《机床控制技术》实验指导书.doc

机床控制技术实验指导书戴正强 编写邵阳学院机械与能源工程系机制教研室目录实验一 三相异步电动机的正反转控制2实验二 可编程控制器编程及控制电动机Y-减压起动实验5实验三 可编程控制器顺序控制异步电动机实验10实验四 可编程控制器控制十字路口交通灯实验19实验一 三相异步电动机的正反转控制一、 实验目的1掌握电机正反转控制主回路及控制回路的接线。2熟悉PLC及实验系统的操作及接线。3学会用可编程控制器实现电机正反转的编程方法。二、 实验原理1.异步电动机的旋转方向取决于三相电源接入定子绕组时的相序，故只要改变三相电源与定子绕组连接的相序即可使电动机改变旋转方向。如下图所示。U1V1W1N1图1-1正反转KM1KM2KM1KM1KM1KM2KM2KM2SB3SB1SB2M32 .三相异步电动机正反转控制实验面板图（图1-2）3. 控制要求按下按钮SB1，Y0通电闭合自锁，电动机M正转；延时一段时间，Y1通电闭合并自锁，电动机M反转；Y0与Y1联锁。三、实验仪器和用具主要仪器设备：1.三相异步电动机。接触器控制模块。2. KNTFX-1型可编程控制器实验装置。 图1-2 正反转控制实验面板图2. KNTFX-1型可编程控制器实验装置，继电器、接触器控制模块。3. 电脑4. 相关软件三、 实验方法与步骤（一）继电器接触器控制电动机正反转实验1. 将继电器控制模块箱、接触器控制模块箱及三相异步电动机按图1-1接线。2. 检查全部接线，无误后按控制要求进行正/反转控制操作。3. 观察、记录、分析实验过程及结果。（二）可编程控制器控制电动机正反转实验1. 通过专用电缆连接PC与PLC主机，将PLC主机上的STOP/RUN按钮拨到STOP位置。接通电源，打开编程软件，逐条输入程序（参考下图梯形图参考程序），检查无误并把其下载到PLC主机。 2. 关闭PLC主机电源，根据梯形图程序对PLC的输入、输出接线。图1-3正反转主电路、PLC外部接线图参考输入/输出接线列表（对应梯形图参考程序）：输出接线KM1KM2KM4Y0Y1Y3输入接线SB1SB2SB3X0X1X2正转启动反转启动停止KM1动作为正转、KM2动作为反转，KM4电机为Y形连接。梯形图参考程序如下：四、 实验分析及结论3检查全部接线，无误后接通PLC主机电源，将主机上的STOP/RUN按钮拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，合上纽子开关，有关的指示灯模拟KM1、KM2、KM4的动作并显示运行结果。4运行结果正确后，关闭PLC主机电源，连接三相异步电动机（注意：A、B、C、X、Y、Z分别接电机的U1、V1、W1、U2、V2、W2），检查接线，无误后接通PLC主机电源，三相电源引入主电路中，电机动作。5观察、记录、分析实验过程及结果。五、 实验分析及结论1. 编写程序2. 观察、记录、分析实验过程及结果3. 得出结论六、 注意事项检查全部接线，无误后才接通PLC主机电源。实验二 可编程控制器编程及控制电动机Y-减压起动实验一、 实验目的1熟悉PLC装置2熟悉PLC及实验系统的操作及接线3掌握与、或、非逻辑功能的编程方法4认识定时器，掌握针对定时器的正确编程方法5. 认识计数器，掌握针对计数器的正确编程方法6.掌握电机Y-减压起动主回路的接线。7.学会用可编程控制器实现电机Y-减压起动过程的编程方法。二、 实验原理1. 调用PLC基本指令，可以实现“与”“或”“非”逻辑功能2. 定时器的工作原理是：经过计时其触点延时动作，然后产生控制作用。其控制作用同一般时间继电器3. 计数器的工作原理是:计数器对脉冲信号进行计数,当计数值等于设定值时，其触点延时动作，然后产生控制作用4. 电动机Y-减压起动控制主电路与控制电路如路图2-1所示，合上QS，按下启动按钮SB2，KM1闭合，同时KM3闭合，电机先作Y形连接启动，经时间继电器KT计时（启动时间），其常开触点接通KM2, 电机换接到三角形连接运转。图2-2为三相异步电动机Y-减压起动控制实验面板图。5. 控制要求合上启动按钮后，电机先作星形连接启动，经延时6秒后自动换接到三角形连接运转。三、 实验仪器和用具主要仪器设备： 图2-1 电动机Y-减压起动控制线路1. KNTFX-1型可编程控制器实验装置2. 电脑3. 相关软件 图2-1 电动机Y-减压起动控制实验面板图四、 实验方法与步骤（一）基本指令编程练习在基本指令的编程练习实验区完成本实验。图中的接线孔，通过防转座插锁紧线与PLC的主机相应的输入输出插孔相接。Xi为输入点，Yi为输出点。图中下面两排X0X15为输入按键和开关，接PLC主机输入端，用于模拟开关量的输入。上边一排Y0Y11是LED指示灯，接PLC主机输出端，用于模拟输出负载的通与断。图2-3 基本指令编程练习的实验面板图1. 与或非逻辑功能实验（1）通过专用电缆连接PC与PLC主机，将PLC主机上的STOP/RUN按钮拨到STOP位置。接通电源，打开编程软件，逐条输入程序（参考图1-1梯形图参考程序），检查无误并把其下载到PLC主机。 （2）关闭PLC主机电源，根据梯形图程序对PLC的输入、输出接线（上图中下面两排X0X15为输入按键和开关，接PLC主机输入端，用于模拟开关量的输入。上边一排Y0Y11是LED指示灯，接PLC主机输出端，用于模拟输出负载的通与断）。