电气控制技术实验课件电气本0901班16学时董.ppt

电气控制技术实验,湖南工学院电气与信息工程系 董海兵,= 实验教材： PLC实验指导书 作者： 湖南工学院电气与信息工程系 罗雪莲、陈华容 = PLC实验操作室软、硬件介绍 = 实验课程安排 = 实验要求与课程考核 = 实验操作室地址：3号楼3207室 =,一、可编程序控制器(PLC)概述,1、什么是PLC？ 可编程序控制器（Programmable Logic Controller） 简称为PLC。是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置。 国际电工委员会（ IEC）于 1982年11月和 1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。,2、PLC的特点, 可靠性高、强抗干扰能力； 丰富的I/O接口模块； 采用模块式结构，灵活性好； 编程简单易学； 系统安装简单，维修方便； 具有数据通讯功能； 输入输出电源使用市电。,3、PLC的应用领域,PLC在工业自动化中起着举足轻重的作用，在国内外已广泛应用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、 交通等行业。经验表明， 80 以上的工业控制可以使用PLC来完成。 在日本，凡8个以上中间继电器组成的控制系统都已采用PLC来取代。,二、我系PLC实验操作室软、硬件介绍,1、硬件 PLC主机: 采用日本三菱电机公司的FX系列PLC，其中FX2N-32MR型PLC 20台，FX1N-24MR型PLC 9台，FX0N-24MR型PLC 16台。 编程器： 46台计算机、 9个手持式FX-20P-E编程器 PLC实验箱： EL-PLC-型可编程控制器实验箱22台； EL-PLC-型可编程控制器实验箱 23台。 交流接触器、电机、面包板、发光二极管、电阻等若干。,2、软件 采用三菱FX系列PLC的中文编程软件，三菱SWOPC-FXGP/WIN-C 编程软件。 我系PLC实验操作室PLC输出可接直流负载也可接交流负载；学生可利用PLC实验箱进行PLC编程后的实物验证，也可将PLC主机与实物外接，如与交流接触器、面包板、发光二极管、电阻 等器件连接进行PLC编程后的实物验证。实验室全天开放，学生除在实验课时间来做实验，也可利用课余时间来实验室。,PLC实验系统的使用步骤,1、打开 FXGP-WIN/C 软件； 2、新建文件，出现PLC类型选择框，选择PLC类型； 3、输入梯形图； 4、点击“工具”菜单中的“转换”命令，将梯形图转换为指令表； 5、点击“PLC”菜单中的“传送/写出”命令，将程序下载到PLC主机。（注意下载时要先打开实验箱电源，将PLC开关处于STOP位置） 6、根据I/O分配表，连接外接器件； 7、运行PLC（将PLC开关处于RUN位置）,点击“监控/测试”菜单中的“开始监控”命令,监控并调试程序。（在修改程序时，先停止监控）,实验一 基本指令实验（验证性） 实验二 混料罐实验（综合性） 实验三 红绿灯控制实验（设计性） 实验四 传输实验（设计性） 实验五 LED数码显示实验（综合性） 实验六 功能指令实验 （设计性） 实验七 广告艺术灯控制器设计（综合性） 实验八 电动机自动往复运动实验（设计性）,电气控制技术实验课程安排,实验要求与课程考核,（一）、实验要求 1.实验前做好预习，按照实验要求,编写好程序,画好梯形图。 2.实验时到实验室利用PLC等实物进行硬件测试，调试程序，记录实验结果，检查设计的功能。 3.实验中发现异常情况，如冒烟、烧焦异味等立即撤断电源，报告老师 4. 实验完成后整理好实验台，打扫好实验场地。 5. 每次实验后第二天交实验报告，实验报告要求同实验一样，每人独自完成，不得相互照抄，发现雷同的，重做。 6.若实验课因事没有参加的，要求在第18周前补做好。 7.实验课中内容没完成的，课后自行到实验室完成，实验室全天开放。,（二）、实验课程考核 1. 平时每次实验情况50% 2. 实验考勤、实验场地整理10% 3. 实验报告成绩40%,返回,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实验系统硬件及编程软件的使用方法； 2、掌握基本指令指令的编程及使用。 3 、掌握定时器、计数器的使用方法。,二、实验原理,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。,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： 0 LD X0 1 OUT Y0 2 LDI X0 3 AND X1 4 OUT M0 5 ANI X2 6 OUT Y1 7 LDI X1 8 OR X2 9 ORI X3 10 OUT Y2 11 END,图1.1 LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、END的用法,2SET、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,a） 梯形图,b）时序图,图1.2 SET、RST、PLS、PLF的用法,图1.3 定时器的用法,3定时器 定时器的编程方法如图1.3所示。 图1.3语句表： 0 LD X0 1 OUT T0 K123 2 LD T0 3 OUT Y0 4 END 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。,图1.4 计数器的编程方法,4计数器 计数器的编程方法如图1.4所示。 