可编程控制器实验指导书.docx

可编程控制器课程实验指导书专 业：自动化 电气工程及其自动化电子信息工程 目 录实验的基本要求和安全操作说明2实验一 基本指令的编程练习3实验二 彩灯控制程序6实验三 十字路口交通灯信号控制8实验四 灯塔控制实验10实验五 三相鼠笼式异步电动机启动/运行控制（实物）14实验六 液体混合装置控制19实验七 智力抢答器设计实验22实验的基本要求和安全操作说明一、实验前的准备实验准备即为实验的预习阶段，是保证实验能否顺利进行的必要步骤。每次实验前都应先进行预习，从而提高实验质量和效率，否则就有可能在实验时不知如何下手，浪费时间，完不成实验要求，甚至有可能损坏实验装置。因此，实验前应做到：1、阅读教材中与实验有关的内容，熟悉与本次实验相关的理论知识。2、阅读本教材中的实验指导，了解本次实验的目的和内容；掌握本次实验系统的工作原理和方法；明确实验过程中应注意的问题。3、写出预习报告，其中应包括实验系统的详细接线图、实验步骤、数据记录表格等。二、 实验实施在完成理论学习、实验预习等环节后，就可进入实验实施阶段。实验时要做到以下几点：1、实验开始前，指导教师要对学生的预习报告作检查，要求学生了解本次实验的目的、内容和方法，只有满足此要求后，方能允许实验。2、指导教师对实验装置作介绍，要求学生熟悉本次实验使用的实验设备、仪器，明确这些设备的功能与使用方法。3、按实验小组进行实验，实验小组成员应进行明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠，各人的任务应在实验进行中实行轮换，以便实验参加者能全面掌握实验技术，提高动手能力。4、按预习报告上的实验系统详细线路图进行接线，完成实验系统接线后，必须进行自查。6、实验时，应按实验教材所提出的要求及步骤，逐项进行实验和操作。7、完成本次实验全部内容后，应请指导教师检查实验数据、记录的波形。经指导教师认可后方可拆除接线，整理好连接线、仪器、工具，使之物归原位。三、实验安全操作规程1、在实验过程时，绝对不允许实验人员双手同时接到隔离变压器的两个输出端，将人体作为负载使用。2、为了提高学生的安全用电常识，任何接线和拆线都必须在切断主电源后方可进行。3、为了提高实验过程中的效率，学生独立完成接线或改接线路后，应仔细再次核对线路，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。4、如果在实验过程中发生过流告警，应仔细检查线路以及电位器的调节参数，确定无误后方能重新进行实验。6、电源控制屏以及各挂件所用保险丝规格和型号是经我们反复实验选定的，不得私自改变其规格和型号，否则可能会引起不可预料的后果。实验一 FX2N基本指令的编程练习（1学时）一、实验目的1熟悉PLC输入输出接线装置2熟悉PLC及实验系统的操作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和定时器的扩展及其编程方法5认识计数器，掌握针对计数器的正确编程方法和计数器的扩展及其编程方法二、实验原理1通过调用PLC基本指令，可以实现“与”“或”“非”逻辑功能，如图1-1。2由于PLC的定时器都有一定的定时范围。如果需要的设定值超过范围，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，如图1-2。3由定时器T0和计数器C0组成的组合可以实现定时器扩展。如图1-3，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。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，4由于PLC的计数器都有一定的定时范围围。如果需要的设定值超过范围，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。此实验中，总的计数值C总= C0C1= 2031= 60S，如图1-4。三、输入/输出接线列表在实试验装置的基本指令编程练习实验区完成本实验。练习实验区中的接线孔，通过导线与PLC主机相应的输入输出插孔相接。Xi为输入点，Yi为输出点。下面两排X0X15为输入按键和开关，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，用以模拟输出负载的通与断。输入接线X10X11X10X11输出接线Y1Y2Y3Y4Y01 Y02 Y03Y04四、实验步骤1、编程：双击桌面上FXGP-Win-C点击文件新建确认型号（FX2N）点击视图指令表逐条输入程序（在NOP上直接键入程序）2、传送：通过专用电缆连接PC与PLC主机。打开电源，将主机上的STOP/RUN按钮拨到STOP位置。点击PLC传送写出范围设置（起始步0，终止步N，N见状态栏N/8000） 确定3、运行：检查无误并把其下载到PLC主机后，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。拨动输入开关X10、X11，观察输出指示灯Y1、Y2、Y3、Y4是否符合各种逻辑的正确结果。五、梯形图参考程序 1与或非逻辑功能实现2定时器的认识实验梯形图参考程序 图1-23定时器扩展实验梯形图参考程序图1-34计数器认识实验梯形图参考程序图1-45数器的扩展实验梯形图参考程序 图1-5实验二 彩灯控制程序（2学时）一、实验目的1、熟悉PLC的I/O连接；2、进一步熟悉PLC的基本指令；3、进一步熟悉移位寄存器的功能及编程、调试方法。