参考输入/输出接线列表（对应梯形图参考程序）：输入接线X10X11X10X11输出接线Y1Y2Y3Y4Y01Y02Y03Y04（3）检查全部接线，无误后接通PLC主机电源，将主机上的STOP/RUN按钮拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。（4）拨动输入开关X10、X11，观察、记录、分析过程及输出指示灯Y1、Y2、Y3、Y4是否符合与、或、非逻辑的正确结果。梯形图参考程序如下：2. 定时器功能实验（1）定时器的认识实验步骤同前（注意两者不同之处）。观察、记录、分析实验过程及结果。梯形图参考程序如下：（2）定时器扩展实验由于PLC的定时器都有一定的定时范围围。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的串联组合来扩充设定值的范围。步骤同前（注意两者不同之处）。观察、记录、分析实验过程及结果。梯形图参考程序如下：3. 计数器功能实验（1）计数器的认识实验三菱FXOS系列的内部计数器分为16位二进制加法计数器和32位增计数减计数器两种。其中的16位二进制加法计数器，其设定值在K1K32767范围内有效。步骤同前（注意两者不同之处）。观察、记录、分析实验过程及结果。梯形图参考程序如下：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1秒的自复位定时器，当X10接通，T0线圈得电，经延时1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10次，C0常开接点闭合，使Y0线圈接通。从X10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=T0C0=110=10S。（2）计数器扩展实验由于PLC的计数器都有一定的定时范围。如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个计数器的串联组合来扩充设定值的范围。步骤同前（注意两者不同之处）。观察、记录、分析实验过程及结果。梯形图参考程序如下：此实验中，总的计数值C总=C0C1=2031=60 （二）电动机Y-减压起动控制实验1. 通过专用电缆连接PC与PLC主机，将PLC主机上的STOP/RUN按钮拨到STOP位置。接通电源，打开编程软件，逐条输入程序（参考下图梯形图参考程序），检查无误并把其下载到PLC主机。 2. 关闭PLC主机电源，根据梯形图程序对PLC的输入、输出接线。参考输入/输出接线列表（对应梯形图参考程序）：输出接线KM1KM3KM4Y0Y1Y2输入接线SB1SB2X0X1启动停止KM1、KM4动作为Y形，KM1、KM3动作为形。3检查全部接线，无误后接通PLC主机电源，将主机上的STOP/RUN按钮拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，合上纽子开关，有关的指示灯模拟KM1、KM2、KM4的动作并显示运行结果。4运行结果正确后，关闭PLC主机电源，连接三相异步电动机（注意：A、B、C、X、Y、Z分别接电机的U1、V1、W1、V2、W2、U2，见下表），检查接线，无误后接通PLC主机电源，三相电源引入主电路中，电机动作。电机接线电源ABCXYZ电机U1V1W1V2W2U25观察、记录、分析实验过程及结果。梯形图参考程序如下：四、 实验分析及结论1. 编写程序2. 观察、记录、分析实验过程及结果3. 得出结论五、 注意事项检查全部接线，无误后才接通PLC主机电源。实验三 可编程控制器顺序控制异步电动机实验一、 实验目的1.掌握多台电机顺序控制主回路的接线。2.学会用可编程控制器实现电机顺序控制过程的编程方法，掌握其程序构成以及简单设计方法。3.熟悉可编程控制器步进指令梯形图或语句表程序的编辑方法。4.了解可编程控制器应用指令的使用方法。二、 实验原理1. 三相异步电动机顺序控制实验面板图（图3-1），KM1接通电源，KM3为电机M1连接接触器，图3-2为交流接触器模块面板图，其中KM5为电机M2连接接触器，KM6为电机M3 3-1电动机顺序控制实验面板图连接接触器，2. 控制要求控制电动机M1M3按顺序起动，以相反顺序停止；按下按钮SB1，Y0通电闭合并自锁，电动机M1启动运转；延时5s，Y1通电闭合并自锁，电动机M2启动运转；延时8s，Y2通电闭合并自锁，电动机M3启动运转。按下按钮SB2，Y2复位，电动机M3停止运转；延时8s，Y1复位，电动机M2停止运转；延时5s，Y0复位，电动机M1停止运转。三、 实验仪器和用具主要仪器设备： 1. KNTFX-1型可编程控制器实验装置。 图3-2交流接触器模块面板图2. 交流接触器控制模块3. 电脑4. 相关软件 四、 实验方法与步骤电动机顺序起动/停车过程为单流程步进，或叫单序列顺序控制，所谓单流程是指状态转移只有一种顺序，它是状态转移的基本形式。图2为采用定时器控制电动机M1M3按顺序起动，以相反顺序停止的顺序功能图(SFC)，编程元件为状态器S（又叫顺序控制继电器），采用步进梯形指令(STL、RET)编程（三菱PLC），而西门子S7-200PLC称为顺序控制继电器指令(SCR、SCRT、SCRE三条指令)；编程元件也可用通用辅助继电器M，保持活动步用置位指令（SET）,返回用复位指令（RST）。