图1.4语句表： 0 LD X0 1 RST C0 2 LD X1 3 OUT C0 K5 5 LD C0 6 OUT Y0 7 END 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,（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 按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图。将程序写入到PLC主机，进行实物测试.运行该程序，观察PLC输出结果，并分别填入对应的操作结果表中。,（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 按编程要求写出I/O分配表、程序梯形图、程序清单。 检查程序，使其正确。 运行该程序，观察PLC输出结果。,(三) 定时器、计数器实验 1、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1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2将PLC输出Y1清零。 2、将程序写入到PLC主机，进行实物测试；并监控定时器、计数器的现行值和设定值。,四、实验仪器与设备,1、EL-PLC-型可编程控制器实验系统 2、EL-PLC-型可编程控制器实验系统 3、计算机 4、FX-20P-E编程器,提示：,1、打开 FXGP-WIN/C 软件，新建文件，出现PLC类型选择框，要根据你自己操作的PLC类型，选择相应PLC类型； 2、输入完梯形图将程序下载到PLC主机时，注意要先将梯形图转换为指令表。（点击“工具”菜单中的“转换”命令） 3、将程序下载到PLC主机时，注意要先打开实验箱电源，将PLC开关处于STOP位置。（下载点击“PLC”菜单中的“传送/写出”命令） 4、PLC输入输出接线，根据I/O分配表连接外器件。 5、运行PLC（将PLC开关处于RUN位置）,点击“监控/测试”菜单中的“开始监控”命令,监控并调试程序。（在修改程序时，先停止监控）,提示：I/O分配表,如实验内容1中的I/O分配表,参考程序,五、实验报告格式及要求,（一）、实验目的 （二）、实验内容及步骤 要求每写一项实验内容，紧跟其后写出下列内容： 写出I/O分配表； 画出所设计的程序梯形图； 记录实验操作结果 ，分析是否符合设计要求。 （三）、实验仪器与设备,返回,参考程序,实验二 混料罐实验,（本实验为综合性实验）,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。,二设计要求,用PLC构成自动控制混料系统,具体要求: 运行PLC程序，先开进料泵1； 到中液位报警，进料泵1关，进料泵2开； 到高液位报警，进料泵2关，混料泵开，3秒后，关混料泵，出料泵开； 降到底液位报警,出料泵关，进料泵1开.自动循环运行。,运行PLC程序，先开进料泵1；,（接HL1）,（接HL2）,接HLS1,接HLS2,接HLS3,进料泵1,进料泵2,高液位报警,中液位报警,低液位报警,混料罐,混料泵,出料泵,接HL3,接HL4,Y0,Y1,Y2,Y3,X1,X2,X3,三设计提示,工艺要求,及PLC实验系统硬件接线如下:,中液位报警，进料泵1关，进料泵 2开；,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；,底液位报警出料泵关，进料泵1开。重复上述步骤。,启动X0,四、实验仪器与设备,1、EL-PLC-型可编程控制器实验系统 2、EL-PLC-型可编程控制器实验系统 3、计算机 4、FX-20P-E编程器,参考程序,实验三 红绿灯控制实验,（本实验为设计性实验）,五、实验报告格式及要求,（一）、实验目的 （二）、实验内容及步骤 要求每写一项实验内容，紧跟其后写出下列内容： 写出I/O分配表； 画出所设计的程序梯形图； 记录实验操作结果 ，分析是否符合设计要求。 （三）、实验仪器与设备,返回,一、实验目的,1、掌握用PLC控制交通信号灯系统的方法； 2、熟悉PLC编程技巧及程序调试方法。,二、设计要求,用PLC构成交通信号灯控制系统，按下启动按钮，交通灯系统按下图要求运行；按下停止按钮，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,内容2 将交通灯控制系统增加黄灯闪烁内容，具体要求如下：,东西方向： 红灯 8S 绿灯 5S 黄灯 3S（每秒闪烁一次） 南北方向 绿灯 5S 黄灯 3S （每秒闪烁一次） 红灯 8S,三、设计提示： 可将交通灯系统分东西方向、南北方向两组来考虑。,东西方向： 红灯 6S 绿灯 3S 黄灯 1S 南北方向 红灯 1S 绿灯 3S 黄灯 1S 红灯,5S,PLC实验系统接线提示,交通显示装置模型布置如下： 交通灯插孔TL1TL3为一组，TL4TL6为一组，其中 交通灯插孔TL1：红灯（东西，Y000） 交通灯插孔TL2：绿灯（东西，Y001） 交通灯插孔TL3：黄灯（东西，Y002） 交通灯插孔TL4：红灯（南北，Y003） 交通灯插孔TL5：绿灯（南北，Y004） 交通灯插孔TL6：黄灯（南北，Y005）,交通信号灯控制系统输入/输出编址表,信号灯控制系统接线图,四、实验仪器与设备,1、EL-PLC-型可编程控制器实验系统 2、EL-PLC-型可编程控制器实验系统 3、计算机 4、FX-20P-E编程器,五、实验报告要求,1根据控制要求设计程序，写出I/O分配表、绘制程序梯形图； 2绘制主电路图、PLC控制电路图、PLC I/O接线图。 3记录实验操作结果 ，分析是否符合设计要求。