作用及接线。
二、实验实训设备
LG变频器1台
电工工具1套
导线若干
三、实验实训步骤
1、安装步骤
①检查变频器在运输过程中有可能出现的各种损伤。
②检查iG5变频器的名签是否为正确可以使用的变频器。
LG变频器的命名系统如下：
环境条件
③验证安装地点的环境条件。
环境温度不能低于14oF（-10oC）并且不能超过104oF（40oC）.相对湿度不能超过90%（非压缩）。
高度不能超过3,300ft（1,000m）。
④不要把变频器安装在阳光直射的地方，产生剧烈振动的物体应远离变频器。
⑤iS5变频器必须竖直安装在与相邻设备有足够空间的地方。
（水平和垂直）。
⑥安装变频器的时候，需要使用螺钉进行固定。
以使变频器非常牢固的固定在板上
2、变频器配线
①基本配线
图6－1变频器端子
②电源端子接线
图6－2
电源与电机接线端
电源供给必须连接到R,S,T端子.如果连接到端子U,V,W，将导致变频器内部的损坏。
安排相序时不需要考虑。
电机应该连接到端子U,V,W。
如果正转开关（FX）处于on，从电机负载的方向看，电机应该按顺时针方向转动。
如果电机处于反转状态，应该转换U和V端子的接线。
③接地
变频器是高切换设备，产生很多的泄漏电流，正确的接地将避免电击。
连接指定的变频器的接地端子。
不要只用机箱或者底盘的螺钉接地。
接地线应该尽可能的粗，接地线的最小线经和长度应该满足标准。
接地点应该尽可能的离变频器近。
④控制端子配线
1）CM和5G端子相互之间隔绝。
不要把这两个端子连接起来。
同时不要把这些端子连接到电源地。
2）使用屏蔽电缆或者是双绞电缆为控制电路配线。
而且这些电缆需要同主电源电路和其他高电压电路象200V继电器顺序电路等隔开，尽量远离。
3）使用1.25mm2（22AWG）标准电缆为控制端子配线。
⑤操作面板配线
操作面板连接器针脚构造（变频器侧）
针脚号
名称
操作面板
说明
1
5V
使用
5VDC电源供给（与VR,V1,I控制端子绝缘）
2
GND
使用
5VDC电源范围（与CM控制端子绝缘）
3
RES
使用
用于检测flashROM的针脚。
4
VPP
使用
5
LAT
使用
关闭信号，传达/接收
6
TXD
使用
通讯信号针脚
7
CLK
使用
时钟信号针脚
8
RXD
使用
接受信号针脚
9
不使用
10
不使用
四、注意事项
1．注意安全、文明实验实训。
2．完成实验实训以后，拆除各种连接导线，并且整理好实验实训台。
3．严禁私自带电运行。
实验实训七变频器的面板操作及参数设定实验实训
一、实验实训目的
1．了解变频器的操作方法及显示特点。
2．了解并熟悉变频器各种参数。
3．熟练掌握变频器的参数的预置方法设定。
二、实验实训设备
LG变频器1台
三、实验实训步骤
1、变频器的面板操作
图7－1变频器面板
7段LCD显示器可以提供4种功能组和数据，可以直接确认各种设定值.7段LCD的外型和各部分的功能如下表：
区分
显示
名称
说明
键
FUNC
设定值
数据设定模式开始/结束
▲（Up）
Upkey
使用于移动代码或增加设定值时.
▼（Down）
Downkey
使用于移动代码或减少设定值时
RUN
运行key
用于运行变频器
STOP/RESET
停止/复位键
运行中暂停指令键
故障发生时，解除故障
LED
REV
反向显示
反向运行时点灯
FWD
正向显示
正向运行时点灯
SET
设定值
使用FUNC键，设置参数时点灯
RUN
运行
定速时点灯，加减速度中时闪亮
2、参数设定与变更
变频器内存很多参数。
使用LCD运行时可以设必要的参数或可以根据负荷和运行输入适当的值
①程序：
首先移动欲变更的编码
按下FUNC键LCD的LED（SET）会点灯。
按下▲或▼键移动到想得到的参数代码，再按下FUNC键数据显示闪亮及设定。
*在变频器运行期间不能调整参数。
*在FU2-94[参数闭锁]中启动参数闭锁功能。
②参数设置（LCD操作面板）
加速度时间从60秒改为40秒
数据设定结束时，被设定的数据闪亮表示完毕
③DRV组的电流监视
监视当前运行中电流（不设定数据）
故障发生时DRV监视（不设定数据）
故障发生时，显示故障的种类，利用UP/DOWN键监视故障的频率、电流、运行状态（加速中、定速中、减速中）
③调整功能和I/O组数据
转变F5数据为1.
④设置功能组选择参数组和选择方式
四、注意事项
1．注意安全、文明实验实训。
2．完成实验实训以后，切除电源，拆除电源线和连接导线，并且整理好实验实训台。
实验实训八变频器的参数组设定及运行方式实验实训
一、实验实训目的
1．了解变频器的参数组设定方法。
2．熟练掌握变频器的参数组的预置方法设定。
3．熟练掌握变频器运行方式的切换
二、实验实训设备
LG变频器1台
三相异步电动机1台
三、实验实训步骤
1、参数组的预置
SV-iG5系列有7段数码显示。
参数区分为4个功能组。
功能组的名称和内容如下。
组名称
内容
启动组
基础于参数的指令频率,减速时间等
功能组1
基础于最高频率的指令频率，转矩推进等.
功能组2
运用参数的频率跳跃,频率限制等
输出/输入组
多功能端子设置和顺序操作参数
①功能组编码移动
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