其状态转移图是以单流程为基础进行状态的跳转。图3-3 电动机M1M3按顺序起动，以相反顺序停止1. 通过专用电缆连接PC与PLC主机，将PLC主机上的STOP/RUN按钮拨到STOP位置。接通电源，打开编程软件，逐条输入程序（参考下图梯形图参考程序），检查无误并把其下载到PLC主机。 a) 步进梯形图b) 参考指令表图3-4 电动机M1M3按顺序起动，以相反顺序停止控制程序a) 步进梯形图 b) 参考指令表图3-5 电动机M1M4按顺序起动，以相反顺序停止控制程序2. 关闭PLC主机电源，根据梯形图程序对PLC的输入、输出接线。参考输入/输出接线列表（对应梯形图参考程序）：输出接线KM1KM3KM5KM6Y0Y1Y2Y3输入接线SB1SB2X0X1启动停止3. 检查全部接线，无误后接通PLC主机电源，将主机上的STOP/RUN按钮拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，合上纽子开关，有关的指示灯模拟KM1、KM3、KM5、KM6的动作并显示运行结果。4. 运行结果正确后，关闭PLC主机电源，连接三相异步电动机（注意：A、B、C接KM5、KM6输入端，X、Y、Z接电机M1；KM5输出端接电机M2； KM6输出端接电机M3，电机三角形连接），检查接线，无误后接通PLC主机电源，三相电源引入主电路中，电机动作。5. 观察、记录、分析实验过程及结果。五、 实验分析及结论1. 编写程序包括I/O分配表、程序梯形图。2. 观察、记录、分析实验过程及结果3. 得出结论六、 注意事项1. 检查全部接线，无误后才接通PLC主机电源。2. 先不接三相异步电动机，用有关的指示灯模拟KM1、KM3、KM5、KM6的动作，待运行结果正确后，才连接三相异步电动机（注意：A、B、C接KM5、KM6输入端，X、Y、Z接电机M1；KM5输出端接电机M2； KM6输出端接电机M3，电机三角形连接）。 3.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。实验四 可编程控制器控制十字路口交通灯实验一、 实验目的1. 熟练使用各基本指令，根据控制要求控制十字路口的交通灯。2. 掌握PLC的编程方法和程序调试方法。3. 使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程，综合了可编程序控制器控制十字路口交通灯的原理、功能与性能等知识内容；学生根据白天与夜晚，车流高峰时段与非高峰时段，自行设计了交通灯不同的指挥方式与车流顺序，并根据横向与纵向不同的车流量，设置不同的通行时间，编制了相应的梯形图程序，实现了预期设计的控制目的。二、 实验原理1. 十字路口交通灯控制实验面板图：实验面板图中，甲模拟东西向车辆行驶状况；乙模拟南北向车辆行驶状况。东西南北四组红绿黄三色发光二极管模拟十字路口的交通灯。2. 控制要求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，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。南北红灯亮维持25秒。东西绿灯亮维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2 十字路口交通灯控制实验面板图秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持25秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮，周而复始。三、 实验仪器和用具主要仪器设备：1. KNTFX-1型可编程控制器实验装置2. 电脑3. 相关软件四、 实验方法与步骤1. 通过专用电缆连接PC与PLC主机，将PLC主机上的STOP/RUN按钮拨到STOP位置。接通电源，打开编程软件，逐条输入程序（参考下图梯形图参考程序），检查无误并把其下载到PLC主机。 2. 关闭PLC主机电源，根据梯形图程序对PLC的输入、输出接线。参考输入/输出接线列表（对应梯形图参考程序）：输入接线SDX0输出接线南北G南北Y南北R东西G东西Y东西R甲乙Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y6（3）检查全部接线，无误后接通PLC主机电源，将主机上的STOP/RUN按钮拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。（4）观察、记录、分析实验过程及结果。梯形图参考程序如下：工作过程：当启动开关SD合上时，X000触点接通，Y002得电，南北红灯亮；同时Y002的动合触点闭合，Y003线圈得电，东西绿灯亮。1秒后，T12的动合触点闭合，Y007线圈得电，模拟东西向行驶车的灯亮。维持到20秒，T6的动合触点接通，与该触点串联的T22动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，T7的动断触点断开，Y003线圈失电，东西绿灯灭；此时T7的动合触点闭合、T10的动断触点断开，Y004