二、实验内容1、8位彩灯的“追灯”控制程序；2、“追灯”花样的控制；3、彩灯移位速度的控制；4、彩灯移位方向的控制。三、输入/输出接线列表输入接线 K1K2K3K4K5K6K7K8 X0 X1 X2 X3X4X5X6X7 输出接线 S1S2S3S4S5S6S7S8 Y0 Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7四、实验步骤1、接线：在主机的输入端X0X07上接8个输入开关；在主机的输出端Y0Y7上接8只彩灯2、编程：按照图21所示的8路彩灯控制的梯形图，将程序写入主机RAM中。3、运行程序：将程序投入运行，这时可观察到Y0Y07 8个输出指示灯以及对应的8只彩灯从Y0的输出开始向后依次闪亮，并不断循环，形成“追灯”花样。4、改变移位寄存器初值：改变移位寄存器初值，可以使追灯得到不同的花样。5、改变移位速度：改变计时器T0的设定值，可改变移位速度。将计时器设定值改为0.5s，观察移位的速度，此时移位速度变快。6、改变移位方向：用输入开关X000以及跳转指令，可以控制彩灯的移动方向。将X000断开，观察输出移位的方向。此时输出变为前移，彩灯移动方向改变。7、彩灯停止：彩灯工作中，将PLC运行开关关断，则彩灯熄灭，停止工作。再将PLC运行开关接通，彩灯又开始从头移位。五、梯形图参考程序图21实验三 十字路口交通灯信号控制（2学时）一、 实验目的1、熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法。2、用梯形图和步进指令两种方式编程。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。二、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，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持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30秒。南北绿灯亮，维持25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、输入/输出接线列表输入接线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 Y0 Y1Y2Y3Y4Y5Y7Y6 四、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线圈得电，东西黄灯亮，Y007线圈失电，模拟东西向行驶车的灯灭。再过2秒后，T5的动断触点断开，Y004线圈失电，东西黄灯灭；此时起动累计时间达25秒，T0的动断触点断开，Y002线圈失电，南北红灯灭，T0的动合触点闭合，Y005线圈得电，东西红灯亮，Y005的动合触点闭合，Y000线圈得电，南北绿灯亮。1秒后，T13的动合触点闭合，Y006线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。又经过25秒，即起动累计时间为50秒时，T1动合触点闭合，与该触点串联的T22的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁3秒，T2动断触点断开，Y000线圈失电，南北绿灯灭；此时T2的动合触点闭合、T11的动断触点断开，Y001线圈得电，南北黄灯亮，Y006线圈失电，模拟南北向行驶车的灯灭。维持2秒后，T3动断触点断开，Y001线圈失电，南北黄灯灭。这时起动累计时间达5秒钟，T4的动断触点断开，T0复位，Y003线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。上述是一个工作过程，然后再周而复始地进行。五、梯形图参考程序认真研究控制过程，将程序读懂，再用步进指令完成上述控制。实验四 灯塔控制（2学时）一、 实验目的:用PLC构成闪光灯控制系统。二、控制要求上面给的程序合上启动按钮后，按以下规律显示：L1L1、L2L1、L3L1、L4L1、L5L1、L2、L4、L1、L3、L5L1L2、L3、L4、L5L6、L7L1、L6L1、L7L1L1、L2、L3、L4、L5L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7L1如此循环，周而复始。三、输入/输出接线列表输入接线启动X0输出接线L1L2L3L4L5L6L7L8L9Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11四、实验内容及要求认真将原程序读懂，并按照如下的变化规律编制程序并调试。1、 L1L1、L2L1、L3L1、L4L1、L5L1、L6L1、L7L1、L8L1、L9L1、L2、L4、L1、L3、L5L1L2、L3、L4、L5L1、L2、L4、L6、L8L1、L3、L5、L7、L9L1L1、L2、L3、L4、L5L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9L1如此循环，周而复始。2、 L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L1L1、L2、L4、L6、L8L1、L3、L5、L7、L9L1L1、L2、L4L1、L3、L5L1、L2、L7L1、L3、L8L1、L4、L9L1、L5、L6L1L1、L2、L3、L4、L5L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9L1如此循环，周而复始。