,返回,时序图和参考程序EX2-1,时序图和参考程序（增加黄灯闪烁）EX2-3,实验四 传输实验,（本实验为设计性实验）,一、实验目的,1、掌握用PLC控制传动控制系统的方法； 2、熟悉PLC编程技巧及程序调试方法。训练解决工程实际控制问题的能力。 3、掌握传输控制技巧 。,二设计要求,用PLC构成传动控制系统 ，具体要求如下： （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）。,系统工艺要求及PLC实验 系统硬件接线如下:,1传输装置模型说明 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 YSI代表开出料仓 LED为灯光报警发光管 FMQ为报警蜂鸣器,SD2,传输实验区,仿真区,YS1,YSS1,YSS2,YSS3,YS3,YS4,LED,FMQ,三、设计提示,PLC器件安排,四、实验仪器与设备,1、EL-PLC-型可编程控制器实验系统 2、 EL-PLC-型可编程控制器实验系统 3、计算机 4、FX-20P-E编程器,五、实验报告格式及要求,（一）、实验目的 （二）、实验内容及步骤 要求每写一项实验内容，紧跟其后写出下列内容： 写出I/O分配表； 画出所设计的程序梯形图； 记录实验操作结果 ，分析是否符合设计要求。 （三）、实验仪器与设备,返回,参考程序,实验五 LED数码显示实验,（本实验为综合性实验）,一、实验目的,1、掌握用PLC控制LED数码显示系统的方法； 2、掌握PLC外部接线的方法。,二设计要求,用PLC控制LED数码显示系统，具体要求： 1、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09十个数字，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。 2、根据控制要求设计程序，写出I/O分配表、绘制程序梯形图 3、绘制PLC I/O接线图。,三设计提示,1、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。 2、 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ag段。,四、实验仪器与设备,1、EL-PLC-型可编程控制器实验系统 2、EL-PLC-型可编程控制器实验系统 3、计算机 4、FX-20P-E编程器 5、面包板、数码管、电阻（2K、1/4w）。,五、实验报告格式及要求,（一）、实验目的 （二）、实验内容及步骤 要求每写一项实验内容，紧跟其后写出下列内容： 写出I/O分配表； 画出所设计的程序梯形图； 记录实验操作结果 ，分析是否符合设计要求。 （三）、实验仪器与设备,返回,参考程序,实验六 功能指令实验,（本实验为设计性实验）,一、实验目的,1、熟悉跳转、分支指令的应用 2、掌握比较、传送指令的使用 。 3、熟悉PLC编程技巧及程序调试方法。,二、实验原理,1CJ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，被跳过的那部分指令不执行。,2、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： S2S1，则D+2=1。 在图中，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 C5K10，M2=1，Y2=1,三实验内容,1、利用跳转、分支指令使PLC实现对两组彩灯轮流闪烁的控制。 其编程要求：利用分支指令编程，使K1“接通”时，LED灯PB01LED灯PB03轮流闪烁；使K1“断开”时，LED灯PB04LED灯PB06轮流闪烁。,2、利用比较、传送指令使PLC实现数据的传送与数据大小的比较。 其编程要求：给S2赋值10H。由按键PB1PB3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；S1S2，则LED灯PBO6亮。,四、实验仪器与设备,1、EL-PLC-型可编程控制器实验系统 2、EL-PLC-型可编程控制器实验系统 3、计算机 4、FX-20P-E编程器,五、实验报告格式及要求,（一）、实验目的 （二）、实验内容及步骤 要求每写一项实验内容，紧跟其后写出下列内容： 写出I/O分配表； 画出所设计的程序梯形图； 记录实验操作结果 ，分析是否符合设计要求。 （三）、实验仪器与设备,返回,参考程序_分支,参考程序_比较,实验七 广告艺术灯控制器设计,（本实验为研究创新型实验）,一、实验目的,1、掌握采用不同的编程思路实现用PLC控制广告艺术灯系统的方法； 2、熟悉PLC编程技巧及程序调试方法。,二设计要求,用PLC控制广告艺术灯电路系统 ，编程要求： 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。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651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651，时间间隔为1秒，全亮后，显示20秒，再从126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，移动一段时间后（如30秒），再反过来移动，即从，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。,三设计提示,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