五、梯形图参考程序 实验五 三相鼠笼式异步电动机启动/运行控制（实物）（2学时）一、实验目的了解用PLC控制代替传统接线控制的方法，编制程序控制电机作点动和自锁控制、联锁正反转、通过延时来控制电机的正反转以及控制电机的降压启动。二、实验内容 1. 三相鼠笼式异步电动机点动和自锁控制；2. 三相鼠笼式异步电动机联锁正反转控制；3. 三相鼠笼式异步电动机带延时正反转控制；4. 三相鼠笼式异步电动机星/三角换接起动控制。三、控制过程1.点动控制与自锁控制按启动按钮SB1，X0的动合触点闭合，Y3线圈得电，即接触器KM4的线圈得电，0.1S后Y0线圈得电，即接触器KM1的线圈得电，电动机作星形连接启动。每按动SB1一次，电机运转一次。按启动按钮SB2,X1的动合触点闭合，Y3线圈得电，即接触器KM4的线圈得电，0.1S后Y0线圈得电，即接触器KM1的线圈得电，电动机作星形连接启动。只有按下停止按钮SB3时电机才停止运转。接线见表5-1，梯形图参考程序见图5-1。.2. 联锁正反转按启动按钮SB1，X0的动合触点闭合，Y3线圈得电，M0的动合触点也闭合，延时0.1S后Y0的线圈得电，电机作星形连接启动，此时电机正转；按启动按钮SB2，X1的动合触点闭合，Y3线圈得电，M1的动合触点也闭合，延时0.1s后Y0的线圈得电，电机作星形连接启动，此时电机反转。在电机正转时反转按钮SB2是不起作用的，只有当按下停止按钮SB3时电机才停止工作；在电机反转时正转按钮SB1是不起作用的，只有当按下停止按钮SB3时电机才停止工作。接线见表5-2，梯形图参考程序见图5-2。3.带延时正反转控制按启动按钮SB1，X0的动合触点闭合，Y3的线圈得电，Y0的线圈也同时得电，此时电机正转，延时3S后，Y0的线圈失电，Y1的线圈得电，此时电机反转；按启动按钮SB2，X1的动合触点闭合，Y3的线圈得电，Y1的线圈也同时得电，此时电机反转，延时4S，Y1的线圈失电，Y0的线圈得电，此时电机正转；按停止按钮SB3电机停止运转。接线见表5-3，梯形图参考程序见图5-3。4.星/三角换接起动控制按启动按钮SB1，X0的动合触点闭合，M20线圈得电，M20的动合触点闭合，同时Y0线圈得电，即接触器KM1的线圈得电，1S后Y3线圈得电，即接触器KM3的线圈得电，电动机作星形连接启动；6S后Y3的线圈失电，同时Y2线圈得电，电动机转为三角形运行方式，按下停止按钮SB3电机停止运行。接线见表5-4，梯形图参考程序见图5-4。四、输入输出接线及梯形图参考程序1.点动和自锁控制输入输出接线 表5-1 输入SB1SB2SB3输出KM1KM4X0X1X2Y0Y3主机模块的COM接主机模块输入端的COM和输出段的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5。主机模块的24+、COM分别接在实验单元的V+，COM。接好线后打开主机电源将程序下载到主机中，启动并运行程序观察实验现象。梯形图参考程序图5-12.联锁正反转控制输入输出接线 表5-2 输入SB1SB2SB3输出KM1KM2KM4X0X1X2Y0Y1Y3主机模块的COM接主机模块输入端的COM和输出段的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5。主机模块的24+、COM分别接在实验单元的V+，COM。接好线后打开主机电源将程序下载到主机中，启动并运行程序观察实验现象。梯形图参考程序图5-23.带延时正反转控制输入输出接线 表5-3输入SB1SB2SB3输出KM1KM2KM4X0X1X2Y0Y1Y3主机模块的COM接主机模块输入端的COM和输出段的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5。主机模块的24+、COM分别接在实验单元的V+，COM。接好线后打开主机电源将程序下载到主机中，启动并运行程序观察实验现象。梯形图参考程序图5-34.星/三角换接起动控制输入输出接线 表5-4输入SB1SB3输出KM1KM3KM4X0X2Y0Y2Y3主机模块的COM接主机模块输入端的COM和输出段的COM1、COM2、COM3、COM4、COM5。主机模块的24+、COM分别接在实验单元的V+，COM。接好线后打开主机电源将程序下载到主机中，启动并运行程序观察实验现象。梯形图参考程序图5-4实验六 液体混合装置控制的模拟（2学时）一、实验目的熟练使用置位和复位等各条基本指令，通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试。二、控制要求本实验为两种液体混合装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅匀电机，控制要求如下：初始状态:装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭。启动操作:按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作：混合液体阀打开先将剩余液体放完。液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅匀电机开始搅匀。搅匀电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